【正文】 0MVA變壓器兩臺。現(xiàn)有220kv變電站9座，110kv變電站39座，變電總?cè)萘?83萬千伏安。四、應(yīng)收集的資料當(dāng)?shù)氐乩砬闆r，包括溫度、濕度、降水、日照、地勢、空氣污染程度等以確定電氣設(shè)備的型式。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，必將會出現(xiàn)可靠性、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的電力技術(shù)為社會提供更優(yōu)質(zhì)的電能。二、變電站發(fā)展現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對電能質(zhì)量要求越來越高。而電網(wǎng)的互聯(lián)及完成向用戶供電主要是通過變電站完成的。13~16周：繪制圖紙，并撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。四、應(yīng)收集的資料：變電站在電力網(wǎng)的地位；變電站的供電電源；變電站供應(yīng)地區(qū)的負(fù)荷情況；變電站所在地區(qū)的天氣情況及地質(zhì)條件。某110KV變電站設(shè)計論文畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題　目某110kv變電站設(shè)計學(xué)生姓名高會娟學(xué)號20083206班級08013專業(yè)電氣工程及其自動化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣與電子工程學(xué)院導(dǎo)師姓名韓兵欣導(dǎo)師職稱教授一、主要內(nèi)容：110kv變電站設(shè)計，主要包括變電站的選址、變電站主要部分的電氣設(shè)計。五、課題進(jìn)度計劃：1~2周：查找資料，熟悉所做的課題，完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書及開題報告。教研室主任簽字時　間 　　 年　 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告題　目某110kv變電站設(shè)計學(xué)生姓名高會娟學(xué)號20083206班級08013專業(yè)電氣工程及其自動化一、 研究背景 經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力先行。變電站是對電壓進(jìn)行變換以及對電能集中和分配的場所。提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的電能成為全世界電力人不斷追求的目標(biāo)。三、研究方法為了滿足電力負(fù)荷的增長，根據(jù)具體電網(wǎng)條件可能采取兩種措施：一是增加變電所數(shù)量，并按變電所分布情況確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化法對各種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選取最優(yōu)方案。當(dāng)?shù)刎?fù)荷情況、包括負(fù)荷類型、負(fù)荷分布、負(fù)荷用電歷史等，以確定變電站的地址及容量。近幾年在政府招商引資，集中精力利用本地區(qū)優(yōu)勢發(fā)展特色經(jīng)濟(jì)的帶領(lǐng)下，南部原先荒蕪的地區(qū)被利用了起來，新建了太陽能、電動汽車等新型儲能電池生產(chǎn)基地、生物技術(shù)醫(yī)藥及醫(yī)療器械制造、礦山工程裝備制造等企業(yè)，逐步形成南部經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，帶動了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。 ? 110kv電源進(jìn)線從220kv變電站取得，110kv側(cè)采用內(nèi)橋接線，戶外配電裝置。但變壓器故障較少，一般不經(jīng)常切換，因此內(nèi)橋接線在變電所中應(yīng)用較多。本文提出了新建變電站解決負(fù)荷增長需求的方法。為滿足工作安全和防雷保護(hù)的接地要求，變電站采用敷設(shè)接地網(wǎng)的形式進(jìn)行接地設(shè)計，站內(nèi)需要接地的電氣設(shè)備均通過金屬接地線與變電站的接地網(wǎng)連接，實現(xiàn)接地保護(hù)。因此，在發(fā)電機(jī)發(fā)出電后，須經(jīng)升壓變電站將電壓升高，再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。