35kv降压变电所开题报告doc.docx

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35kv降压变电所开题报告doc

石河子大学

毕业论文（设计）开题报告

课题名称：

35KV变电所初步设计（户内）

学生姓名：

田伟

学号：

2006092158

学院：

机械电气工程学院

专业班级：

电气工程及其自动化06级

（2）班

指导教师：

李江

职称：

高级工程师

毕业论文（设计）起止时间：

2010-03——2010-07

一设计题目

35KV变电所初步设计（户内）

二本课题研究的目的和意义

目前发达国家电力技术发展比较成熟，都已经走向输电超高压化，变电所值班无人化，继电保护智能化等。

而我国电力行业发展虽有了明显的进步，但与许多国家相比发展进度还比较迟缓，有许多的漏洞和问题。

我国现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。

所以，这就需要我们新一代的接班人努力研究、开拓创新，将问题减少，使我国电力技术的发展走向世界的前列。

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。

同时也是大学4年所学的有关理论知识，结合相关的参考资料，对所有知识的一次综合运用，把理论知识和实践相结合，根据国家电力行业相关规范，开拓新思维，总结和反映大学的收获，也起一个很好的见证。

35kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。

变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量。

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

三本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析

我国电力工业自动化水平正在逐年提高。

20MW及以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。

迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。

我国在城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,这已经成为不争的事实,也是目前变电站建设的主要模式.综合自动化的系统性要求极强,特别是结合了全站的操作防误系统,要求变电站建设一期工程越齐越好,而这在高电压等级的变电站建设中几乎是不可能的；扩建工程的操作防误闭锁逻辑实际验证困难,特别是牵涉到母线类的；一次设备电动操作全部受控于监控系统.监控系统的误动出口必须绝对禁止,对IO设备的运行可靠性要求很高；这是目前国内外在变电所设计中所面临的问题与挑战。

变电所综合自动化已成为当前变电所设计应用中的热门课题和发展的必然趋势。

在一些工业发达国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余种。

从国外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电系统自动化所有层次的需要。

在一个配电自动化系统内，往往由多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需要采用合适的通信方式。

四对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析

（一）课题内容：

待建变电所进线为单回路35KV架空线，长度30KM。

10KV侧为8MVA，功率因数0.85，供电长度为10KM。

电源端电压为35KV。

（系统容量为无穷大的系统，准容量为100MVA，基准电压为平均电压。

）应考虑留有15%负荷发展余地。

10KV采用箱内布置方式。

系统短路容量为Sx=420MVA

（二）课题任务的具体要求

1）选择各级线路导线型号和截面，确定出线回路数；选择主变压器台数，容量及型号；

2）系统潮流计算；系统短路电流计算；防雷保护计算；

3）选择主变压器台数，容量及型号；

4）设计说明书：

包括短路电流计算书及设备选择、潮流计算书和防雷保护接地计算书；

5）设计图纸：

包括电气一次主接线图、电气平面布置图、35KV进线和主变间隔断面图、二次保护配置图。

五本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路

主要解决的问题有：

需要重点研究的、关键的问题

1、变压器的选择

2、母线的选择

3、短路电流的计算

4、继电保护装置的选择

5、隔离开关、断路器的选择

6、避雷装置的选择

7、输电线的选择

8、电流电压互感器的选型

9、一次接线图、二次接线图的绘制

解决思路：

1、根据毕业设计任务书所提供的原始数据，以《变电所设计技术规程》、《高压配电设计规范》等技术规范、规程为标准。

参考《发电厂电气部分》、《电力系统分析》、《高电压技术》、《继电保护原理》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、保护装置及接地网进行初步设计。

2、在设计过程中，我们应该注意变电所设计要求及国内外变电所设计所存在的问题和困难、与其它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、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，达到简单高效地监控和控制的目的，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。

3、在最后对所有的电气设备，电气主接线，电气的一次接线，电气设备保护装置等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经济、环保地对用户供电的目的。

六完成本课题所必须的工作条件及解决的办法

完成本课题所需条件:

