華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計（論文)開題報告學生姓名學號專業(yè)電氣工程及其自動化題目名稱13１57變電站電氣部分初步設計課題來源模擬主要內容畢業(yè)設計教學過程是實現(xiàn)本科培養(yǎng)目標要求的重要培養(yǎng)階段。是學生畢業(yè)前的最后一個實踐教學環(huán)節(jié)，是學習深化和提高的重要過程。是學生運用學過的知識進行一次全面總結和綜合訓練，是素質與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗.變電站電氣部分初步設計是將本專業(yè)所學知識進行一次綜合運用的過程，從理論上來說它涉及發(fā)電廠電氣部分和繼電保護的內容以及電力系統(tǒng)課程的各方面內容，從工程上來說，它相當于實際工程初步設計的一部分，其意義也是十分重要的。原始材料１.為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃,擬建設一座11０/３5/10kV的區(qū)域性降壓變電所。2.擬建變電站在城市近郊,在變電站附近有地區(qū)負荷。11０kＶ以雙回路與８5km外的系統(tǒng)相連，在本站11０ｋV母線還有3條輸出回路。系統(tǒng)最大方式的容量為170０ＭＶA，相應的系統(tǒng)電抗為0.４８９；系統(tǒng)最小方式的容量為1０0０MＶA，相應的系統(tǒng)電抗為0。58６（系統(tǒng)容量及電壓為基準的標么值).3。３5kＶ電壓級重要負荷為64％,ｃｏsΦ＝0。95。架空線６回，3回輸送距離40km,每回輸送功率５MＶA;3回輸送距離３０km，每回輸送功率5．5MVA。４。１0ｋV電壓級重要負荷為62％，ｃosΦ=0．９０.電纜出線６回,每回輸送距離3。５km，輸送功率2.5MW；架空輸電線８回,輸送距離10km，每回輸送功率1。１MW。5．本站屬新建變電站，處于系統(tǒng)環(huán)式主干網(wǎng)上,在１１0kV側有明顯的穿越功率,該變電站一旦停電,不但對本地區(qū)工農業(yè)生產造成很大的影響,而且影響全系統(tǒng)的安全運行，所以系統(tǒng)對本站的運行要求程度很高。3５kV和10kV用戶負荷的最大負荷利用小時Tｍax=5500h，同時系數(shù)３5kV取0．9，10kＶ取0．8５，３５ｋＶ各負荷與１0kV各負荷之間?。?。9。6。變電站所在地區(qū)海拔1４0ｍ地勢平坦,為非強地震區(qū)，地耐力為2．4kg／cm，天然容重γ＝2ｇ／cｍ,內摩擦角θ＝２３o,土壤電阻率為1００Ω·cm,無腐蝕性。氣象條件：年最高氣溫+40℃,年最低氣溫—17℃，年平均溫度+1６℃，最熱月平均最高溫度＋3１．5℃,最大復水厚度ｂ=1０cｍ，最大風速２５m/s，屬于我國第六標準氣象區(qū)。任務書主要內容1．選擇本變電所主變的型號。按主變容量的（0．5—1。０%）選擇所用變壓器。２．設計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進行技術經濟綜合比較，確定一個較佳方案。3．進行必要的短路電流計算（既要計算對稱短路,還要計算不對稱短路）。４。選擇和校驗所需的電氣設備。5.設計和校驗母線系統(tǒng)。6。進行繼電保護的規(guī)劃設計及主變壓器保護整定計算。７。進行防雷接地保護規(guī)劃設計.8.110kＶ高壓配電裝置設計采取的主要技術路線或方法一。基本要求畢業(yè)設計書一份.畢業(yè)設計書的組成：Ａ、封面；B、畢業(yè)設計任務書;C、畢業(yè)設計開題報告;D、中文摘要；Ｅ、英文摘要；Ｆ、目錄;G、說明書；H、計算書；Ｋ、參考文獻；Ｌ、附錄封面由學校統(tǒng)一印制,按要求打印(詳見教務處網(wǎng)頁）任務書抄錄原件有關內容,裝訂于指定位置，教師簽字后生效；開題報告由學生認真書寫,經指導教師簽字后的開題報告有效;摘要中文摘要字數(shù)應在４0０字左右，包括設計題目、論文摘要、關鍵詞為（3至５個），英文摘要應與中文摘要內容相對應。目錄按三級標題編寫，要求層次清晰，且要與正文標題一致.主要包括摘要、正文主要層次標題、參考文獻、附錄等。正文論文正文包括說明書和計算書，文字應在１5000字以上。說明書的論述要流暢，結論要正確，計算書要有詳細計算步驟，要求打印，頁碼應編號.