某机械厂降压变电所变压器的选择和高压配电系统电气设计_开题报告

我国自 1882 年有电以来，电力工业已经走过了 120 多年的历程。解放前，我国电力工业和其他工业一样，处于极端落后的状态，并带有明显的半殖民地的特点。新中国成立后的50多年中，电力工业以很高的速度发展，取得了世人瞩目的成就。到 1988 年全国发电设备容量已达11000万kw，其中火电占75％，与1949年相比增长了58倍。1998年全国装机容量已达到277GW以上，跃居世界第2位。[1-3]特别是进入本世纪90年代以来，我国的电力平均每年新增装机容量17多GW，实现装机容量8年翻一番，终于缓解了近50年的持续缺电局面，使电力供应有所缓和。虽然从1997年开始到1998年，全国电力供应紧张的状况有了缓和，局部地方出现了电力供大于求，但是我国的用电水平还是很低的。到 1998 年，全国人均占有装机容量 0.22kW，发电量只有927 kw·h，这一水平只相当于世界平均水平的1/3左右，为发达国家的1/6～1/10，与富裕的小康生活水平对电力的要求也相差甚远。[4-5]电网结构薄弱，特别是500 kV网架在大部分电网中尚未真正形成，电网的安全性差，可靠性低，自动化水平不高，电网调峰容量不足，损耗大，供电质量差，远远不能适应21世纪信息时代对电力供应的数量和质量的要求。[6]

我国电力工业2个方面的任务：首先是电力工业要保持持续、快速、健康的发展，以足够的电力来保证国民经济和社会持续、稳定、健康的发展。任何国家在工业化时期，电力都是整个社会经济发展的保证，是基础。[7]其次，电力的发展促进电力市场的形成，特别是电网的建设与发展，将为电力市场的建设提供物质基础；也只有发展了电力市场、完善市场机制，才能进一步促进电力的健康、快速、高效的发展。[8]

现阶段我国主要进行的变电站典型设计，是通过对现有变电站样本进行评估、类比、组合,形成典型化设计方案 , 并以新技术为依托 , 不断优化 , 形成一系列定制化产品,满足城市、农村电网建设需求。通过变电站典型设计,归并工程流程,统一技术标准,提高工作效率,降低项目实施不确定性,加快工程建设进度,降低将来运行成本。变电站典型设计是将技术与管理相结合,通过典型化、标准化,提高工程整体效益。在过去十多年来．110kV电力网络和变电站在系统中的地位和功能发生了很大变化，1l0kV电力网络已下降为配电网络，大多数l10kV变电站也沦为负荷型的终端变电站。现在国家正在重点发展电网，形成全国统一的联合电网。[9]

综上，目前机械厂变电所的设计需要现状如下：第一， 负荷计算及无功功率补偿。负荷计算的方法有：估算法﹑ 需要系数法﹑ 二项式法﹑ 单相负荷计算法。进行用户负荷计算时， 通常采用需要系数法逐级进行计算。 提高功率因数，首先应提高自然功率因数， 然后再进行人工补偿。 提高自然功率因数主要方法有[10]： (1) 合理选择电动机的规格、型号；(2)防止电动机长时间空载运行； (3) 保证电动机的检修质量；(4)合理选择变压器的容量；(5)交流接触器的节电运行。人工补偿功率因数的方法为：（1） 并联电容器人工补偿；（2）同步电动机补偿；(3)动态无功功率补偿。其中，最常用的是并联电容器补偿。第二，变电所位置和型式的选择。变电所的位置主要从安全、经济、方便和环境要求等方面考虑，选址尽可能接近负荷中心，同时考虑进出线方便，不能设置在有腐蚀气体、剧烈震动、有爆炸危险的场所。变电所按其在配电系统中的作用和地位，分为总降压变电所、 独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。第三，变电所主变压器台数和容量、类型的选择。变压器台数的确定英满足用电负荷对供电可靠性的要求。在一、二级负荷的变电所中，一般选用两台主变压器。[11]三级负荷一般选择一台主变压器。 容量的选择依据：①装备单台变压器时，应该满足额定容量是全部用电设备计算负荷的1.15~1.4。②装备两台变压器时， 其中任意一台变压器的额定容量应满足一下两个条件： a 任一台主变压器单独运行时， 应满足总计算负荷大的 60%~70%的要求；b 任一台主变压器单独运行时， 应能满足全部一、 二级负荷的需要。第四，变电所主接线方案的设计。 根据负荷性质、 电源进线和变压器台数，确定变电所的主接线。 主接线的基本类型： 有线路-变压器组接线﹑单母线接线和桥式接线。其中， 桥式接线适用于对供电可靠性要求高的一、 二级负荷供电。[12]第五， 短路电流的计算。 短路电流的计算通常采用标幺值法， 以简化计算， 便于比较分析。 计算中， 由短路电流总阻抗标幺值求出短路电流周期分量有效值的标幺值， 再求出短路电流的有效值。 计算短路电流主要是供母线、 电缆、 设备等选择和继电保护整定计算之用。第六， 变电所一次设备的选择与校验。 设备选择的一般原则是[13]:（1） 按工作要求和环境条件选择电气设备的型号；（2） 按正常工作条件选择电气设备的额定电流和额定电压； （3） 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定； （4） 开关电器断流能力校验。第七， 变电所进出线的选择与校验。 常用的接线方式是： 放射式、 树干式、 环式。 导线和电缆的选择包括两个方面内容：（1） 型号选择；（2） 截面选择。 导线和截面的选择必须满足安全、 可靠和经济的条件。 按允许载流量选择导线和电缆， 按允许电压损失选择导线和电缆， 按允许经济电流密度选择导线和电缆， 按允许机械强度选择导线和电缆， 并且满足短路稳定的条件。 一般根据其中一个原则进行选择， 再校验其他原则。第八， 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定。 变电所的二次回路的操作电源有交流和直流之分。 直流操作电源可采用蓄电池， 也可以采用硅整流。 交流操作电源可取自所用电变压器， 电流互感器、 电压互感器的二次侧。 继电保护应满足选择性、可靠性、 速动性、 灵敏性， 主要采用电流保护。 电流保护主要有过电流保护和电流速断保护。 过电流保护的整定计算有动作电流整定， 动作时限整定和保护灵敏度校验。电流速断保护的整定有动作电流整定和灵敏度校验。最后，防雷保护和接地装置的设计。 防雷设备由接闪器或避雷器、 引下线和接地装置3 部分组成。 接地分工作接地、 保护接地和重复接地。[14-15]

