01509140姚慶勇-開題報告

畢業(yè)設計開題報告 課 題 名 稱：某鋼鐵廠 110KV 變電所設計 、 保護配置和整定計算 學 生 姓 名：姚慶勇 學 生 學 號： 01509140 指 導 教 師：馬宏忠 教 師 職 稱：教授 所 在 院 系：電氣工程系 專 業(yè) 名 稱：電氣工程及其自動化（電力系統(tǒng)方向） 東南大學成賢學院 2013 年 3 月 10 日 說 明 1根據(jù)東南大學成賢學院 畢業(yè)設計 (論文 )工作指導手冊 ，我撰寫 畢業(yè)設計（論文）開題報告。 2 開題報告是畢業(yè) 設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3畢業(yè)設計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于 3000 字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。 5開題報告檢查原則上在第 2 4 周完成，各系完成畢業(yè)設計開題檢查后， 應寫一份開題情況總結(jié)報告。 畢業(yè)設計的背景 和意義 背景： 近年來，我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展，城市土地資源日益緊張，對變電所自動化要求不斷提高。 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代化建設的迅速崛起 ，某 鋼鐵廠每日用電量也與日俱增，所以 供電系統(tǒng)的設計越來越全面，對電能的質(zhì)量，技術(shù)經(jīng)濟狀況，供電的可靠性指標也日益提高，因此對供電設計也有了更高，更完善的要求。設計是否合理，不僅直接影響基建投資，運行費用和 鋼材原料 的消耗量，也會反映在 產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益，設備人身安全密切相關。低壓配電站是負荷的直接能量來源，其電能質(zhì)量的好壞直接關系正常的制造和生產(chǎn)，所以我們必須盡可能優(yōu)化配電裝置和設備，以現(xiàn)代的 鋼鐵 工廠來說，停電對其造成的傷害是很 大的，極大地影響了設備的壽命和生產(chǎn)的產(chǎn)量，嚴重影響公司的效益；所謂經(jīng)濟發(fā)展電力先行，其實就是說明了公司若想取得更大的效益，電力是其直接的因素和先驅(qū)，所以我們要更加 優(yōu) 化我們的電力系統(tǒng)和配電系統(tǒng) ，做好 鋼鐵廠變電所設計 、 保護配置和定計算！ 意義： 電力資源是支持國民經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的一種寶貴能源。電能的生產(chǎn)，傳輸，儲存高效潔凈，它在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ罴案鱾€領域 中已獲得廣泛應用。電力是國民經(jīng)濟的血液，是保障我國社會主義現(xiàn)代化建設的骨干。它與廣大人民群眾的日常生活及整個社會的發(fā)展息息相關。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，科技的不斷進步，對電力的需求和要求也必然日益提高。目前在電網(wǎng)建設中，尤其是在 110kv 變電所的建設中，土地資源等資源浪費現(xiàn)象嚴重，存在重復建設，改造困難，工頻電磁輻射，無線電干擾和噪聲等環(huán)境問題等。因此， 110kv 變電所的設計需要采用緊湊布置，節(jié)約資源的設計方案，尚需解決通信干擾和噪聲，保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還需滿足以后電網(wǎng)改造簡單，資源再利用率高的 要求。 110kv 變電所的設計或改造需要既能保證安全可靠靈活性和可靠性，又能保證保護環(huán)境，節(jié)約資源，易于實現(xiàn)自動化設計方案。在這種要求下， 110kv 變電所電氣主接線簡單清晰，接地和保護安全高效，建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊，電磁輻射污染最小已是大勢所趨。因此，我們設計的變電所應從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，力求電氣主接線簡化，配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應的保護系統(tǒng)，采用緊湊布置，節(jié)約資源，安全環(huán)保的設計方案?；诖?，我們需要設計節(jié)約資源，保護環(huán)境，設計高安全，高質(zhì)量的 110kv 變電所。 文獻綜述 摘要 : 本文根據(jù)導師提供和自找參考資 料文獻所寫而成。該文獻綜述從負荷增長方面闡明了建站的必要性 ,然后通過對擬建變電站的概括以及對鋼廠負荷安全經(jīng)濟以及可靠性方面的考慮 ,確定了 110kv 的主接線 ,然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變臺數(shù)容量及型號 ,同時也確定了站用變壓器的容量及型號 .