毕业论文（设计）选题报告
论文（设计）题目 某工厂110KV降压变电站一次系统设计
姓 名
学 号
专业班级
指导教师
20## 年 10月 12 日
摘 要
随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越来全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、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、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。
变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的坚实、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。 110KV变电所属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。
电力技术高新化、复杂化的迅速发展，使电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。
关键字：变电所；电气设备；配电网络；负荷；功率
中国电力系统的发展
变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控．电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电所是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电所的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，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。随着变电所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所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。
电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着中国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。
电力可持续发展的展望
实现电力可持续发展，目的在于扩大可靠的和能支付得起的电力供应，同时减少负面的健康与环境影响，重点在于优化电源结构、扩大供应范围、激励提高效率、加速再生能源的利用。推广先进技术的应用等方面。
我国的电力结构将包括电源结构、电网结构、电力的产业结构和电力技术结构。而电源结构则更大程度决定于能源结构，电网结构决定于电源布局与负荷分布，产业结构则决定于企业发展战略，技术结构则随科技进步、装备水平等而变动。
目前，从总体上说，我国平均的电力供应水平低，到1999年我国人均发电量979kWh，只为世界平均水平2479kWh的39%，为OECD发达国家8348kWh的12%；我国民用电比例更低，20##年我国人均生活用电为132kWh，只占总消费电量的13.7%，而发达国家达30%以上，按此推算，则相差近20倍；从电力占终端能源消费比例来看，1999年我国占10.9%，而OECD国家为19.2%，相差近1倍。从上述人均占有电量，人均生活电量和电力占终端能源消费比例3个指标，可以明显看出我国电气化处于较低水平。而电力是人类社会可持续发展的桥梁，电气化水平低也就意味着社会总体的能源转换效率低，也是造成森林砍伐、水土流失，生态破坏的重要原因之一。因此，为实现人类社会的可持续发展，加快电力的发展，提高电气化程度是一个重要的途径。
而在发展电力的同时，必须重视电力自身的可持续发展。为此，要重视电力自身结构的调整。目前我国电力自身结构中突出的问题:①电源与电网相比较而言，电网相对落后于电源的建设，电网结构薄弱损耗大。②在电源结构中，水电及新能源发电比重较低，水电开发程度低，到20##年水电容量开发率为20%，电量开发率仅12%，远低于世界平均水电开发率20%；核电和新能源比重极小，特别是核电到20##年仅为210万kW，仅为总装机容量的0.66%,电量的1.2%，而世界平均占到16%左右，从能源投人量来看，中国核能投人只占电源的1.3%，而世界平均水平为20.2% (1999年)。③发电设备技术结构不合理，调峰能力弱；技术经济指标差。在火电机组中，燃气轮机比例低，3亿kW多的机组中，燃机只有70。多万kW,燃机最大机组只有E级水平、单机17万kW。在电力能源结构中，1999年天然气只占0.4%,而世界平均水平为18.8% (1999年)；我国煤电的比重大，且机组技术装备水平较低，特别是超临界大机组，我国到20##年底只有780万kW，约占电力工业宏观管理火电机组容量的3%，加上在建容量也不到5%，而日本、俄罗斯等国超临界大机组比重大，如日本占到60%左右。至于调峰能力弱，主要由于火电机组的调节性能差，燃气轮机容量少，特别是抽水蓄能机组比例低。我国20##年统计抽水蓄能电站容量只有550万kW，占全国机组容量的1.8%，而世界平均水平达到3%左右。以上这些问题，都需要在今后20年内，根据我国能源结构及分布特点，要予以调整，并要按实现电力可持续发展目标做好相应的规划工作
根据我国能源结构的状况，我国电源结构在相当长的时期内，直到20##年都将以煤电为主，这是难以改变的。但为了努力减少电力对大气的CO2 排放及，必须要尽可能降低煤电的比例，尽可能的早开发、多开发水电，并尽快增加核电、天然气及可再生新能源发电的比例。
选题目的
我选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，综合应用所学理论知识，开拓思路，锻炼独立分析问题及解决问题的能力。
本论文的主要内容
我国的电力工业已经进入了大机组、大电厂、大电网、超高压、自动化、信息化发展的新时期。随着人们对电能的需求量日益增加，电能由发电厂发出要经过变压器变压供给用户，这时变电所就成为了发电厂到用户的媒介。这样就必须合理的规划变电所，以保证向用户可靠、安全的供电。为了使变电所顺利完成变电、输配电任务，主接线设计要满足供电可靠性、运行的灵活性和经济性、先进性等项基本要求。 根据负荷的大小确定既经济又实用的变压器，通过进行变电所短路电流计算，有助于我们选择能安全、可靠工作又经济的电气设备，也有助于设计和选择屋内、屋外配电装置。当变电所在运行时出现故障时而不间断地对Ⅰ、Ⅱ类负荷供电，就要对变电所的设备，尤其是对主要设备进行相应的保护，对变电所进行防雷接地计算,从而保证变电所安全、经济地供电。
随着我国科学技术的迅猛发展，特别是电子技术的发展，电力系统对变电站的要求越来越高。变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文主要讨论的是110KV降压变电站的一次系统设计，它担负着对该工厂的供电任务。它的建成不仅为工厂的生产提供了足够的电能，也达成了本厂电网安全、可靠、经济地运行的目的。
本论文中首先对原始资料进行了分析，即这个工厂的客观条件，如它的地理位置、气候因素、厂区的绿化问题等，确定了本论文的设计方向，根据电力系统的规划需要安装两台容量为31.5 MVA，电压为110kV/35kV的主变压器，主变侧容量比为100/100，在此基础上进行主接线设计，通过两个方案的比较，淘汰了差的，得出了经济可靠的接线方式，再进行电力变压器的选择，短路电流的计算（主要采用标幺制法），电气设备的选择（包括断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器等），无功补偿，然后进行防雷接地以及保护等的设计。并设计了电气主接线图纸。
这次变电站的毕业设计，目的是为了巩固大学三年所学的知识。通过本次设计，是我对电气自动化技术的主要专业课有了一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定了坚实的基础。
