220kV變電站的設(shè)計(jì).doc

題 目220kV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)一、 選題的目的及研究意義變電站是把一些設(shè)備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)，變電站主要分為：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有開閉電路的開關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計(jì)量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補(bǔ)償設(shè)備。 變電站的主要設(shè)備和連接方式，按其功能不同而有差異。變電所是電力供應(yīng)的設(shè)施之一，在從發(fā)電廠長(zhǎng)途輸送電力時(shí)需要提高電壓以減少傳輸時(shí)耗損，到用戶端供電線路之前必須降低電壓，再由變壓器降為用戶所需的電壓。變電所變換電壓并分配用電量，所以要盡可能靠近用電多的地方才有效率。我國(guó)電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實(shí)現(xiàn)了集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分級(jí)集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列。電力工業(yè)的發(fā)展,單機(jī)容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f千瓦以上變電所的建立促使變電所建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)不斷地改進(jìn)和發(fā)展。我選擇設(shè)計(jì)本課題，是對(duì)自己已學(xué)知識(shí)的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問題的工作能力及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)變電所的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，更需要我們提高知識(shí)理解應(yīng)用水平，認(rèn)真對(duì)待。220kV區(qū)域降壓變電站是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好220kV變電站的設(shè)計(jì)是我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。220kV變電所的設(shè)計(jì)需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案。在這種要求下，220kV變電所電氣主接線簡(jiǎn)單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢(shì)所趨。因而，220kV變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡(jiǎn)化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案?；诖耍乙怨?jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、設(shè)計(jì)高安全、高質(zhì)量的220kV變電所為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出了新的設(shè)計(jì)思路。二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性要求也越來越高。而電力系統(tǒng)對(duì)變電站又提出了減人的要求，這兩者之問的矛盾可以通過變電站自動(dòng)化技術(shù)來解決。專題報(bào)道中的文獻(xiàn)論述了變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過程、新的設(shè)計(jì)思想，報(bào)道了所采用的最新技術(shù)，匯集了其主要特點(diǎn)，并預(yù)測(cè)了變電站自動(dòng)化其今后的發(fā)展趨勢(shì)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)集電力系統(tǒng)、電子技術(shù)、自動(dòng)化、繼電保護(hù)之大成，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，面向變電站通盤設(shè)計(jì)，用分散、分層、分布式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想。它用高性能單片機(jī)構(gòu)成的IED(數(shù)字智能電子設(shè)備)和計(jì)算機(jī)主機(jī)替代了數(shù)量大、功能和結(jié)構(gòu)單一的繼電器、儀表、信號(hào)燈、自動(dòng)裝置、控制屏等設(shè)備，用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)替代了大量復(fù)雜的連接電纜和二次電纜，在遵循信息共享、減少硬件重復(fù)配置的原則下，做到繼電保護(hù)相對(duì)獨(dú)立和有一定的冗余，提高變電站運(yùn)行的安全可靠性，減少系統(tǒng)維護(hù)工作量和提高維護(hù)水平。通過網(wǎng)絡(luò)及雜志我們可以發(fā)現(xiàn)，近年來一些發(fā)達(dá)國(guó)家的能源不是很豐富，進(jìn)而導(dǎo)致電力資源不是充足。為了滿足國(guó)內(nèi)的需求，減少在網(wǎng)路中的損耗，這些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了完善的變電設(shè)計(jì)理論。比較完善的變電站設(shè)計(jì)理論，是真正的做到了節(jié)約型，集約型，高效型。發(fā)達(dá)國(guó)家通過改善優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，盡可能地提高變電站的可靠性，盡可能地使變電站的靈活性提高，盡可能地提高經(jīng)濟(jì)性。然而在國(guó)內(nèi)，變電站的設(shè)計(jì)中仍然存在很多問題，比如可靠性還欠提高。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給電力行業(yè)帶來兩個(gè)問題：一是電力能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，城市和農(nóng)村用電量和密度越來越來高，需要更多的深入市區(qū)農(nóng)村的變電站，以減少線路的功率損耗，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，然而這些變電站占地面積大；二是城區(qū)地價(jià)昂貴，環(huán)境要求嚴(yán)格，在稠密的市區(qū)選擇變電站址相當(dāng)困難。