B. ^范文提纲格式

一、 绪论

二、 设计任务

（一）设计要求

（二）设计依据

1.工厂总平面图

2.工厂负荷情况

3.供电电源情况

4.气象资料

三、 负荷计算和无功功率补偿

（一）负荷计算

1.单组用电设备计算负荷的计算公式

2.多组用电设备计算负荷的计算公式

3.各车间负荷统计计算

4.总的计算负荷计算

（二）无功功率补偿

（三）变电所位置与型式的选择

四、 变电所主变压器及主接线方案的选择

（一）变电所主变压器的选择

（二）变电所主接线方案的选择

五、 短路电流的计算

（一）绘制计算电路

（二）确定短路计算基准值

（三）计算短路电路中各个元件的电抗标幺值

1.电力系统

2.架空线路

3.电力变压器

（四）k-1点（10.5kV侧）的相关计算

1.总电抗标幺值

2.三相短路电流周期分量有效值

3.其他短路电流

4.三相短路容量

（五）k-2点（0.4kV侧）的相关计算

1.总电抗标幺值

2.三相短路电流周期分量有效值

3.其他短路电流

4.三相短路容量

六、 变电所一次设备的选择校验

（一）10kV侧一次设备的选择校验

（二）380V侧一次设备的选择校验

（三）高低压母线的选择

七、变电所进出线的选择

（一）10kV高压进线和引入电缆的选择

（二）380V低压出线的选择

八、二次回路选择

（一） 二次回路电源选择

（二） 高压断路器的控制和信号回路

（三）电测量仪表与绝缘监视装置

结束语

参考文献

[1]李嵩,陈德锋.220kV变电站电气一次部分设计技术探析[J].科技创新与应用,2018(24):74-75.

[2]刘凯.220kV变电站电气一次部分设计技术探析[J].中国新技术新产品,2017(23):72-73.

[3]李静珊.110kV变电站部分电气一次设计浅析[J].中国新技术新产品,2017(20):64-65.

[4]林华.35kV变电站电气一次部分设计技术分析[J].内燃机与配件,2017(15):133-134.

[5]杨淑君.分析110kV变电站电气一次部分设计技术[J].科技创新与应用,2016(30):198-199.

[6]刘敏.110kV变电站一次电气部分设计探讨[J].企业技术开发,2016,35(18):91-92.

[7]李亚平.500kV变电站电气一次部分及其监控系统设计[J].科技与企业,2016(02):87.

[8]郭锦峰.35kV变电站电气一次部分设计技术探析[J].科技展望,2015,25(26):118.

[9]袁丽娟.35kV变电站电气一次部分设计技术分析[J].电气技术,2015(07):114-117.

[10]赵雅斌.35kV变电站电气一次部分设计技术管窥[J].电子制作,2014(24):194.

[11]唐杰.110kV变电站电气一次部分初步设计分析[J].通讯世界,2014(23):216-217.

[12]陈进. 110kV智能化变电站电气系统设计[D].湖南大学,2015.

[13]刘才进.10kV变电站电气一次部分设计[J].科技资讯,2014,12(23):124.

[14]刘海明.110kV变电站部分电气一次设计浅析[J].科技与企业,2014(15):466.

[15]朱晓东.66kV变电站部分电气一次设计浅析[J].山东工业技术,2013(15):103+153.