文献综述正文11-康国栋

四川理工学院毕业设计（论文）

文 献 综 述

110KV变电所电气部分设计

学 生：康国栋 学 号：11041040110 专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气2011.4 指导教师：李咏红

四川理工学院自动化及电子信息系

二O一五年三月

前 言

电力是当今社会经济发展和人民群众日常生活不可缺少的主要能源，当今我国正处

于工业高速发展的时机，电力行业决定着工厂的能源命脉，所以电力行业也要跟上经济发展的步伐。

马上我将要做的是110kv变电所电气部分设计，大二开始学习专业知识后就明白在电力网中发电厂是源头，是电力能源的创造者，线路是能源的输送者，但是这样就能给各种各样的负荷提供稳定的、安全的、高质量的电力能源吗？答案是不能。没有变电所在输送电过程中的调节和分配，就很难保证电的质量，通过变电所的电压变换、分配方式的改变，达到向各种负荷输送高质量电能的目的，由此可见变电站的重要性。

在国外，电力建设的主导因素大概为需求、安全和质量、环境这三个方面。由于体制的不同，欧洲和美国的电力公司受到巨大的竞争压力，为赢得更多的用户，这些国家的电力行业采取了降低电费和提高供电质量的举措，与我们平常熟知的不同，国外的家庭用电电压等级比我们普遍低，使得国外对升降变电的要求也更高。

相对比西方国家，我国变电所运行管理在理念上差距较大，并且自动化远控技术起步相对也晚了一些，使得我国的无人值守变电所的数量和质量上有着不小的差距。在我的家乡，有东山、北坝、青东坝三个220kv变电站，其中东山变电站主要供给国网输电网，另外两个对城镇供电，但对于这三个较大的县城供电站仍只有青东坝变电站是采用了变电站自动化远控系统，但也是实行有人值守的管理模式。可见如果实行全面实现变电站无人值守对我们国家的电力系统建设是有着极其显着的技术经济效益：1提高电力系统运行稳定及可靠性；2通过自动化系统加快事故情形处理速度；3提高劳动生产的效率；4减少了建设成本和人力成本。

从2010年之后，国家建设发展中环境保护占着越来越大的比重，同时，火电的运行成本也是高居不下，2011年中国电力行业现状报告指出电力供需总体平衡的一个重要前提是“保证电煤供应”，而影响电煤供应的关键因素是电煤价格。目前，“市场煤、计划电”的体制性矛盾依然突出，电力企业已难以承受煤价频繁上涨和电价调整滞后造成的刚性成本增加，火电行业严重亏损。煤价已占到火电企业成本的70%左右，由于持续亏损，发电企业偿债能力削弱，融资难度不断加大，资金链断裂的风险显著增加，保

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障电力、热力供应的能力大为下降。国家未雨绸缪，从21世纪开始进行西电东输工程，提高西部丰富的水力资源的利用，为环保及防止自然灾害打下一个坚实的基础。综合上面种种，将通过以下步骤来完成电气部分设计：主接线设计、配电装置、电气平面布置、系统保护、电气部分选择等。 设计原则：

① 确保拥有足够的变电容量以满足供电区域内的使用和未来5至20年的扩大发展规模的负荷要求。

② 用科学的方法规划和设计电气部分的设计平面以达到结构紧凑、选择合适设备节约占地面积减少投资。

③ 达到较高自动化程度，并保证可靠性高。 ④ 可靠灵活的主接线。

⑤ 主要设备技术性能能可靠的提供稳定电能，并在电网出现震荡、闪络、短断路时尽可能保护设备和负荷的安全。

对此，我将用我学到的知识并通过各类电力文献进行变电所电气部分的初步设计，为之后的工作定好一个良好的开端。

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设计的主要内容

1.1电气部分初步设计

变电站的设计要结合自己设计的原始资料，参考变电站的电气设计规范，要进行大量的文献翻阅工作，了解设计的基本过程，达到层次分明。通过查阅图书馆书籍，课本知识和网络资料，了解电力系统发展和技术规程等方面知识，理清设计思路。从而为设计提供强有力的依据。

借阅书籍和在网上查找资料后，我提出我的设计思路，以便为设计工作提供参考价值，了解了变电站设计的一般过程及相关的设计规范，明白我接下来要做的工作，树立了正确的设计思路：

1.1.1电气主接线

电气主接线是发电厂、变电站设计的首要部分，更是构成电力系统的主要环节，主要针对主接线的基本要求、典型接线方式和提供的设计原始资料的要求进行电气主接线的研究和设计。首先，不论其他条件，电气一次接线必须达到可靠性、灵活性和经济型这三个基本要求。可靠性主要是在断路器检修时不易影响对系统供电，发生故障以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部Ⅰ类及全部或大部分Ⅱ类用户的供电，大型机组突然停运不应危及电力系统稳定运行，灵活性主要是：（1）接线简单、操作方便、便于掌握；（2）调度时方便快捷改变运行方式、尽快切除故障使得停电时间最少，影响方面最小，不影响负荷的用电和稳定运行；（3）主接线必须具有扩建的方便性，还要考虑最终接线的可行性并使得改造工作量最小。三个基本要求中可靠性和经济型的矛盾最大，所以在保证可靠性的前提下做到节省一次投资、占地面积小和电能损耗少。

