KV无人值班变电站设计(陈文)

1、摘要本次毕业设计以110kV无人值班变电站为主要设计对象，该110kV变电站是系统末端变电站，是电力系统的一部分。该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为110kV、10 kV两个电压等级。本设计的第一章为绪论，主要阐述了研究本课题的必要性和实际意义；本课题的 来源及主要研究内容；研究的基本思路与采用的方法。第二章是变电站设计说明书内 容，主要是进行变电站电气主接线的设计，分别通过对110kV、10kV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。进行负荷计算及变压器的选择，根据已知变电 站的负荷资料对变电站进行负荷计算，通过得出的负荷确定了主变的容量和台数、主 变的型式及主变阻抗。进行短路

2、电流计算，确定短路点，计算各元件的电抗，然后对 各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。进行导线的选择与校验。进行电 气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器 的选择。进行继电保护的配置原则及整定计算。进行自动化系统的设计。第三章是本 设计的计算书部分，主要是本设计在设备选择计算、电流的计算、保护的整定计算方 面所形成的计算依据。关键词：电气主接线；短路计算；电气设备论文类型：设计报告1绪论12设计说明书错误！未定义书签。2.1主接线的选择错误！未定义书签。2.1.1主接线的设计原则 错误！未定义书签。2.1.2主接线的设计要求 错误！未定义书签。2.1

3、.3主接线的方式错误！未定义书签。2.2变压器的选择 错误！未定义书签。2.2.1主变压器选择 错误！未定义书签。2.2.2所用变的选择错误！未定义书签。2.3电流计算说明错误！未定义书签。2.3.1计算Igmax错误！未定义书签。2.3.2选择短路点计算短路电流错误！未定义书签。2.4导线的选择及校验错误！未定义书签。2.4.1110kV母线的选择及校验 错误！未定义书签。2.4.210kV母线的选择错误！未定义书签。2.5配电设备的选择 错误！未定义书签。2.5.1110kV断路器的选择 错误！未定义书签。2.5.2110kV隔离开关的选择 错误！未定义书签。2.5.3110kV PT选择

4、错误！未定义书签。2.5.4110kV CT选择错误！未定义书签。2.5.5110kV避雷器的选择 错误！未定义书签。2.5.610kV断路器的选择 错误！未定义书签。2.5.710kVPT的选择错误！未定义书签。2.5.810kVCT的选择错误！未定义书签。2.5.9开关柜的选择错误！未定义书签。2.6继电保护的配置原则及整定计算错误！未定义书签。2.6.1变压器保护的配置原则 错误！未定义书签。2.6.2 10kV出线保护整定计算 错误！未定义书签。2.7自动化系统的设计 错误！未定义书签。2.7.1变电站自动化系统设计要求 错误！未定义书签。2.7.2变电站自动化体系结构 错误！未定义书

5、签。2.7.3变电站无人值班自动化系统配置模式 错误！未定义书签2.7.4变电站监控系统 错误！未定义书签。3设备选择计算错误！未定义书签。3.1变电站的总负荷计算 错误！未定义书签。3.1.110kV母线的选择计算 错误！未定义书签。3.1.2110kV断路器选择计算 错误！未定义书签。3.1.310kV电流互感器选择校验结果计算 错误！未定义书签。3.1.4110kV隔离开关的选择计算 错误！未定义书签。3.1.5110kV电流互感器选择校验结果计算 错误！未定义书签3.2电流的计算错误！未定义书签。3.2.1工作电流的计算 错误！未定义书签。3.2.2短路电流的计算错误！未定义书签。3.

6、3保护的整定计算 错误！未定义书签。 结论与展望错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。 参考文献错误！未定义书签。1绪论随着电网规模的迅速扩大，电压等级和自动化水平的不断提高，电力用户对电能 的需求越来越大，同时对供电的质量要求也越来越高。变电站如何保证供电质量，如 何保证电力系统运行的安全性、可靠性和经济性，是电力部门十分关心的问题。无人 值班是当今电网调度自动化领域的必然趋势，其势头正方兴未艾。无人值班是电力随 着技术的发展而产生的新型的变电站运行方式，在这种运行方式里，先进技术成分含 量大，它集中包含了工业自动化，人工智能，通讯等多学科先进技术的结晶，这是科 学发展一般所直接导致的必然

7、结果。对原有变电站有步骤地实施无人值守改造势在必 行，变电站无人值班运行管理，早在 50年代末60年代初，许多供电局就进行了无人 值班的试点，当时采用的是从原苏联引进的有接点远动技术，型号是SF-58,但由于技术手段不完善，管理体制不适应，认识上的种种原因，除上海、郑州等少数地区外都 没有坚持。80年代以来，自动化技术的完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提 高，郑州、深圳、大连、广东出现无人值班，1996年底全国有60余座，97年底有1000余座。随着电子技术的飞跃发展，特别是二十一世纪以来，电子计算机及其硬 件、软件技术成果的日新月异，对电力系统的监控系统有了很好的技术支持，近几年 来无