工科論文要符合科技論文格式,正文要標明章節(jié).參考文獻必須是學生本人真正閱讀過的雜志類文獻、圖書類文獻等，要與設計工作直接相關。附錄主要包括外文原文及翻譯，要求翻譯的原文是論文的參考文獻，或與論文密切相關的資料,譯文應不少于2０00漢字。三張附圖:A、變電所電氣主接線圖（計算機繪制，A1紙打印）；Ｂ、開關站平面布置圖（手工繪制，1號圖紙幅面)；C、變壓器保護原理接線圖（展開圖，手工繪制,１號圖紙幅面）。二。主要技術線路的具體內容一、主變壓器和臺數(shù)的選擇主變容量選擇應考慮：(1）根據(jù)變電所帶負荷性質和電網(wǎng)結構來確定主變容量，對有重要負荷的變電站應考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內,應保證用戶的一、二級負荷；當一臺主變停運時，其余主變壓器應能保證全部負荷的60％正常運行。(2）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多,應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標準化。（3）具有三種電壓等級的變電站中，如果通過主變壓器各側繞組的功率均達到主變壓器容量的15％時，主變電壓器宜采用三繞組變壓器.二、電氣主接線的設計根據(jù)本次設計要求進行電氣部分主接線的初步設計.要求配合發(fā)電機容量、負荷供電方式、廠用電容量、以及選用的主變的容量進行合理的電氣主接線方式選擇和設計。包括對變壓器出線的電氣主接線方式的選擇、母線接線方式的選擇、本地區(qū)供電電纜回路數(shù)的選擇、送入電網(wǎng)架空線路回路數(shù)的選擇、斷路器、互感器和隔離開關的接線方式的選擇等。同時要求各方案符合實際情況。最后對初步方案進行經濟比較,選出最佳方案.根據(jù)《35~110kＶ變電所設計規(guī)范》：變電所的主接線應根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定,并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求.（１)電氣主接線的設計原則主接線的基本形式分為有匯流母線的接線形式和無匯流母線的接線形式,為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié),可使主接線簡單清晰，運行方便,有利于安裝和擴建。但有匯流母線后，使用斷路器等設備增多。因此，新建變電站電氣主接線的設計僅考慮有匯流母線的接線形式.三、短路電流計算(一）短路電流計算的目的⑴在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案,確定某接線方案是否需要采取限制短路電流的措施。⑵在選擇電氣設備時,為了保證各種電氣設備和導體在正常運行和故障情況下都能安全可靠地工作,可又力求節(jié)約資金，這就需要用短路電流進行校驗。⑶在設計屋外高壓配電裝置時,需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。⑷在選擇繼電保護方法和整定計算時，需以短路時的短路電流為依據(jù)。(二)計算短路電流的一般規(guī)定⑴驗算導體和電器的動穩(wěn)定,熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規(guī)劃容量計算,并考慮電力系統(tǒng)５～10年的遠景發(fā)展規(guī)劃.⑵確定短路電流時,應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式.⑶選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中,應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。⑷選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點,應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的點。四、電氣設備的選擇和校驗本設計要求選擇的設備有斷路器、隔離開關、互感器、熔斷器、絕緣子、避雷器等.根據(jù)電氣設備選擇的一般原則,按照正常運行情況選擇設備,按短路情況校驗設備。