X35KV变电所设计-开题报告-文献综述-参考文献

      (一)国家电网规划与35kv供电方式存在的必要性

   随着城市经济飞速发展的同时,电力系统规模不断的扩大，用电负荷也急速增长, 负荷密度越来越高，加之土地资源稀缺的特性，电网建设与城市建设之间的矛盾日益突出, 部分地区甚至出现变电所规划所址难以落实的现象，这种特性也日益显现，这就要求必须合理地利用有限的站址和通道资源，满足电网建设可持续发展的要求，促进城市电网与经济、社会、环境的和谐发展。为缓解这种日益紧张的局面，35kv变电站作为基础变电站的发展应呈现向大容量、紧凑型且向地下发展的趋势。

1. 大容量变电站

近年来我国用电负荷增长较快，并且负荷密度很高，变电站的规划选址受用地和环境等诸多限制，采用大容量变电站是电网发展的必然趋势。随着变压器制造技术的不断进步．大容量变压器制造已不存在技术困难。

2. 紧凑型变电站

采用紧凑型变电站设计对于城市规划、环保来说是一个好的解决方案。紧凑型变电站在国家电网典型设计的基础上，通过采用先进的小型化、节能型设备，进行紧凑型布置优化设计，使变电站各配电装置布置更为合理，提高建筑物空间利用率，进一步缩小变电站建筑物占地面积，提高土地利用率。规划设计紧凑型变电站可以从以下几个方面考虑。

2.1  尽可能简化主接线形式

由于设备质量的提高，可以取消旁路母线，采用双母线双分段或双母线单分段接线。

2.2  选用小型化设备

紧凑型变电站设计中宜采用小型的干式变压器、气体绝缘变压器，它们体积小、易于维护。当采用油浸式变压器时，宜采用本体散热器上下分体式变压器以节省占地面积。

2.3  变电站平面布置采用模块化

通过模块的增减和优化组合。得到最佳整体效果。布置上注意建筑的梯度，尽量减少对周围建筑日照的影响。

2.4  二次部分采用综合自动化系统

变电站二次采用先进的保护装置和自动化监控设备。随着计算机技术和通信技术的发展，变电站采用微机保护。自动化采用了分层分布式的微机监控系统。

3. 地下变电站

地下变电站可以结合城市广场、绿地建设，或结合其他建筑物、构筑物合建，也可单独建设。由于地下变电站深埋于地下，不仅很好地解决了电磁波污染的问题，而且还可以大大降低噪声污染。

“十二五”期间，电力行业一方面要继续保障国民经济平稳快速增长，另一方面这也是电力转变发展方式的关键时期。“十二五”时期电力工业仍将保持较高的发展速度。据有关机构预测，我国经济发展仍将保持9%的左右的增长速度，考虑到国际形势、工业化完成国家的经验和我国的发展阶段特点，以及需求侧管理作用，电力弹性系数将保持在0.85左右。2006-2010年间，我国电力生产行业销售收入年均复合增长率（CAGR）为13.5%。据有关分析师保守预计2015年中国电力生产行业将达到18555亿元左右的产业销售规模。

    行业内部曾经有过我国是否应当淘汰35kV电压等级的争议，理由是随着我国经济的发展，原来的一些35kV变电所，有的闲置，有的出让给较大的电力客户。但在对电网历史资料进行统计分析的基础上，结合近几年来全国35kV电网投资建设情况，综合我国乡村、边远地区负荷特点、人口密度分布及地方小水电发展等状况，从输送容量、输送距离、工程投资经济性等方面考虑，35kV电压等级作为小城市高压配电网、边远城乡电网、钢铁、石化、煤炭、冶金等大型企业、地铁供电等还是非常合适和必要的，在较长的一个时期内依然有保留35kV电压等级的必要。

1.采用35kv供电的优点主要有：

1.1从经济技术角度讲，35kV供电较10kV供电降低了线路损耗。

1.2从1～2万kW之间负荷的较大电力客户的角度出发，35kV供电的电价相对于10kV电价减少了电费支出。       

1.3小城区、边远地区、远郊工业、中型企业等用电单位，和110kV和10kV供电方案比较，35kV供电方案在工程投资经济性、较大的配电供电半径等方面有着明显优势。