8、人值班设计及研究在我国先后发展壮大起来。这次设计是一次综合性质的设计，它力求结合两年半中所学的各门学科，并查阅 大量最新资料，让我们利用相应的专业理论知识，在熟悉相关设备性能的情况下，初 步掌握并设计110kV无人值班变电站，培养我们独立分析问题和解决问题的能力。2设计说明书2.1主接线的选择2.1.1主接线的设计原则主接线的设计原则主要以包括主接线为电力系统整体设计的组成部分及主接线的 设计要求为主。1）主接线是电力系统整体设计的组成部分现代电力系统是一个巨大的组织严密统一的整体。各种类型的变电站按照它们各 自在系统中的不同地位和作用，分工完成整个系统变电的任务。显然，我们在设计变 电站的主

9、接线时不能就事而论，不能只局限于变电站本身，而应考虑到它是电力系统 的整体设计部分。否则，势必导致不合理现象。为了使变电站的主接线设计的正确， 首先要充分考虑到它是电力系统总体的组成部分，并在电力系统总体设计明确下列问 题：1）变电站在电力系统中的地位和作用。这是决定主接线的主要因素，变电站是 属于枢纽变电站、开闭所、中间变电站、地区变电站、企业变电站还是终端或分支变 电站等，变电站由于在系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、经济性和灵活 性的要求也不同。2）变电站应根据510年电力系统发展规划进行设计。枢纽变电站连接的电 源数和回路要根据电力系统运行的安全和经济等条件确定。3）出线回路数

10、和负荷重要性分级。出线回路和负荷重要分级对主接线的确定影 响甚大。要确切的定出输电线路的回路数以及输送容量、导线型号和出线的方向等。 对电力负荷按其重要性可分为：a） 级负荷：是指对此种负荷如中断供电，将造成人民生命危险、设备损坏。 造成重大的国民经济损失、使市政生活中的要害部门发生混乱。b ）二级负荷：是指对此种负荷停止供电，会造成大量减产、居民生活受到影 响。c ）三级负荷：除一、二级以外的负荷。对于一级负荷必须要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，保证一级 负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，保证大部 分二级负荷不间断供电。对于三级负荷一

11、般只需要有一个电源供电。2）主变压器选择。包括主变压器台数、容量和型式、变压器各侧的额定电压调 节范围分接头选择及在各种运行方式下通过变压器的功率潮流。3）变压器的备用容量。为了保证可靠供电，要求系统的装机备用容量不少于全 系统容量的20%运行备用容量不少于 8 10%勺适应负荷实增、机组检修和故障停 运三种情况。4）无功补偿装置的选择。为平衡无功功率而要求在变电站或发电厂升压站中装 设的并联电抗器、串联电容补偿装置、静止补偿装置、调相机和并联电容器等的形 式、数量和容量。5）系统内过电压的模拟和计算，以及限制内过电压的措施。6）系统短路容量或归算的电抗值和变压器中性点接地方式，以及限制系统

12、短路电流的措施。7）根据地区负荷，确定6 10KV的出线回路数。8 ）拟定本期及远景变电站与系统的连接方式和推荐的主接线方案。从设计变电站电气主接线的角度来看，上述前提必须首先明确，否则不会符合系 统的安全、灵活、经济运行和远景发展的要求，就会出现技术上、经济上的不合理 性。2.1.2主接线的设计要求我国变电站设计技术规程 SDJZ 79规定，变电站的主接线应根据变电站在 电力系统的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠简 单灵活、操作方便和节约投资等要求。可靠性：断路器检修时，能否不影响供电；线路断路器或母线故障时以及母线检修时，停运的回路和停运的回路数、停运的 时间

13、长短以及能否保证对重要用户的供电。变电站全部停运的可能性；应满足可靠性准则的要求。灵活性：满足调度灵活，操作方便的基本要求，既能灵活的投、切变压器或线路调配电源 和负荷，又能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求，不致过多的影响 对用户的供电和破坏系统的稳定运行；2）在设计主接线时应留有发展扩建的余地。1）经济性（1）投资省；2）占地面积少；3）电能损耗小；2.1.3主接线的方式对于110kV变电站来说，主接线的接线方式主要有两种：1）单母分段接线2）桥式接线1）单母分段接线由于单母分段接线既具有单母线接线简单、经济、方便的优点，又在一定程度上 克服了它的缺点，提高了供电可靠性，故这种

14、接线的应用范围有所扩大，但单母线分 段接线仍存在缺点，就是当一段母线或母联隔离开关故障或检修时，该段母线上的所 有回路都要在检修期间长时间停电，再有单母线是母线制最原始和简单的接线，这种 接线的特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一母线上，其优点 是简单、清晰、采用设备少、操作方便、便于扩建，缺点是不够灵活，任一元件母 线或母线隔离开关故障或检修均需使整个配电装置停电。为了克服单母线这种缺 点，我们采用单母分段接线，这种接线方式分段的数目取决于电源的数量和容量，段 数越多故障时停电范围越小。但使用断路器设备增多且配电装置和运行也越复杂。由 于以上原因。这种接线方式对于出线不多，

