高压电网规划设计毕业论文

配电网络规划 配电网络的规划是供电企业的一项重要工作，为了获取最大的经济效益，电网规划既要保证电网安全可靠，又要保证电网经济运行，所以配电网络规划的主要任务是，在可行技术的条件下，为满足负荷发展的需求，制定可行的电网发展方案。 1 负荷预测 网络规划设计最终目的是为满足负荷需求服务的，负荷的发展状况足以影响网络发展的每个环节。网络规划的发展步骤要以负荷发展状况为依据，使用各馈线负荷数据可以掌握负荷发展情况，将过去的负荷进行分析，掌握负荷的发展规律。要对负荷进行分析，确定最高用电负荷时间和负荷率，得出最高用电负荷时间和负荷值，这些数据是预测未来负荷的基本资料。配电网络规划可以使用两种常用的预测方法。外推法就是基于用电区域的历史数据，假设负荷发展率是连续变化的，根据原来的负荷发展率推移以后各时期的发展状况。在一个用电区域里，初期负荷发展比较快，但土地资源逐步使用，用电负荷逐步趋于稳定，负荷发展率从大到小变化，最终负荷达到饱和或稳步发展状态。但对于经济发展迅速的地区，负荷发展率并不是连续变化的，而是呈现跳跃式的增长，用外推法显得有一定的误差。而仿真法与外推法有互补的作用，仿真法是以用电区域每年的用电量为依据的，通过调查每个用电负荷类型和每个类型用户的数量来计算负荷预测值。任何负荷预测方法都不可能完全准确，当掌握更新的负荷发展数据后，就必须对原有的负荷预测值进行修正。 2 确定网络的系统模型 确定网络的系统模型，包括确定网络是采用架空线路还是电缆供电，确定导线截面大小，网络接线方式，负荷转移方案，网络中有关设备的选型，网络在运行期间遇到不适应要求时应如何进行改造，系统保护功能，配网自动化规划等。 (1)在负荷分散或发展缓慢地区应使用架空线供电。在负荷密度比较大、发展迅速或基于城市环境美化建设考虑，应使用电缆供电。 (2)导线截面大小的选择确定了导线的输送容量，要选择足够大的导线保证线路满足网络规划的要求，例如：负荷发展时期，不应经常更换导线截面。在线路故障时，可以将故障线路的负荷转由临近馈线供电，而不会过负荷运行。另外，导线截面的选择要保证线路末端电压降处于合格的范围内。在线路发生短路故障时也能承受故障电流。所以导线截面要比最大负荷电流所需的截面大，但同时截面的选择要符合经济原则，在导线输送容量与工程投资之间作比较。 (3)具有灵活接线方式的规划，可以使供电网络最大地发挥功能。对于架空线网络，最有效的方式，是将馈线与邻近变电所或同一个变电所的不同母线段的出线在线路末端联网，两回馈线也分别装上分段负荷开关和隔离刀闸。在其中一回馈线出现故障时，可通过分段开关将故障段隔离出来，对于电缆网络接线方式可以采用两回馈线组成互为备用网络，或采用三回馈线相互联络组成一个供电区域，其中两回带负荷，一回空载，作为两回负荷线的备用线。馈线之间可以组成大环网，一条馈线的负荷之间也可以组成小环网，形成大环套小环的形式。在负荷密集地区还可以建设开关站，变电所与开关站通过电源线连接，再由开关站向附近负荷供电，其作用是将变电所母线延长至用电负荷附近。 (4)制定负荷转移方案的原则是减少停电范围，尽量减少停电时间。在发现回馈线发生故障时，必须尽快查找到故障点，并将故障点前后的负荷转由邻近馈线供电，以使故障点的负荷隔离出去。 (5)国内外对各种电气设备都制定了详细标准，为设备选型提供了可靠依据。作为配网规划应选用运行效益好，损耗低，可靠性高，免维护的设备。对于开关设备应选用具备配网自动化功能，在设备中先安装配网自动化设备或者为以后发展预留空间。有些新型设备的购置费用虽然高，但运行可靠性高，故障率低，维护费用少，总体经济效益是相当理想的。 (6)配电网络规划在实施过程中随着负荷的发展状况稳定，在馈线负荷超出安全电流或没有足够的备用容量时，应该增加馈线，对用电区域的馈线正常供电范围进行调整。同时，配网规划内容也应作相应修改。 (7)为确保电网正常运行，必须建立健全的保护系统，在系统出现故障时，通过最少的操作次数将故障点隔离，保证非故障点尽早恢复用电。现在常用的系统保护方法有： ①用熔断器或过电流继电器实现过流保护，熔断器在超过熔断电流时自动熔断，迅速切断电流、保护用电设备，熔断器主要用于变压器保护。过电流继电器用于线路保护。 ②接地故障保护用于消除接地故障，对直接接地或通过不可调阻抗接地的系统，可以把电流互感器二次绕组接到接地故障继电器上，或者把过流继电器与接地故障继电器集中使用。对于中性点不接地系统或通过消弧线圈接地的系统，由于接地故障会造成系统电压和电流不对称，继电器可根据基本判据来确定是否控制相应的断路器动作断开。 ③单元保护，用于对系统中一个单元的保护，根据正常运行两侧电压相同的电路，流入的电流和流出的电流是相同的，通过比较两侧电流大小可以判断是否出现故障。但是单元保护要使用通讯线路，在保护线路太长的地方，很难将数据完整地集中起来进行比较。使用距离保护法可以打破这种局限性，在距离保护方案中，根据故障距离与故障阻抗成正比的原理，采用线路的电压和电流来计算故障距离。 ④自动重合闸装置的方法是利用继电器控制断路器去执行不同的跳闸与闭合顺序。线路中有大部分故障是可以自动消除或暂时性的，使用自动重合闸装置可以自动恢复供电。⑤电力系统中，有时出现运行电压远远超过额定电压值的情况，例如：开关操作瞬间或系统受雷击时，都会产生过电压现象。加强各设备绝缘强度和绝缘水平，或在网络中安装过电压保护设备，可以使过电压降低到安全水平，例如使用空气间隙保护或安装避雷器作保护。 (8)配电网络自动化管理系统是利用计算机网络，将自动控制系统和管理信息系统结合起来，建立系统控制和数据采集系统，为全面管理网络安全和经济运行提供依据。配网自动化系统的主要功能可以分成四个组成部分，第一是电网运行监控和管理功能，包括电网运行监视，电网运行的控制，故障诊断分析与恢复供电，运行数据统计及报告。第二是运行计划模拟和优化功能，包括配网运行模拟，倒闸操作计划的编制，各关口电量分配计划和优化。第三是运行分析和维护管理功能，包括对电网故障和供电质量反馈的信息进行分析，确定系统薄弱环节安排维修计划。第四是用户负荷监控和报障功能，包括用户端负荷和电能质量的遥测，用户端计量设备的控制，用户故障报修处理系统。 3 效益评估 配网规划经济效益评估，包括电网投资与增加用电量所产生收益的比较，以及为了使电网供电可靠性，线损率，电压合格率达到一定指标与所需投入费用之间的比较，采用投资与收益的研究可以确定使用那一种供电方式。 加快电力建设为地区经济发展提供了有利条件，但是电网投资与增加的用电量作比较，以此确定这些投资是否值得。所以电网投资要以分地区分时期发展，用电量发展快的地方相应电网投资也大，用电量发展慢的地方，相应电网投资也少一些。 对于用户来说，供电可靠性越高越好，但相应电网的投资也会大大增加。对于大用电量或重要用户，为确保有更高的可靠性，可以加大电网投资，因为减少停电时间可以同时减少用户和供电企业的损失。线损率是用来反映电能在电网输送过程中的损耗程度，公共电网中的损耗是由供电企业来承担的，通过对电网设备的技术改造，可以让供电企业直接得到经济效益。为了使供用电设备和生产系统正常运行，国家对供电电压质量制定了标准，对电压的频率、幅值、波形和三相对称性的波动范围作了规定。稳定的电压质量可以使供用电设备免受损害，让用户能正常生产，相比之下用户得到的好处会更多。

