01509140姚庆勇-开题报告

毕业设计开题报告 课 题 名 称：某钢铁厂 110KV 变电所设计 、 保护配置和整定计算 学 生 姓 名：姚庆勇 学 生 学 号： 01509140 指 导 教 师：马宏忠 教 师 职 称：教授 所 在 院 系：电气工程系 专 业 名 称：电气工程及其自动化（电力系统方向） 东南大学成贤学院 2013 年 3 月 10 日 说 明 1根据东南大学成贤学院 毕业设计 (论文 )工作指导手册 ，我撰写 毕业设计（论文）开题报告。 2 开题报告是毕业 设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于 3000 字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5开题报告检查原则上在第 2 4 周完成，各系完成毕业设计开题检查后， 应写一份开题情况总结报告。 毕业设计的背景 和意义 背景： 近年来，我国电力工业迅猛发展，城市土地资源日益紧张，对变电所自动化要求不断提高。 随着经济的发展和现代化建设的迅速崛起 ，某 钢铁厂每日用电量也与日俱增，所以 供电系统的设计越来越全面，对电能的质量，技术经济状况，供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高，更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资，运行费用和 钢材原料 的消耗量，也会反映在 产品质量和安全生产方面，它和企业的经济效益，设备人身安全密切相关。低压配电站是负荷的直接能量来源，其电能质量的好坏直接关系正常的制造和生产，所以我们必须尽可能优化配电装置和设备，以现代的 钢铁 工厂来说，停电对其造成的伤害是很 大的，极大地影响了设备的寿命和生产的产量，严重影响公司的效益；所谓经济发展电力先行，其实就是说明了公司若想取得更大的效益，电力是其直接的因素和先驱，所以我们要更加 优 化我们的电力系统和配电系统 ，做好 钢铁厂变电所设计 、 保护配置和定计算！ 意义： 电力资源是支持国民经济发展不可或缺的一种宝贵能源。电能的生产，传输，储存高效洁净，它在现代工农业生产和人们日常生活及各个领域 中已获得广泛应用。电力是国民经济的血液，是保障我国社会主义现代化建设的骨干。它与广大人民群众的日常生活及整个社会的发展息息相关。随着经济的快速发展，科技的不断进步，对电力的需求和要求也必然日益提高。目前在电网建设中，尤其是在 110kv 变电所的建设中，土地资源等资源浪费现象严重，存在重复建设，改造困难，工频电磁辐射，无线电干扰和噪声等环境问题等。因此， 110kv 变电所的设计需要采用紧凑布置，节约资源的设计方案，尚需解决通信干扰和噪声，保证电能质量和用电安全等问题，同时还需满足以后电网改造简单，资源再利用率高的 要求。 110kv 变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠灵活性和可靠性，又能保证保护环境，节约资源，易于实现自动化设计方案。在这种要求下， 110kv 变电所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。因此，我们设计的变电所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，节约资源，安全环保的设计方案。基于此，我们需要设计节约资源，保护环境，设计高安全，高质量的 110kv 变电所。 文献综述 摘要 : 本文根据导师提供和自找参考资 料文献所写而成。该文献综述从负荷增长方面阐明了建站的必要性 ,然后通过对拟建变电站的概括以及对钢厂负荷安全经济以及可靠性方面的考虑 ,确定了 110kv 的主接线 ,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变台数容量及型号 ,同时也确定了站用变压器的容量及型号 .最后根据最大持续工作电流及短路电流计算的计算结果 ,对高压熔断器 ,隔离开关 ,母线 ,绝缘子 ,PT和CT 等 ,从而完成 110kv 变电所的电气一次部分和二次部分的设计。 关键词 : 变电站 电气设备 安全 可靠 经济 变电站的概述与设计 : 纵观 20 世纪的社会和 经济发展 ,一个突出的特点是 ,电力的使用已经渗透到社会经济 ,生活领域。电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源，同时也是现代社会中最重要也是最方便的能源。 8电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，必须相互协调与平衡。 3变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器来完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而语的。 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。 【 2】 因此，变电所的作用显得尤为重要。首先要满 足的就是变电所的设计规范。安全可靠地发、供电是对电力系统运行的首要要求。 10 结合我国现状 ,需要为国民经济各部门和人民提供充足 ,可靠 ,优质 ,廉价的电能。因此新建变电站要充分体现出安全性 ,可靠性 ,经济性和先进性。变电所的设计要认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求。变电所的设计应根据工程的 510 年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。同时变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程 特点和地区供电条件，结合国情合理的确定设计方案。