110KV升压变电站电气设计说明.docx

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110KV升压变电站电气设计说明

石河子大学

毕业论文（设计）开题报告

课题名称：

110KV升压变电所电气设计

学生：

王凡

学号：

2008092566

学院：

机械电气工程学院

专业、年级：

电气工程与其自动化08级

指导教师：

胡春玲

职称：

讲师

毕业论文（设计）起止2012.1—2012.6

110kv升压变电所电气设计

一、本课题来源与研究的目的和意义

1、课题来源：

本毕业设计为石河子大学二○○八级电气工程与其自动化专业〔本科〕毕业设计，设计题目为：

110KV升压变电所电气设计。

2、本课题研究的目的和意义：

电力工业是国民经济开展中最重要的根底能源产业，是国民经济的第一根底产业，是关系国计民生的根底产业。

变电所是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节。

110kv升压变电所的设计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。

110kv变电所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，从电气主结线的形式、短路电流、主要电气设备的选择、继电保护系统、继电保护的配置和参数整定计算、确定防雷和接地保护方案等方面提出新的设计思路。

二、本课题所涉与的问题在国研究现状与分析

1、国外研究现状

近年来一些兴旺国家的电能极度紧缺，电力资源紧缺是制约他们开展的一个重要因数。

为了满足需求这些国家通过各种方式来降低电能的损耗，比如说增高电压就是一种比拟方便、实用的方法，这些国家已经形成了比拟完善的变电设计理论。

比拟完善的变电站设计理论使其真正做到了节约、集约、高效等特点。

此外，兴旺国家的自动化水平高计算机渗透到控制的每一个角落，他们用自动化系统完全取代了传统变电所的二次系统给控制带来了很多便利，减少了变电所工作人员，是变电所真正意义上达到了全自动化。

总之兴旺国家通过改善变电站结构，降低变电站功率损耗，尽可能地提高变电所的灵活性，最终达到提高经济性的目的。

2、国研究现状

在我国，变电所设计还存在很多不足，面临很多问题比如损耗和可靠性问题。

我国经济的开展也电力带来了很多问题比如：

1、对电能的需求日益增长，城市和农村用电密度每天都在变化，所以给变电所的容量设计带来了很多麻烦。

2、我国国土面积大，尤其是西北地区电力用户较分散，电力的传输需要导线，这样就会使线路的功率损耗增加。

3、建立稳定的变电所必须占用较大的土地，然而在城市土地单价昂贵环境要求严格在用电用户稠密的地域建设变电所相对较困难，从而增加了在线路上的电能损耗。

在农村，农田的保护非常严格。

所以我们应该根据具体的实际情况来一一解决，在兴旺城市我国开始开发新的技术，即建设地下变电站。

对于在农村要占用耕地的变电站，可以采用集成、复合型的变电站，已尽可能的减少占地面积。

以上所说的问题都是我国先目前变电手面临的问题，这些问题正期待我们的解决。

此外国变电所计算机控制水平低，还沿用传统变电所所使用的二次系统，不但增加了变电所初期投资而且变电所自动化水平不高。

一些兴旺国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。

为了满足国的需求，减少在网路中的损耗，这些兴旺国家已经形成了完善的变电设计理论。

比拟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。

兴旺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。

三、对课题提出的任务要求与实现预期目标的可行性分析

1、对课题提出的任务要求：

110KV升压变电所分设计的研究主要容是结合相关的设计手册，辅助资料和国家有关规程，主要完成该电气主结线的形式、短路电流、主要电气设备的选择、继电保护系统、继电保护的配置和参数整定计算、确定防雷和接地保护方案。

同时，完成变电站电气主接线图、继电保护测量配置图、防雷保护与接地装置布置图、屋配电装置图。

2、实现预期目标的可行性分析：

1〕技术可行性

本课题所涉与的研究目标，在国外已经有成熟的理论根底和技术根底。

对于变电所设计所涉与的技术问题进展细致的分析，大局部是使用本专业所学知识进展构建，其他局部那么可以通过查阅相关资料进展自学、教师指导来完成。

2）操作可行性

本课题要求对于本专业有比拟细致的了解，能够通过对所查文献和专业知识的自主研究与学习。

利用图书馆提供的现有图书和资料来搭建，从可操作性的角度来讲，完全可行。

四、本课题需要重点研究的关键问题与解决的思路

本课题研究的问题主要是短路电流计算，确定电气主接线方案，电气设备的选择校验，防雷保护和接地装置计算，继电保护计量装置配置。

在变电所和发电厂的电气设计中，短路电流计算是一个重要环节。

计算的目的是选择主接线，比拟各种接线方案；选择电气设备，校验设备提供依据；为继电保护整定计算提供依据等。

变电所主接线应根据变电所在电力网中的地位、进出线回路数、设备特点与负荷性质等条件确定。

并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。

变电所主接线要满足安全、可靠、灵活、经济的根本要求。

其中，安全包括设备安全与人身安全；可靠应满足一次接线应符合一、二级负荷对供电可靠性的要求；灵活即用最少的切换来适应各种不同的运行方式，检修时操作简便，另外，还应能适应负荷的开展，便于扩建。