因此變電站設(shè)計需綜合考慮各方面的因素，慎重進(jìn)行。這些對電能進(jìn)行傳輸和變換的設(shè)備稱為電力系統(tǒng)的一次設(shè)備。 變電站二次的發(fā)展電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，除了一次設(shè)備外，還需要對一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)視、測量控制等的裝置設(shè)備，以確保供電質(zhì)量，減少停電帶來的損失。一次設(shè)備的信息通過互感器的二次側(cè)經(jīng)過模擬量輸入通道(由電壓變換器、濾波器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)組成)傳到控制室內(nèi)的計算機(jī)上，通過計算機(jī)對一次設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制，并且能通過計算機(jī)進(jìn)行實現(xiàn)系統(tǒng)間的通信，使運行人員能夠掌握整個電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，使整個電力系統(tǒng)能經(jīng)濟(jì)運行。1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第在前人的基礎(chǔ)上經(jīng)過一系列的實驗發(fā)現(xiàn)由電磁作用能產(chǎn)生不間斷的機(jī)械運動，為電動機(jī)的發(fā)展開辟了道路。并于同一年由法拉第發(fā)明了世界上第一臺直流發(fā)電機(jī)。這無疑為工業(yè)的迅速發(fā)展創(chuàng)造了條件，加速了電氣化時代的到來。1891年，德國勞芬電廠建設(shè)世界上第一臺三相交流發(fā)電機(jī)，使電力既用于照明又用于電力拖動，開創(chuàng)了大功率遠(yuǎn)距離輸電的歷史。1874年俄國的皮羅茨基進(jìn)行了直流輸電的實驗，并申請了專利。1885年他又建成自瓦利爾到巴黎的輸電線，距離為56km，這次將始端電壓提高到6000v，線路損失降低到總能量的55%，因為采用的是直流電繼續(xù)提高電壓是很困難的，現(xiàn)在看來這個輸電效率是太低了，但是能夠遠(yuǎn)距離傳輸電能在當(dāng)時已經(jīng)是一個突破了。在始端采用390/15200v的升壓變壓器，在終端建有兩座變電所將電壓降低。隨著發(fā)電廠的建立，需要有通斷大電流、耐受高電壓的開關(guān)電器，20年代最簡單的開關(guān)是金屬棒與盛有水銀的容器。電弧的高溫可以使觸點燒壞，甚至熔化，造成傷人或火災(zāi)。1895年英國費朗梯取得油斷路器專利。分裂導(dǎo)線的發(fā)明使高壓導(dǎo)線上的電暈損失減少。1908年美國開始出現(xiàn)110kv輸電線路，到1922年又建成150kv線路，1923年再將輸電電壓提高到220kv，隨后歐洲許多國家也都建成220kv線路。 電力系統(tǒng)的形成早期向電力負(fù)荷供電采用單臺發(fā)電機(jī)供電的方式，從發(fā)電廠發(fā)出的電力直接經(jīng)過架設(shè)輸送和分配電力的線路到用戶。高峰時的負(fù)荷與平均數(shù)相差很大，發(fā)電機(jī)大了成本太高，輕載時效率又太低。電網(wǎng)互聯(lián)可在煤炭豐富的礦區(qū)建立超臨界、超超臨界汽輪機(jī)組，高效率、低成本的大型水電廠，充分發(fā)揮水電和火電在電力系統(tǒng)中的互補(bǔ)作用。這樣互聯(lián)電網(wǎng)總的日高峰負(fù)荷、周高峰負(fù)荷和年高峰負(fù)荷不是各電網(wǎng)高峰負(fù)荷的線性相加，使得互聯(lián)電網(wǎng)總的高峰負(fù)荷比各電網(wǎng)高峰負(fù)荷之和低，互聯(lián)電網(wǎng)總的日負(fù)荷曲線、周負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線與各被互聯(lián)電網(wǎng)的相應(yīng)負(fù)荷曲線相比，峰谷差減少。(3)為了確保電力系統(tǒng)的安全運行和向用戶連續(xù)不間斷的供電，電力系統(tǒng)無論大小都必須既有運行備用、檢修備用又有事故備用。(4)提高電網(wǎng)運行的可靠性和供電質(zhì)量。 電力系統(tǒng)的發(fā)展電力系統(tǒng)中為了減小事故造成的損失，保護(hù)人身及設(shè)備安全，必須有保護(hù)的設(shè)施。