变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。其次，变电所所址的选择，应根据要求，综合考虑确定。 1 通过查阅书籍 ,了解电力工业的相关政策 ,技术规程等方面的知识 ,理清自己的设计思路 ,清楚设计任务 ,如电气主接线 ,一次电气设备 ,短路电流计算等 ,涉及以下内容 : 文献综述 电气主接线是整个变电所电气部分的主干。变电所电气主接线指的是变电所中汇集、分配电能的电路，通常称为变电所一次接线，是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成的 。 4它是电力系统总体设计的重要组成部份。变电站主接线形式应根据变电站在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。 2主接线设计的基本要求为： (1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。 (2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电站的扩建。 (3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运 行费用，减少用地面积。 (4)简化主接线。配网自动化、变电站无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。 (5)设计标准化。同类型变电站采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修。 1 随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用，变电站电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、 1 个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。 6 我 国变电站设计开始趋向于变电站接线方案简单，终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。大量采用新的技术，变电站电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、 SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。在当今的技术环境中，随着新技术、高质量电气产品广泛应用，在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全，变电站主接线日趋简化。因此，变电站电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。电气主接线方案的选定对变电所电气设备的选择，现场布置，保护与控制所采取的方式 ，运行的可靠性、灵活性、经济性，检修、运行维护的安全性等，都有直接的影响，因此，选择优化的电气主接线方式，具有特别重要的意义。 变电所主要电气设备及其作用： 文献综述 （ 1）高压断路器 线路正常时，用来通断负荷电流；线路故障时，用来切断巨大的短路电流。断路器具有良好的灭弧装置和较强的灭弧能力。现常用 真空断路器、 SF6 断路器等。 （ 2）负荷开关 线路正常时，用来通断负荷电流，不能用来切断短路电流。负荷开关只有简易的灭弧装置，其灭弧能力有限。负荷开关在断开后有明显的断开点。 （ 3）隔离开关（或称高压刀闸 ）隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小。仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点，以保证检修人员的工作安全。 隔离开关的配置：中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW 及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，出口不装设隔离开关，但有可拆连接点。 6在出线上装电抗器的 6 10KV 配电装置中，向不同用户供电的两回 线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 7接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离 开关接地；自藕变压器的中性点则不必装设隔离开关。 10 （ 4）高压熔断器 在过负荷或短路时，能利用熔体熔断来切除故障。在某些情况下，熔断器可与负荷开关或隔离开关配合使用，以代替价格昂贵的高压断路器，以节约工程投资。 1 （ 5）电流互感器 将主回路中的大电流变换为小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为 5A 或 1A， 1使用中二次侧不允许开路。 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。未设断路器的下列地点也应装设 CT：发电机和变压器的中性点、 发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上。对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。一台半断路器接线中，线路 线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路 变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。 