同時兼顧今后的發(fā)展，選用性價比高,運行經驗豐富，技術成熟的設備,盡量減少選用設備的類型,以減少備品備件,也有利于運行、檢修等工作.4.1斷路器額定電壓和電流選擇，式中、―分別為電氣設備和電網(wǎng)的額定電壓，KV、―分別為電氣設備的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流，Ａ校驗開斷電流式中―斷路器的額定開斷電流，ＫA―斷路器實際開斷瞬間的短路電流周期分量，KA當斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算時可用進行選擇,為短路電流值。校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定,―短路電流產生的熱效應；、ｔ―電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。―短路沖擊電流幅值;―電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值。４。２隔離開關隔離開關與斷路器相比,額定電壓、額定電流的選擇及短路短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同.但由于隔離開關不用接通和切斷短路電流，故無需進行開斷電流的校驗。4.３母線母線的選擇選型導體通常由銅、鋁、鋁合金制成,載流導體一般使用鋁或鋁合金材料,銅導體只用在持續(xù)電流大,且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴重腐蝕的場所。硬導體截面常用的有矩形、槽形和管性。其中槽形導體機械強度好,載流量大集膚效應系數(shù)較小，一般用于4000～8000A的配電裝置中。導體的布置方式應根據(jù)載流量的大小，短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。截面積導體截面積可按長期發(fā)熱允許電流選擇。母線的校驗校驗電暈電壓對１10KV及以上裸導體,需要按照晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗,即裸導體的臨界電壓應大于最高工作電壓?？刹贿M行電暈校驗的最小導體型號：2２０ＫV側為ＬGＪ-２４０、110ＫＶ側為LGＪ-50.校驗熱穩(wěn)定滿足熱穩(wěn)定要求的導體最小截面積,只需實際選用的導體截面積,導體便是熱穩(wěn)定的。校驗動穩(wěn)定各種形狀的硬導體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產生的電動力將使導體發(fā)生彎曲，因此,導體應按彎曲情況進行應力計算。而軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗。4.４絕緣子支持軟母線應選用懸式絕緣子,支持硬母線應選用支柱絕緣子。懸式絕緣子根據(jù)所在電網(wǎng)的電壓選擇絕緣子的額定電壓，并根據(jù)電壓等級選擇絕緣子片數(shù).支柱絕緣子①選擇型式根據(jù)裝設地點、環(huán)境,選擇屋內、屋外式或防污式及滿足使用要求的產品型式。②選擇額定電壓支柱絕緣子的額定電壓應大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓.③校驗動穩(wěn)定―絕緣子底部導體距導體水平中心線的高度―絕緣子高度―絕緣子抗彎破壞強度―發(fā)生短路時，絕緣子受力4．5電流互感器所有斷路器的回路均應裝設電流互感器，以滿足測量儀表、保護和自動裝置要求.變壓器的中性點上裝設一臺，以檢測零序電流。電流互感器一般按三相配置。對10ＫV系統(tǒng)，母線分段回路和出線回路按兩相式配置，以節(jié)省投資，同時提高供電可靠性.４．6電壓互感器２２０KV側每組母線上應分別裝設一組單相串級式三繞組電壓互感器.１1０KV側母線橋支路兩端連接點上應分別裝設一組單相三繞組串級式電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護裝置。35KＶ及以下可選用油浸式或澆柱式，３５ＫV及以下需測量線電壓，同時又需要測量相電壓和監(jiān)視電網(wǎng)絕緣時，可采用三相五柱式電壓互感器或由三只單相三繞組電壓互感器構成，1０ＫＶ側每段母線上裝設一臺三相五柱式電壓互感器。