瑞安高新区35KV降压变电所电气一次部分初步设计专业电气工程及其自动化_开题报告

选题的研究目的和意义

伴随着改革开放和市场经济的不断深入，我国的国民经济正在快速的发展，电力工业正逐步跨入世界先进水平的行列。而我国的大中小型的企业对电力的需求和运行可靠性的需求在不断增加。为大中小型企业提供电力的是各式的变电站。由于变电站是土建结构复杂、生产工艺系统严密、施工难度较大的工业建筑。变电站结构的改进、施工装备的更新、新型建材的采用、队伍素质的提高、施工方法的改进以及采用集中控制和采用计算机监控都会对变电站的运行产生影响。我选择设计本课题，是为了从学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。同时也是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识。我国工业正在迅速的发展，对变电站的设计提出的要求也在不断提高，这就更需要我们不断提高知识理解应用水平，认真对待。

降压变电站是连接供电网络和企业非常重要的环节，所以做好变电站的设计是我国企业供电建设的重要环节。在目前的变电站建设中，存在土地、资金浪费严重的现象。改造困难、无线电干扰、工频电磁辐射和噪声等环保问题以及电能质量差已成为影响企业供电成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以变电站需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用的要求。

变电站的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证节约资源、保护环境、易于实现自动化和模块集成。在这种要求下，变电站电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，变电站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、安全环保的设计方案。基于此，我以设计安全系数高、工业质量好和保护环境、节约资源的变电站为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面出发提出了新的设计思路。

国内外同类研究或同类设计的概况综述

在国外近年来一些国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。为了满足国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电站设计理论，如变电站电压无功控制理论和基于模糊控制理论的变电站电压无功综合控制等理论[1]。发达国家通过新的变电站设计理论改善和优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，使变电站运行更加节约﹑集约﹑高效。设备方面实现了测控设备还和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库。户外插接式智能型组合电器PASS（Plug and Switch System），已经开始采用。

在国内随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线日趋简化。大量高性能的新型一次设备不断出现。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展[3]。但是变电站的设计中仍然存在一些问题，比如变电站的数字化水平还比较低。还有企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站以提高电力系统供电的可靠性和稳定性，然而这些变电站占地面积大。而现在土地资源紧张，环境要求严格，在稠密的城区选择变电站址相当困难。

此外计算机的渗透已经达到每一个角落，企业供电系统也不可避免地进入了微机控制时代，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站综合自动化也采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术[5]。我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。

电气系统设计的基本原则

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行电气系统设计必须遵循以下原则：

（1） 遵守规程、执行政策； 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。  

（2） 安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3） 近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。  

（4） 全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。  电气系统设计是整个变电所设计中的重要组成部分。电气系统设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事电气系统设计的人员，有必要了解和掌握电气系统设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

（四）负荷等级

电负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度， 分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。

一级负荷必须有两个或两个以上独立电源供电，以保证单一个电源发生故障时，另外的一个电源不应同时受到损坏。 二级负荷的供电系统，宜由两回路线路供电。三级负荷对供电要求无特殊要求，一般都为单回路供电。普通居民住宅属于三级负荷。

（五）负荷计算和无功功率补偿计算

首先分别进行单组用电设备于多组用电设备计算负荷的计算公式，包括有功计算负荷，无功计算负荷、视在计算负荷以及电流计算。经过计算，得到变电所的负荷计算表。然后无功功率补偿设计，要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

（六）变电所位置与型式的选择

变电所的位置应尽量接近变电所的负荷中心，变配电所的所址选择的一般原则如下

（1）接近负荷中心。

（2）进出线方便。

（3）接近电源侧。

（4）设备运输方便。

（5）不应设在有剧烈振动或高温的场所。

（6） 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。

（7） 不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。

（8）不应设在地势低洼和可能积水的场所。

（七）电气主接线方案的选定

装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，装设一台主变的主接线方案远没有装设两台主变的主接线方案好，因此，根据变电所的负荷性质和电源情况以及经济实力来选择变电所的主变压器装设配电变压器及其接线方案。

（1）满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，宜选择两台变压器，当在技术经济比较合理时，主变压器也可选择多于两台。三级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两台主变压器。

