1. 研究目的与意义
背景:变电所的设计涉及电力工程设计多个专业方向的专业知识，变电所功能的发挥依赖于电气设备的好坏与否，当然还有考虑经济方面的节省，如何进行变电所主变和主接线形式的选择，对电力工程设计步骤和方法的掌握，是相当具有工程实际应用的价值，需要我们正确综合应用所学知识去解决实际工程遇到的设计问题。意义：随着经济的发展，工业水平的进步，人们生活水平的不断提高，电力系统在整个行业中所占的比率逐渐变大。现代电力系统是一个巨大的，严实的整体，各种发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统是公民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中比不可以少的一个项目。由于变电站设计的内容多，范围广，逻辑性强，不一样电压等级、不一样种类、不一样性质负荷的变电站设计所重视的方面是不同样的。设计中要针对变电站的规模和形式，详尽问题详尽解析。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的电压的电力设施。
2. 课题关键问题和重难点
要想提高电力设备使用的利用率并且提高经济效益，减少不必要的浪费，就需要找到最合适的变电所的电力设备的选择。所以需要去设计一个电力设备选择的应用程序，根据一些所具备的数据和对未来发展的展望去确定电力设备的选择比较并通过应用程序将我们所需要的要求输入去让系统去得出我们需要的变电所的主设备选择。
关键问题：1. 电气的主接线方式2. 一次设备的选择3. 防雷和保护措施4. 应用程序所需要的数据和流程难点：1．短路故障时的保护措施。2.要考虑最大负荷时系统是否会承受的住，但是我们也要去结合当地情况去设计避免浪费，所以我们需要去考虑什么时候去开启全部供能什么时候可以去将其备用。3.设备的选择和校验，我们不仅要考虑到当时情况的设备选择还需要去展望未来5到10年的发展情况去做出选择，可以避免设备的有效利用。4.程序设计的设计，不仅要有每个设备的选择，还需要去考虑每个设备的选择之间的关系是否可以真正达到最优解。
3. 国内外研究现状（文献综述）
我国发电装机容量、发电量持续增长。电源结构不断调整和技术升级受到重视，水电开发力度加大，核电建设取得进展，高参数、大容量机组比重有所增加，电网建设不断加强，目前，我国电网规模已超过美国，跃居世界首位。西电东送和全国联网发展迅速。变电站是联系各大发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站的建设能适应各地电力需求的增长，改善电网结构，提高电网的供电安全性和可靠性。
变电站的设计需满足以下要求：1、变电站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。2、变电站的设计应根据工程的5~10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。3、变电站的设计，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。4、变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。其次，变电站所址的选择，应根据要求，综合考虑确定。一、电气主接线方式（一）桥形接线当有两组变压器和两回线路时,可以采用桥形接线。当连接桥上有穿越功率或线路很短，或由于经济运行需要经常断开变压器时，一般将断路器装在变压器侧和连接桥上，即外桥接线；当线路很长及其他情况下，一般将断路器装在线路侧和连接桥上，即内桥接线。适用于厂（站）各两回进线和出线。接线简单，高压断路器数量少（进出线减），比角形接线经济。开关站布置简单，占地面积小，如有必要尚能较方便地改为角形接线或单母线接线。（1）外桥接线。一台主变压器回路故障，只断开一台断路器，不影响线路和另一台主变压器运行；回路内断路器故障影响全厂一半停电，但桥连断路器故障全厂停电。一回线路故障，需暂时停止电站一半功率输出，且同时开断两台断路器；拉开线路隔离开关后，电站全部功率可由一回线路输出。适用厂（站）利用小时数较低，担任调峰任务，变压器切合频繁，或线路较短且故障率较低的厂（站）。当电站有穿越功率时，也宜采用外桥接线。
（2）内桥接线。一回线路故障，不影响变压器运行，只须断开一台断路器；回路内断路器故障，使全厂一半停电，桥连断路器故障全厂停电。一回变压器故障，需同时开断两台断路器，并切除一回线路，经隔离开关操作后，电站一半容量向两回线路供电。桥连断路器检修时，缺点与外桥接线相同。适用电站利用小时数较高，主变压器不经常切合或线路较长、故障率较高（如高雷电日地区的高压长线路）的厂（站）。（二）角形接线当进出线回路数不多且最终规模较明确时，可以采用角形结线。为了减少开环解列的可能性和减少不同开环的运行方式而使继电保护选择不过于复杂，一般只采用四角形或五角形结线；为了提高可靠性，线路（或变压器）按对角原则连接。角形接线具有投资省、占地面积小和具有双断路器、没有母线等突出优点，是水电站常用接线方式之一。为提高角形接线运行可靠性，减少断路器检修开环运行时间，一般以采用三角形或四角形接线为宜，最多不超过六角形，且采用变压器进线与出线回路按对角对称的连接方式。角形接线最大缺点是任一组断路器检修，都成开环运行，从而降低接线的可靠性。尤其与此同时其它元件或回路又发生故障，将使另一正常回路停电或解列运行。