35KV变电站设计开题报告.doc
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1、 毕业论文(设计)开题报告课题名称: 35KV降压变电所电气设计 学生姓名: 张 悦 学 号: 2008092633 学 院: 机械电气工程学院 专业、年级: 电气工程及其自动化2008级 指导教师: 胡春玲 _职 称: 讲 师 _毕业论文(设计)起止时间: 2012年3月6月 毕业论文(设计)开题报告课题名称 35KV降压变电所电气设计毕业论文(设计)起止时间2012.3 -2012.5(共12周)指导教师胡 春 玲 职称讲 师 学生姓名 张 悦学号2008092633任务下达日期2011.10.30选题的目的、意义:选题的目的:本次毕业设计内容为35KV降压变电站的电气设计。对于各科知识的
2、综合运用能力、分析问题的能力和解决实际问题的能力,最终掌握工程设计的基本技能;检测大学四年来的学习成果。1、 掌握变电站的设计方法。2、 完成变电站的电气设计,达到经济合理,安全可靠的设计要求。3、 掌握变电站电力系统继电保护整定计算、负荷计算、短路计算等的方法。4、 运用常规电力系统继电保护对本次设计变电站系统进行保护。选题的意义:电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。变电所是电力系统在实际运用中的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,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。变电站是供电系统的枢纽,在生产和生活中占有特殊重要的地位。电力系统的运行要求
3、安全可靠、电能质量高、经济性好,便于扩建。但是电力系统的组成元件数量多,结构各异,运行情况复杂,覆盖地域辽阔。因此,受自然条件、设备及人为因素的影响,可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。为此,需要安装各种形式的保护装置,用分层控制方式实施安全监控系统,对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控,以确保电力系统安全正常且更好的运行。这次设计以35KV降压变电所为主要设计对象,通过负荷计算确定主变压器的台数、容量及型号,根据短路计算的结果,最后进行有效的系统保护。论文(设计)主要内容(提纲):本论文设计了一个35kV降压变电站电气部分设计,此变电站有两个电压等
4、级,一个是35kV,一个是10kV。力求做到系统运行可靠,操作简单、方便,经济合理,具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性,使其更加贴合实际,更具现实意义。电力系统在运行中,各种电气设备可能出现故障和不正常运行状态。不正常运行状态主要有:过负荷,过电压,频率降低,系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。本次毕业设计的主要完成对电气系统的设计、变压器继电保护,对输电线路继电保护等。主要设计部分有:第一部分:短路计算。第二部分:整定计算。第三部分:变压器瓦斯保护。 第四部分:变压器差动保护。第五部分:变压器过流及过负
5、荷保护。第六部分:母线保护。第七部分:线路距离保护。第八部分:线路差动保护。拟研究的主要问题、重点:变电站在现实生活生产中有着很重要的意义,是保证生活生产用电所必须的,但在变电站的运用中必定会存在一些问题,因此对其研究及设计也有着重要的意义。本次就是对变电站进行设计,在变电站建成运行中,这是很重要的一个环节,是保证变电站能够正常运用的必要条件。本设计就是根据变电站在实际生活生产中的运用为依据对变电站进行设计。本设计的重点就在于要对变电站短路计算和继电保护。要分析各部分负荷可能出现的故障并进行继电保护。其中所涉及的各种数据都必须经过仔细计算最终确定,所以需要很细心,否则将可能导致现实中的重大损失
6、。设计特点为继电保护部分加入一些新设备,使控制操作更为简单有效,更能准确快速的对设备进行保护,提高了生产生活的安全性及效率性。本论文设计了一个35kV变电站电气部分设计,此变电站有两个电压等级,一个是35kV,一个是10kV。本设计选择选择两台主变压器,其他设备如断路器,隔离开关,电流互感器,电压互感器,供配电线路,无功补偿装置等等按照具体负荷计算,短路计算进行选型、设计和配置。而对这些部分有效的保护既是保证电力系统安全运行的重要措施之一。本设计选择选择两台主变压器,对输电线路主要采用了距离及差动线路保护测控装置进行保护,对变压器主要采用了差动、瓦斯及过流过负荷等变压器保护测控装置保护。拟定的