相关资料书籍，计算机排版，CAD制图软件等。

解决方法：

根据设计的要求绘制电路草图，拟定几种方案，对其经济性和实用性进行对比，选择最优的方案。

然后做一些必要的计算（如短路电流的计算、负荷计算等），对该设计中所涉及的各个器件进行选择。

最后再检查并完善。

七完成本课题的工作方案及进度计划

（一）工作方案：

根据设计任务书的要求，依据《电力工程电气设计手册》中有关内容，遵照《变电所设计技术规程》中有关规定，对35KV变电所进行设计。

（二）进度计划：

拟定的工作进度（以周为单位）

时间

进度

1周

复习所学专业知识，做理论准备；进行与设计有关的调研活动及资料的搜集，开题报告。

1周

选择主变的台数及容量，确定电气一次主接线方式。

2.5周

短路电流计算，选择各级导线截面和型号，选择一次电气设备。

1.5周

防雷保护和接地装置的计算。

1周

潮流计算和短路器及隔离开关的选择

3周

绘制图纸（计算机制图）。

2周

编写设计说明书。

八主要参考文献

[1]《发电厂电气部分》.熊信银.水利电力出版社，1992年

[2]《电力系统分析》.何仰赞等.华中理工大学电力出版社，1991年

[3]《电力系统及电保护原理》.贺家李等.水利电力出版社，1992年

[4]《高电压技术》.应智大.浙江大学出版社，1994年

[5]《供配电技术》.雍静.机械出版社，1994年

[7]《电器理论基础》.张冠生.机械工业出版社，1991年

[8]《电气安全规程》.杨有启.北京出版社，1991年

[9]《发电厂电气工程》.陈连生.水利电力出版社，1992年

[10]《电力工程》.刘从爱.机械工业出版社，1992年

[11]《实用电气设计》芮静康主编中国电力出版社

[12]《电力系统继电保护》.李军年.水利电力出版社，1991年

[13]《35-110kV变电所设计规范》.国家标准GB50059-1992.中国标准出版社，1992年

[14]《常用供配电设备选型手册》王子午等.煤炭工业出版社1998年

[15]《供电技术》第三版余键明同向前苏文成编机械工业出版社

[16]《电力工程电器手册》中国电力出版社

文献综述

摘要：

随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。

降压变电所正朝着高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

关键字：

发展变电站高效稳定重要作用

前言

变电站在经济及生活中的重要角色

随着社会的发展，科技的不断提高，众多技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在电气行业中，使之更好的为我们服务，这正是我们电气行业人员不断的努力，开拓创新的方向。

随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。

一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理。

出于这几方面的考虑，本题目要求设计一个35KV的降压变电站，此变电站有二个电压等级：

高压侧电压为35KV，有两回线路；中压侧电压为10KV，有五回出线，其中有四回出线是双回路供电，一回路出线是单回路供电；低压侧电压为0.38/0.22KV。

同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。

35KV变电所设计是为了实现高电压到较低的工业用电和家庭用电的标准电压的转换。

变电站的发展现状

变电站自动化技术经过10多年的发展已经达到了一定的水平,在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术,实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用综合自动化新技术,从而提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电的可能性,降低了变电站建设的总造价。

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、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全数字化变电站自动化系统即将出现。

数字化变电站自动化系统发展中的主要问题：

数字化变电站自动化系统的研究目前处于基础阶段,主要集中在过程层方面,诸如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。

目前存在的主要问题是:

①研究开发过程中专业协作需要加强,比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关。

②材料器件方面的缺陷及改进。

③试验设备、测试方法、检验标准,特别是EMC（电磁干扰与兼容）控制与试验还是薄弱环节。

研究内容

变电站设计主要根据用电的要求电压等级来选择合理的变压器和母线的设置，来实现变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，通过变压器将各级电压的电网联系起来。

