发电厂10kV110kV升压变电站设计_开题报告

一、文献综述

（一）选题背景

过去，我国对配电系统投入较少，使配电网的建设和技术发展受到限制，导致配电网结构不合理、供电可靠性差、设备落后、自动化水平低。我国国家电力公司从1998年起对全国城乡电网开始进行大规模的建设与改造，加大了对配电系统的投入，优化了配电网络的机构，并且提高了电网的自动化水平。现如今我国变电所主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变。

对于国外的变电所则朝着自动化、智能化、无人化和数字化方向发展。在北美，许多早期变电站采用的还是传统的集中RTU来实现对变电站的监控，该模式属于变电站自动化的初级形式，目前新建变电站基本上不使用这种结构。分布式结构属于过渡性结构，因而使用这种结构的变电站不多，无论是在欧洲还是在我国，新建的变电站大部分采用的是分布分散式结构，分布分散结构采用分层结构，典型结构分为：管理层、间隔层以及设备层。分布分散结构具有信息共享、稳定性强以及扩展性好的优点，是变电站综合自动化的发展方向。主接线代表了变电所的电气部分的主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电所设计的首要部分。关系着电力系统的安全和稳定，灵活经济运行。由于电能生产的特点是：发电，变电，输电，用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏也影响工、农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下正确处理好各方面的关系，全面分析有关因素，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠。同时，主接线是保证电网安全可靠，经济运行的关键，是电气设备布置，选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础在发电厂、变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，也是电气设计的主要计算项目，其目的有以下几个方面：

1.在选择电气主接线时，为比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流措施等均要进行必要的短路电流计算。

2.在选择电气设备时，如高压断路器，隔离开关等，为保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。

3.在计算屋外高压配电装置时，需要短路条件校验的相间和相对地的距离。电气设备及母线选择是变电所设计的主要内容之一。正确选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工作实际情况，在保证可靠性的前提下，积极、稳妥地采用新技术并注意节省选择合适的电气设备。其基本要求是：电气设备要能可靠地工作，必须按正常的工作条件选择，并按短路状态来校验动热稳定。

防止雷电直击的主要电气设备是避雷针，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等构成。避雷针的位置确定，是变电所防雷设计的关键步骤。首先应根据变电所电气设备的总平面布置图确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程范围的要求，初步确定避雷针的安装位置后再根据下列公式进行，校验是否在保护范围之内。

（二）选题意义

随着我国国民经济的发展，电力工业逐步跨入了世界先进水平的行列，而变电站是生产工艺系统严密、施工难度较大的工业建筑，电力工业的发展和变电站的建立促使变电站建筑结构和设计不断地改进和发展。同时更为重要的是变电站电气设计结构的改进、新型建材的采用及队伍素质的提高使发电厂电气设计水平也随之不断提高。在电气系统的设计中，其主接线是发电厂变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。随着变电站综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，继而实现“无人值守”变电站已成为电力系统新的发展方向和趋势。因此为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，对电力系统进行综合分析，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电站，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。为此以发电厂10kV/110kV升压变电站电气一次系统设计作为研究课题进行分析。

（三）国外研究现状

目前，国外的变电站电气一次设计技术的发展是从20世纪80年代开始的，以德国西门子公司为例，该公司于1985年投运了第一套变电站自动化系统LSA-678，此后陆续在德国及欧洲投运的该型变电站自动化系统达300多套，LSA-678变电站综合自动化系统1995年在中国正式投运。LSA-678系统结构有两类：一类是全分布式系统;另一类是集中与分布式相结合的系统。这两类系统均由64MB测控系统、7S/7U保护系统和8TK开关闭锁系统三部分构成。

同时发达国家对于变电站的电气一次系统的设计也是吸取了2003年美国大停电事故后，其电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的变电站电力设施进行彻底改造，开展智能变电站研究，以期建设可满足以智能控制、智能管理、智能分析为特征的灵活应变的智能电网。此外欧洲各国的电力公司致力于建设更低运营成本、更多用户互动的智能变电站市场。尤其是在20世纪90年代后期，日本在多座高压变电站采用了以计算机监控系统为基础的运行系统，其主要特点是继电保护装置下放至关站，并设置微机控制终端，采集测量值和断路器触点信息，通过光缆传输到主控制室的后台计算机系统中，断路器及隔离关的操作命令也由主控制室通过光缆下达至终端执行。总体上来看，国外变电站电气设计技术的发展趋势同国内的发展趋势基本上一致，分布式变电站电气设计已逐步成为技术发展的主流。

（四）国内研究现状

自20世纪80年代开始，经过多年的发展，我国部分学者的研究指出国内变电站升压和降压自动化技术已经具有较高水平，基本实现了间隔层和站控层的数字化，当前其在我国得到广泛的应用，已经成为电网安全可靠运行的必选手段。同时国内各网省公司纷纷开始变电站试点工程的建设，目前变电站技术很多，有些已经成熟，有些还在研究阶段，有的还处于概念阶段。比如一次设备智能化的实践目前已有应用；二次功能网络化的实践目前已有工程应用；设备状态检修的实践，智能一次设备状态检修的实践及继电保护二次设备状态检修的实践，目前正在展研究；站内智能高级应用方案研究，智能告警及分析决策经济运行与优化控制等正在研究阶段；关于分布协同智能控制与智能保护研究，目前正在研究阶段，主变压器应用新型光栅式温度在线监控系统目前正在研究阶段。GIS组合电气应用SF6压力、微水在线监测系统。关于变电站研究、建设工作尚处于赴阶段，重点工作主要集中在智能化开关设备的研究开发，尚不具备大范围推广应用的基本条件。

同时在国内随着变电站的电气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使得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。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。

伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站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。我国变电站电气自动化技术应用的越来越成熟。变电站电气自动化系统设计以其简单可靠、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。

综上所述，我们可以看出变电站的未来设计也是必然通过全网运行数据分层分级的广域实时信息统一断面采集，进而在此基础上实现变电站柔性集群及自协调区域控制保护功能，同时通过通信技术，与地方调度中心实现全面互动，实现设备的全寿命周期，优化综合管理；通过变电站一体化平台功能为变电站各种高级应用功能的实现提供一个无障碍平台，所以笔者认为未来的发电厂的变电站升压或者降压设备必将打破现有的一次、二次设备的界限，变压器、断路器、隔离开关等综合智能组件将集成保护、控制、测量、计量、状态监测等功能，与一次设备进行融合，形成高度集成的一、二次设备，进而将一次设备智能化过渡到智能一次设备。

^范文提纲

引言

1.变电站的定义及分类

1.1变电站定义

1.2变电站分类

2.某发电厂10kV/110kV升压变电站电气一次系统设计分析

2.1设计依据和原则分析

2.2发电厂的电网现状分析

2.3发电厂升压变电站变压器的选型分析

3.某发电厂10kV/110kV升压变电站电气一次系统的设计

3.1升压变电站的电气主接线设计

3.2升压变电站的短路电流及设备选择

3.3升压变电站的绝缘配合及电压保护

3.4升压变电站的站用电及照明设计

3.5升压变电站的防雷接地设计

结论

三、参考文献

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