变电站设计开题报告

毕业设计（论文）

开题报告

题目 古宁城35KV变电站的电气设计

学生姓名 艾昕 学号 2011109831 专业 电气工程及自动化 班级 20111098 指导教师 贾智彬 评阅教师 贾智彬

完成日期

年 月 日

古宁城35kV变电站的电气设计

学 生：艾昕 指导教师：贾智彬

（三峡大学 电气与新能源学院）

一、课题来源

本课题为三峡大学电气与新能源学院电气工程及自动化专业毕业生毕业设计课题，该课题名称为古宁城35kV变电站的电气设计，课题基本信息如下：古宁城35kV变电站位于内蒙古宁城县开发区，变电站是为开发区提供电能，占地面积1500m2，设计容量为31.5×2 MVA，电压等级为35/10.5 kV。一回由距离15公里的城东110kV变电站提供电能，另一回由距离10公里的宁西110kV站提供，10KV出线8回。该变电站主要给开发区各企业提供电能。全区用电负荷60MW，每回按照7.5MW，最小负荷按照70%计算，负荷同时率取0.85，功率因素取0.8，年最大利用小时数4200小时/年，所用电按1%来取；气象条件最高气温35℃，最低气温-20℃，全年平均气温5℃。

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。同时也是大学几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）研究现状及发展趋势

3.1国内外变电站设计的趋势分析

随着经济的发展，我国电力系统建设已经成为一个值得探讨的问题，根据我国变电站的发展情况以及我国的国情来看我国的变电站设计的发展趋势。尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。

3.1.1 变电站接线方案趋于简单

随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如， 断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修， 更换部件费时很短。 为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。比如我国500kV和330kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器-母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。

3.1.2大量采用新的电气一次设备

近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。近年来世界各国著名的高压电气设备公司都相继开发、研制了各种类型的145-550kV户外高压和超高压组合电器，国内一些高压开关厂也已经开始生产145kV户外紧凑型组合电器。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与 GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。

3.2我国变电站的发展趋势

随着计算机网络技术的发展和信息技术的不断进步，变电站的发展看来已经越来越快，目前我国变电站的发展方向趋于以下几个方面：

（1）数字化

数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化， 通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、 经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

（2）装配化

装配式变电站是变电站建设的一场变革,改变了传统的变电站电气布局、土 建设计和施工模式。采用全预制装配结构的建筑形式,通过工厂生产预制和现场装配安装两大阶段来建设变电站,大幅缩短了设计及建设周期,减少了变电站占地面积,节约了土地资源。随着国网公司“两型一化”的推广,装配式变电站在全国各地均成功试点,成为今后变电站建设的一种新型模式。

（3）智能化

智能化电站的发展,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,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,使变电站所有信息的采集、传输实现全智能化处理提供了理论和物质基础。但是目前国内外还没有真正意义上智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备来转化实现，一般采用智能终端的模式。国内目前进行的数字化变电站项目，虽然大多采用此种方式，但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低。

（4）自动化

自20世纪80、90年代起，国外和国内先后开发研制成功了变电站所必须的集继电保护、故障录波、远动功能、站内监控等功能为一体的变电站综合自动化系统，取代了变电站常规的测量系统。随着科学技术的不断发展，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为电力系统的发展趋势。

四、对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析

4.1课题内容：

（1） 主接线设计： 分析原始资料，根据任务的要求拟定各级电压母线接线方式，通过技术经济比较选择主接线的最优方案;

（2） 短路电流的计算: 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的计算结果。

（3） 主要电气设备选择：

① 选择110kV主变侧，35kV侧最大负荷出线及35kV主变侧的断路器及隔离开关;

② 选择110kV，35kV主母线及主变低压侧母线电缆; ③ 选择35kV主母线的支持绝缘子; ④ 选择35kV主母线的电压互感器; （4）电气设备配置

① 各级电压等级电压互感器; ② 各回路的电流互感器;

4.2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）系统短路电流计算；继电保护保护计算； （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校验、继电保护计算书；

（5）设计图纸：包括电气一次主接线图、35KV进线图、二次保护配置图等。

4.3方案的可行性分析

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设、保护就尤为重要。

本论文设计了一个35kV变电站所主电气部分设计,此变电站有两个电压等级，一个是35kV，一个是10kV。同时根据负荷分析和短路计算的结果对变电所内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感

器，电压互感器，供配电线路，无功补偿装置等等按照具体负荷计算，短路计算进行选型、设计和配置。

五、 本课题需要主要解决的问题及设计方案

5.1主要解决的问题

(1)母线的选择 (2)负荷计算 (3)变压器的选择 (4)短路电流的计算 (5)隔离开关、断路器的选择 (6)防雷设计

(7)电气主接线等图纸的绘制

5.2设计方案

5.2.1变电所主接线的接线方案

方案一图：

进线 进线 #1 #2#1进线#2进线 电气主接线方案一图

方案一35kV侧采用的单母线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。10kV采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回

