110kV变电站电气一次部分初步设计 开题报告

一、 设计题目： 110kV变电站电气一次部分初步。 二、设计（论文）要求： 编制图纸一份、说明书及计算书一份，并提供主要设备的清单、 选用新技术、新设备、采用典型设备得情况介绍。 三、设计（论文）的主要内容： （1）前期准备 1）原始材料分析 2）设计依据及基础资料。 3）设计变电站在电力系统中的地理位置 （2）变压器的选择（含容量、电压、阻抗、接线组别、相数、分接头及台数等） （3）电气主接线设计 1)主接线设计的原则及要求 2)主接线的基本接线方式 3)主接线的设计步骤 4) 本变电站电气主接线设计 （4）短路电流计算 1)短路电流计算 2) 短路类型及其计算方法 3) 短路电流计算结果 （5）高压电器的选择 1) 高压断路器的选择 2) 隔离开关的选择 3) 互感器的选择 4）母线的选择 （6）配电装置设计 （7）负荷计算 1）主变压器负荷计算 2）站用变压器负荷计算 （8）短路电流计算结果 1）短路电流标幺值的计算 2）短路电流有名值的计算 （9）电气设备选择及校验计算 1）高压断路器选择及校验计算 2）隔离开关选择及校验计算 3）互感器选择与校验 4）支持绝缘子的选择与校验 5）母线选择及校验计算 （10）防雷保护计算 四、主要参考资料： [1] 李光琦.电力系统暂态分析（第二版）.中国电力出版社.1993：139-141． [2] 黄纯华主编：《发电厂电气部分课程设计参考资料》.中国电力出版社.1987. [3] 刘继春主编：《发电厂电气设计与CAD应用》.四川大学.2003. [4] 陈珩.电力系统稳态分析（第二版）.水利电力出版社.1995. [5] 熊信银主编：《发电厂电气部分》（第三版），中国电力出版社.2004. [6] 《电力系统故障分析》.南京电力学校徐正亚编.水利电力出社.1993 [7] 电气设备设计计算手册 .北京: 国防工业出版社，2003 [8]《电力系统运行操作和计算》.东北电业管理局编.水利电力出社.1997. [9] 杨宛辉.发电厂、变电站电气一次部分设计参考图册.郑州大学出版社.1996. [10]《电力经济管理》，中国电力出版社2002 [11] 浙江大学 赵智大 《高电压技术》 中国电力出版社.2006. 论文 题目 110kV变电站电气一次部分初步 课 题 调 查 与 文 献 阅 读 （技术现状及发展） 技术现状分析： 我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多电厂变电站实现了集中控制和采用计算机监控。目前国内外110kV以上变电站及相当一部分35kV变电站都不同规模地拥有远动及自动化系统，未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。首先，当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业，在国外变电所技术有十分剧烈的竞争，而世界范围内的变电所都采用了新技术；其次，不同的环境要求给所有的电力供应商增加了额外的责任，使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的市场开发空间大大拓展。另外110kV 以上变电所的最终用户对变电站的自动控制、节能、环保意识越来越强烈，迫使其上游提供者尤其是系统集成商更加重视地区性电能分配 技术方面的需要，所以110kV 以上变电所在世界上飞速的发展，从而要求我国变电技术上也要加入世界先进的变电技术行业。随着城市电网和农村电网的改造结束，220KV及其以上电压等级的骨干网架已基本形成，110KV变电站的地位大多数已变成了中间变电站和终端变电站，直接与用户相关联，是实现电能传递的关键环节。 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。 技术发展分析： 1、无人值守变电站： 由于我国变电站自动化系统应用起步较晚，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220kV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。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：提高了运行可靠性；加快了事故处理的速度；提高了劳动生产率：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。 3、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。 主要文献阅读： [1]张宏阳.浅谈220kV变电站设计思路及实践.科技咨讯.2009（18） [2]刘娅.11OKV变电站部分电气一次设计浅析.民营科技. 2009（6） [3]马瑾瑜.华北电网首家220千伏数字化智能变电站启动.华北电业.2009（5） [4]金旭东.数字化变电站介绍.江苏电机工程.2007（21） [5]马丽英.苏小林国内数字化变电站现状.电力学报,2011 [6]林济涛.220kV城市变电站电气系统设计的探讨.沿海企业与科技. 2009（8） [7]电气设备设计计算手册 .北京: 国防工业出版社，2003 [8]张国兵,冯明利,管霄.我国变电站设计的研究与发展趋势.科技与生活.2012 [9]沈健,艾尼瓦尔,夏江.数字化变电站的发展.应用科技，2011.(16) [10]徐景隆.变电站自动化发展趋势分析.科学实践，2009（28） [11]浙江大学 赵智大 《高电压技术》 中国电力出版社.2006 理 论 分 析 与 实 验 方 法 （原理研讨、系统分析、方案设计构想） 一、原理研讨 1、变压器的选择：在各级电压等级的变电站中，变压器是主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器台数、容量、型号、调压方式和冷却方式是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发、利用、节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的台数、容量、型号、调压方式和冷却方式，是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。 （1）变压器容量及台数的选择：主变容量一般按变电站建成近期负荷5～10年规划选择，并适当考虑远期10～15年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，从长远利益考虑，本站应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。 （2）主变压器相数的选择：容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下的电力系统中，一般都选择三相变压器。但是在选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。 （3）主变压器冷却方式的选择：主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。 ①自然风冷却：依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇散发热量的自然风冷却及强迫风冷却，适用于中、小型变压器。 ②强迫油循环水冷却：虽然有散热效率高、、减少变压器本体尺寸等优点。但它须有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。 ③强迫油循环风冷却：实用于大型变压器高效率的冷却方式。 2、站用变压器选择：变电站的站用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电站的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。 3、主接线设计的原则及要求：主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电在同一时刻完成，所以主接线设计的好坏，直接影响到工农业生产和人们的日常生活。为此，主接线的设计必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析相关因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电安全可靠、运行灵活、经济美观等基本要求下，兼顾运行、维护方便。 （1)10kV压侧接线:由原始资料可知，在正常运行时，本变电站110kV侧主要是由110kV系统变和110kV火电厂两个电源来供电，35kV变电所与本站相连的线路传输功率较小，为联络用,所以必须考虑其可靠性。《35～110kV变电所设计规范》规定，35～110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或单母接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、双母线或单母分段的接线。在采用单母线、单母线分段或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站110kV侧线路共有4回，其中出线2会，备用2回，可选择双母线接线（方案一）或单母线分段接线（方案二）两种方案。 （2）35kV电压侧接线：本变电站35kV侧线路有6回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两种方案。 （3）10kV电压侧接线：《35～110kV变电所设计规范》规定，当变电所装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用单母线分段，线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站10kV侧线路为8回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案。 4、短路电流计算：电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种运行状态剧变到另一种运行状态，并伴随产生复杂的暂态现象。短路是电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地