；经济尽量做到接线简化、投资省、占地少、运行费用低。

根据变压器容量选择变压器各侧一次设备，通过短路电流校验一次设备。

由所选主接线和设备型号完成总平面布置图，对变电站进展防雷保护和接地装置的计算，根据短路电流进展继电保护的整定计算，从而配置保护装置。

五、预期的结果

1、确定电气主结线的形式；

2、进展短路电流的计算；

3、完成主要电气设备的选择；

4、确定继电保护系统的方案。

5、完成继电保护的配置和参数整定计算。

6、确定防雷和接地保护方案。

7、编写设计说明书：

包括设计总说明、设计计算书。

8、设计图纸：

包括电气主接线图、继电保护测量配置图、防雷保护与接地装置布置图、屋配电装置图。

六、论文工作进度安排

3月1日-3月15日：

按照毕业论文〔设计〕任务书的要求查找、学习相关资料。

了解110KV变电所设计的现状，并撰写开题报告。

3月15日-4月31学习绘图软件，为绘制各种图纸做好准备；根据要求进展负荷统计、短路计算、电气设备的选型与校验、电气局部工程概算等计算工作

5月1日-5月15掌握CAD绘图技巧，绘制本设计的电气主接线图、电气总平面布置图、各电压等级电气间隔断面图、继电保护测量配置图、防雷保护与接地装置布置图、屋配电装置图；完成论文初稿。

5月15日-5月30日：

整理完善毕业论文，并准备毕业辩论。

七、主要参考文献：

[1]何仰赞，温增银.电力系统分析〔上、下〕.华中科大.2002第四版

[2]佑光，林东.电力系统继电保护原理与新技术.科技，2003第一版

[3]卓乐友.电力工程电气设计200例.中国电力，2004

[5]笑.继电保护分册.，中国水利水电，2003第一版

[6]何首贤，廷友.供配电技术.，中国水利水电，2005第一版

[7]熊为群，然.继电保护自动装置与二次回路.，中国电力，1999第二版

[8]钟自勤.继电保护装置与二次回路故障检修典型事例.，机械工业，2006

[9]学军.继电保护原理.，中国电力，2007

[10]熊信银.发电厂电气局部.中国电力，2004第三版

[11]余建明，同向前，文成.供电技术.，机械工业，2008

[12]西北电力，《发电厂变电站电气接线和布置》：

水利水电，1984

[13]《35-110kV变电站设计规》，国家标准GB50059-1992.中国标准，1992年

[14]舒飞编，《AutoCAD2005电气设计》，：

机械工业，2005

[15]HeJiali，ZhangYuanhui，YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwithDirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103，1984

（2）.

[16]PrabhaKundur.PowerTransformersUsedinPowerSystem.Beijing:

ChinaElectricPowerPress，2001，45—47.

说明：

一、学生撰写《开题报告》应包含的容：

1、本课题来源与研究的目的和意义。

2、本课题所涉与的问题在国（外）研究现状。

3、课题的研究容、目标与可行性分析。

4、完本钱课题的工作方案与进度计划。

5、主要参考文献〔不少于5篇〕。

二、本报告必须由承当毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书〞、正式开始做毕业论文（设计）的第二周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

三、每个毕业论文（设计）课题撰写本报告一份，作为指导教师、评阅教师审查学生能否承当该毕业设计（论文）课题任务的依据，并承受学校的抽查。

指导教师审阅意见：

指导教师〔签字〕：

备注：

文献综述

一摘要

本次设计的110KV变电站有2个电压等级，110KV/35KV。

在本设计中，我着重对变电站的主要设备进展了具体的保护整定计算，一次设备进展了具体的选择和计算。

本次设计中我主要对主变压器进展了保护配置和整定计算，其次对各侧线路进展了保护配置和整定计算，同时对110KV母线进展了保护配置。

以上设计都是参考《电力工程设计手册》、《电力系统继电保护原理》、《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》、《电力工程电气设计手册》等资料来进展配置和整定计算的。