给你一部分参考，如果赏分的话，本人为你设计，给你现成的。

引 言

变电站自动化是自动化的一种具体形式。它是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置，并通过信号系统和数据传输对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和控制，保证变电站安全经济运行和具有合格的电能质量。由于电力系统的结构复杂而庞大，电能不能储存，暂态过程非常迅速，电能对人民日常生活又非常重要，220KV变电站在电力系统中的地位越来越重要，此次设计的题目正是适应电力系统当今发展趋势的一个实用题目。目前，220KV变电站在电力系统中的重要地位更彰显出来，设计一座大型城市变电站，使设计者了解现行变电站的先进技术，培养设计者的创新能力、实践能力和独立工作能力，更使设计者把所学的专业知识有机融合，由此，应运而生了此次毕业设计。

概 述

变电站是以变换电压，交换功率和汇集、分配电能为主的电能设施。在电力系统中，变电站介于发电厂和电力用户之间的中间环节。变电站由主变压器、母线、断路器、隔离开关、避雷器、互感器等设备或元件集合而成。它具有汇集电源、变换电压等级、分配电能等功能。电力系统内继电保护装置、自动装置、调度控制的远动设备等也安装在变电站内，因此变电站是电力系统的重要组成部分。

此次设计所述变电站为一大型城市变电站，位于地区电网的枢纽点上，以高压侧和中压侧接受电能，但以高压侧为主，中压侧还肩负着向地区供电的任务，低压侧则直接向邻近负荷供电，并以此来选择变压器、进行短路计算，和设备选择。

在此次设计的最后一部分，进行了变电站的监控系统设计，把微机技术加入到变电站中，利用微机的人工操作性和电气量在电力系统运行中的变化，完成电力设备的信息采集，使一次设备信息中模拟量和开关量数字化，上送测量和保护信息，接受站控层下传的控制命令和参数。

电气主接线的设计

电气主接线是发电厂、变电站设计的主体。采用何种接线形式，与电力系统原始资料，发电厂、变、电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，而且对电气设备选择、配电装置布置和控制方式的拟订都有较大的影响。

因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案。

 电气主接线概述

变电站电气主接线是电力系统接线的主要部分，它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济、运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。

 主接线设计考虑的因素

（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用；② 考虑近期和远期的发展规模；③ 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响；④ 考虑主变台数对主接线的影响；⑤考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。

 主接线的设计原则和要求

（1）接线方式

在本次设计中，220KV线路有6回架空线，根据接线原则应选择双母线带旁路接线方式；110KV线路有5回架空线，根据设计原则应选择双母线接线方式，35KV线路有25回出线，由于出线回路多， 所以选择双母分段接线。

（2）中性点接地原则

电网中性点接地方式与电网的电压等级，单相接地故障电流，过电压水平以及保护配置等有密切关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平；电网供电的可靠性、连续性和运行的安全性；电网对通信线路及无线电的干扰。选择接地点时应保证在任何故障形式下，都不应使电网解列成为中性点不接地系统。

（3）断路器的配置

根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。

 电气主接线设计方案的确定

按照设计任务书中所提供的变电站带负荷数及出线回路数等信息，按变电站设计技术的相关规定，“220KV配电装置出线回路数在4回及以上时，宜采用单母分段、双母线及其他接线形式”，因此在设计变电站时分别考虑了两种方案。

电气主接线设计方案1本变电站220KV侧采用双母线带旁路接线，此接法可靠性高，即使检修母线或断路器时都不会停电；运行操作方便，不影响双母线正常运行。35KV采用双母三分段接线形式，该种接线，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一条母线或母线上设备检修时，不需要停掉线路，且较方案2投资少；发电厂方案2采用的是35KV侧采用及220KV侧采用双母线的接线形式，双母四分段它是用分段断路器将一般双母线中的两组母线各分为两段，并设置两台母联断路器。正常运行时，电源和线路大致均分在四段母线上，母联断路器和分段断路器均合上，四段母线同时运行。当任一段母线故障时，只有1/4的电源和负荷停电；当任一母联断路其或分段断路器故障时，只有1/2左右的电源和负荷停电（分段单母线及一般双母线接线都会全停电）。但这种接线的断路器及配电装置投资更大，用于进出线回路数甚多的配电装置。图2-1是发电厂电气主接线设计图（方案1）。

图 2-1  发电厂电气主接线方案

  变电站中主变的选择

 主变的选择原则

（1）变压器原、副边额定电压应分别与引接点和厂（所）用电系统的额定电压相适应。

（2）联接组别的选择，宜使同一电压级（高压或低压）的厂（所）用变压器输出电压的相位一致，220KV主变压器选用三项，应根据变电站在系统中的作用和地位、可靠性要求、制造条件运输条件等选择，经技术经济比较来确定。

（3）阻抗电压及调压型式的选择，宜使引接点电压及厂（所）用电负荷正常波动范围内，厂（所）用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的±5%。

（4）变压器的容量必须保证厂（所）用机械及设备能从电源获得足够的功率，变压器容量、台数、相数、绕组数等的选择，应根据电力负荷情况及潮流变化情况而定。

 主变型号的选择

变电所主变压器的容量一般应根据主变电站建成5～10年的规划负荷考虑，并且按照其中一台（组）事故停运后，其余几台变压器应保证承担该所全部负荷的（KV变电所为60%，KV变电所为70%）或重要负荷（当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时）选择，即为了保证供电的可靠性，变电所一般应装设2台主变压器；枢纽变电所应装设台；地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可装设3台。

（1）根据毕业设计任务书可知220KV于110KV之间的潮流变化范围是200～400MW，可以确定220KV最大负荷为400MW，本变电站是通过220KV和110KV接受电能。