（2）当企业绝大多数负荷属三级负荷，其中少量一、二级负荷或由邻近企业取得备用电源时，可以装设一台变压器。

（3）对负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，应选择两台变压器。

（4）在选择变电所主变压器台数时，同时需考虑负荷的发展，使留有扩建增容的余地。

（八）变压器类型的选择

甘剑锋在《配电变压器的选择与维护》中提到：“配电变压器的选择要满足环境保护、经济运行、节能降损和防范灾害等一系列要求： 一是要改进配电变压器的结构设计，选用优质原材料和先进的制造工艺，以提高其安全稳定运行性能；二是要满足经济运行、节能降损的要求；三是要适用目前科技创新、便于维护管理的要求。”[4]

配电变压器的选择要满足环境保护、经济运行、节能降损和防范灾害等一系列要求： 一是要改进配电变压器的结构设计，选用优质原材料和先进的制造工艺，以提高其安全稳定运行性能；二是要满足经济运行、节能降损的要求；三是要适用目前科技创新、便于维护管理的要求。

变压器的容量 SN•T首先应保证在计算负荷 SC下变压器能长期可靠运行。例如：对于之前提到的有 2 台变压器的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下 2 个条件：[10]（1）满足总计算负荷 70%的需要，即：SN•T≈0.7SC（2）满足全部一、二级负荷 SC（I+II）D的需要，即：SN•T≥SC（I+II）D条件（1）是考虑到 2 台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的 50%，负载率约为 0.7，此时变压器效率较高。而在事故情况下，1 台变压器承受总计算负荷时，只过载 40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件（2）是考虑在事故情况下，1 台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。[5]因此我们在已知负荷大小的情况下，不可简单地通过采用变压器的负荷率大小的常规设计方法来确定所需变压器容量大小。应综合考查系统内负荷的大小，再根据最佳经济运行条件来确定所需容量的大小。尽可能地使变压器运行于最佳经济状态，减少有功功率的损耗。

变电所负荷统计表

负荷名称

额定容量（KW）

额定电压（KV）

负荷特性COSφ 

供电线路长度（m）

负荷等级

1#出线

800

10

0.8

200

二级负荷

2#出线

400

10

0.8

240

二级负荷

3#出线

800

10

0.8

300

二级负荷

4#出线

2000

10

0.8

280

二级负荷

5#出线

2000

10

0.8

290

二级负荷

6#出线

2000

10

0.8

350

二级负荷

7#出线

4000

10

0.8

370

二级负荷

8#出线

4000

10

0.8

400

二级负荷

^范文提纲

变电所主电路的设计

1. 变电所电气主接线的设计

2. 电源进线选择与比较

3. 变电所主变压器的选择与确定

4. 无功补偿与负荷的计算

5. 主变压器容量的计算与台数的确定

6. 所用变压器容量的计算

（二）电气设备的选择设计

1.电气设备的选择

2.配电装置的选型

3.互感器的配置

4.继电保护的设计

5.直流系统

6.测量表记

7.电缆设施及电缆

8.防雷接地设计

三、参考文献

[1]刘介才．工厂供电．北京：机械工业出版社，2003，97-188

[2] 35～110KV变电所设计规范GB50059-92. 

[3]周文俊．电气设备实用手册（上﹑下册）．北京：中国水利电力出版社，1999，58-102

[4]程燕霞．建筑消防电气设计探讨．建设科技，2006，（11）：106-107

[5]解海涛. 10kV电力系统中变电所变压器台数和容量的选择[J]机电信息.2010(30) 

[6]董振亚．电力系统过电压保护．北京：中国电力出版社，1997，66-151

[7]陈珩．电力系统稳态分析（第三版）．北京：中国电力出版社，2009，73-165

[8]李光琦．电力系统暂态分析（第三版）．北京：中国电力出版社，2009，63-141

[9]吴树业.35kV变电站综合自动化设计．科技经济市场.2008，（12）：18-21

[10]时庆兵．低压断路器的选用与参数整定．电世界，2005，（9）：26-27

[11王文义，祝福．等电位联结的应用．电气应用，2006，（1）：139-141

[12]Bose B K.Power Electronics and AC[M]. Drives. Prentice-Hall.2006，（7）：32~34

[13] 甘剑锋. 大众用电  2012-12-05 期刊