110kV变电所毕业设计论文.docx
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110kV变电所毕业设计论文
摘要
电能是能量的一种表现形式，是现代社会中最重要的能源。
电能的生产和消费具有同时性，且电能生产运行方式变化的过度过程十分短暂，电能与国民经济各部门和人民生活关系密切。
变电站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。
为此，建设可靠性高、经济性好的变电所成为此次课题研究的主题。
本设计要求设计TX市近郊区的变电所，向市区工业区、生活区及郊区乡镇工业与农业用户供电，现有的变电所建设存在着资金和土地资源浪费、重复建设、改造困难以及影响周围环境等问题，不符合我国的可持续发展战略。
为此，此次设计就这些方面提出了一些改进，以达到节约资源供电可靠效益最大化的目的。
关键词变电所，变压器，可持续发展，可靠性
Abstract
Electricisoneoftheexpressionshapeforenergy.it'sthemostimportantenergyinmodernsociety,andtheprocessofproducingelectricisbrief,soisitschangeofrunningpattern.Electricityarecloselyrelatedtonationaleconomicsectorsandpeople'slives。
Powerplantsandsubstationsistocontacttheuserinthemiddlepart,playsaroleintransformationanddistributionofelectricenergy。
Tothisend,buildinghighreliability,economyandgoodsubstationbecomepartoftheresearchtopic.ThisdesignrequiresdesignTXsubstationinsuburbstourbanindustrialareas,livingareasandruraltownshipindustrialandagriculturaluserssupply,thereisanexistingsubstationconstructionwasteofmoney,wasteoflandresources,redundantconstruction,renovationdifficultiesandaffectthesurroundingenvironmentandotherissues,donotmeetourcountry'ssustainabledevelopmentstrategy.Forthisreason,thedesignismadesomeimprovementsintheseareasinordertoachievemaximumefficiencyandreliablepowerresourceconservationpurposes.
Keywordssubstations,transformers,sustainabledevelopment,reliability
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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日 期：
指导教师签名：
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作者签名：
日 期：
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日期：
年月日
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要………………………...………………………………………………………….....I
Abstract………………………………………………………………...…................…..I
致谢.................................................................................................................................62
参考文献………………………………………………………………………….........63
附录一外文资料...........................................................................................................64
A1.1原文Urbannetworkdevelopmentmodeof110kVSubstation..........................64
A1.2译文城网110kV变电所发展模式探讨..........................................................69
附录二图纸...................................................................................................................72
附录三计算书...............................................................................................................80
1绪论
1.1变电站的基本类型
1枢纽变电所
枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域系统。
这类变电所的电压一般为330kV以上。