根据发电厂电气部分变电站选择原则有

根据发电厂电气部分中220KV三绕组变压器技术数据可知

表2-1 主变压器参数

型号

相数

频率

额定容量

阻抗电压

SFPS7-240000/220

三项

50HZ

240/240/120MVA

（3）负荷率计算

据电力工程电气设计200例中负荷率计算公式可知

（3-2）

1）根据式（3-2），110KV侧最大、最小负荷率计算

2）根据式（3-2），35KV侧最大、最小负荷率计算

① 近期最小

② 远期最大

根据以上负荷计算可得，110KV和35KV的最大负荷、最小负荷均不过载，所以选择的变压器满足过载要求。

 变电站所用变的选择

沙角C电厂厂用电结线分析1 方案选择沙角C电厂(简称沙角C厂)有3台660MW机组，每台机组发出的电能都是经各自的主变压器升压至500kV，由500kV变电站进入广东省主网。发电机机端电压为19kV，主变压器为Yo/△接线，每台机有2台容量各为44MVA的△/Yo接线高压厂用工作变压器，2台高压厂用工作变压器各带一10kV机组段。全厂设1台容量为44MVA的高压厂用备用变压器及设高压厂用公用段10kV两段。厂用电接线如图1所示。对于这样一种结线，在工程谈判阶段业主和设计院曾就电厂的厂用电结线作了两个方案比较。方案一：全厂设高压厂用起动/备用变压器，而不设发电机开关；方案二：每台机装设发电机开关，而全厂只设1台容量较小的高压厂用备用变压器。方案二的优点是：a)机组正常起、停不需切换厂用电，只需操作发电机开关，厂用电可靠性高。b)机组在发生发电机开关以内故障时(如发电机、汽机、锅炉故障)，只需跳开发电机开关，厂用电源不会消失，也不需切换，提高了厂用电的可靠性，同时减轻了操作人员的工作量和紧张度。这一点在沙角C厂的调试过程中，表现非常突出。同时对于国内大型机组采用一机只配一主操作员和一副操作员的值班方式非常有益。c)对保护主变压器、高压厂用工作变压器有利。对于主变压器、高压厂用工作变压器发生内部故障时，由于发电机励磁电流衰减需要一定时间，在发电机-变压器组保护动作切除主变压器高压侧断路器后，发电机在励磁电流衰减阶段仍向故障点供电，而装设发电机开关后由于能快速切开发电机开关，而使主变压器受到更好的保护，这一点对于大型机组非常有利。d)发电机开关以内故障只需跳开发电机开关，不需跳主变压器高压侧500kV开关，对系统的电网结构影响较小，对电网有利。方案一无上述优点。对于方案二，当时我们主要担心发电机开关价格昂贵，增加工程投资，以及发电机开关质量不可靠，增加故障机会。对于工程投资的比较是如果不装设发电机开关，按目前国内大型火力发电厂设计规程要求的2台600MW机组需配2台高压厂用起动／备用变压器的原则，沙角C厂则要配4台较大容量起动／备用变压器，且由于条件所限，起动／备用变压器的电源只能从沙角A厂220kV系统引接。因而，方案一需增加220kVGIS间隔4个，220kV电缆4根，220kV级的较大容量起动／备用变压器4台；方案二需增加33kV电缆1根，33kV级的较小备用变压器1台，发电机开关3台。方案一的投资可能超过方案二。对发电机开关质量问题，经调查了解，当时GEC-ALSTHOM公司法国里昂开关厂生产的空气断路器，额定电流，额定开断电流180kA，这种断路器已供应美国、法国许多大型核电站使用，运行良好。因此，我们最终选择了方案二，并选用了GEC-ALSTHOM公司的PKG2C空气断路器。目前这种断路器经在沙角C厂多年的运行，上百次的动作，证明其性能良好。沙角C厂发电机开关的主要技术参数：型号灭弧介质额定电流额定电压额定频率额定对称开断电流额定不对称开断电流额定短路关合电流额定短时承受电流对地工频耐压雷电冲击耐压峰值额定开断时间额定负载下操作顺序正常操作压力最低操作压力 PKG2C压缩空气—30min— 设计原则 高压厂用工作变压器的容量设计GEC-ALSTHOM公司对高压厂用工作变压器容量的设计原则为：a)带单机负荷的一半，加1台电动给水泵再加公用厂用负荷的一半；b)提供单机辅助负荷一半，再加2台电动给水泵。 备用变压器容量设计备用变压器的容量选择同高压厂用工作变压器容量。 