除了事故處理外，在系統(tǒng)的正常運行中仍然需要進(jìn)行一些調(diào)度工作，以適應(yīng)用戶負(fù)荷的變化和機(jī)組的情況，使系統(tǒng)的總體效率提高。 變電站的基本知識我們所使用的交流電主要是由交流發(fā)電機(jī)提供的，由于受絕緣水平的限制，發(fā)電機(jī)輸出端發(fā)出的電壓一般低于30kv，用這樣低的電壓將電能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送事實上是不可能的，為此需要利用升壓變壓器將電壓升高后，然后再將電能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，到用電負(fù)荷所在地區(qū)后，由于用電設(shè)備多是低壓設(shè)備，所以用高壓將電能輸送到用電地區(qū)后，還必須利用降壓變壓器降低電壓，才能供給用戶使用。 變電站的作用在電力系統(tǒng)中，變電站主要擔(dān)負(fù)著電壓變換這一重要任務(wù)，其作用概括如下：(1)提高輸電電壓，減少電能損失。電能經(jīng)過升壓分配到用電地區(qū)后，用戶很難使用高電壓的電氣設(shè)備，因為高電壓的電氣設(shè)備從制造到運行維護(hù)都很困難，而且使用也不安全。在用電地區(qū)，根據(jù)負(fù)荷情況，再由降壓變電站來控制電力的流向。樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，匯集著電力系統(tǒng)中多個大電源和多回大容量的聯(lián)絡(luò)線，連接著電力系統(tǒng)的多個大電廠和大區(qū)域，這類變電站的電壓一般為330—500kv。(3)地區(qū)變電站。(5)終端變電站。這種變電站建筑面積小，建設(shè)費用低，電壓較高的電站一般采用室外布置。在人口和工業(yè)高度密集的大城市， 由于城市用電量大，建筑物密集，將變電站設(shè)置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可減少占地，隨著城市電網(wǎng)改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電站將更多地采取地下變電站。箱式變電站一般容量不大，電壓等級一般為3—35kv。 變電站的發(fā)展趨勢隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電能質(zhì)量的要求的不斷提高，電網(wǎng)正在向智能化發(fā)展。傳統(tǒng)的電磁式互感器由電子式互感器取代，經(jīng)合并單元后由光纖介質(zhì)向外提供經(jīng)數(shù)字化的一次電量信息；傳統(tǒng)的變壓器、斷路器等一次設(shè)備加裝智能組件，實現(xiàn)信號的數(shù)字式轉(zhuǎn)換與狀態(tài)監(jiān)測，控制命令的數(shù)字化接收與發(fā)送，達(dá)到一次設(shè)備智能化的要求。與傳統(tǒng)變電站信息傳輸以電纜為媒介不同，智能化變電站二次信號傳輸是基于光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)的，除直流電源之外，傳統(tǒng)的二次電纜全部由光纖或屏蔽網(wǎng)絡(luò)代替，通過網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與資源共享。在傳統(tǒng)綜自站已有的較大程度自動化特征的基礎(chǔ)上，數(shù)字化變電站在站內(nèi)設(shè)備的互操作性，信號的光纖傳輸，基于IEC61850傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信平臺信息共享等方面進(jìn)一步體現(xiàn)了運行管理自動化的特點。該地區(qū)地勢較為平坦，中南部最高點31米。用電負(fù)荷迅速增長，原有的供配電網(wǎng)存在的主變已呈現(xiàn)嚴(yán)重過負(fù)荷情況，供電能力和可靠性已不能滿足負(fù)荷對電能質(zhì)量日益提高的要求，限制了電力市場及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。河北南網(wǎng)以500千伏和220千伏電網(wǎng)構(gòu)成主網(wǎng)架，東聯(lián)山東、西通山西、南承華中、北接京津唐，是“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的重要通道。全網(wǎng)現(xiàn)有500kv變電站2座，220kv變電站20座，容量591萬千伏安，；110kv變電站79座，；35kv變電站181座，容量245萬千伏安。二、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既復(fù)雜又薄弱。