路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。

方案二图：

进线 进线 #1 #2#1进线#2进线 电器主接线方案二图

方案二10kV侧通过双母线虽然可以使供电更可靠，调度更加灵活，但每增加一组母线就使每回路需要增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。并且选择双母线接线会增加投资。综合考虑：

方案一：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。 方案二：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用双母线接线。

通过比较可以得知还是选方案一比较合适，即35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。 5.2.2负荷计算 (1)有功功率?P (2)无功功率?Q (3)视在功率?S

(4)功率因数cos? 5.2.3变压器的选择及主接线方案的选择 (1)变压器的选择

a、容量 b、电压等级 c、中性点接地形式 (2)主接线方案的选择 a、35kV侧主接线设计 b、10kV侧主接线设计 5.2.4短路电流计算。

（1）35kV侧短路电流的计算 （2）10kV侧短路电流的计算

5.2.5二次电气设备的选择（断路器、隔离开关）。 （1）35kV侧进线断路器、隔离开关的选择

a、流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 b、额定电压选择

c、额定电流选择 d、开断电流选择

e、动稳定校验 f、热稳定校验

（2）10kV侧断路器、隔离开关的选择

a、流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 b、额定电压选择

c、额定电流选择 d、开断电流选择

e、动稳定校验 f、热稳定校验

5.2.6防雷设计

（1）避雷针的选择 （2）建筑物外围

六、完成本课题的工作方案及进度计划

（1）2014年秋季学期第十二周（2014年11月20日前）

接受毕业设计任务书，学习毕业设计要求及有关规定。阅读指定的参考资料及文献，熟悉设计步骤，收集资料，明确设计内容。

（2）2014年秋季学期第十二周第二十周（2015年1月15日前）

结合设计内容复习所学的专业知识，作好理论准备；其次进行与设计有关的调研活动及资料的搜集，完成开题报告、外文翻译，指导教师批阅。 （3）2015年春季学期第一周～第二周

选择主变的容量和台数，确定电气一次主接线方案。 （4）2015年春季学期第三周～第四周

完成短路电流计算，选择一次电气设备。 （5）2015年春季学期第五周

完成变压器瓦斯保护，差动保护等。 （6）2015年春季学期第六周

完成母线保护。 （7）2015年春季学期第七周

完成变电站防雷保护和接地装置计算，继电保护计量装置配置。 （8）2015年春季学期第八周

使用计算机绘制电气主接线等相关图纸，编写设计说明书。 （9）2015年春季学期第九周（2015年4月30日前） 提交中期报告；

（10）2015年春季学期第十二周

完成毕业设计论文，完善设计成果，交指导教师批阅； （11）2015年春季学期第十三周 培优毕业答辩；

（12）2015年春季学期第十四周（6月5-7日） 正常毕业答辩

七、参考文献

[1] 电力工程电气设计手册 电气一次部分 戈东方编著 中国电力出版社 2014

[2] 电力工程电气设计手册 电气二次部分 能源部西北电力设计院编著 中国电力出版社 1991 [3] 220～500kV变电所电气主接线设计 宋继成编 中国电力出版社 2004 [4] 发电厂、变电站二次系统及继电保护测试技术 王显平著 中国电力出版社 2006 [5] 发电厂电气部分 姚春秋等编 中国电力出版社 2004 [6] 电力系统分析 何仰赞编 华中科技大学出版社 2002 [7] 电力系统电气设备选择与实用计算 傅知兰主编 中国电力出版社 2004 [8] 变电站微机检测与控制 孙淑信编 水利电力出版社 1995 [9] 国家电网公司输变电工程典型设计 刘振亚主编 中国电力出版社 2005 [10]电气设备选型、安装与检修 刘建英等 北京理工大学出版社 2004 [11]电气设备选择与计算实例 王越明等 化学工业出版社 2014 [12]变电所电气设备及运行 河南省电力工业局编 中国电力出版社 1995 [13]电力系统继电保护 张保会等 中国电力出版社 2010 [14]电力系统继电保护整定计算与算例 陈根永著 化学工业出版社 2013 [15]变电站无功补偿设备运行与控制 侯博主编 水利电力出版社 1991 [16] 国家机电产品目录 国家机械工业局编 机械工业出版社 2000 [17]Gary Rockis. Electrical Motor Controls Automated Iudustrial systems.Third Edition. American Technical Publishers inc.2003.

[18]Electrical motor controls Automated industrial systems

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3pv6.html