15、容量不大的35 110KV的变电站较实用，对于110KV出线四回为宜。b图2-1桥形接线又不需经常切换时，采用内桥接线较合适。当输电线路较短，变压器随经济要求需经 常切换时，采用外侨接线较合适。内桥接线中，当变压器故障时，需停相应的线路。 外桥接线时，当线路故障时，需停相应的变压器，而且隔离开关又做为操作电气，所 以可靠性较差。由于断路器少、布置简单、造价低，往往在35 220KV配电装置中广泛应用，故我们设计的无人值班变电站采用内桥接线方式。 图2-1)外桥式接线2.2变压器的选择2.2.1主变压器选择正确合理地选择主变压器的台数、容量和类型是电力系统规划和具体变电站主接线设计中的一个主要问

16、题，根据我国的实践经验应考虑以下一些原则：1)主变压器台数选择为保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设 两台变压器。对于大型超高压枢纽变电站装设两台大型变电站，由中压侧供给整个城 市及工业区。在一台变压器故障时，要切断大量的负荷是非常困难的，根据各工程的 具体情况，安装24台主变压器可提高其可靠性。2)主变压器的容量选择主变压器的容量选择就根据电力系统510年的发展规划进行选择。变压器容量的选择必须力求使其切合实际需要。为此，必须尽力能把510年负荷发展规划做得正确，这是最根本的。变电站的最大负荷按以下公式确定：八 Pm 式中：Pm变电站最大负荷。匕一同时率。刀P

17、按负荷登记统计的综合用电负荷。以变压器的正常过负荷能力来承担变压器所遭受的短时高峰负荷连续运行时间不宜超过1小时)，过负荷以不缩短变压器的寿命为限。从原则上讲，因为变压器和 自耦变压器具有高度的可靠性和较低的事故率，可允许其在网络的事故状态下有较大 的过负荷，而其寿命不怎么缩短。对于两台变压器变电站的主变容量按下式选择：SH =0.7PM 2-3 )Pm 变电站最大负荷SH 变压器容量即按70%全部负荷选择。因此，装设两台变压器变电站的总容量为： Sh =2(0.7PM) =1.4PM 2-4 )当一台变压器停用时，可保证对70%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%则可保证98%的负

18、荷供电。若取SH =0.6PH，则当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器事故过负荷能力40%则可保证对80%负荷的供电。由于一般电网变电站中，大约 有25%勺非重要负荷，在事故运行方式下可以被切除，因此采取0.6 Pm,对变电站保般取1.04证重要负荷来说也是可行的。根据原始资料，本变电站负荷为：3500KVAK 2 4500 X 2) KVA 5000X 2) KVA6300KVAK 2,其中一、二、三类负荷均有。代入公式型号及容量低压侧额定电压连接组空载短路阻抗电压%空载电流运输重量主变SFZL1-3150011YO/ 31.119010.50.762.2.2所用变的选择

19、目前采用的计算负荷的重要方法是分别将每台电动机的KW换算成KVA再考虑不同时运行情况的计算方法。按每台电动机的功率因数、效率、负荷系数分别由KW换算成KVA再考虑不同时运行的情况，计算出总负荷 表2-2 )。以中性110kV变电站的变压器的选择为例，需 要计入的经常性电力负荷：主变压器风扇、蓄电池的充电和浮充电机组、蓄电池室通 风、取暖器照明等；短时不经常及断续不经常运行的设备为检修负荷等不计算在内。充电机系统不经常连续运行的设备，故其负荷应予以计算，但此时可考虑浮充电 机不运行，不必计算。计算公式：电力负荷：2-5 )Pi计算容量功率&电动机的负荷率n 效率COS?功率因数照明和加热负荷:S

20、g2 八 F2(KVA) 2-6 )所用电总负荷：Sg 二 Sgi Sg2（KVA） 型号 及容量低压侧额定电压连接组空载短路阻抗电压%空载电流运输重量所用变Sil 500.4Y/ Y O6.221.1545.40.34表2-2所内负荷统计表经常性负荷经常性负荷运行容量运行容量序号名称计算 容量（KW额定 容量（KW功率 因数 和效 率安装 数（台运行 数（台KW安装 数（台运行 数（台1充电机17.4200.781117.422.42浮充电机3.24.50.72113.23主变压器风扇0.150.5132324.89.44蓄电池室通风机2.70.72112.73.755室内配电装置通 风机1

21、.10.62222.26电焊10.50.471110.57检修用电50.658电热15159通信用电443.810取暖水泵0.20.5111操动机构加热0.312远东装置用电0.750.680.751.113照明14屋内工作照明5.665.6615屋外工作照明1.741.7416事故照明2.672.67231计算Igmax17福利区照明2.032.03计算总容量（KVA50.552.3电流计算说明1）110kV母线工作电流的计算 一台主变停运）由于变压器在电压降低 50%寸出力保持不变，故其相应回路的Imax为变压器额定电流的1.05倍2）10kV母线工作电流的计算 一台主变停运）3）各个馈路

22、工作电流的计算表2-4 I g电流计算结果名称电流1 g） A110KV 侧213.16810KV 侧2233.1908363.7307259.8076288.675各馈路202.0732.3.2选择短路点计算短路电流1）短路电流计算的目的在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主 要有以下几个方面：1）在选择电气主接线时，为了比较多种接线方案或确定某一接线是否需要采取 限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的 工作同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配