最后根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流計算的計算結(jié)果 ,對高壓熔斷器 ,隔離開關 ,母線 ,絕緣子 ,PT和CT 等 ,從而完成 110kv 變電所的電氣一次部分和二次部分的設計。 關鍵詞 : 變電站 電氣設備 安全 可靠 經(jīng)濟 變電站的概述與設計 : 縱觀 20 世紀的社會和 經(jīng)濟發(fā)展 ,一個突出的特點是 ,電力的使用已經(jīng)滲透到社會經(jīng)濟 ,生活領域。電能是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源，同時也是現(xiàn)代社會中最重要也是最方便的能源。 8電能的發(fā)、變、送、配電和用電，幾乎是在同一時間完成的，必須相互協(xié)調(diào)與平衡。 3變電和配電是為了電能的傳輸和合理的分配，在電力系統(tǒng)中占很重要的地位，其都是由電力變壓器來完成的，因此變電所在供電系統(tǒng)中的作用是不言而語的。 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。 【 2】 因此，變電所的作用顯得尤為重要。首先要滿 足的就是變電所的設計規(guī)范。安全可靠地發(fā)、供電是對電力系統(tǒng)運行的首要要求。 10 結(jié)合我國現(xiàn)狀 ,需要為國民經(jīng)濟各部門和人民提供充足 ,可靠 ,優(yōu)質(zhì) ,廉價的電能。因此新建變電站要充分體現(xiàn)出安全性 ,可靠性 ,經(jīng)濟性和先進性。變電所的設計要認真執(zhí)行國家的有關技術(shù)經(jīng)濟政策，符合安全可靠、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理的要求。變電所的設計應根據(jù)工程的 510 年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。同時變電所的設計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程 特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理的確定設計方案。變電所的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。其次，變電所所址的選擇，應根據(jù)要求，綜合考慮確定。 1 通過查閱書籍 ,了解電力工業(yè)的相關政策 ,技術(shù)規(guī)程等方面的知識 ,理清自己的設計思路 ,清楚設計任務 ,如電氣主接線 ,一次電氣設備 ,短路電流計算等 ,涉及以下內(nèi)容 : 文獻綜述 電氣主接線是整個變電所電氣部分的主干。變電所電氣主接線指的是變電所中匯集、分配電能的電路，通常稱為變電所一次接線，是由變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線、避雷器等電氣設備按一定順序連接而成的 。 4它是電力系統(tǒng)總體設計的重要組成部份。變電站主接線形式應根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。 2主接線設計的基本要求為： (1)供電可靠性。主接線的設計首先應滿足這一要求；當系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求停電范圍小，恢復供電快。 (2)適應性和靈活性。能適應一定時期內(nèi)沒有預計到的負荷水平變化；改變運行方式時操作方便，便于變電站的擴建。 (3)經(jīng)濟性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設投資和運 行費用，減少用地面積。 (4)簡化主接線。配網(wǎng)自動化、變電站無人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢，簡化主接線為這一技術(shù)全面實施，創(chuàng)造更為有利的條件。 (5)設計標準化。同類型變電站采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標準化，有利于系統(tǒng)運行和設備檢修。 1 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、調(diào)度自動化水平的提高及新設備新技術(shù)的廣泛應用，變電站電氣主接線形式亦有了很大變化。目前常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段帶旁路、 1 個半斷路器接線、橋形接線及線路變壓器組接線等。 6 我 國變電站設計開始趨向于變電站接線方案簡單，終端變電站中，盡量采用線路變壓器組接線等。大量采用新的技術(shù)，變電站電氣設備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關、 SF6開關和機、電組合一體化的小型設備發(fā)展。在當今的技術(shù)環(huán)境中，隨著新技術(shù)、高質(zhì)量電氣產(chǎn)品廣泛應用，在某些條件下采用簡單主接線方式比復雜主接線方式更可靠、更安全，變電站主接線日趨簡化。