2. 保留35kV电压供电方式的意义：

2.1大中型城市环境改善的需要，众多较大电力客户一般距变电所较远，线路损耗显著。

2.2中国经济快速发展对能源需求日益增加，大型油田、矿区分散在几十公里甚至几百公里的范围内，供电点多面广，110/10kV供电方式在投资经济性上没有优势。

2.3国内微机综合自动化保护开发、设计、应用已经非常成熟，在35kV供电的继电保护时限、选择性、可靠性等方面有了显著提高，相应提高了供电可靠性。

2.4从用电单位的角度出发，比10kV供电的电价要低，减少用电成本开支，对用户用电而言，可以间接减少用户的用电费用。

3. 采用35kV供电的缺点有：

3.1降低了供电可靠性。从电力客户的角度出发，增加了35kV电压等级供电环节，降低了供电可靠性；从供电企业的角度出发，增加了保护的复杂性，同时保护选择性设计上比较复杂。 

3.2增加了供电企业和电力客户的35kV设备投资，其中三绕组变压器比同容量双绕组变压器的价格要高40％以上。 

3.3增加了电力客户电力设备的运行和维护费用，同时由于电力客户电力专业人员队伍力量薄弱，不利于电网的安全稳定运行。

综上所述，结合我国电网的发展趋势、国情及区域经济发展不平衡的情况，本人认为在一定时期内适当保留35kV供电方式是非常有必要的。

(二)国内外35kv供电设备比较

随着社会、经济的不断发展，工程建设的复杂程度的加大，国内用户对开关设备小型化、免维护、智能化的要求越来越高。中压领域尤其是在35kV电压等级，常规的以空气（包括真空）为绝缘介质的开关柜普遍体积较大（柜宽不小于1200mm，体积一般不小于7m3），重量较重（一般1.5~2t），操作困难，尤其不能满足在高海拔、潮湿、污秽等恶劣环境条件下使用要求。在这种背景下，C-GIS越来越被引起广泛关注。   

柜式气体绝缘金属封闭开关设备（Cubicle Gas-Insulated Switchgear）简称为C-GIS，是高压GIS产品在中压领域的拓展。它是采用低气压的SF6气体、N2气体或混合气体作为开关设备的绝缘介质，用真空或SF6为灭弧介质，将母线、断路器、隔离开关等中压元件集中密闭在箱体中，综合运用现代绝缘技术、开断技术、制造技术、传感技术、数字技术生产的集智能控制、保护、监视、测量、通讯于一体的高新技术产品。具有体积小、重量轻、安全性好、可靠性高、能适应恶劣环境条件下使用等优点。

我国C-GIS的研发起步较晚，上世纪90年代中期，一些科研院所和部分企业开始了C-GIS的研制工作，到本世纪，有更多的企业参加进来，研发方向主要集中在35kV电压等级产品。大部分C-GIS研制和生产单位都是采用引进国外技术生产，还无法掌握其核心技术。目前以西安高压电器研究所为代表的少数单位自主研发，完成了型式试验，有个别生产厂家通过了产品鉴定,但离产业化批量生产还有一定距离。国内同类产品设计参数一般额定电流为1250A，额定短路开断电流为25kA ，宽度尺寸一般为800mm。国内产品设计中大量采用国际先进技术，产品的技术水平基本达到了国际同类产品先进水平。但是，由于国内企业制造工艺等原因，大部分生产厂家还是停留在生产摸索阶段，暂时还无法向用户提供满意的产品。直到2014年由太平洋电力生产的GIS-SF6充气开关设备已由用户工程成功进入高铁轨道交通行业，在兰州至乌鲁木齐、合肥至福州、杭州至长沙三条高铁线上，“常太”产品所占份额达70%以上。拥有自主知识产权的XGN80-40.5、XGN55-2×27.5等产品现已实现产业化，技术指标均居国内第一，填补了国内空白，达到世界先进水平，打破外企垄断局面。