主要解决的问题有：

1、变压器的选择2、母线的选择3、短路电流的计算4、继电保护装置的选择5、隔离开关、断路器的选择6、避雷装置的选择7、输电线的选择8、电流电压互感器的选型9、一次接线图、二次接线图的绘制

对专变电站设计，可以了解变电所在变换和分配电能中的作用：

可靠地保证整个电力系统的安全运行与经济效率，通过变电站的合理设计和配置充分发挥电网的稳固性、可靠性和持续性。

随着社会的发展，科技的不断提高，众多技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在电气行业中，使之更好的为我们服务，这还需要电气行业人员不断的努力，开拓创新。

正文

1、课题来源：

石河子大学机械电气工程学院电气工程系

2、本课题来源及研究的目的和意义

我国的变电站发展，至今为止，大约可以分为二个阶段：

第一个阶段80年代末，我国的电网相当薄弱，南北电网处于分割状态，供需矛盾非常突出，随时都会拉闸限电；第二阶段，90年代中期，随着综合自动化变电站的建立，从35KV变电所到110KV甚至500KV的综合自动化变电站建立投用，我国的电力事业发生明显变化。

近年来，电网日益坚强，科技不断进步，变电站有着飞速的发展，变电站实现集控化已成为变电站的一种发展趋势。

近年来，各国均对变电站的设计及使用技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，离高效稳定节能的标准逐渐缩小距离。

现在是跨世纪的时代，科技的发展使变电站设备的科技含量也越来越高，新型的、多功能的变电站设备也相继出现。

如沈阳昊诚ZB-F系列箱式变，体积仅为国产常规箱式变的1/3～1/5；安全性高，产品无裸露带电部分，为全封闭、全绝缘结构，完全能达到零触电事故；防渗漏、防腐蚀。

河北电力设备厂生产的10～110kV箱式变，设有“四遥”可无人值守。

VFI（Vacuum　FaultInterrupterTransformer）美式箱式变也以其独到的优势挤身于中国市场，如：

最大容量可达10000kVA，可用手动或电动操作，并进而与SCADA系统结合，使技术逐步升级。

此外，近年来,计算机技术和电子信息技术在电力建设中的应用越来越广泛,变电站自动化技术也已经达到一定的水平,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、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全数字化的变电站自动化系统也即将出现。