23、电装置时，需按短路条件校验软导线的相同和相对的安全距离。d34）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流为依据5）接地装置的设计也需用短路电流。110kV系统li 10kV/f7/f1z*f、r 、z /图2-2短路点的选择2）短路电流计算条件为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系 统发展的需要，做验算用的短路电流应按下列条件确定：1）容量和接线，按本工程最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。2）短路的种类：一般按三相短路验算，若其它种类较三相短路严重时，贝U应按最严重的情况验算1）当在di情况下发生短路时流过的短路电流为11+I2，故选d

24、i为短路点2）当在d2情况下发生短路时流过的短路电流为I 1+I2，故选d2为短路点3）当在d3情况下发生短路时流过的短路电流为11，故选d3为短路点0.250.033）计算短路点，选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点3）选择短路点di、d2、d3变压器回路中的断路器，应比较断路器前后短路时通过断路器的电流值，贝U其大者为短路点:4）计算各点的短路电流1） di点短路电流的计算 取线路长为10km）a）最大运行方式下的短路电流如图2-3 :功率基准值：Sb =100MVA。电压基准值：Ub =Uarb）最小运行方式下的短路电流如图2-4 :图2-42） d2点短路电流的计算a）最大

25、运行方式下的短路电流：如图2-5 :0.03d20.250.03WW-0.09ww0.090.030.33ww图2-5b）最小运行方式下的短路电流如图2-6 :图2-63） d3点短路电流的计算a）最大运行方式下的短路电流:如图2-7 :0.090.030.331.8141 -夕 d3图2-7b）最小运行方式下的短路电流如图2-8 :d3表2-5短路电流的计算结果稳态短路电流短 路 占 八、 编 号基值 电压Ubkv）基值 电流I bA）支路名称支路 计算 电抗Xia*额定 电流I nA）标 幺 值 I oo *有 名 值I coKA)短路 电流 冲击值I chka）短路容量S MVA2.55

26、 2.71 d11150.502 110kv系统0.06193.77216.6714.49336.9572761.287d210.55.49910kv系统0.2252122.6144.4424.4162.246422.79d310.55.49910kv系统2.26412122.6140.442 2.436.19742.0892.4导线的选择及校验241 110kV母线的选择及校验裸导线应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：1） 型式：载流导体一般采用铝制材料：110K V及以上高压配电装置，一般采用软 导线。2） 最大持续工作电流选择导线截面积 S,即Ig.max兰KIy 2-8 ）式中：l

27、g相应环境温度为+25C时的导体长期允许载流量。心温度修正系数：根据参考资料全国主要城市气象资料数据平均最高32.5 C,据参考资料裸体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合修正系数K为0.89根据计算出的导体长期允许载流量，查表钢芯铝绞线长期允许载流量）可选110KV进线导线为LGJ-70。校验：1 ）电流密度J选择：查参考资料，采用钢芯铝绞线，当Tm=4500h时，2J =1015 A/ mm式中：J导体的经济电流密度，查参考资料，按此条件选择的导线截面S,应尽量接近经济计算截面 S，当无合适导体时允许小于 S，考虑到环境温度的修正，修 正系数K为0.89C式中Smin根据热稳定的导体最小

28、允许截面口怡C稳定系数I -稳态短路电流tdz短路电流等值时间VS)式中：ULj临界电晕电压沆 r rK水平布置为0.96M 导线表面粗糙系数，多股绞线 M=0.85S 空气相对密度0.955r导线半径vcm)a -相间距离当环境温度为35C时，温度修正系数K为0.89V查电力工程设计手册表 416)，多条矩形母线载流量选铝母线LMY截面为2120X0(mm2) Ir.35C (竖放)=28402)按热稳定校验矩形导线按热稳定校验为弘=伽2)(2-133)按动稳定校验n 2-8单条矩形母线max =1.7311 ch -10 (Pa)(2-14aw式中：S max作用在母线上的最大应力 取硬铝

29、69 106Pa )L支持绝缘子间的跨距mW截面系数m),是指垂直于作用方向的轴而言的抗弯距。B -震动系数取1母线间的相间距离取0.7m)表2-6导线校验结果名称FN/M)母线相间应力957.57每相两条母线间应力3390.24条间允许应力4511 X 106Pa条间衬垫允许最大跨距0.7742.5配电设备的选择2.5.1 110kV断路器的选择按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器，由于少油断路器制造简单，价格便宜，维护工作量少，故3220KV一般采用少油断路器。1)按开断电流选择：由于断路器的开断时间较长，短路电流非周期分量衰减较多，

30、能满足国家标准规 定，非周期分量不超过周期分量幅值20%勺要求，故高压断路器的额定开断电流应满足lekd-ld(A)式中：Id 高压断路器触头实际开断瞬间的短路电流周期分量有效 值，查发电厂电气部分课程设计参考资料表5-26式中：Ich 三相短路电流冲击值 36.957I max一断路器极限通过的电流峰值 415-33式中：I -稳态三相短路电流tdz短路电流发热等值时间 又称假想时间）It断路器t热稳定电流查发电厂电气部分课程设计参考资料表526 It二15.8KA t二4s算出：tdz表2-7 110kV侧断路器选择结果表计算数据SW110Uns 110KV)Un 110KV)I max