7、工作进度(以周为单位)1. 结合设计内容复习所学的专业知识,作好理论准备;其次进行与设计有关的调研活动及资料的搜集,完成开题报告。 1周2、选择主变的容量和台数,确定电气一次主接线方案。 1周3、短路电流计算,选择一次电气设备。 2-5周4、防雷保护和接地装置计算,继电保护计量装置配置。 1-5周5、绘制图纸:要求使用计算机绘图。 4周6、编写设计说明书。 2周参考文献、资料:1范锡普.发电厂电气部分第二版M.北京:水利水电出版社,19952熊信银.发电厂电气部分M.北京:中国电力出版社,2004.102-2233强尧臣.小型水电站机电设计手册电气一次部分S.北京:中国电力出版社,19964西
8、北电力设计院.电力工程电气设备手册电气一次部分S.北京:中国电力出版社,19995刘正山.发电厂电气设计和计算M.四川:四川大学出版社,19996西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气一次部分S.北京:中国电力出版社,19967于永源,杨绮雯.电力系统分析第二版M.北京:中国电力出版社,2004.12-2248于永源,杨绮雯.电力系统分析第一版M.北京:中国电力出版社,19879何仰赞.电力系统分析M.武汉:华中理工大学出版社,199910西北电力设计院.电力工程电气设备手册电气二次部分S.北京:中国电力出版社,199911刘正山.发电厂变电站二次接线M.四川:四川大学出版社,199912张
9、保会.电力系统继电保护M.北京:中国电力出版社,2005.99-24513贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理第三版M.北京:中国电力出版社,199414陈德树,张哲,尹项根.微机继电保护M.北京:中国电力出版社,200015强尧臣.小型水电站机电设计手册电气二次部分S.北京:中国电力出版社,199616西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气二次部分S.北京:中国电力出版社,199617张一尘.高电压技术M.北京:中国电力出版社,2007.110-11218 J.Duncan Glover,Power System Analysis and Design,China Machine Pres
10、s.200419 Zhu Bangshen China Safety Science Journal , China Science Press .2004指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日备注变电站设计的现状及发展趋势一、前言随着我国社会和经济发展,一个突出的特点是,电力的使用已经渗透到社会经济,生活领域。发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务,而变电站更是电力工业建设中不可缺少的一个项目。由于变电站的设计内容多、范围广、逻辑性强、不同电压等级,不同性质负荷的变电站设计时所侧重的方面不一样。 变电站是电力系统中变换电压等级、汇集电流和分配电能、控制电力的流向和调整
11、电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力建设经过多年的发展,系统容量越来越大,短路电流不断增大,对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高,而随着科学技术的高速发展,制造、材料行业,尤其是计算机及网络技术的迅速发展,电力系统的变电技术也有了新的飞跃。对变电站的设计提出了更高的要求。 为国民经济各部门和人民提供充足.可靠.优质.廉价的电能,因此新建变电站应充分体现出安全性、可靠性、经济性和先进性。二、国内、外发展现状及趋势变电站是变换电压和交换电能的场所,由电力变压器和配电装置组成。变电站能否安全、可靠的运行,对工矿企业、医院、国防、交通都有着重要意义。而变电站的安