在農(nóng)村，農(nóng)田的保護(hù)非常嚴(yán)格。我國(guó)開始開發(fā)新的技術(shù)，即建設(shè)地下變電站。而建設(shè)地下變電站可以利用城化綠化帶或者利用大廈的地下室。例如前者有上海人民廣場(chǎng)，北京王府井220kV變電站，還有北京西單110kV變電站。此外計(jì)算機(jī)的滲透已經(jīng)達(dá)到每一個(gè)角落，電力系統(tǒng)也不可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的越來越成熟。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以其簡(jiǎn)單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)逐步為國(guó)內(nèi)用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項(xiàng)目中獲得成功的應(yīng)用。數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字化變電站三個(gè)主要的特征就是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。數(shù)字化變電站在我國(guó)發(fā)展迅速，從1995年德國(guó)提出制定IEC61850的設(shè)想開始，中國(guó)就一直關(guān)注IEC61850的發(fā)展。全國(guó)電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)自2000年起，將對(duì)IEC61850的轉(zhuǎn)化作為工作重點(diǎn)之一。從CD（委員會(huì)草案）到CDV，從FDIS到正式出版物，標(biāo)委會(huì)及其工作組專家密切跟蹤IEC標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展，用近5年的時(shí)間，二十多位專家的辛勤工作，完成了IEC61850到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T860的轉(zhuǎn)化。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的同時(shí)，國(guó)內(nèi)頂級(jí)設(shè)備制造商如南瑞集團(tuán)、北京四方、國(guó)電南自、許繼電器等同步開展了標(biāo)準(zhǔn)研究和軟硬件開發(fā)。2006年以來，相繼有采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站投入運(yùn)行，從110kV到500kV，從單一廠家到多家集成，國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)字化變電站工程實(shí)踐的探索正在向縱深發(fā)展。三、對(duì)本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）方案進(jìn)行說明主要問題：220kV降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)的研究主要內(nèi)容是結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，輔助資料和國(guó)家有關(guān)規(guī)程，主要完成該變電站的一次、二次部分設(shè)計(jì)，參考國(guó)內(nèi)外最新的設(shè)計(jì)方法、研究成果和新的電氣設(shè)備，對(duì)降壓變電所的電氣主接線方案，主變壓器的選擇，電氣設(shè)備的選擇（包括斷路器，隔離開關(guān)，熔斷器等），配電裝置的選擇以及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。主變壓器、各側(cè)電壓等級(jí)的電氣主接線和相關(guān)一次、二次設(shè)備、避雷裝置、繼電保護(hù)裝置進(jìn)行選擇。同時(shí)，完成變電站一次、二次部分總接線圖初步設(shè)計(jì)圖和詳細(xì)設(shè)計(jì)圖。思路與方法：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的原始數(shù)據(jù)，以中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)35220kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范、降壓變電所設(shè)計(jì)規(guī)范等技術(shù)規(guī)范、規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)。參考電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、電力系統(tǒng)分析、高電壓技術(shù)、中低壓配電實(shí)用技術(shù)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理等書籍，結(jié)合具體學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，準(zhǔn)確的知識(shí)資料，通過嚴(yán)密的全面的分析，對(duì)變電所的主要電氣設(shè)備、電氣主接線、保護(hù)裝置及接地網(wǎng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，我們應(yīng)該注意緊密結(jié)合變電所的生產(chǎn)實(shí)際和農(nóng)網(wǎng)改造及變電所設(shè)計(jì)要求及國(guó)內(nèi)外變電所設(shè)計(jì)所存在的問題和困難、與其它電力系統(tǒng)課程相關(guān)資料之間的聯(lián)系。通過合理的電氣主接線設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備合理選擇（達(dá)到電氣設(shè)備能夠充分合理的利用，既能保證設(shè)備容量要求有保證電氣設(shè)備充分利用資源）、整體布局的緊湊以及綜合自動(dòng)化技術(shù)涉及和應(yīng)用，合理地將通信設(shè)施并入主控室，達(dá)到簡(jiǎn)單高效地監(jiān)控和控制的目的，簡(jiǎn)化變電所內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計(jì)，降低投資的目的。