枢纽变电所在系统中的位置非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。
2中间变电所
中间变电所的电压等级多为220~330kV，高压侧与枢纽变电所链接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用，或使高电压长距离输电线路分段。
它一般汇集2~3个电源，其中压侧一般是110~220kV，供给所在地区的用电并接入一些中小型电厂。
这样的变电所主要起中间环节作用，当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。
3地区变电所
地区变电所主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所，电压等级一般为110~220kV。
全所停电只影响本地区或城市的用电。
4终端变电所
终端变电所位于输电线路的末端，接近负荷点，高压侧多为110kV或者更低（如35kV），经过变压器降压为6~10kV电压后直接向用户供电，其全所停电的影响只是所供电的用户，影响面较小。
5开关站
在超高压远距离输电线路的中间，用断路器将线路分段或者增加分支线路的工程设施成为开关站。
开关站与变电所的区别在于：
没有主变压器；
进出线属于同一电压等级；
站用电的电源引自站外其他高电压或中压线路。
开关站的主要功能是：
将长距离输电线路分段，以降低工频过电压水平和操作过电压水平；
当线路发生故障时，由于在开关站的两侧都装有断路器，所以仅使一段线路被切除，系统阻抗增加不多，既提高了系统的稳定性，又缩小了事故范围；
超/特高压远距离交流输电，空载时线路电压随线路长度增加而增高，为了保证电能质量，全线需分段并设开关站安装无功补偿装置（电抗器）来吸收容性充电无功功率；
开关站可增设主变压器扩建为变电站。
1.2变电站所址选择和所区分布
变电站所址的选择，应根据以下要求，综合考虑确定：
一、靠近负荷中心
二、节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地
三、与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出
四、交通运输方便
五、周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污染影响最小处
六、具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、坍塌区、溶洞地带、山区风口和有危岩或者易发生滚石的场所），所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意
七、所址标高宜在50年一遇高水度上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位
八、应考虑职工生活上的方便和水源条件
九、应考虑变电所与周围环境、临近设施的相互影响
变电所宜设置不低于2.2米的实体围墙。
城网变电所、工业企业变电所围墙的高度和形式，应与周围环境相协调。
变电所内为满足消防要求的主要宽度要求，应为3.5m道宽，主要设备运输道路的宽度可根据运输要求设定，并应具备回车条件，变电所内的建筑物标高、基础埋深、路基和管线埋深，应相互配合；建筑物内地面标高宜高出屋外地面0.3m；屋外电缆沟壁，宜高出地面0.1m……
1.3选题目的及意义
本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。
这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。
通过本次设计，巩固和加深专业课知识，掌握发电厂部分初步设计和继电保护设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。
同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，继电保护整定的基本理论和方法，主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等。
2任务书
2.1毕业设计（论文）原始资料
变电所性质及基本数据
（1）设计的变电所位于近郊区，向市区工业区、生活及郊区乡镇工业与农业用户供电，电压等级，110/35/10kV；
（2）线路回数：
110kV近期2回，远景发展2回；
35kV近期4回，远景发展2回；
10kV近期8回，远景发展2回。
2.2电力系统接线简图
附注：
1.图中，系统容量，系统阻抗均相当于最大运行方式；
2.最小运行方式下：
S1=800MVA,Xs1=0.65；S2=170MVA,Xs2=0.75
3.系统电力潮流变化较大，电压偏移也较大。
2.3负荷资料
表2.1各电压级负荷资料
电压等级
负荷名称
最大负荷（MW）
cosφ
线路长度（km）
Tmax
重要负荷
所占比例
（％）
近
远
110kV
机械厂
13
15
0.8
18
5000
65
市甲线
10
18
0.8
15
4000
50
备用1
10
备用2
13
35kV
钢厂
2
3
0.85
11
5000
50
水泥厂
2.5
3.5
0.85
10
4000
60
铁矿厂
1.5
2
0.85
13
4000
55
冶炼厂
1.5
2
0.85
12
5000
55
备用1
2.5
备用2
2.5
10kV
市区
2
2.5
0.8
3.5
3500
35
针织厂
1.5
2
0.85
4.5
4000
25
食品厂
2
2
0.9
2.5
4000
25
医院
1
1.5
0.85
3
3500
35
机修厂
1
1.5
0.8
3
4000
35
棉纺厂
1.5
2
0.9
3
4500
25
农机厂
1.5
2
0.8
2
3500
35
纺织厂
1.3
1.5
0.85
1.5
4000
45
备用1
1.5
备用2
1.5
2.4所址地址、气象等条件