德国的西门子公司是世界上生产高压开关设备主导企业之一，早在1960年该公司就已经开始作SF6技术的基础研究工作。1982年西门子公司首次在汉诺威展览会上展出了8DA10/8DB10型的SF6气体绝缘开关设备，配用真空开断，据称，这是优异的SF6气体绝缘性能与优异的真空开断性能的完美结合。西门子公司设计的高压SF6断路器经历了双压式→单压式→热膨胀式的过程。其中双压式现早已淘汰。单压式SF6断路器现在已可以做到550kV100KA和800kV63KA水平。该单压式断路器有三个特点：

1.在灭弧方式上采用定开距。定开距具有开断电流大的优势；

2.喷嘴和燃弧环采用石墨。石墨喷嘴即使开断短路电流20次后，其表面亦没有发毛，这是因为石墨直接从固态升华气化；

3.开断时双向运动，开断时间短，可达到60Hz时二周波。

作为SF6断路器的发展，西门子公司再次开发出热膨胀式SF6断路器。1996年在汉诺威博览会上首次展出热膨胀式断路产品。接着对热膨胀灭弧室优化，开发出第二代被称为新型动态自压缩式灭弧室，因此灭弧室，开发出第二代热膨胀式SF6断路器。

自1982年西门子做出展览之后，世界上各大制造公司纷纷效仿，各自开发了自己的产品。就35kV电压等级而言，目前出现较多的主要有：ABB公司的ZV2、ZX2，SEIMENS公司的NXPLUS，ALOSTOM公司的WS，三菱公司的30-GX等，这些产品中，额定电流最大到2500A，额定短路开断电流一般为25或31.5kA，个别公司产品达到40kA，宽度尺寸一般为600mm或800mm。随着计算机技术、传感技术的不断发展，国外C-GIS已在智能化方面取得较大突破，可靠性、安全性进一步得到提高。

二、^范文提纲

1. 引言     

1.1 35kV变电所在电网中的作用    

1.2 我国35kV变电所发展趋势  

2.负荷计算与无功功率补偿容量确定 

2.1 利用需要系数法确定计算负荷  

2.2 确定无功功率补偿容量   

2.3 主变压器的容量、数量选择 

3. 35kV变电所主接线方案

4. 短路电流的计算    

5. 主变高低压侧主设备的选择及校验     

5.1 35kV母线选择和校验 

5.2 10kV侧进线开关选择及校验       

5.3 断路器和隔离开关的选择       

5.4 电流互感器的选择       

5.5 电压互感器的选择      

6. 35kV变电所二次回路方案的设计及继电器保护的整定   

6.1 主变压器的主保护及后备保护    

6.2 瓦斯保护    

6.3 电流速断保护   

6.4 过电流保护     

6.5 过负荷保护    

6.6 10kV进线保护     

7. 防雷和接地装置的设计   

7.1 防雷的设计   

7.2 接地装置的设计

三、参考文献

[1] 汪雄海. 供配电技术教程. 浙江大学电气工程学院. 2006.  

[2]周浩、王慧芳主编.电力工程.浙江大学出版社.2007-6.

[3] 韩祯祥. 电力系统分析. 浙江大学出版社, 2005.   

[4] 陈生贵. 电力系统继电保护. 重庆大学出版社. 2003. 

[5] 韩风主编. 建筑电气设计手册. 中国建筑工业出版社. 1994. 

[6] 齐抗美主编. 城乡电网建设改造设备使用手册. 2000.  

[7] 中华人民共和国国家标准. GB3906-91《3-35kV交流金属封闭开关设备》.1992-06-01实施.   

[8] 中华人民共和国国家标准. GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》. 2000-05-01实施.

[9]上海市电气工程设计研究会 .实用电气工程师设计手册.上海科学技术文献出版社.2011-6

[10]西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气二次部分.中国电力出版社,1996 

[17] “十二五”期间中国电力行业研究及投资前景预测报告. CHNCI 2011-4

[18]  张桂珠. 大城市变电站的发展趋势. 1007-0079（2011）12-0090-02