35KV及以上線路上，當對端有電源時，為了監(jiān)視線路有無電壓，進行同步和設置重合閘，要選擇裝設一臺單相雙繞組電壓互感器，11０KV以上出線上為了測量電壓及供給繼電器用,并進行絕緣監(jiān)視，應選擇電容式電壓互感器,２２０KV側出線上應裝設一臺單相雙繞組電容式電壓互感器.４．7熔斷器保護電壓互感器的高壓熔斷器,一般選用型，其額定電壓應高于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓（但限流式只能電網(wǎng)電壓）,額定電流通常均為０。５Ａ,其開斷電流應滿足五、繼電保護的規(guī)劃設計和主變壓器整定一、繼電保護裝置是一種能反映電氣設備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài),并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置，它的任務是：(1)發(fā)生故障時,自動、迅速、有選擇性地將故障設備從系統(tǒng)切除，以保證非故障設備繼續(xù)正常運行，此外，防止故障設備繼續(xù)遭到破壞。（2）反映電氣設備的不正常工作狀態(tài)，根據(jù)不正常工作狀態(tài)的種類和設備運行維持的條件，動作于發(fā)出信號,減負荷或跳閘，反映不正常工作狀態(tài)的繼電保護，允許帶一定的延時動作。設置繼電保護裝置的一般規(guī)定：(１）電力系統(tǒng)中的電力設備和線路,應裝設短路故障和異常運行保護裝置。電力設備和線路的保護應有主保護和后備保護，必要時可再增設輔助保護。(２)繼電保護裝置應滿足四個基本要求:選擇性、速動性、靈敏性、可靠性.二、主變保護配置１、瓦斯保護（1）重瓦斯保護：動作于跳主變各側斷路器;(2）輕瓦斯保護:動作于發(fā)信號。２、縱差保護：反應變壓器繞組、套管和引出線上的相間短路，22０ｋＶ繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路。３、過電流保護：反應外部相間短路并作為瓦斯保護與縱差保護的后備保護，帶時限跳主變高壓側（或低壓側）斷路器.4、零序電流電壓保護（1）零序電流保護：反應中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路,并作為變壓器內部接地的后備保護(2)零序電壓保護:當單相接地且失去中性點時,可能在接地點產生間隙弧光，引起工頻過電壓，此時避雷器不能確保變壓器中性點絕緣的安全，所以需裝設零序電壓保護.為防止電網(wǎng)失去中性點,要求零序電壓保護動作后首先切除中性點不接地運行的變壓器.由于本變電所至多一臺主變中性點接地運行，故每臺主變應裝設零序電流和零序電壓保護,零序電壓保護的整定時間小于零序電流保護的整定時間。零序電流保護接于變壓器中性點引出線的CT上，零序電壓保護接于母線PＴ的開口三角形線圈上。過負荷保護:動作于發(fā)信號6、反應油溫過高的保護：動作于發(fā)信號并啟動散熱風扇三、1１0kV進線保護配置三條線路均采用相同的保護配置，每條線路配一套ＬFP９4１A數(shù)字高壓線路成套快速保護裝置.采用三階段式相間和接地距離及四段零序保護＋三相一次ＺC四、1０kV側保護配置1、電流速斷保護；定時限過電流保護；三相一次重合閘裝置。2、電容器組保護限時電流速斷保護:保護電容器組和斷路器之間連線的短路裝設專用的熔斷器：保護電容器內部故障及其引出線的短路零序電壓保護:保護電容器組某一故障電容器切除后所引起的過電壓單相接地故障保護動作于信號過電壓保護:帶時限動作于信號或跳閘站用變保護：所用變容量較小,高壓側采用高壓熔斷器低壓側采用自動空氣開關作為相間短路保護.六、防雷接地保護的設計變電站是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應的來源,一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞,絕大多數(shù)不能自行恢復并嚴重影響國民經濟和人民生活,因此，要采取有效的防雷措施,保證電氣設備的安全運行.變電站的雷擊害來自兩個方面，一是雷直擊變電站,二是雷擊輸電線路后產生的雷電波沿線路向變電站侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針