为了达到直观易懂、容易查阅的目的，本次设计分为说明书、计算书、和一个专题三局部组成。

关键词：

电气主接线短路电流计算继电保护装置

二正文

开展前景：

110kV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。

随着国民经济的开展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建110kV变电所。

电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置确实定，是变电站电气局部投资大小的决定性因素。

随着变电所综合自动化技术的不断开展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班〞变电所已成为电力系统新的开展方向和趋势。

国外状况：

近年来一些兴旺国家的电能极度紧缺，电力资源紧缺是制约他们开展的一个重要因数。

为了满足需求这些国家通过各种方式来降低电能的损耗，比如说增高电压就是一种比拟方便、实用的方法，这些国家已经形成了比拟完善的变电设计理论。

比拟完善的变电站设计理论使其真正做到了节约、集约、高效等特点。

此外，兴旺国家的自动化水平高计算机渗透到控制的每一个角落，他们用自动化系统完全取代了传统变电所的二次系统给控制带来了很多便利，减少了变电所工作人员，是变电所真正意义上达到了全自动化。

总之兴旺国家通过改善变电站结构，降低变电站功率损耗，尽可能地提高变电所的灵活性，最终达到提高经济性的目的。

国状况：

在我国，变电所设计还存在很多不足，面临很多问题比如损耗和可靠性问题。

我国经济的开展也电力带来了很多问题比如：

1、对电能的需求日益增长，城市和农村用电密度每天都在变化，所以给变电所的容量设计带来了很多麻烦。

2、我国国土面积大，尤其是西北地区电力用户较分散，电力的传输需要导线，这样就会使线路的功率损耗增加。

3、建立稳定的变电所必须占用较大的土地，然而在城市土地单价昂贵环境要求严格在用电用户稠密的地域建设变电所相对较困难，从而增加了在线路上的电能损耗。

在农村，农田的保护非常严格。

所以我们应该根据具体的实际情况来一一解决，在兴旺城市我国开始开发新的技术，即建设地下变电站。

对于在农村要占用耕地的变电站，可以采用集成、复合型的变电站，已尽可能的减少占地面积。

以上所说的问题都是我国先目前变电手面临的问题，这些问题正期待我们的解决。

此外国变电所计算机控制水平低，还沿用传统变电所所使用的二次系统，不但增加了变电所初期投资而且变电所自动化水平不高。

三、查询文献的主要容与出处：

电气主接线是发电厂和变电所电气局部的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。

所以它的设计直接关系到全所电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式确实定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。

电气主接线的根本要求包括可靠性、灵活性、和经济性。

主接线的根本形式可分为有汇流母线和无汇流母线，他们又分为多种不同的接线形式。

在进展电力网的计算和分析时，通常将给出的电力网用它的电气参数〔阻抗和导纳〕与等值电路来表示。

电力系统的潮流计算的任务是根据给定的运行条件确定网络中的功率分布、功率损耗，以与母线电压。

用于选择接线方式，选择电气设备的导线截面。

变电所的出线和进线一般为架空线。

架空线路的导线不仅要有良好的导电性能，还应具有以下特点：

机械强度高、耐磨耐折、抗腐蚀性能强与质轻价廉等。

所以，如何选择线路导线截面是电力网设计中的一个重要问题。

线路的能量损耗同电阻成正比，采用按经济电流密度选择导线截面，这样可使线路运行有良好的经济效果。

开关电器的选择。

在电力系统中，发电机、变压器以与线路等元件，由于改变运行方式或发生故障，须将它们接入或退出时，要求可靠而灵敏的进展切换操作，以防止事故的发生。

为了完成上述功能，在电力系统中必须装设开关电器。

通过计算，选择适宜的器件是设计的一个重要组成局部。

，但应装设自动重合闸装置。

电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以与电流和电压的比值和它们之间的相位角改变等现象。

因此，在被保护元件的一端装设的种种变换器可以检测、比拟并鉴别出发生故障时这些参数与正常运行时的差异，就可以构成不同原理的继电保护装置。

供电系统的防雷与接地。

避雷针的作用是它能对雷电场产生一个附加电场，使雷电场畸变，因而将雷云的放通路吸引到避雷针本身，由它与与它相连的引下线和接地体将雷电流安全导入地中，从而保护了附近的设备与建筑。

为了保障人生安全、防止间接触电而将供电系统中的外露可导电局部进展接地。

通过计算，确定避雷针的高度和接地电阻的大小〔135-156〕。

避雷线是送电线路最根本的防雷措施之一。

在雷电活动特殊强烈地区，宜架设双避雷线，在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微地区，可不沿全线架设避雷线。

利用CAD制图。

变电所是电力配送的重要环节，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，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。

除此之外，变电所的设备还有开闭电路的开关设备，聚集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电所还有无功补偿设备。