背景和意义
110KV区域降压变电所是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好110KV变电所的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110KV变电所的建设中，土地、资金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保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以110KV变电所需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要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性和灵活性，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。因而，110KV变电站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，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的110KV变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了新的设计思路。
本变电站的系统图
某工厂110KV降压变电站一次系统设计
五、工作计划进程安排：
第十一周～第十二周 确定毕业论文方向
第十二周 ～第十三周 撰写并提交开题报告
第十五周～第十六周 撰写并提交中期报告
第十六周～第十七周 撰写论文
第十八周 提交毕业论文并答辩
六、参考文献
[1] 李有文.工厂供电.化学工业出版社.1999
[2] 何仰赞.电力系统分析[M].华中科技大学出版社.2002
[3] 卓乐友.电力工程电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社.2003
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[10] 卓乐友.电力工程电气设计手册电气二次部分.中国电力出版社.2003
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[12] 林晖.周宁水电站计算机监控系统的设计与实现.河海大学工程硕士专业学位论文.2005
[13] 马玉琴.青铜峡水电站计算机监控系统的设计与开发.西安理工大学专业学位论文.2005
[14] 路永明.计算机监控系统在水电站的设计与运用.吉林大学硕士学位论文.2005
[15] 姚春球.发电厂电气部分.中国电力出版社.1998
[16] 电力工程电气设备手册 电气一次部分.电力工业部西北电力设计院.中国电力出版社
第二篇：变电站一次系统设计
110kV变电站电气一次系统设计
一、选题意义
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划[1]。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路[2]。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益[3]。
二、变电站建设的国内外现状和发展趋势
为了保障我国经济的高速发展，以及持续的城镇化进程，我国电力系统进入了一个快速发展阶段，电网建设得到进一步完善。由于我国电力建设起步比较晚，目前我国变电站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站转变，交流传输向直流输出转变，在城市变电站建设中，户内型变电站大幅增加。国外变电站主要是交流输出向直流输出转变。而数字化智能变电站也是国内外变电站未来发展趋势。
1、无人值守变电站：
同西方发达国家相比，由于我国变电站自动化系统应用起步较晚，变电站运行管理的理念也有很大差异，使我们的变电站无人值守运行水平与之相比还有很大的差距。在我国，许多220 kV及以下电压等级变电站已经开始由监控中心进行监控，基本上实现了变电站无人值守。但作为国内电网中最高电压等级的500 kV和330 kV变电站，即使采用了变电站自动化系统的，也都是实行有人值守的管理方式。而在欧美发达国家，各个电压等级变电站都能实现变电站无人值守。由此发现，在国内外无人值守变电站之间、国内外变电站自动化系统之间都还有很大的差异[4]。全面实现变电站无人值守对我国电网建设有非常明显的技术经济效益: 1提高了运行可靠性；2加快了事故处理的速度；3提高了劳动生产率；4降低了建设成本。[5]
2、城市变电站建设
随着城市中心地区的用电负荷迅速增长，形势迫使在城市电网加快改造和建设的同时，在中心城区要迅速地建设一批高质量的城市变电站，在多种变电站的型式中户内型变电站受到各方面的重视，在这几年中得到飞速发展[6]。由于户内变电站允许安全净距小且可以分层布置而使占地面积较小。室内变电站的维
修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响。
3、数字化智能变电站
在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，变电站自动化技术即将进入新阶段[7]。变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。它以其简单可靠、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[8]。随着智能化开关，光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真这些新技术的日趋成熟以及广泛应用必将对现有变电站自动化技术产生深刻的影响，带来全数字化的变电站新概念[9]。20xx年9月11日华北电网首家220千伏数字化智能变电站郭家屯变电站正式启动，它的建成对国内数字化变电站技术的发展及智能电网的建设具有重要意义[10]。
三、变电站设计内容及原则
1、110kV变电站电气一次系统设计主要包括以下步骤：电气主接线设计、配电装置、电气平面布置、系统保护 、电气设备选择。[11]
2、变电站设计原则[12]：
(1)足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；
(2)结构紧凑，设备体积小，占地面积小；
(3)自动化程度高，通信误码率低，可靠性高；
(4)可靠灵活的主接线方式；
(5)主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低。
在变电站设计中要考虑到雷电对变电站的危害，在变电站中至少要安装一台避雷器来保护变压器，最佳选择是在变电站入口处安装避雷器。此时，即使在瞬时有极高电流出现，也能最大限度地保证变压器上的电压水平在安全极限内
[13]。
变电站设计是个综合系统工程，是电力系统项目设计的重要组成部分。一份成功的变电站设计方案可以在实际工程中取得最优的效益:增加系统的可靠性，节约占地面积以及建设成本，使变电站的配置达到最佳，保证较高的经济效益和社会效益。
参考文献：
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[14] Roger A. Hedding (ABB Inc.) WI, Setherman Ganessan (ABB Ltd.) India.“Perspectives on Substation Design Based on Functionality of Modern Relays”
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