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1、毕业设计(论文) 开 题 报 告设计（论文）题目： 10KV变电所供配电系统设计 学 院 名 称： 电子与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班级： 电气082 姓 名： 胡森斌 学号 08401170229 指 导 教 师： 邱雪娜 职 称 讲师 定稿日期：2011年 12 月 12 日10KV变电所供配电系统设计1.课题的目的及意义1.1变电所供配电系统设计的目的长期以来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。由于变电设备和配电装置布置型式的限制，也由于设计人员设计水平的限制，使得10 kV 变电所的投资额、占地面积和建筑面积均比较大。随着新技术、新设备、新
2、材料的开发和应用，变电所向着造价低，占地少，接线简单，施工、运行、检修方便等方向发展。本变电所设计为毕业设计课题。通过本次设计，对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高工程意识，锻炼独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。变电所又称变电站，变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站是电力系统中具有变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压等职能的基本单元，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电站主要分为：升压变电站，主网降压变电站，
3、二次变电站，配电站。变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。变电站继电保护装置是安全装置，当被保护元件发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障部分从电力系统切除，以保证其余部分恢复正常运行，并使故障元件免于继续受损害。因此，提高变电站继电保护技术和管理是我国电力建设高速发展的重要组成部分之一，也是安全用电的基本保障。随着科学技术的不断发展，计算机已渗透到了世界每个角落。电力系统也不可避免地进入
4、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。1.2国内、外现状及发展趋势 由于现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂，除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所、小型化变电所和无人值班变电所等。当前随着我国城乡电网建设与改造工作的开展，对变电所设计也提出了更高更新的要求。 变电所设计与占地面积多少和加强网架可靠性直接相关，由于这种原因，变电所的发展经过了一段发展历史。我国常规城网变电所的主要问题是设备陈旧，占地面积大与现代化的城市建设不相适应，为了改变这种面貌，城网
5、变电所已向小型化方向发展，开始采用全封闭组合电器，即GIS成套设备。全封闭组合电器（GIS）就是由于SF6气体的出现而发展的一种新型高压成套设备。它包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出现套管或电缆终端。这些设备按变电所主接线的要求依次连接组成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以SF6气体，作为绝缘的灭弧介质，称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。目前，GIS的发展趋向，是将变压器一、二次开关全部合为一体，或为气体绝缘组合的供电系统。今后其将向小型化、智能化、免维护、易施工的方向发展。建国以来，我国农电事业得到迅速的发展，随着改革开放
6、的形势发展，现有农村电网已经适应不了农电负荷迅速增长的要求，二十年来，全国各地对农网，特别是对农村变电所重点进行技术改造，取得了可靠的成绩。但，农村变电所仍存在一些问题。近年来，有关科研设计单位和农电部门做了大量的工作，经过多次的论证与实践，确定了农村变电所的建设，应遵循“小容量、密布点、短半径”的原则和“户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进”的发展方向。 目前，小型化变电所的建设已遍布全国，成为农村变电所的主要形式。自从计算机技术深入到电力系统以来，国外微机监测技术应用较为普遍。变电所综合自动化系统，集保护、远动、监控为一体，是一种分布式的综合自动化装置，其把继电保护、远动技术、参数监
7、测等各种功能分布在各个单片机上，而这些单片机通过计算机网络连接起来一个有机的自动化装置。1.3课题主要任务（1）主接线设计：分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案；（2）短路电流计算：根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果；（3）主要电气设备选择；（4）电气设备配置；（5）其它设计： 进行继电保护的规划设计。（简略） 进行防雷保护的设计。2. 设计方案的设想与分析2.1 主接线的设计原则 考虑变电站在电力系统的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素
8、。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。考虑近期和远期的发展规模，电站主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响，一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。变台数对主接线的影响，电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择
9、将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。考虑备用量的有无和大小对主接线的影响，、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。2.2 主接线设计的基本要求根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压
10、器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。1).可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：（1）断路器检修时是否影响供电；（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线
11、路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；（3）变电站全部停电的可能性。2).灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：（1）调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。（3）扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。3).经济性可靠性和灵活性
12、是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。（1）投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。（2）年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而
13、增加电能损失。(3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。总之，在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。按电力系统10kv降压变电站设计规范，主接线的设计可以有多种方法，在设计变电站时要根据，变电站的用途，周围的环境，建设的预算等方面的因素，因地制宜选择最佳的接线方法。2.3 电气主接线设计选择变电所10kV 侧接线型式的确定由于该变电所10kV 母线侧的馈线多达30 余回，为此在保证供电可靠性的情况下，可考虑以下几种接线方式：（1）双母线接线方式图1双母线接线方
14、式双母线接线方式如图1所示。该接线方式具有供电可靠、检修方便、调度灵活或便于扩建等优点。但这种接线所用设备多（特别是隔离开关）、配电装置复杂、经济性较差。在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作，且对实现自动化不便。尤其当母线系统故障时，须短时切除较多电源和线路，这对大部分负荷是不允许的。（2）单母线分段接线方式对于直接影响工厂产品质量和威胁窑炉安全的重要负载采用双回路送电，分别接在10kV 的段和段，车间变设联络柜，从而保证不中断供电。这样在母线故障或检修时，不致对所有出线全部停电。用断路器把母线分段后，重要负荷可从不同母线分段引出双回路供电，可提高供电的可靠性和灵活性。当一段母线发生故
15、障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，保证重要负荷不停电。单母线分段接线方式。如图2所示。图2单母线分段接线方式母线分段后，当分段断路器DL 接通运行时，任一段母线发生短路故障时，在继电保护作用下，分段断路器DL 和接在故障段上的电源回路断路器便自动断开。这时非故障段母线可以继续运行，缩小了母线故障的停电范围。当分段断路器断开运行时，分段断路器除装有继电保护装置外，还装有备用电源自动投入装置。采用分段断路器断开运行方式，有利于限制短路电流。综合以上，对重要的负荷出线，在满足可靠性和灵活性的前提下，采用单母线分段接线方式比双母线接线经济，故本变电站10kV 侧出线采用单母线分段接线的方式。正常运行时，分段断路器处于断开位置，即两台变压器各带一段母线。当负荷小于6300kVA（一期工程）或1 台变压器故障、检修时，则断开该变压器低压侧断路器，合分段断路器，由一台主变向两段母线供电。3 结论变电所电气主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成整个工厂供配电系统的重要环节。它直接影响工厂供配电系统运行的可靠性、灵活性，并对配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择等起决定性作用。因此，在确定主接线时，电气主接线要满足必要的供电可靠性、经济性、保证供电的电能质量，另外还要考虑工厂的远景规划，所选择的主接线方