因此，變電站電氣主接線形式應根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性及技術(shù)環(huán)境統(tǒng)一性來決定。電氣主接線方案的選定對變電所電氣設備的選擇，現(xiàn)場布置，保護與控制所采取的方式 ，運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，檢修、運行維護的安全性等，都有直接的影響，因此，選擇優(yōu)化的電氣主接線方式，具有特別重要的意義。 變電所主要電氣設備及其作用： 文獻綜述 （ 1）高壓斷路器 線路正常時，用來通斷負荷電流；線路故障時，用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有良好的滅弧裝置和較強的滅弧能力。現(xiàn)常用 真空斷路器、 SF6 斷路器等。 （ 2）負荷開關 線路正常時，用來通斷負荷電流，不能用來切斷短路電流。負荷開關只有簡易的滅弧裝置，其滅弧能力有限。負荷開關在斷開后有明顯的斷開點。 （ 3）隔離開關（或稱高壓刀閘 ）隔離開關沒有滅弧裝置，其滅弧能力很小。僅當電氣設備停電檢修時，用來隔離電源，造成一個明顯的斷開點，以保證檢修人員的工作安全。 隔離開關的配置：中小型發(fā)電機出口一般應裝設隔離開關：容量為220MW 及以上大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，出口不裝設隔離開關，但有可拆連接點。 6在出線上裝電抗器的 6 10KV 配電裝置中，向不同用戶供電的兩回 線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關。 7接在發(fā)電機、變壓器因出線或中性點上的避雷器不可裝設隔離開關。中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離 開關接地；自藕變壓器的中性點則不必裝設隔離開關。 10 （ 4）高壓熔斷器 在過負荷或短路時，能利用熔體熔斷來切除故障。在某些情況下，熔斷器可與負荷開關或隔離開關配合使用，以代替價格昂貴的高壓斷路器，以節(jié)約工程投資。 1 （ 5）電流互感器 將主回路中的大電流變換為小電流，供計量和繼電保護用。電流互感器二次側(cè)額定電流通常為 5A 或 1A， 1使用中二次側(cè)不允許開路。 凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器其數(shù)量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。未設斷路器的下列地點也應裝設 CT：發(fā)電機和變壓器的中性點、 發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上。對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。一臺半斷路器接線中，線路 線路串可裝設四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設三組電流互感器。線路 變壓器串，當變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設三組電流互感器。 7 （ 6)電壓互感器 將高電壓變換成低電壓，供計量和繼電保護用。電壓互感器二次側(cè)額定電壓通常為 100V，） 1使用中二次側(cè)不允許短路。 電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、保護、同期 和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。 96 220KV 電壓等級的每組母線的三相上應裝設電壓互感器。 文獻綜述 旁路母線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側(cè)裝設電壓互感器的情況和需要確定。當需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應裝設電壓互感器。當需要在 330KV 及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。 （ 7）避雷器 避雷器主要用來抑制架空線路和配電母線上的雷電過電壓可操作過電壓，以保 護電器設備免受損害。 變電所的防雷設計應做到設備先進、保護動作靈敏、安全可靠、維護試驗方便，并在在保證可靠性的前提下力求經(jīng)濟性。 5防止雷電直擊的主要電氣設備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置等構(gòu)成。6避雷針的位置確定，是變電所防雷設計的關鍵步驟。首先應根據(jù)變電所電氣設備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設備的電氣距離應符合各種規(guī)程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據(jù)公式進行，校驗是否在保護范圍之內(nèi)。 5同時做好變電站的接地電網(wǎng)，也可以有效的防止電力事故的發(fā)生。 