12、全、可靠运行却在很大程度上取决于它的二次设备。近些年来,计算机软硬件技术、网络通信技术以及控制技术的发展迅猛,被越来越多的应用在工业控制的各个领域。变电站综合自动化系统就是将这些技术应用在变电站,实现对变电站供电网络的在线数据监测、开合闸控制、线路保护以及运行历史数据存储。同时变电站系统对这些新技术的渴望也越来越强烈,如变电站的操作对于实时性的要求越来越高,发生异常时应该立即做出动作采取相应措施,这就要求数据通信传输速度越来越快;再有对于经常出现的故障以及设备服役到年限的一些情况应作出预判,这就要求计算机软件系统有强大的数据库以及更加人性化的人机界面设计,同时也要求计算机硬件配备更高速运算的C
13、PU;现有的变电站都在相对偏远的郊区而且大多数需要工作人员24小时值守,运行成本较高,无人值守站变电站需求越来越迫切。 近年来,“智能电网”一词已成为一个流行的专业术语,代表了当今世界电力系统发展变革的最新动向,被认为是21 世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。智能电网作为未来电网的发展方向,渗透到发电、输电、变电、配电、用电各个环节。在上述这些环节中,智能变电站无疑是最核心的一环。作为智能电网的重要基础,智能变电站为智能电网提供标准的、可靠的节点( 包括一次、二次和系统) 支撑。智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要
14、求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站的建设能够实现设备信息、运行维护策略与电力调度全面互动,实现基于状态的全寿命周期综合优化管理,实现电网运行数据的全面采集和实时共享,支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用,保障各级电网安全稳定运行。 变电站综合自动化是将变电站的二次设备( 包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等) 应用计算机技术和现代通信技术, 经过功能组合和优化设计, 对变电站实施自动监视、测量、控制和协调, 以及与调度通信等综合性的自动化系统。实现变电站综
15、合自动化, 可提高电网的安全、经济运行水平, 减少基建投资, 并为推广变电站无人值班提供了手段。计算机技术、信息技术和网络技术的迅速发展, 带动了变电站综合自动化技术的进步。近年来, 随着数字化电气量测系统( 如光电式互感器或电子式互感器)、智能电气设备以及相关通信技术的发展, 变电站综合自动化系统正朝着数字化方向迈进。变电站自动化系统在我国的应用已经取得了非常显著的效果, 对提高电网的安全经济运行水平起到了重要作用。目前随着新技术的不断发展, 数字化变电站正在兴起。与传统变电站相比, 数字化变电站具有以下优势: 减少二次接线, 提升测量精度, 提高信号传输的可靠性, 避免电缆带来的电磁兼容、
16、传输过电压和两点接地等问题, 解决设备间的互操作问题, 变电站的各种功能可共享统一的信息平台, 避免设备重复, 自动化运行和管理水平进一步提高。数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向。 自从1987 年清华大学研制成功第一套变电站综合自动化系统投运十多年来,由于技术水平的不断提高,体系结构也在不断改进。根据综合自动化系统设计思想和安装的物理位置的不同,综合自动化系统硬件结构形式可以分成很多种类。其结构形式有集中式、分布式、分散(层)分布式;从安装物理位置上来划分集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。典型的35 kV 变电站综合自动化系统采用分布式结构,装置分成管理层、变电站
17、层和间隔层,利用现场总线技术信息上传,保护功能完全独立,远动与监控系统共用间隔层,利用现场总线技术信息,保护功能完全独立,远动与监控系统共用间隔层信息采集装置,达到了分布式R T U 技术标准。间隔层按一次设备组织,一般按断路器的间隔划分,具有测量、控制和断电保护部分。间隔层本身是由各种不同的单元装置组成,这些独立的单元装置直接通过总线接到站控层。站控层的主要功能就是作为数据集中处理和保护管理,担负着上传下达的重要任务。管理层由一台或多台微机组成,这种微机操作简单方便,界面汉化,使运行值班人员极易掌握主要功能包括:数据处理、画面显示、打印和谐波分析计算等。对已建成的35 kV 变电站进行综合自
