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1、文 献 综 述1.1课题的背景和意义本毕业设计课题来源于110kV降压变电所。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电所是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电所的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工
2、技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。我选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。110kv区域降压变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好110kv变电站的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110kv变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电
3、工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以110kv变电所需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。4110kv变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，110kv变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，110kv变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此
4、，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的110kv变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出设计思路。81.2课题研究的现状通过网络及杂志我们可以发现，近年来一些发达国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。为了满足国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电设计理论。比较完善的变电站设计理论，是真正的做到了节约型，集约型，高效型。发达国家通过改善优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，尽可能地提高变电站的可靠性，尽可能地使变电站的灵活性提高，尽可能地提高经济性。然而在国内，变电站的设计中仍然存在很多问题，比如可靠性还欠提高。我国经
5、济的发展给电力行业带来两个问题：一是电力能源的需求持续增长，城市和农村用电量和密度越来越来高，需要更多的深入市区农村的变电站，以减少线路的功率损耗，提高电力系统的稳定性等，然而这些变电站占地面积大；二是城区地价昂贵，环境要求严格，在稠密的市区选择变电站址相当困难。在农村，农田的保护非常严格。我国开始开发新的技术，即建设地下变电站。而建设地下变电站可以利用城化绿化带或者利用大厦的地下室。例如前者有上海人民广场，北京王府井220kV变电站，还有北京西单110kV变电站。12为了保障我国经济的高速发展，以及持续的城镇化进程，我国电力系统进入了一个快速发展阶段，电网建设得到进一步完善。由于我国电力建设
6、起步比较晚，目前我国变电站主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电站转变，交流传输向直流输出转变，在城市变电站建设中，户内型变电站大幅增加。国外变电站主要是交流输出向直流输出转变。而数字化智能变电站也是国内外变电站未来发展趋势。13 1）无人值守变电站：同西方发达国家相比，由于我国变电站自动化系统应用起步较晚，变电站运行管理的理念也有很大差异，使我们的变电站无人值守运行水平与之相比还有很大的差距。在我国，许多220 kV及以下电压等级变电站已经开始由监控中心进行监控，基本上实现了变电站无人值守。但作为国内电网中最高电压等级的500 kV和330 kV变电站，即使采用了变电站自动化
7、系统的，也都是实行有人值守的管理方式。而在欧美发达国家，各个电压等级变电站都能实现变电站无人值守。14由此发现，在国内外无人值守变电站之间、国内外变电站自动化系统之间都还有很大的差异。全面实现变电站无人值守对我国电网建设有非常明显的技术经济效益: 1提高了运行可靠性；2加快了事故处理的速度；3提高了劳动生产率；4降低了建设成本。2）城市变电站建设随着城市中心地区的用电负荷迅速增长，形势迫使在城市电网加快改造和建设的同时，在中心城区要迅速地建设一批高质量的城市变电站，在多种变电站的型式中户内型变电站受到各方面的重视，在这几年中得到飞速发展。由于户内变电站允许安全净距小且可以分层布置而使占地面积较
8、小。室内变电站的维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响。153）数字化智能变电站在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，变电站自动化技术即将进入新阶段。变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。它以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。随着智能化开关，光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真这些新技术的日趋成熟以及广泛应用必将对现有变电站自动化技术产生深刻的影响，带来全数字化的变电站新概念。2009
9、年9月11日华北电网首家220千伏数字化智能变电站郭家屯变电站正式启动，它的建成对国内数字化变电站技术的发展及智能电网的建设具有重要意义。16此外计算机的渗透已经达到每一个角落，电力系统也不可避免地进入了微机控制时代，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。171.3论文研究目标根据毕业设计任务书提供的有关资料，以国家关于110kv变电所一次部分相关技术规范、规程为标准。参考电气工程基础、电力
10、系统稳态分析、电力系统暂态分析、供配电系统、高电压技术等书籍，结合具体学习的特点，准确的知识资料，通过严密的全面的分析，对变电所的主要电气设备、电气主接线、短路电流计算、配电装置设计进行初步设计。在设计过程中，我们应该注意密切结合变电所的生产实际和国内外变电所设计所存在的问题和困难、与其他电力系统课程相关资料之间的联系。通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选择、整体布局的紧凑，达到简单高效地监控和控制的目的，减缓变电所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，降低投资的目的。在最后对所有的电气设备，电气主接线，配电装置等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经济、环保地对用
11、户供电的目的。参考文献1 刘笙. 电气工程基础。北京：科学出版社，20022 陈珩. 电力系统稳态分析. 北京：中国电力出版社，1995.113 李光琦. 电力系统暂态分析. 北京：中国电力出版社，2007.14 刘介才工厂供电设计指导北京：机械工业出版社，1999.125 张保会，尹项根.电力系统继电保护. 北京：中国电力出版社，2005.56 夏道止.电力系统分析. 北京：中国电力出版社，2004.97 贺家李. 宋从矩. 电力系统继电保护原理. 北京：中国电力出版社，1994.108 韩笑. 电气工程专业毕业设计指南. 北京: 中国水利电力出版社, 2003 9 刘学军. 继电保护原理.
