110KV降压变电站电气部分设计--开题报告

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题目：《110kV区域降压变电所设计》 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

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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。

110kv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，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了新的设计思路。 二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献) 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。

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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。

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。

主要参考文献：

[1] 夏道止.《电力系统分析》.中国电力出版社

[2] 陈珩.《电力系统稳态分析》（第三版）. 中国电力出版社

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[3] 李光琦.《电力系统暂态分析》（第三版）.中国电力出版社

[4] 孟祥萍.《电力系统分析》.高等教育出版社

[5] 祝淑萍.《电力系统分析课程设计与综合实验》.中国电力出版社

[6] 阎治安.《电机学》.西安交通大学出版社

[7] 张保会,索南加乐.《电力系统继电保护》.中国电力出版社

[8] 文锋.《电气二次接线识图》.中国电力出版社

[9] 任孝岐.《110kv城区变电所设计思路》.陕西电力设计院

[10] 曾挺键.《110kV户内变电所对环境电磁和无线电干扰影响的评析》. 杭州市电力局

[11] 周泽存.《高电压技术》.中国电力出版社

[12] 盛学庆.《110kV户内变电所土建设计探讨》.浙江电力局

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三、研究方案(研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等) 110KV降压变电所电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册，辅助资料和国家有关规程，主要完成该变电站的一次、二次部分设计，参考国内外最新的设计方法、研究成果和新的电气设备，对降压变电所的电气主接线方案，主变压器的选择，电气设备的选择（包括断路器，隔离开关，熔断器等），配电装置的选择以及防雷保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接线和相关一次、二次设备、避雷装置、继电保护装置进行选择。同时，完成变电站一次、二次部分总接线图、110KV变电所平面布置初步设计图和详细设计图。

技术参数要求：

1. 变电所建设规模：变电所容量：31.5MW；电压等级110∕10kv；出线回路数：110kv 2回架空线路；10kv 8回架空线路；与变电所连电力系统短路容量1000MVA；负荷情况：最大负荷 30MW；最小负荷15MW；10千伏侧负荷情况表：Tmax=5600小时，cosΦ=0.85.远景发展情况：10kv远景拟发展六回电缆出线，最大综合符合18MW，功率因数0.85.

2. 环境条件：年最高温度42℃；年最低温度-10℃；年平均温度25℃；海拔高度150米；土质：粘土 雷暴日：30日每年。根据雷

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暴日进行防雷保护。

研究目标： 根据毕业设计任务书所提供的原始数据，以《中华人民共和国国家标准35～110kV变电所设计规范》、《降压变电所设计规范》等技术规范、规程为标准。参考《电力工程设计手册》、《电气二次接线识图》、《电力系统分析》、《高电压技术》、《中低压配电实用技术》、《配网设备的特性与选型》、《电力系统继电保护原理》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。在设计过程中，我们应该注意紧密结合变电所的生产实际和农网改造及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（达到电气设备能够充分合理的利用，既能保证设备容量要求有保证电气设备充分利用资源）、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，合理地将通信设施并入主控室，达到简单高效地监控和控制的目的，简化变电所内附属设备，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，电气的二次接线，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。

研究方法：了解并掌握110kV降压变电所的国内外现状特点和发

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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、二次接线的设计、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。

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（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。对于软母线来说不用校验其动稳定，对于开关来说不用校验其开断能力。 四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等) 4月01日-4月7日：按照毕业论文（设计）任务书的要求查找、学习相关资料。

4月8日-4月20了解110KV变电所设计的现状，理清设计思路，撰写开题报告。

4月20-月19日：学习绘图软件，为绘制各种图纸做好准备；根据要求进行负荷统计、短路计算、电气设备的选型及校验、电气部分工程概算等计算工作。

5月19日-6月15掌握CAD绘图技巧，绘制本设计的绘制主接线图、电气总平面布置图、断面图、接地装置布置图、监控范围图、防

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雷保护范围图、中央信号展开图、主控室平面布置图、变电站综合自动化系统结构图继电保护及自动装置配置图等各种图纸；完成论文初稿。

6月10日-6月15日：整理完善毕业论文，并准备毕业答辩。

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