31、213.168A)I n 1200A)I 14.493KA)I nbr 15.8A)Ish 36.957KA )I nd 41KA)Qk 724.66KA 2.S)2I t *t 998.56由额定电流选In =193.772A，查发电厂电气部分课程设计参考资料表户外隔离开关主要技术参数）故选 GW110 G 隔离开关 W 户外2） 按动稳定校验：I ch乞I max （2-183） 按热稳定校验：I 2-td I t2t （2-19表2-8 110KV侧隔离开关选择结果表GW110Uns 110KV)Un 110KV )I max 213.168VA )I n 600A )I 14.493K

32、A )I nbr 15.8A)Ish 36.957KA )I nd 50KA )2Q 724.66KA .S)22I t *t 998.56KA .S)2.5.3 110kV PT 选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确度等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网应在 U 0.9Ue1表2-9 110KV侧配电装置采用串级式电压互感器接线形式电网电压KV型式二次绕组电压V接成开口三角形的电压V)准确级型号YY/Y。/ 110三相五柱式100100/30.5JCC-110J -电压互感器C串级式 二)C瓷绝缘 I e1 亠 I gmax (2-21式中：uew电流互感器所在电网的额定电压4和I e

33、1电流互感器的一次额定电压和电流I g.max -电流互感器的一次回路最大工作电流110KV侧电流互感器采用LCW110型L电流互感器C瓷绝缘或瓷箱串级式W户外型D差动保护表2-10 110kV侧电流互感器型号额定电压比准确级10%咅数1S热稳定动稳定LCW1101200/50.51575130式中：kdw CT动稳定倍数Idw CT极限通过电流峰值Kt CT 1秒钟热稳定倍数2.5.5 110kV避雷器的选择避雷器分为间隙避雷器、管型、阀型和氧化锌四种类型。氧化锌避雷器与其它避 雷器相比具有优良的非线性，动作迅速、残压低、通流容量大、无续流、结构简单、 可靠性高、耐污性能高、维护简单，故选氧

34、化锌避雷器。又由于无间隙氧化锌避雷器 主要用于电气设备中性点免受雷电过电压和操作过电压的危害，具有动作快、保护性 能好、寿命长、性能稳定、结构简单等特点。所以中性点接地系统应用无间隙氧化锌 避雷器。氧化锌避雷器的选择1） 按额定电压选择：要求避雷器的额定电压与系统额定电压一致，为110KV2） 校验：在中性点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的3 倍。110/ 3 3 = 190.5故选 Y1W 73/110表2-11 110KV避雷器技术参数型号系统避雷器参考电压雷电冲击操作冲击额定电压KV)额定电压KV)直流工频电压KV)残压3)稳定校验I2：tdzi2t (2-25It =

35、31.5kat = 4s查表 12-3VP687)求 tdz取B =1t z由表5-1发电厂电气部分课程设计参考资料VP112)得：tz =3.4tdz =tz 0.05 =3.452 224.413.45 ： 31.54即：2055.68 :：: 3969表2-12 10kV侧断路器的选择计算数据ZN12C-10/2500Us 10(kVU 10(kVI max 2233.1908(AI n 2500(A124.41(KAI nbr 31.5(KAIsh 62.246(KAI nd 80(KA2Q 2055.68(KA.S22I t *t 3969(KA.S2.5.7 10kVPT 的选择为

36、了保证PT安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网应在(1.1 - 0.9)Ue范围变动，即应满足1.1Ue2 U10.9Ue110kV侧配电装置采用三相五柱式PT。表2-13 10kV 侧PT的选择型号一次绕组额定电压kV)接线形式二次绕组电压V)结成开口三角形的电压V)准确级JSW-1010Y.Y 0100100/30.5J 电压互感器S三相V五柱绕组2.5.8 10kVCT 的选择按一次回路额定电压和电流选择，电流互感器的一次额定电压和电流必须满足山 Uew Ie1 色 Ig.max 由表 17-124卩111)CT 及数据选 LDZB-10/275LCTD-贯穿式Z浇注成

37、固体B带有保护级表2-14 10kV 侧CT的选择型号额定电流比A）准确级热稳定动稳定LDZB-10/275275/50.5401001）按动稳定校验Ich21仆心 （2-26式中：kdw CT动稳定倍数Idw CT极限通过电流峰值2）按热稳定校验：I2：tdz E（IniKt）2（2-27式中：K CT 1秒钟热稳定倍数2.5.9开关柜的选择1）选CP700开关柜配ZN810型真空断路器方案001#2） 选CP700手车封闭式高压开关柜配 ZN12C-10/2500型真空断路器005#3） 选GFC-10手车封闭式高压开关柜配 JSV10型PT方案20#4选GFC-10手车封闭式高压开关柜方

38、案28#避雷器柜）】f图2-9 10kV开关柜选择2.6继电保护的配置原则及整定计算2.6.1变压器保护的配置原则现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但在实际运行中，仍有可能 发生各种类型故障和异常运行，为了保证电力系统完全连续地运行，并将故障和异常 运行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量大小，电压等级等因素 装设必要的，动作可能性高的继电保护装置。1）变压器一般装设下列继电保护装置：1）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护：容量为8000KVA及以上的油浸式变压器均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护 装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦

39、斯时，瓦斯保护动作于断开变压器各电源侧断路器2）反应相间短路保护：反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵联差动保护， 对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组间匝间短路起保护作用。容 量为63000KVA及以上、厂用工作变压器和并列运行的变压器。10000KVA以及上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2000KVA及以上用电速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。过电流保护。b复合电压启动的过电流保护。c负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护。d阻抗保护。4）中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护：110KVA及以上中性点直接接地点网中，如果变压

40、器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源 的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护， 并作为相邻元件的后备保护。5）过负荷保护：对于 400KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并 作为其他负荷的备用电源时，就根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。，RCS-9661非电量保护和操作回路和压切回路），RCS-9603直流量变压器档位控制 构成对变压器的全部保护和测控功能。2）变压器主保护采用 RCS-9661变压器的非电量保护装置 瓦斯保护）和 RCS- 9671 变压器差动保护装置。1）RCS-9661装置对从变压器本体来的非电量接点重动后发出中央信号，并

41、送给 本装置的CPU作为事件记录，其中央信号磁保持需要直接跳闸的则另外启动本装置的 跳闸继电器。同时装置还有回路不按相操作断路器的跳合闸操作回路及两个电压切换 回路。2）RCS-9671装置包括差动速断保护，比率差动保护，中、低侧过流保护，CT断线判别，比率差动保护采用二次谐波制动。3）变压器后备保护采用 RCS-9681 110kV变压器的高压侧后备保护：包括复合 电压闭锁过流保护、零序接地保护和过负荷保护。1） 二段负荷电压闭锁过流保护I、U段可带方向）。2）三段式零序接地保护。3）保护出口采用跳闸矩阵方式，可灵活整定。4）过负荷发信号。5）启动主变水冷。6）过载闭锁有载调压。7）故障录波

42、。4）10kV线路保护装设原则：1）相间短路保护对于不带电抗器的单侧，应装设电流速断保护和过电流保护无时限电流速断保护，其保护范围应保证切除所有使该母线残余电压低于0.5-0.6倍额定电压的短路故障。2）单相接地保护在变电所母线上，应装设单相接地装置，监视装置反应零序电压，动作于信号。5）出线保护采用RCS-9611馈线保护测控装置。1）二段定时限过流保护。2）小电流接地选线。3）三相一次重合闸 检查无压）。4） 一段定值时间可分别独立整定的合闸加速保护 后加速）。5）低周减载保护。反一一可靠系数I d.max被保护线路末段发生短路时流过保护的最大短路电流注：不带电抗器的线路灵敏度系数计算意义

43、不大，故可不进行灵敏度系数计算2）过电流保护继电器的动作电流应躲过线路上的最大工作电流1 d. j.min3） 校验心二 j （2-291 dz. jI d.j.min-最小运行方式下，相邻线路末段故障时，流过继电器的最小电流。4） 动作时限t. -t - t （2-30表2-15计算与校验结果表名称结果2j dza39.1092j dzc52.652j dzb31.95I dzja13.95I dzjb13.25I dzjc14.72I dzjd10.3Kma2.037Kmb2.85Kmc2.56Kmd3.67ts0.52.7自动化系统的设计2.7.1变电站自动化系统设计要求变电站作为整个电

44、网中的一个节点，在电网中负担着能传输、分配的监测、控制 及管理的任务。为了保证变电站的安全、稳定、可靠运行，我们无人值班变电站必须 实行自动化系统，这就必须实现1）随时在线监视电网运行参数设备运行状况；自检，自诊断设备本身的异常运 行，发现变电站设备的异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并相应的闭锁出口 动作，以防止事态扩大。2）电网出线事故时快速采样，判断，决策迅速隔离和消除事故，将故障限制在 最小范围。3）完成变电站运行参数在线计算、存储、统计，分析报表远传和保证电能质量 的自动和遥控调整工作。变电站综合自动化就是通过微机化的保护。测控单元采集变电站各种信息，如母 线电压，线路系统，变压

45、器各侧电气量及变电站一次及辅助设备如断路器）的状态信息交集，并对采集到的信息加以处理及分析，并借助计算机通信手段，相互交换和 上送相关信息，实现变电站运行监控，协调和管理。同传统变电站二次系统不同的 是，各个保护，测控单元既保持相对独立 -继电保护装置设备不依赖于通信或其他设 备，可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障；又通过计算机通信的 形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和设备配置，增加 了新的功能，提高了变电站整体运行的安全性和可靠性。2.7.2变电站自动化体系结构“数据采集和控制”、“继电保护”、“直流电源系统”三大块构成变电站自动 化基础。“通讯控制

46、管理”是桥梁，联系变电站内部各部分之间，变电站与调控中 心，使之得以相互交换数据。“变电站主计算机系统”对整个自动化系统进行协调管 理和监控，冰箱运行人员提供变电站运行的各种数据，接线图，表格等画面，使运行 人员可以远方控制开关分合，还提供运行和维护人员对自动化系统进行监测和干预的 手段。变电站主计算机系统代替了过去由运行人员完成的简单、重复、繁琐的工作， 如收集、处理记录和统计变电站运行数据和变电站运行过程中所发生的保护动作。开关分合闸等重要事件，其还可按运行人员的操作命令或预先设定执行各种复杂的工 作。通信控制管理连接系统各部分。负责数据和命令的传递，并对这一过程进行协调 管理和控制。同变