負(fù)荷預(yù)測也是電力系統(tǒng)建設(shè)的依據(jù)，每年新裝多少容量的發(fā)電機(jī)組，造多少容量的變電所、增建多少公里的輸電線路以及如何分布等，都必須與該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和人民生活水平的提高相適應(yīng)，不然就可能產(chǎn)生電力不足而制約該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展。 負(fù)荷預(yù)測的內(nèi)容電力系統(tǒng)負(fù)荷一般可以分為城市民用負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、農(nóng)村負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷以及其他負(fù)荷等，不同類型的負(fù)荷具有不同的特點和規(guī)律。負(fù)荷曲線的預(yù)測可為研究電力系統(tǒng)的峰值、抽水蓄能電站的容量以及發(fā)輸電設(shè)備的協(xié)調(diào)運行提供數(shù)據(jù)支持。 (3)中期負(fù)荷預(yù)測是指月至年的負(fù)荷預(yù)測，主要是確定機(jī)組運行方式和設(shè)備大修計劃等。另一類稱為非確定性預(yù)測法，這種方法基于這樣的認(rèn)識：認(rèn)為電力負(fù)荷的變化受多種因素影響，不可能用簡單的顯式數(shù)學(xué)方程來描述它的變化規(guī)律，而應(yīng)把盡可能多的相關(guān)因素反映在預(yù)測模型中。挑選資料時的標(biāo)準(zhǔn)要直接、可靠并且是最新的資料。 數(shù)據(jù)的水平處理即在進(jìn)行分析數(shù)據(jù)時，將前后兩個時間的負(fù)荷數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，設(shè)定待處理數(shù)據(jù)的最大變動范圍，當(dāng)待處理數(shù)據(jù)超過這個范圍，就視為不良數(shù)據(jù)，采用平均值的方法平穩(wěn)其變化；數(shù)據(jù)的垂直處理即在負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)處理時考慮其24h的小周期，即認(rèn)為不同日期的同一時刻的負(fù)荷應(yīng)該具有相似性，同時刻的負(fù)荷值應(yīng)維持在一定的范圍內(nèi)，對于超出范圍的不良數(shù)據(jù)修正，為待處理數(shù)據(jù)的最近幾天該時刻的負(fù)荷平均值。由于從已掌握的發(fā)展變化規(guī)律，并不能代表將來的變化規(guī)律，所以要對影響預(yù)測對象的新因素進(jìn)行分析，對預(yù)測模型進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男拚蟠_定預(yù)測值 本設(shè)計負(fù)荷預(yù)測解決方案根據(jù)以上方法，按單位用地的電量預(yù)測，把城市用地分為工業(yè)、住宅、賓館、商業(yè)和倉儲等，按這些用地的單位面積用電進(jìn)行預(yù)測。對于這種情況按城市的發(fā)展目標(biāo)和未來定位，在國內(nèi)外找到相當(dāng)?shù)膮⒖汲鞘谢虻貐^(qū)來測定待測城市的用電水平，是解決問題的可取方法。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是指它的電壓等級組合、各級變電所的供電范圍、各級變壓器的容量配置和網(wǎng)絡(luò)布局等。同時，當(dāng)電網(wǎng)投入運行后，由于負(fù)荷發(fā)展或其他外部因素可能導(dǎo)致線路末端隨意延伸，走徑迂回曲折，使線路供電半徑或末端地區(qū)負(fù)荷密度超出經(jīng)濟(jì)合理范圍。 初步設(shè)計的內(nèi)容初步設(shè)計的主要任務(wù)：確定方案，并為訂貨提供數(shù)據(jù)。表明各種電器設(shè)備的相互聯(lián)系，設(shè)備規(guī)范、防侵入波及感應(yīng)雷的措施，中性點接地方式、電壓互感器及電流互感器的配置等。根據(jù)主接線和總平面布置方式的不同，應(yīng)有相應(yīng)的斷面圖，一般包括進(jìn)線間隔、母聯(lián)間隔、分段間隔、電壓互感器及避雷器間隔、所用電間隔等。 變電站設(shè)計方案確定 (1)根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)及電源情況，擬在本地建設(shè)110kv變電站為南部地區(qū)供電。 (4) 其電氣主接線概況如下： (5) 其中110kv側(cè)采用內(nèi)橋接線，其特點是連接斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)，線路的投切比較方便。圖31 電氣主接線圖繪制第4章 變電站設(shè)計 變電站選址 變電站選址的重要意義變電站規(guī)劃是電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分，要確定合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，必須首先確定變電站的位置，使變電站規(guī)模和供電范圍最佳。(3)避開易燃易爆和嚴(yán)重污染地區(qū)，注意對周圍環(huán)境和鄰近軍事設(shè)施、飛機(jī)場、導(dǎo)航臺等的影響。近三十年來，隨著計算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論的迅速發(fā)展，許多電力系統(tǒng)專家致力于應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)來解決電網(wǎng)規(guī)劃問題，從而大大提高了規(guī)劃速度和質(zhì)量，給傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃注入了新的活力。(4)綜合城市發(fā)展規(guī)劃及站址選擇原則，對站址進(jìn)行適當(dāng)修改。變電站的總體規(guī)劃是總布置設(shè)計的首要環(huán)節(jié)，只有在正確的總體規(guī)劃指導(dǎo)下，才能設(shè)計出好的總布置，總體規(guī)劃一般采用以下方法和步驟：第一:在已取得的建站地形圖、地質(zhì)資料、進(jìn)出線路徑規(guī)劃、城鎮(zhèn)及工業(yè)區(qū)規(guī)劃圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃。 變壓器的選擇 變壓器容量和臺數(shù)的選擇 變壓器容量的選擇原則(1)按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主變?nèi)萘恐髯內(nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?—10年的發(fā)展規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10—20年的負(fù)荷發(fā)展。電壓等級低、變電所密度高，一般變電所容量可選擇的小些。一般在同一變電所中同一級電壓的主變壓器宜采用相同容量規(guī)格。220kv變電站單臺主變?nèi)萘恳话氵x用120MVA\180MVA兩種規(guī)格。變電所容量一般較大。變電所當(dāng)一臺變壓器退運時，其余變壓器必須保證向下一級配電網(wǎng)供電，即滿足N1準(zhǔn)則，滿足變電所供電的可靠性。變電所主變臺數(shù)不宜少于兩臺，最多不宜多于四臺。對于500kv及以上電力系統(tǒng)中主變壓器的選擇，除按容量、制造水平、運輸條件確定外，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)情況、保證供電可靠性，進(jìn)行綜合分析，在滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)的條件下來確定選擇單相變壓器還是三相變壓器。(3)繞組連接方式的確定變壓器繞組的連接組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則就不能并列運行。本站為110kv變壓器，高壓側(cè)采用YN連接方式，低壓側(cè)采用d11連接方式。2*%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。這些損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚鹱儔浩靼l(fā)熱。為了保證變壓器散熱良好，必須采用一定的冷卻方式將變壓器中產(chǎn)生的熱量帶走。油浸自冷式變壓器主要依靠油的自然對流帶走熱量，沒有其它冷卻設(shè)備，油浸風(fēng)冷式變壓器則在油浸自冷的基礎(chǔ)上，另加風(fēng)扇給油箱壁和散熱管吹風(fēng)，以加強(qiáng)冷卻作用，大容量變壓器有的采用強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻，它是利用油泵將變壓器內(nèi)的熱油抽到箱外專用的冷卻器，經(jīng)過風(fēng)冷或水冷后，再把它送回油箱。8