避雷器的裝置 ：配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線裝設避雷器時除外。旁路母線上是否需要裝設避雷器，應視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足要求而定。 220KV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設置一臺避雷器。 （ 8）所用變壓器 向變電所內(nèi)部動力及照明負荷、操作電源提供電力。 8所用變的設置：為保證重要變電所的安全用電，所以需裝設兩臺所用變以備用。為了保證供電的可靠性應在低電壓等級即 10KV母線上各裝設一臺變壓器（每段 各一臺）。這樣就可以避免由于低壓線路故障率較高所引起的所內(nèi)停電事故，從而保證變電所的不間斷供電。 6 如上所述，各種電器對我們的變電站設計都有至關重要的作用。所以合理的配置是關鍵中的關鍵。繼電保護的配置 在電力系統(tǒng)的運行中，變電所可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)。最常見同時也是最危險的故障是各種類型的短路，其中包括相間短路和接地短路。此外，還可能發(fā)生輸電線路斷線，旋轉(zhuǎn)電機、變壓器同一繞組的匝間短路等，這樣，供電系統(tǒng)就不能順利完成輸送電。此時，繼電保護就顯的很重要。 文獻綜述 繼電保護系統(tǒng)的主要作 用：保護作用、控制作用 、監(jiān)視作用 、事故分析與事故處理作用、自動化作用。繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)可靠性，是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的重要技術(shù)措施之一。在現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，如果沒有繼電保護裝置，就無法維持系統(tǒng)正常運行。 7 鑒于其在系統(tǒng)中的重要性，有如下要求：（ 1）選擇性，即僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，保證非故障元件正常運行，提高系統(tǒng)供電可靠性；（ 2）速動性，快速地切除故障元件可以提高系統(tǒng)并列運行的可靠性，減少用戶在電壓降低的情況下的 工作時間，以縮小故障元件的損壞程度。只要求速動性是不行的，要根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護元件的具體情況來確定，例如當發(fā)電廠或母線電壓低于允許值時，繼電保護動作等； (3)靈敏性，它要求保護裝置在事先規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，不論短路點的位置，短路類型，以及短路點是否有過渡電阻，都應敏銳感覺，正確反應；（ 4）可靠性，它主要針對保護裝置本身的質(zhì)量和運行維護水平而言，一般來說，保護裝置的組成元件的質(zhì)量越高，回路中繼電器的觸電就越少，保護裝置的可靠性就越高，同時，正確的設計和整定計算，保證安裝、調(diào)試試驗的質(zhì)量，提高 運行維護水平，對提高保護裝置的可靠性有重要作用。 9因此在電氣設計中將繼電保護配置好是一個很重要的環(huán)節(jié)，同時我們應該按照要求進行合理配置。 結(jié)束語： 電網(wǎng)運行的最基本要求是安全與穩(wěn)定。電網(wǎng)安全穩(wěn)定的核心問題是要建立一個與該供電網(wǎng)絡相適應的、合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 建設變電站時，在保證安全的前提下還要保證其經(jīng)濟性和靈活性。隨著電力人不斷的努力，變電站的設計一定會不斷完善的。 這次實際設計是對我這幾年學習的總結(jié)，通過這次設計，在獲得知識之余，還加強了個人的獨立提出問題，思考問題，解決問題能力，從中得到了不少收 獲核心得，它使我的思維更加在縝密，這對我的今后的學習工作大有裨益。 通過以上文獻查閱工作，為自己的論文設計提供了有力的依據(jù)。彌補了自己的知識欠缺，使自己的論文設計更加合理化，規(guī)范化。由于自己的能力有限，設計中有不足之處，還請導師和同學們批評指正。 文獻綜述 參考文獻： 1電力設計工程電氣設備手冊（電氣一次部分） .水利電力部西北電力設計院 2電力設計工程電氣設備手冊（電氣二次部分） .水利電力部西北電力設計院 3崔家佩等 .電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算 .中國電力出版社 4 劉 學軍等 .工廠供電設計指導 .中國電力出版社 5 電力系統(tǒng)繼電保護整定計算原理與算例 .化學工業(yè)出版社 6 陳珩 .電力系統(tǒng)分析 .水利電力出版社 7賀家李等 .電力系統(tǒng)及電保護原理 .水利電力出版社 8 孫麗華 .電力工程基礎 .機械工業(yè)出版社 9 傅知蘭 .電力系統(tǒng)電氣設備選擇與實用計算 .中國電力出版社 10姚春球 .發(fā)電廠電氣部分 .中國電力出版社 方案擬定與分析 首先根據(jù)任務書上