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，根据系统开展规划，拟建设一座35/10kV的区域性降压变电所。

三、完毕语

城网，农网110kV变电所的设计采用简化接线、设备全室多层化布置、小型化，应用先进的计算机技术实现综合自动化和无人值班运行的设计思路，是现代化建设的需要，是城市，农村配电网建设的必然趋势。

随着“两网〞建设与改造的开展，将会积累更多的经验，发挥更大的经济效益。

四、外文翻译

PowerTransformersUsedinPowerSystem

PrabhaKundur

Thetransformerisprobablyoneofthemostusefulelectricaldeviceseverinvented.AnelectrictransformerisadevicethatchangesACelectricenergyatonevoltageleverintoACelectricenergyatanothervoltagelevelthroughtheactionofamagnneticfield.ItcanraiseorlowerthevoltageorcurrentinanACcircuit，itcanisolatecircuitsfromeachother，anditcanincreaseordecreasetheapparentvalueofacapacitor，aninductor，oraresistor.Furthermore，thetransformerenablesustotransmitelectricaleneryovergreatdistancesandtodistributeitsafelyinfactoriesandhomes.

Fromtheviewpointsofefficiencyandpower-transfercapability，thetransmissonvoltageshavetobehigh，butitisnotpracticallyfeasibletogenerateandconsumepoweratthesevoltages.Trasformersenableutilizationofdifferentvoltagelevelsacrossthesystem.generatorvoltage，usuallyintherangeof13.8KVto24KV，issteppeduptotransmissionlevelintherangeof115KVto765KVbyaunittransformerwhichisconnectedtotheoutputofthegenerator.thefirststep-downofvoltagefromtransmissionlevelstodistributionlevelsisatthebulk-powersubstation，wherethereductionistoarangeof34.5KVto138KV，ofcourse，depedingupontransmission-linevoltage.Transformersusedherearecalledsubstationtransformers.Someindustrialcustomermaybesuppliedatthesevoltagelevels.Thenextstep-downinvoltageisatthedistributionsystemusingdistributiontransformerformostcusttomerstouse.Therearesomeinterconnectingtransformersbetweendifferentpowersystemsthoseareinterconnected.Allthesetransformersareessentiallythesamedevicesusedindifferentsituations.

Inmodernelectricpowersystems，thetransmittedpowerundergoesfourtofivevoltagetransformationbetweenthegeneratorsandtheultimateconsumers.Consrquently，thetotalMVAratingofallthetransformersinapowersystemisaboutfivetimesthetotalMVAratingofallthegenerators.

电力系统中的变压器

变压器可能是所发明的电力设备中最有用的元件之一。

变压器是通过磁场作用将一个电压等级的电能转换为另一个电压等级电能的设备。

在交流电路中，它可以升高或降低电压和电流，可以使电路彼此隔离，可以增大或减小电容、电感或电阻的视在值。

而且，有了变压器可以将电能传送很远的距离并安全分配给工厂和家庭。

从效率和传输容量的角度来看，输电电压等级必须很高才行，而在实际中假设直接用这样高的电压等级来发电和用电是不可行的。

变压器允许在系统中使用不同的电压等级。

发电机机端电压通常在13.8~24KV围，通过连在机端的单元变压器在升高到围在115~765KV之间的传输等级。

从传输等级到配电等级的第一次降压发生在大容量变电站，降低到34.5~138KV的围，当然，这取决于输电线的电压。

这里所用的变压器称作变电站变压器。

在这些电压等级上可为一些工业用户供电。

下一次降压时在配电系统中由配电变压器完成，从而为大多数用户供电。

互连的不同系统之间会有一些联络变压器。

所有这些变压器原理都一样，只是应用在不同的场合而已。

在现代电力系统中，所传输的电能在发电机和终端用户之间要经历4~5次变压。

因此，电力系统中所有变压器的总的MVA额定值大约是所有发电机总的MVA额定值大约是所有发电机总的MVA额定值的5倍。

Substationautomation

Thedevelopmentofintegratedsubstationautomationsystem

WiththeexpansionofpowersystemsandautomationtoimprovethelevelofSubstationcontrolandprotectionsystemreliability,security,economyandincreasinglyhighavailabilityrequirements。

Sincethelateseventiesofthiscentury,theworld'smajorindustrializedcountriessuchasUSA,Japan,Britain,France,Germany,Swedenandsolaunchedthesubstationcontrolandprotectionmergeinoneofthestudy,tryingtodevelopasetofrelayprotectionandMonitoringinonesystem,thepeopletothetechnologyreferredtoassubstationautomation.

Simplyput,substationautomationsystem,usingcomputertechnologytosubstationcontrolandprotectio