18、动化改造时,宜采用集中组屏的分层分布式综合自动化系统,可以充分利用已有的二次电缆进行综合自动化改造,缩短施工周期,且综合自动化系统由于置于室内,运行环境稳定,维护方便。对新建35 kV 变电站综合自动化系统我们推荐采用分散分布式与集中组屏相结合的综合自动化系统,该结构采用“面向对象”,即面向电气一次回路或电气间隔的方法进行设计的,间隔层中各数据采集、监控单元和保护单元做在一起,并将这种机箱就地分散安装在开关柜上或其它一次设备附近。这样各间隔单元的二次设备相互独立,仅通过光纤或电缆网络由站控机对它们进行管理和交换信息,最大限度地压缩了二次设备及其繁杂的二次电缆,节省了投资,又可减少二次回路调试工
19、作量。 对10 k V 及以下变电站实现综合自动化及无人值班已成为电网自动化的发展方向。其设备选型:(l) 大型变压器宜选用低磁密、低损耗变压器;(2) 开关选择应遵循“无油化” 原则, 首选S F6 和真空开关;(3) 直流系统所用交流电源采用双电源自动投切; 直流系统一般采用智能高频开关电力操作电源系统, 它具有交流过欠压报替、电池过电压、交流停电报警、自动均充等一系列功能, 具有很高的可靠性, 同时提供有通讯接口, 便于远方监控直流系统的运行情况。(4 )变电站自动化系统是此类变电站的中心系统, 该系统集控制、保护、监视功能于一体, 装置采用高性能处理器、高精度的A /D 转换器, 系统
20、配里灵活, 具有多种安装模式, 即可采用分散安装, 亦可进行集中组屏。通讯总线不但可以采用电气方式, 也可采用抗干扰能力强的光纤方式。系统结构整体上分为三层: 变电站层、网络通信层和间隔层。变电站层主耍由总控单元、监控主机; 远动工作站及其他工作站组成, 其他工作站可根据需要任意增减。变电站层可为调度、运行人员提供友好的人机文互窗口. 以图形显示、语音报替、报表和信息打印的方式对现场状况进行实时监测, 并可对一次设备实现远方调控。网络通信层采用标准规约, 可与其它厂家的设备互联。间隔层采用工D 系列硬件, 可在恶劣环境下运行。软件系统, 采用基于面向对象的设计原理。开放式模块化结构, 可实现与
21、通用应用, 软件和用户程序想结合。保证了系统的通用性。实现3 5 k V 变电站无人值班, 可以采用调度自动化系统与远动R T U 来实现, 也可以在变电站装备综合自动化系统。如果用远动装置来实现变电站无人值班, 应是几个站同时实现才更具意义。布局紧凑, 控制室小, 不建生活设施, 少站土地, 节约了投资, 是电网自动化发展的方向。(5 ) 从适应增容扩建,升压的角度选择设计方案。35 k V 电压登记在我国电力网中是一个重要的电压等级, 3 5 k V 变电站在我国县级电力网中将长期使用。随着产品不断更新,相应的新型设备层出不穷, 设计方案应力求结线简单、清晰、操作方便, 提高可靠性,限制工
22、程造价, 节约土地, 减少生产和生活办公设施建筑物的土建面积。发展方向应是向小型化、综合自动化和无人值班方向发展。在实际设计工作中, 必须按照负荷的性质、用电容量、环境条件、工程特点和地区供电条件及用户的经济承受能力, 安装、运行、维护、检修的技术力量, 备品备件购置是否方便, 抢修、操作、交通是否便利, 将来是否升压扩建, 与调度自动化配合等方面的因素。从全局出发, 统筹兼顾, 选择出最佳设计方案 变电站电气主接线是变电站电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。电气主接线是由高压电器设备通过连接组成的接受和分配电能的电路,反映各设备的作用、连接方式和各回路间相互关系,从而构成变电站电
23、气部分的主体。它直接影响运行的可靠性、灵活性,并对配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择,起决定性作用。因此,在确定主接线时,电气主接线要满足必要的供电可靠性、经济性、保证供电的电能质量,另外主接线应能适应各种运行方式,具有发展和扩建的可能性。 变电站自动化技术在我国电力行业有着广泛的应用。智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟, 以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用, 变电站中所有信息的采集、传输和处理全部数字化。变电站综合自动化、数字化已经是变电站建设的主流, 随着2009年9 月智能变电站
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