电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。

作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到重要作用。

与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。

随着我国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。

随着科学技术的发展和能源经济利用的需要，变电站的设计在逐步向经济、稳定的方向发展。

迄今为止，变电所的更新设计在国内外也正在逐渐形成一个与人类生活密不可分的行业。

优良更新的设计不仅具有标准化、高效化、组合化等当代先进设计思想,又符合节约有效利用资源的原则,更适合当代社会发展的要求。

所以是今后电力技术的一个重要发展方向。

参考文献：

[1]熊信银.《发电厂电气部分》.水利电力出版社，1992年

[2]何仰赞等.《电力系统分析》.华中理工大学电力出版社，1991年

[3]贺家李等.《电力系统及电保护原理》.水利电力出版社，1992年

[4]应智大.《高电压技术》.浙江大学出版社，1994年

[5]雍静.《供配电技术》.机械出版社，1994年

[6]苏文成等.《工厂供电》.机械工业出版社，1990年

[7]崔景岳等.《煤矿供电》.煤炭工业出版社，1988年

[8]顾永辉等.《煤矿安全手册》.煤炭工业出版社，1988年

[9]张冠生.《电器理论基础》.机械工业出版社，1991年

[10]杨有启.《电气安全规程》.北京出版社，1991年

[11]陈连生.《发电厂电气工程》.水利电力出版社，1992年

[12]刘从爱.《电力工程》.机械工业出版社，1992年

[13]王崇林、邹有明主编.《供电技术》.煤炭工业出版社，1996年

[14]李军年.《电力系统继电保护》.水利电力出版社，1991年

[15]王志宏.《井下用电与安全》.中国矿业大学出版社，1993年

[16]国家标准GB50059-1992.《35-110kV变电所设计规范》.中国标准出版社，1992年

[17]王子午等.《常用供配电设备选型手册》第三、四分册.煤炭工业出版社，1998年

[18]国家煤矿安监察局.《煤矿安全规程》.煤炭工业出版社，2001年

外文文献

原文1

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,peopleintheirdailylivesisbecomingmoreandmoredemandontheelectricalandlighting,etc.Inadditiontothegeneraldemandforelectricitywiththeadditiontherearemanycloselyrelated,sowehavethestableoperationofpowersystemshavebecomeincreasinglydemanding,variablebyelectricpowersystemandasanimportantcomponentofstabilityasitplaysanequallyimportantrole.Thevastmajorityofelectricityconsumersbypowercompaniestosupplytheelectricpowersystem,acompletepowersystemfromthedistributionaroundthedifferenttypesofpowerplants,boostandstep-downsubstations,transmissionlinesandusers.Aseveryoneknows,thepowerofmodernindustrialproductionisthemajorsourceofenergyandpower.Powernotonlyeasyfromotherformsofenergyconversionfrom,butalsoeasytoconverttootherformsofenergyusedtosupply;electricitytransmissionanddistributionissimpleandeconomic,andeasytocontrol,regulationandmeasurement,andconducivetotherealizationoftheproductionprocessautomation.

翻译

随着科技的发展，人们在日常生活中对电是越来越需求了，除了照明等一般的需求之外还有很多跟电息息相关，所以我们对电力系统的稳定运行要求越来越高，变电所又作为电力系统的重要组成部分，它的稳定也一样起着同样重要的作用。

绝大多数电力用户由电力公司的电力系统供电，一个完整的电力系统由分布各地的不同类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路和用户组成。

众所周知，电能也是现代工业生产的主要能源和动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

原文2

Theprotectionofthemaincurrentoftheprotectionofthegrid,thegriddistanceprotection,differentialprotectionofpowernetworks,powergridsofhigh-frequencyprotection,automaticreclosing,powertransformerrelayprotection,powercapacitorprotection.Withthedevelopmentofrelayprotectionofpowersystemsandautomationtechnologyinthedevelopmentofmorethanadecade,asChina'spowersystemtothehigh-voltage,largeunits,thedevelopmentofmodernlargepowersystem,protectiverelayingandapplicationlevelaccesstoalargeimprovementinthe50'sinthe20thcentury,almostallmechanicalcomponentsusingelectromagneticpose.Withthedevelopmentofsemiconductordevices,beextendedtotheuseofrectifiercomponentsandseparationofcomponentsfromsemiconductordevices,inthe20thcentury,70's,theuseofintegratedcircuitdevicesconsistingofrelayprotectioninpowersystemhasbeenwidelyused.80sinthe20thcentury,Microcomputerautomaticdeviceinasafeandgradualapplicationofrelayprotectiondevices,withthenewtechnologies,theadoptionofnewtechnology,relayprotectionhardwarereliability,easeofoperationandmaintenancedonotpointtoraise,followingthethelevelofpowerprotectiontechnologywillreachahigherlevel.

翻译

保护主要有电网的电流保护、电网的距离保护、电网的差动保护、电网的高频保护、自动重合闸、电力变压器的继电保护、电力电容器的保护。

继电保护的发展是随着电力系统和自动化技术的发展而发展的，十几年来，随着我国电力系统向高电压、大机组、现代化大电网发展，继电保护及其应用水平获得很大的提高，在20世纪50年代，差不多都是用电磁型机械元件构成。

随着半导体器件的发展，陆续推广到利用整流型元件和由半导体分离元件组成的装置，在20世纪70年代以后，利用集成电路构成的装置在电力系统继电保护中得到广泛的应用。

在20世纪80年代，微型机在安全自动装置和继电保护装置中逐渐应用，随着新技术，新工艺的采用，继电保护硬件设备的可靠性，运行维护方便性也不断提高。

继电保护技术水平将达到更高的水平。

指导教师审阅意见：

开题报告成绩：

指导教师（签字）：

年月日

备注：