47、电站常规电磁式二次系统相比，在结构上变电站自动化系统增加了变电站主 计算机系统和通信控制管理部分；在二次系统具体装置和功能实现上，计算机化的二 次设备代替和简化了非计算机和设备，数字化的处理和逻辑运算代替了模拟运算和继 电器逻辑，在信号传递上，数字化信号传递代替了电压电流模拟信号传递。2.7.3变电站无人值班自动化系统配置模式变电站自动化技术是实现变电站少人或无人值班的关键变电站无人值班的自动化 体统，大致有两种配置模式：第一种模式是在常规的基础上具备遥测，遥信遥控和遥调等四遥功能的远东装置 RUT通过RUT实现变电站运行遥测，遥信信息的检测，远传和变电站开关的遥控。 这种模式解决了变电站无人

48、值班的信息远传和开关控制问题，但对变电站的二次系统 并没有带来根本性的变化，变电站原有二次系统存在的问题仍然存在。如背水战电磁 式二次系统的信号传递主要通过触点断开或闭合完成，若信号触点卡住，远方监测很 难发现；再如电磁型或集成电路型二次设备自检能力很弱，这类设备的隐性故障知道 发展成重大事故后才能被人所知。第二种模式即变电站综合自动化系统。变电站综合自动化系统指利用变电站自动 化技术对变电站的二次设备 包括控制，信号，测量，保护，自动装置，远动装置的 功能重新组合和优化设计而形成的#计算机为核心的综合性的变电站自动化系统。它 代替变电站电磁二次系统，对变电站运行进行自动化监视，测量，控制和协

49、调以及远 方调度中心通信。变电站综合自动化收集较齐全的数据和信息，有计算机高速计算能 力和判断功能，可以方便的监视和控制变电站内各种的运行及操作。主要特征是：功 能综合化，结构微机化，操作监视屏幕化，运行管理自动化，具有简洁、维护方便、 占地面积小，变电运行更可靠等特点。变电站综合自动化系统的结构模式主要有：集中式、集中分布式和分布分散式三 种形式。1）集中式结构集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口，集中采集，集中处理计算甚至将保护功能也集中做在一起，可靠性差，功能有限。其结构如图2-10所示:图2-10集中式结构2）集中分散式系统计算机技术的发展，特别是通讯技术的发展，提出集中分

50、布式的结构，将自动化 系统功能分散给多台计算机来完成，各功能部分通过简单的计算机通信交换信息，可 靠性大幅度提高，维护也相对比较方便，其结构如图 2-11所示：3）分布分散式随着工业控制技术，计算机技术，网络通信技术的进一步发展，分布分散式系统 出现，该系统的主要特点是：按照变电站的元件，开关间隔进行设计。将变电站一个 开关所需的全部数据保护和控制功能集中由一个或几个智能化的测控单元vlEO）完成。测控单元可直接放在开关柜上或安放在开关间隔附近，相互之间用光缆或特殊的 通信电缆连接，大幅度的减少了连接电缆，减少了电缆传送的电磁干扰，且具有很高 的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便系

51、统维护和扩展。其结构如图 所示：交流采样 处理机开关信号处理机操作控制 处理机保护控制 处理机计算机打印机通信控制器调度中心* -A保保护护单单元元控控制制输输出出开关信号输入11-开关信号输入八AM变送器开关位置设备开关控制TVTA控图2-11集中分布式系统图2-11分布分散式系统我国现阶段一般采用的分布分散式与集中组屏相结合的结构。2.7.4变电站监控系统1)后台监控系统基于WINDOWS台机1套1)32位高性能工控机1 台VPHI45OMHZ.128MRAM.2OGB.HD.40CCDROM.1.44MB FD2)21寸彩色CRT1台3)LQ- 1600K打印机1台4)隔离驱动器1对5)

52、系统软件1套6)工具软件1套7)UPS 电源 V2KVA/H1套8)工作台1套9)16位声卡1套10）音箱1对11）调试软件1套12）VQC软件1套13)GPS1台2）系统功能：1）采集和处理：有两种，一种是变电站原始数据采集，一种是变电站自动化系 统内部数据交换式采集。a）模拟量的采集：变电站需采集的模拟量有：各段母线电压、线路电压、电 流、有功功率、无功功率、主变压器电流、电压、功率、频率、相位、功率因数等。 另外，还有少量非电流，如变压器温度等。b）开关量的采集：变电站的开关量有：断路器状态、隔离开关状态、有载调压 变压器分接头的位置、同期检测状态、继电保护动作信号、运行告警信号等。这些

53、信 号都以开关量的形式，通过光电隔离电路输入至计算机。c ）报经处理：可产生工况机率表，摇信变位记录表、遥测异常记录表、事件顺 序记录表、保护故障动作记录表、保护自诊断信息记录表。报警可定义为：摇信状态变化、遥测值异常发生、恢复、运动设备状态变化、与 主控单元通信故障。报警可选择为：报警行显示、音箱、自动推画面登陆工况记录并存档。2）图形编辑功能：主要完成各种类型的画面生成、修改、具有丰富图源种类和 丰富的编辑手段。3）图形显示操作功能：全图形高分辨率画面显示，多窗口操作各应运操作，响 应用各应用返回的信息，响应各应用的要求。4）报表系统：提供制表软件包、供用户生成各种数据报表、定时打印、召唤