在最后對(duì)所有的電氣設(shè)備，電氣主接線，電氣的二次接線，電氣設(shè)備保護(hù)裝置等進(jìn)行優(yōu)化使整個(gè)設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地對(duì)用戶供電的目的。研究方法：了解并掌握220kV降壓變電所的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀特點(diǎn)和發(fā)展前景，查閱資料，結(jié)合電力系統(tǒng)方向所學(xué)專業(yè)課程以及他人的設(shè)計(jì)、研究成果， 掌握變電所設(shè)計(jì)的過程和方法，并歸納、創(chuàng)新出自己的研究方案。根據(jù)各地不同情況，在借鑒已建220 kV降壓變電所設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)220 kV降壓變電所所址的選擇、電氣主接線、二次接線的設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備的平面布置、電氣設(shè)備選型、防火、防雷、接地、防電磁輻射、防噪聲等方面提出一系列設(shè)計(jì)思路。（1）主變?nèi)萘亢托吞?hào)的選擇是根據(jù)負(fù)荷發(fā)展的要求。包括主變壓器型號(hào)的選擇，冷卻方式，有無勵(lì)磁，有載還是無載調(diào)壓方式。（2）變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運(yùn)行可靠，簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建。主接線必須滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。供電可靠性是指能夠長(zhǎng)期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力，我們可以進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。靈活性的基本要求是滿足調(diào)度時(shí)靈活性的要求，滿足檢修時(shí)靈活性的要求以及滿足擴(kuò)建時(shí)靈活性的要求，大的電力工程往往要分期建設(shè)，從最初的主接線過渡到最終的主接線，每次過渡都應(yīng)該比較方便，對(duì)已運(yùn)行部分影響小，改建的工程量不大。（3）短路電流的計(jì)算及電氣設(shè)備的選擇根據(jù)電力系統(tǒng)接線圖及本所電氣主接線圖，擬訂必要的短路計(jì)算點(diǎn)，用實(shí)用計(jì)算法或上機(jī)計(jì)算出選擇電氣設(shè)備所需的各組短路電流。并將計(jì)算值列表備用。包括：a短路電流的計(jì)算方法；b設(shè)計(jì)中通常以三相短路作為電氣設(shè)備的選擇方法；c根據(jù)短路計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的具體情況，可按同一變比法或按個(gè)別變化法計(jì)算短路電流。應(yīng)選擇的電氣設(shè)備如下：各電壓等級(jí)的母線、絕緣子、斷路器、隔離開關(guān)、電壓及電流互感器。按正常情況下選擇電氣設(shè)備，按短路情況下校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定等。對(duì)于軟母線來說不用校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定，對(duì)于開關(guān)來說不用校驗(yàn)其開斷能力。四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡(jiǎn)要說明1胡鵬飛;基于MS.NET多層分布式繼電保護(hù)圖模一體化系統(tǒng)研究J;四川大學(xué);2005 2曹發(fā)文;電力系統(tǒng)可視化圖形平臺(tái)及其相關(guān)問題研究J;華中科技大學(xué);2005 3邱吉福;電力系統(tǒng)智能化圖形平臺(tái)的研究J;華北電力大學(xué)（北京）;2006 4周媛;面向?qū)ο蟮膱D示化變配電所二次智能CAD系統(tǒng)的研究J;湖南大學(xué);2006 5黃偉;地區(qū)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行輔助決策系統(tǒng)的研究與開發(fā)J;鄭州大學(xué);2006 6王海東;基于.NET控件模型的電力系統(tǒng)軟件開發(fā)M;南昌大學(xué);2007 7王占朝;基于面向?qū)ο蟮膱D形化操作票專家系統(tǒng)的研究M;西華大學(xué);2008 8 李正軍;PLC在變電站跳合閘電源回路控制中的應(yīng)用M;1996中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集M;1996 9趙偉;吉化化肥廠電氣系統(tǒng)成本管理研究M;大連理工大學(xué);1999 10劉軍;高壓電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)信息管理和故障診斷系統(tǒng)的研究J;華北電力（北京）大學(xué);2002 11蔣陸萍;新型220KV線路微機(jī)保護(hù)裝置的分析與研究J;湖南大學(xué);2002 12孟文濤;蒙達(dá)公司220KV系統(tǒng)鐵磁諧振的分析研究J;華北電力（北京）大學(xué);2002 13蔣毅;廣元市電網(wǎng)諧波抑制方法研究J;重慶大學(xué);2002 14張晶晶;高壓輸電線路改進(jìn)的單端測(cè)距法的原理和實(shí)現(xiàn)M;合肥工業(yè)大學(xué);2003 15邊麗江;數(shù)字式自適應(yīng)型備用電源自動(dòng)投入裝置的研究M;太原理工大學(xué);2002 16譚甜源;配電網(wǎng)有源濾波技術(shù)的研究和工程應(yīng)用M;中南大學(xué);2004 17劉俠;220KV三繞組變壓器電壓無功控制策略研究M;天津大學(xué);2003 18賀潤(rùn)明;220KV變電站變壓器互投裝置的設(shè)計(jì)M;華北電力大學(xué)（河北）;2004 19電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院.電氣工程設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分M.北京： 中國(guó)電力出版社，1998 20RobertH.Miller,PowerSystemOperation,McGraw-HillBookCompany M,NewYork.198321Ata.Elahi.Nerwork Communicationas TechnologyM.北京：科學(xué)出版社，2001五、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排3月 9 日3月15日，閱讀畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解與課