1.1.2主变压器的选择

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除了原始资料的要求外，还应根据电力系统5～10年发展规划、功率大小、回路数等因素进行综合分析和合理选择。而对于变电站主变，一般按照5～10规划负荷来选择。对重

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要变电站，需考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在过负荷允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部符合的70%～80%。对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的情况下，变电站以设置两台主变压器为宜。

1.1.3短路电流的计算及限制短路电流的方法

短路是电力系统中较常发生的故障，直接影响电气设备的安全。短路的定义是一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况，所以就有不同的短路类型：三相短路（最严重）、两相短路接地、两相短路和单相短路（最常见70%）。三相短路的计算式

简单不对称短路的序网络方程为：

(1-1)

(1-2) 在主接线设计时，应考虑采取限制电流的措施： ⑴装设限流电抗器

母线电抗器：装设在母线分段处，大部分的短路情况均能起到限流作用，其额定电流通常按母线上事故切除最大一台发电机的可能通过的电流进行选择。

线路电抗器：限制电缆馈线回路短路电流，一般选用轻型断路器。更多时候在分段上装设母线电抗器火灾发电机、主变回路装设分裂电抗器不满足要求时才考虑在出线上装设线路电抗器。

分裂电抗器：结构上与普通电抗器相似，只是在绕组中间加设一个抽头，将电

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抗器分成两个分支

⑵采用低压分裂绕组变压器

运行特点是一个分裂绕组低压侧发生短路时，另一未发生短路的低压侧仍能维持较高电压，保证了该低压侧上的设备能继续运行，并能保证电动机紧急启动。

⑶采用不同的主接线形式和运行方式

1.1.4导体及电气设备的选择

1.按正常工作条件选择电气设备

a额定电压、b额定电流、c环境条件的影响、d装设地点、使用条件、检修、运行、环境保护等

2．按短路状态校验 a短路热稳定校验 b电动力稳定校验

电动力稳定是指电气设备承受短路电流机械效应的能力 3.断路器种类和型式的选择

由灭弧介质分为油断路器（多油、少油）、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等，按照额定电压和电流选择后，还应根据正常开断电流进行校验。若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿）更容易造成损坏，不可避免的自动跳闸，此时还要求能够切断电流。

(1-3)

1.1.5配电装置

1.基本要求

配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线

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和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常运行情况下接受和分配电能，在系统出现故障时维持系统正常运行。1运行可靠2便于操作、巡视和检修3保证工作人员的安全4力求提高经济性5具有扩建的可能。

1.2继电保护模块

1.2.1继保的基本要求

1选择性：指在保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，尽量缩小停电范围。

2速动性：快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少负荷在电压降低的情况下的工作时间，以及缩小故障元件的损坏程度。

3灵敏性：准确的判断故障原因并及时的修复故障点以达到维持电网稳定性的特点。 4可靠性：在其规定的保护范围内发生了它应该动作的故障，不会拒绝动作，并不会错误动作。

前言中我也提到了目前外国的电力行业的自动化远控技术是相当成熟的，我国也于70年代开始致力于发展智能化电网，为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，同时也能充分的体现出电能的安全性、可靠性、经济性和先进性。

西方世界自法拉第发现磁生电之后，大力发展电力能源，加上清朝之后炎黄子孙闭门造车和经历了几次较大的劫难，我国的电力技术落后太多，但是在共产党的领导下，我国重振旗鼓，涌现一大批技术人才，自1979年开始微机保护的研究工作，在各高校和科研机构的努力下，1984年华北电力大学研究的以MC6809CPU构成的MDP-1型微机线路保护装置投入运行，这是我国研究成功的第一套微机线路保护装置。第二个阶段就是以WXB-11系列微机保护装置为代表的以多个8位单片机组成的多微机系统。第三个阶段就是以16位单片机构成的多微机系统，到目前第三代硬件设计除了有硬件时钟外，还具备接受GPS系统的秒脉冲接口，实现自动化远控技术。

设计电力系统的设计就必定保证电网的安全质量，这就是继电保护，这段时间通过阅览各类书籍和不同学者所著的论文，发现大多数的学者在对于发电厂和变电站的设计

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时都采用了对变压器的差动保护（主保护）过电流保护（后备保护），这对学生我有很多的启发，在对110kv变电站设计的后面阶段，该采用哪种继电保护的方式，我也将针对三段式电流保护、距离保护、差动保护、高频保护等的优缺点尽可能完善融入我的设计之中。

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总结与收获

这次毕业设计将是对我四年来学习的一次综合能力测试。通过这一次的设计实践工作，能让我学到很多书本上没有的知识，在电力行业我必须养成严谨的工作作风，掌握发电厂电气部分设计的过程，这将是对我四年学习知识的实践，使掌握的专业知识得到巩固和加深，逐步提高解决问题的能力。

通过这次文献的研究参考，我从中得到了很多的知识和启发：可靠、优质的供电是现代化的标志，为此，需要采用相当复杂的技术，虽然我国的电力行业已经度过了最艰难的起步阶段，但同样的，现在的技术向更进一步仍是困难重重，过去，对配电系统的发展未给予应有的重视，欠账甚多。发展就落在我们这一代的身上，在这次毕业设计上，我会参考之前学者的研究，也要通过自己的思想和学习到的知识去设计一个尽我可能的完善的设计，提高供电的可靠性，灵活性、安全性。

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参考文献

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