12、 北京：中国电力出版社，200710 赵彩虹，居荣，吴薛红，唐小波. 供配电系统. 北京：中国电力出版社，200711 何仰赞，温增银. 电力系统分析. 武汉：华中科技大学出版社，200212 孟祥萍，高嬿.电力系统分析.北京：高等教育出版社，2004.213 祝淑萍.电力系统分析课程设计与综合实验.北京：中国电力出版社，2007.314 朱声石. 高压电网继电保护原理与技术. 北京：中国电力出版社, 199515 阎治安.电机学.西安：西安交通大学出版社，2008.816 文锋.电气二次接线识图. 北京：中国电力出版社，2000.217 周泽存.高电压技术. 北京：中国电力出版社，2007.
13、22.研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）2.1论文研究内容1）确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据、列出技术上可能实现的2-3个方案，经过技术经济比较，确定最优方案； 2）选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等； 3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总； 4）电气设备的选择：选择并效验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等、选用设备的型号、数量汇总设备一览表；5）配电装置设计。 本设计的边点多电气部分应具有可靠性、灵活性、经济性、并能满足工程建设规模要求且变电所功率
14、因数不低与0.9。2.2拟采用的研究手段 了解并掌握110kV降压变电所的国内外现状特点和发展前景，查阅资料，结合电力系统方向所学专业课程以及他人的设计、研究成果， 掌握变电所设计的过程和方法，并归纳、创新出自己的研究方案。根据各地不同情况，在借鉴已建110 kV降压变电所设计经验的基础上，对110 kV降压变电所所址的选择、电气主接线、电气设备的平面布置、电气设备选型、防火、防雷、接地、防电磁辐射、防噪声等方面提出一系列设计思路。1）主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有无励磁，有载还是无载调压方式。2）电气主接线的设计确定主接线的形式对变电站电气设备
15、的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，我们可以进行定量评价。灵活性的基本要求是满足调度时灵活性的要求，满足检修时灵活性的要求以及满足扩建时灵活性的要求，大的电力工程往往要分期建设，从最初的主接线过渡到最终的主接线，每次过渡都应该比较方便，对已运行部分影响小，改建的工程量不大。3）短路电流的计算及电气设备的选择根据电力系统接线图及本所电气主接线图，制定短路计算等值网络图，拟订必要的短路计算点，用实用计算法或上机计算出选择电气设备所需的各组短路电流。并将计算值列表备用。所必须的知识点包括：a短路电流的计算方法；b设计中通常以三相短路作为电气设备的选择方法；c根据短路计算网络的具体情况，可按同一变比法或按个别变化法计算短路电流。应选择的电气设备如下：各电压等级的母线、绝缘子、断路器、隔离开关、电压及电流互感器。按正常情况下选择电气设备，按短路情况下校验电气设备的动稳定，热稳定等。对于