10kV厂用电系统运行方式的设计由于受备用变压器容量所限，备用变压器在同一时间内只能带1段10kV公用段及1段10kV机组段，因此要求在正常情况下公用段尽量由某2台正常运行机组的高压厂用工作变压器各带1段。同时为防止不同机组的10kV段ü��枚尾⒘校�诟骰�榛�槎沃凉�枚蔚牧�缈�厣嫌械缙�账�?br> 10kV厂用电源事故切换10kV厂用电源事故切换采用自动慢切换，当正在向1段10kV公用段供电的10kV机组段由电压继电器判断为失压，且保护是反应非10kV母线段上故障时，在确认10kV机组段进线开关已跳开后，将会起动自动慢切换，经5s延时，将备用变压器低压侧10kV开关合上，从而恢复该机组段和原由它供电的公用段的供电。当保护是反应10kV母线段上故障时，则不起动自动慢切换。自动慢切换是采用传统的中间继电器和时间继电器通过硬接线来实现的。虽然备用变压器下接10kV公用段A和10kV公用段B，但由于备用变压器容量有限，在同一时间内备用变压器只能带1段公用段，从备用变压器来的10kV公用段A进线开关和10kV公用段B进线开关之间有电气闭锁，防止2个开关同时合上。同样，虽然各机组的10kV机组段各段与相应的10kV公用段各段都有联络断路器连接，但为防止正常情况下不同机组的10kV机组段通过10kV公用段并列，相互之间设有闭锁，防止同一时间2台机的10kV机组段向同一10kV公用段供电。正常情况下，厂用电源的手动切换及由备用变压器供电转为正常供电时厂用电的短时并列供电，要通过手动经同期装置进行，并经200ms延时自动跳开另一开关。由上可知，由于备用变压器受容量及上述运行方式的限制，在事故情况下只能向1段公用段及当时向该公用段供电的机组段供电，因而事故情况下后备电源只能保证机组50%的负荷。而且，如果当时该机组段未带1段公用段，则后备电源将不能向机组提供厂用电源。如果该机组又失去全部厂用电，则需要靠柴油机组来保障机组的安全。因此，该种接线对柴油机组要求较高，而目前沙角C厂使用的柴油机组质量较好，经受了很多次起动的考验。由上可见，备用变压器主要是作为全厂的1个由系统来供电的用于机组停机或停机后的安全电源，且对其中的1台机组起不到提供后备电源的作用。3 厂用电系统电压等级及切换 厂用电系统电压等级目前沙角C厂厂用电有3个电压等级：10kV电压，3kV电压，380V电压。其中10kV系统、3kV系统为中阻接地，380V系统为不接地系统。380V的照明用电和其他需要中性点接地的380V／220V系统，采用△／Yo的变压器来产生。 各级电压的切换10kV系统如前所述有电源自动慢速切换。3kV系统机组2段之间、3kV系统公用2段之间有联络开关，联络开关之间不带同期和自动切换。当需要切换电源时只能通过手动切换。380V系统机组锅炉、汽机、除尘各有2段，公用段也有2段，2段之间有联络开关，联络开关之间不带同期和自动切换。当需要切换电源时只能通过手动切换。4 开关设备型式10kV系统开关全部采用真空开关，型号HWX。3kV系统的进线开关采用真空开关，馈线采用F-C回路，型号HMC1172。380V系统的进线开关采用空气开关，接触器、熔断器。5 结束语沙角C厂厂用电结线采用装设发电机开关的接线型式，机组正常启停不需要切换厂用电，在遇到发电机开关以内的故障如发电机、汽轮机、锅炉故障时，只须跳开发电机开关，不需要切换厂用电，厂用电扰动小，可靠性提高，减轻运行人员的工作量，特别是故障情况下的工作量，给运行人员带来极大便利，受到电厂运行人员欢迎。尤其是机组在调试过程中，大部分的机组跳机都是来自锅炉和汽机，这一点在沙角C厂表现非常突出。沙角C厂调试过程中上百次的跳机绝大部分都是锅炉和汽厂调试过程中上百次的跳机绝大部分都是锅炉和汽机引起的。沙角C厂由于后备电源作用较组的正确起动要求较高，应选用高可靠起动的柴油机。目前，沙角C厂厂用电结线的缺点是由于只有1台备用变压器且自动投入只对带公用段的机组，而使第3台机的10kV段不能得到后备电源，降低了该台机厂用电的可靠性。在装设发电机出口开关下采用2台机组和1台后备变压器，该台备用变压器容量大于或等于1台高压厂用变压器的容量，或改善备用电源自动切换回路或设专门备用段较为合适。目前台山电厂的评标方案就是采用前一方案的。