设计主接线的合理方式(一)110千伏的主接线为了满足高压侧的资源供给，减少不必要的电力资源浪费，在进行110千伏主接线连接工作时就应该采用桥式接线法进行线路连接。这种接线方法主要是将内桥线与断路器的内部进行连接，外桥线与变压器的外部进行连接。这种连接方法的连接步骤比较少，连接安装的过程比较简单，并且不需要投入太多建设资金，可以从根本上减少电力企业的建设资金投入，提高企业的成本回收率。 (二)10千伏的主接线10千伏主接线在连接时应该使用单母线分段带旁路的连接方式进行线路连接。这种连接方式的负荷量比较小，并且涉及到的线路比较广泛，可以缓解电路中线路数量多而带来的负荷过大等问题，尽可能地增大该主接线的使用寿面和使用范围。但是，该线路的稳定性比较弱，即便是加装了相应的保持器，也很容易出现线路短路的问题。变电站的电气主接线是保证电压稳定输出的关键之一，该设备能够通过相应的接线保持供电质量，将零散的供电区连接在一起。为了增强供电系统的灵活性和安全性，电力技术人员就需要对电气主接线、配电零部件、变压零部件做出相应的调整，安装专业的报警系统和自主修复系统，减少不必要的损失。同时，技术人员还可以借助相关计算机技术实现电力控制自动化，从而在保持电力输送稳定的状况下，推动电力事业的发展。二、选择安全可靠的一次电气设备变电站主要一次设备及作用：1、同步发电机、变压器和电动机是生产和转换电能的设备。2、断路器（俗称开关）：断路器可用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，有灭弧装置，是电力系统中最重要的控制和保护电器。3、负荷开关：线路正常时，用来通断负荷电流，但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。负荷开关在断开后具有明显的断开点。4、隔离开关 (俗称刀闸)：隔离开关用来在检修设备时隔离电压，进行电路的切换操作及接通或断开小电流电路。它没有灭弧装置，一般只有电路断开的情况下才能操作。在各种电气设备中，隔离开关的使用量是最多的。5、高压熔断器(俗称保险)：熔断器用来断开电路的过负荷电流或短路电流，保护电气设备免受过载和短路电流的危害。熔断器不能用来接通或断开正常工作电流，必须与其他电器配合使用。6、母线：用来汇集和分配电能或将发电机、变压器与配电装置连接，有敞露母和封闭母线之分。7、电流互感器：作用是将交流大电流变成小电流(5A或1A)供电给测量仪表和继电保护装置的电流线圈。8、电压互感器：作用是将交流高电压变成低电压(100V或100/ V)供电给测量仪表和继电保护装置的电压线圈。它们使测量仪表和保护装置标准化和小型化，使测量仪表和保护装置等二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。9、避雷器：避雷器可防止雷电过电压及内过电压对电气设备的危害。10、所用变压器：向变电站内部动力及照明负荷、操作电源提供电力。
4. 研究方案
设计方案1. 绘制主接线图在进行主接线图绘制之前，需要根据实际情况和数据分析选择所需要的设备型号和数量，再进行短路计算计算出短路电流和一些所需数据，选择一次设备并进行校验，最后根据所选择的设备和校验数据进行主接线图的绘制。2. 应用程序设计（1） 断路器的选型和程序设计 首先进行类型的选择有真空断路器，六氟化硫断路器，少油断路器，压缩空气断路器，多油断路器（目前已不再生产），选好断路器的类型后选择放置在户内或户外，较低电压等级选择户内，较高电压等级选择户外，然后输入短路时间，短路电流，通过设备的最大持续工作电流，进行选择和校验如果没有找到结果就需要显示不符合要求的原因，然后自主选择是否重新选择类型或结束程序，正确的话就显示符合的断路器型号。（2） 熔断器的选型程序设计首先进行放置场所的选择，电压等级的选择，如果是110kv及以上的电压等级就不需要装设熔断器，接着输入相关参数，短路时间，短路电流，通过设备的最大持续工作电流，然后进行功能的选择看是专门用来保护电压互感器还是用来保护线路短路的或电流保护，进行选择和校验，未找到结果就显示不符合要求的原因，符合要求就显示符合要求的熔断器奇校验结果。（3） 隔离开关的选型程序设计 首先进行放置场所的选择，电压等级的选择，若电压等级选择为10kv选择类型就是固定式或手车式，若为手车式，选用高压成套开关柜，不需选择隔离开关，再输入相关参数短路持续时间，短路电流，通过设备的最大持续时间工作电流，进行选择和校验，未找到结果就显示不符合要求的原因，若符合就显示符合要求的开关型号显示符合要求的隔离开关校验结果。|
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5. 工作计划
第1周 学习变电所设计规程，上网检索相关论文，撰写开题报告；完成英文翻译第2周 完成开题报告，经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”第3周 选择和确定主变台数、容量和型号选择和确定变电所主接线的形式所用电第4周 短路计算第5周 选择和校验断路器、隔离开关、熔断器等设备第6周 选择和校验电流和电压互感器设备；中期检查 。
第7 周 选择和校验设备，配电装置的选型第8 周 编写程序设计流程框图，实用程序设计第9周 调试设计程序，并对计算方法和结果进行总结第10周 修改完善设计成品，按规范性要求整理第11周 完成查重，提交成品到系统，准备答辩
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