所处地区地势平坦，海拔高度为200m，年最高气温+40℃，年最低气温-20℃，年平均气温+15℃,最热月平均最高温度+32℃。
最大风速25m/s,最大覆冰厚度b＝10mm。
土壤热阻系数＝120℃.cm/W，土温+20℃。
2.5设计计算任务
2.5.1电气一次部分
①电力系统分析②变电所总体分析
③电气主接线设计④无功补偿设计
⑤短路电流计算⑥电气设备选择
⑦配电装置设计⑧电气总平设计
⑨防雷保护设计
2.5.2电气二次部分
①SW-变110kV线路保护的整定计算②SW-变10kV线路保护的整定计算
③变压器保护的整定计算④站用变保护的整定计算
⑤高压母线保护的整定计算⑥电容器组保护的整定计算
2.6设计绘图任务
2.6.1电气一次部分
①电气主接线图②电气总平布置图（机绘）
③110kV主变进线间隔断面图④10kV配电装置平面布置图
⑤避雷针平面布置图（草图）⑥防雷保护图（草图）
2.6.2电气二次部分
①变压器保护归总式原理图②变压器保护展开式原理图
③变压器保护控制回路图④变压器保护信号回路图
⑤中央信号图（机绘）⑥变压器保护测量回路图
⑦变电站保护总体配置图（草图）⑧变压器保护总体配置图（草图）
2.7毕业设计（论文）应达到的主要指标
毕业设计是本专业教学计划中的重要环节，本次设计的目的是通过变电站设计，综合运用所学的知识，理论联系实际，培养和提高独立分析和解决实际问题的能力，培养工程意识，为将来的实际工作奠定基础。
毕业设计应达到的主要指标是：
1.通过电气一次设计计算，进一步巩固和学习《电力系统分析》和《发电厂电气部分》的基本理论和基本计算方法，了解变电站设计计算的基本内容和方法。
2.通过电气二次设计计算，进一步巩固和学习《电力系统继电保护原理》的基本理论和基本计算方法，初步掌握常规保护和微机保护的整定计算原则，了解变电站保护的配置原则和设计计算的基本内容和方法。
3.通过绘制变电站设计的一次、二次相关图纸，学习和掌握工程制图的基本方法、基本要求和手绘的基本技能，学会使用AutoCAD绘图软件。
2.8设计（论文）成品要求
1.毕业设计说明书（论文）1份；说明书用A4纸打印完成，计算书须手工书写完成。
2.专业外文翻译资料1份（不少于3000汉字）；
3.图纸：
一次6张，二次6张。
2.9参考资料
1.《电力系统继电保护》；2.《电气部分设计参考图册》
3.《电气工程设计手册》；4.《常用电气设备手册》；
3总体分析
该变电所属于110kV地方降压变电站，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，有三个电压等级（110/35/10kV）。
负荷的大小和类型影响主接线形式和主变容量选择，计算负荷是变电站设计的基本依据，其直接影响电器和电缆的选择经济性和可靠性。
该变电站主要为机械厂、钢厂、水泥厂、铁矿厂、市区、针织厂等工业供电，主要负荷为一、二级负荷，该变电站位于两个电源中间，有两个发电厂提供电能，进而经过该变电站降压后用于工业、农业等负荷用电，需要一定可靠性。
对于变电所，应根据电力系统5-10年发展规划及本所负荷资料，系统逐年电力电量平衡确定主变压器台数、容量和分期装设计划。
对于一类负荷必须要由两个独立的电源供电，并且当任何一个电源失去作用后，能保证对全部一类负荷不间断供电；对于二类负荷，一般要有两个独立电源供电，并且当任何一个电源失去作用后，能保证对大部分二类负荷的供电，对于三类负荷，一般只需要一个电源供电。
最大综合计算负荷的计算影响主变的选择，主变选择影响主接线形式和变电站设计的选择。
最大综合计算负荷可通过下式进行计算：
Smax=Kt（
）（1+α%）（3.1）
式中Pimax—各出线的远景最大负荷；
—各出线的自然功率因数；
Kt—同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在0.8~0.95之间；
α%—线损率，取5%
此次设计为三绕组变压器，三绕组变压器还应该考虑中、低压侧间的负荷同时系数，中、低压侧的最大综合计算负荷分别按上式计算，总的最大综合计算负荷为它们之和再乘以中、低压侧间负荷的同时系数。
最大综合计算负荷计算过程见“附录二”，计算结果
表3.1最大综合计算负荷
综合最大负荷
Smax（MVA）
重要负荷
S（MVA）
近期
远期
远期
110kV
25.659
62.475
36.32
35kV
7.872
16.279
8.98
10kV
12.477
19.064
6.07
35kV和10kV合计
20.349
35.343
15.05
4电气主接线设计
发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。
4.1电气主接线应满足的基本要求
4.1.1可靠性
（1）断路器检修时，能否不影响供电。
（2）断路障器或母线故以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I类负荷和大部分II类负荷的供电。
（3）发电厂、变电所全部停运的可能性。
（4）大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。
4.1.2灵活性
（1）调度灵活
（2）检修安全、方便
（3）扩建方便
4.1.3经济性
节约投资，限制短路电流措施、占地面积小和年运行费用小。
4.2影响主接线设计方案的因素
（1）变电所在系统中所处的地位、作用、规模
（2）负荷性质及要求
（3）电压等级及线路回数
（4）主要设备特点（如六氟化硫断路器）
（5）厂（所）址条件
（6）配电装置选型（屋内或屋外）
4.3主接线设计的基本内容
（1）初期与远景工程的主变压器配置
（2）各电压级主接线的形式
（3）6~10kV电压级的限流措施变电所限制短路电流的措施有：
变压器分列运行；在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器；装设出线电抗器。
（4）所用电的选择
（5）中性点接
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