54、打 印报表。5）电压无功自动调节模块 VQC有载调压变压器可以在带负荷的情况下切换分 接头位置，来改变变压器的变比，起到调节电压和降低损耗的作用。控制无功补偿电 容器的投切，可改变网络中的无功功率的分布，改善功率因数较少网损和电压损耗， 改善用户的电压质量。3）操作员/工程师工作站1） 32位高性能工控机1台 PHI450MHZ.128MRAM.20GB.HD.40tCDROM.1.44MB FD2) 21寸彩色CRT1台3) LQ 1600K打印机1台4）隔离驱动器1对5）保护软件1套6）五方软件1套7)16位身霸卡1套8) 音箱1对4）功能：1） 工程师站：保护整定值的管理、存储，并调取故

55、障滤波记录、继电保护动作 报告。2）系统对时：通过MOE与公用电话相连，实现拨号通讯等功能。3）操作员站：通过就地遥控网络主站装置与监控总线网相连，能实现监测全所 的运行状况，并可通过一次接线对各控制单元进行操作。5）RC 9698总控单元1）接与分布保护监控一体化装置和综合测试装置连网，收集保护信息和远动数 据。2）或通过保护、管理机与变压器、中高压线路保护装设通讯收集保护信息。3）与电表柜、直流屏、同期装置等外设通信、收集远动数据。4）将收集的远动数据按照多种规约转发远方调度所和当地监控系统。可同时向 两个或两个以上调度所发出不同规约的报文，接受远方调度所和当地监控系统发来的 控制命令，并

56、转发给相应的测控保护装置输出执行。5） GPS通讯，接受并可向各保护和监控装置转发秒脉冲对时信息，以保证事故 顺序记录的准确性。6）无需增加设备即直接实现双备份。7）摇信容量4096点、遥测容量4096点、遥控容量1024点、脉冲容量024 点。6) RCS- 9603主要功能1) 23路开关量变位摇信，开关量输入为10V光电隔离输入。2) 7路变送器接口单元。3) 4路遥控分合，出口为空接点，出口动作保护时间可程序设定。RS-4)遥控事件记录及事件SOE5)支持电力行业标准 DL/T667-1999的通信规约，接口带有光电隔离，配有 485和光纤通信接口，用于组屏安装。主要监控对象为变电站内

57、的分接头和油温。7)保护部分测控功能9路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。b正常断路器分合，小电流接地探测遥控分合。cP、Q IA、lc、C0, 5个模拟量的遥测。d开关事故分合次数统计及事件 SOE等。9路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。b正常断路器分合，小电流接地探测遥控分合。cP、Q IA、IC、CO, 5个模拟量的遥测。d开关事故分合次数统计及事件 SOE等。9路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。b正常断路器分合，小电流接地探测遥控分合。cQ l、CO，等个模拟量的遥测。d开关事故分合次数统计及事件 SOE等。5路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。b分段开关遥控分合。

58、Ol A l C相电流的遥测。d开关事故分合次数统计及事件 SOE等。开关量变位遥信、事故遥信。b3组遥控输出，可作为分段开关及隔离刀闸的遥控分合。c分段开关P、Q la、lb、lc、C0，等个模拟量的遥测。d事件SOE等。7路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。b3路断路器遥控分合、空接点输出、出口动作保持时间可程序设定。cP、Q IUO、CO，模拟量的遥测。 d遥控事故记录及事件SOE等。e4路脉冲累加单元、空接点输入。8路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。b5路断路器遥控分合、空接点输出、出口动作保持时间可程序设定。cP、Q IA、lc、C0, 5个模拟量的遥测。d开关事故分合次数

59、统计及事件 SOE等。e4路脉冲累加单元、空接点输入。8）五防系统：WFDM型防误电脑程控系统五防主机 2509.203(A)tdz 二 tz 0.05/2 =3.453校验：W =0.167hb = 0.167 0.12 0.012 = 2.004 10“(m3)母线应力：Fx =1.73 I2-1 10 =957.57(N/m)d dF：6Gxj = xl =23.89 10 (Pa)10w1每项两条母线 Fs =2.5Kklch 丄 10* =3390.24b条间允许应力、.tyy -、为=(6923.89) 10- =45.11 10J(Pa)条间衬垫允许最大跨距0.774 :：: 1

60、.2满足要求3.1.2 110kV断路器选择计算lekd - Id 即 1200213.168满足要求1) 最大持续工作电流Igmax = 213.168(A)由额定电流In -193.772(A)短路容量 Sh3l un = 2761.287(MVA)2) 动稳校验：咕乞Imax即：36.957 V 41满足要求3) 热稳校验：l：tdz乞1負d724.66 V 998.56 满足要求.其中：tdz 二 tz 0.052 由=171： =2.55无穷大系统时I = I ： I=0 秒时短路电流I二为无穷大短路电流B =1 t=4S 时，查表 得 tz=3.4S t dz=3.45S3.1.3