7 （ 6)电压互感器 将高电压变换成低电压，供计量和继电保护用。电压互感器二次侧额定电压通常为 100V，） 1使用中二次侧不允许短路。 电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期 和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。 96 220KV 电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器。 文献综述 旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。当需要在 330KV 及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。 （ 7）避雷器 避雷器主要用来抑制架空线路和配电母线上的雷电过电压可操作过电压，以保 护电器设备免受损害。 变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，并在在保证可靠性的前提下力求经济性。 5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。6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公式进行，校验是否在保护范围之内。 5同时做好变电站的接地电网，也可以有效的防止电力事故的发生。 避雷器的装置 ：配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。 220KV 及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 （ 8）所用变压器 向变电所内部动力及照明负荷、操作电源提供电力。 8所用变的设置：为保证重要变电所的安全用电，所以需装设两台所用变以备用。为了保证供电的可靠性应在低电压等级即 10KV母线上各装设一台变压器（每段 各一台）。这样就可以避免由于低压线路故障率较高所引起的所内停电事故，从而保证变电所的不间断供电。 6 如上所述，各种电器对我们的变电站设计都有至关重要的作用。所以合理的配置是关键中的关键。继电保护的配置 在电力系统的运行中，变电所可能出现各种故障和不正常运行状态。最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路，其中包括相间短路和接地短路。此外，还可能发生输电线路断线，旋转电机、变压器同一绕组的匝间短路等，这样，供电系统就不能顺利完成输送电。此时，继电保护就显的很重要。 文献综述 继电保护系统的主要作 用：保护作用、控制作用 、监视作用 、事故分析与事故处理作用、自动化作用。继电保护装置在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统可靠性，是电力系统中重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的重要技术措施之一。在现在电力系统中，如果没有继电保护装置，就无法维持系统正常运行。 7 鉴于其在系统中的重要性，有如下要求：（ 1）选择性，即仅将故障元件从系统中切除，保证非故障元件正常运行，提高系统供电可靠性；（ 2）速动性，快速地切除故障元件可以提高系统并列运行的可靠性，减少用户在电压降低的情况下的 工作时间，以缩小故障元件的损坏程度。只要求速动性是不行的，要根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定，例如当发电厂或母线电压低于允许值时，继电保护动作等； (3)灵敏性，它要求保护装置在事先规定的保护范围内发生故障时，不论短路点的位置，短路类型，以及短路点是否有过渡电阻，都应敏锐感觉，正确反应；（ 4）可靠性，它主要针对保护装置本身的质量和运行维护水平而言，一般来说，保护装置的组成元件的质量越高，回路中继电器的触电就越少，保护装置的可靠性就越高，同时，正确的设计和整定计算，保证安装、调试试验的质量，提高 运行维护水平，对提高保护装置的可靠性有重要作用。 9因此在电气设计中将继电保护配置好是一个很重要的环节，同时我们应该按照要求进行合理配置。 结束语： 电网运行的最基本要求是安全与稳定。电网安全稳定的核心问题是要建立一个与该供电网络相适应的、合理的电网结构。 建设变电站时，在保证安全的前提下还要保证其经济性和灵活性。随着电力人不断的努力，变电站的设计一定会不断完善的。 这次实际设计是对我这几年学习的总结，通过这次设计，在获得知识之余，还加强了个人的独立提出问题，思考问题，解决问题能力，从中得到了不少收 获核心得，它使我的思维更加在缜密，这对我的今后的学习工作大有裨益。 通过以上文献查阅工作，为自己的论文设计提供了有力的依据。弥补了自己的知识欠缺，使自己的论文设计更加合理化，规范化。由于自己的能力有限，设计中有不足之处，还请导师和同学们批评指正。 文献综述 参考文献： 1电力设计工程电气设备手册（电气一次部分） .水利电力部西北电力设计院 2电力设计工程电气设备手册（电气二次部分） .水利电力部西北电力设计院 3崔家佩等 .电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 .中国电力出版社 4 刘 学军等 .工厂供电设计指导 .中国电力出版社 5 电力系统继电保护整定计算原理与算例 .化学工业出版社 6 陈珩 .电力系统分析 .水利电力出版社 7贺家李等 .电力系统及电保护原理 .水利电力出版社 8 孙丽华 .电力工程基础 .机械工业出版社 9 傅知兰 .电力系统电气设备选择与实用计算 .中国电力出版社 10姚春球 .发电厂电气部分 .中国电力出版社 方案拟定与分析 首先根据任务书上