【110kV变电站综合自动化系统设计7600字（论文）】

IV1原始设计资料1.1设计内容某工厂地处在距市区的区域。变电所选择的是三相双绕组变压器，它的视在功率是。图1.1系统示意图1.2设计任务（1）计算得出变压器中主要参数数据；（2）由供电系统和电站以及电厂的具体状况，给出相应的主接线方案，此外，要根据每种方案的经济性来对比，来选择最合适的方案；（3）当发生常见的短路故障时，推算出系统中的电流数据；（4）根据计算出的短路电流数据,选定合适的电力装置；（5）由参数条件和计算出的数据得出防雷保护方案。1.3系统基本情况1.3.1技术要求（1）主变的视在功率：；（2）电压等级：；（3）主变压器：三相双绕组有载调压变压器，有载调压范围：；（4）输入输出线：二回，本期六回，远期十四回；负载的无功功率，应该于场站里补偿超过；（5）所用大部分变压器都选择大接地电流系统；（6）所用接地变压器：各部分都需要装设。1.3.2供电方式（1）侧有2侧供电，以单母线连接；1.3.3负荷资料负荷的预计大小是，侧双线输入，单母线分段联结。在侧输送电的时候，站点高压侧，此次方案里，采用。（2）应根据的分断容量选择的机器装置，根据的分断容量选择机器装置（3）下表1.1为每个车间的详细数据:表1.1各车间负荷分布车间名称有功功率（kW）破碎车间1341原料磨车间7180水泥磨车间14327煤磨车间1765窑头车间2047窑尾车间7090包装车间892公用车间7052负荷计算2.1设备的负荷计算公式所需系数法是计算出有功功率之后求得负荷的手段。下列为其运算时要用的公式：（1）有功功率：（2.1）（2）无功功率：（2.2）（3）视在功率：（2.3）（4）电流：（2.4）2.2各车间的负荷计算工厂每天生产5000吨的时候每一个车间负载的占比，如表2.2所示。由于水泥厂的各电力车间设备种类繁多，负荷计算也比较繁琐。表2.2车间的负荷运算数据序号车间1破碎车间1341441.191411.172原料磨车间71802362.227558.63水泥磨车间143274713.5815082.474煤磨车间1765580.691858.075窑头车间2047673.462154.946窑尾车间70902332.617463.867包装车间892293.47939.048公用车间705231.95742.182.3变电站总负荷计算要得出主变的容量就要先行得到总负荷的数据，运算需要公式（2.5）：（2.5）同期系数，取0.9电网电损率，取5%变电站总负荷：变电站全部有功功率：无需进行无功功率补偿。3电气主接线设计3.1主变压器台数的选择通常情况下变压器的多少要针对多个角度去得出的。工厂里，除了水泥磨车间是归属二级负荷，别的都归属于三级负荷，而二级负荷应该用两个电源来输送电能，由此可知，本设计应该选用两台变压器。3.2主变压器容量的确定拟定了主变之后，就要由校验时的各类变压器的不同参数来充分解析：由于方案中采取的是两个主变，当其容量参数是的时候，我们发现这个数据不符合方案中的标准，那么就要采用高于其容量一级的设备，此时的容量是。加上地域温度对变压器参数的作用:根据可知：因此，我们采用的容量是的设备，下表为其具体参数数据表3.1主变压器型号参数型号额定容量电压比短路阻抗联接组别调压方式YNd11有载调压因为该主变的低压侧用的是三角形接线，需要用专门的消弧线圈，主变的中性点引出线要和消弧线圈相连。3.3主接线方案确定3.3.1变电站主接线分类因为站点里应该装设双主变，则主接线应该选择单母线与桥接线，对于桥接线来说有内桥接线以及外桥接线两种。桥接线一般运行在存在A根回线与A根回线的时候，一般为2（3）进2（3）出。桥接线的话，它在单母线损坏联结引入与引出线回去的情况完全相同,而对于变动引入线与引出线断路器在某些时候,与桥断路器母线耦合。电桥连接通常情况下有两种，是内部电桥连接（图3.1）以及外部电桥连接（图3.2）。图3.1单母线接线图3.2单母线分段接线如图所示单母线分段接线我们一般使用的是双电源输入线,而母线分段开关则是使用隔离开关去耦合（图3.3）。图3.3桥式接线3.3.2方案的技术比较我们的任务方案选择了单母线分段接线。主变低电压部分的引出线到10kV的引入线都选择母线桥方式耦合，剩下的则是选择电缆线方式耦合。4电气设备选择4.1高压断路器高压断路器属于电网中的开关元件。当网络中出现问题的时候,他可以自行运转去得知问题的出现并且快速的断开出现横向故障的部分,有效的阻止其蔓延到其他部分。4.1.1高压断路器的基本要求在让断路器适应所在区域的气候条件等部分外界意外情况的同时,也应该想到此设备组装的经济性和一段时间后的维修便利与否，所以，我们应该想方设法的在确保安全和可靠的情况下去提升效率。4.1.2高压断路器的技术参数额定电压参数要确保符合公式：额定电流参数要确保符合公式：开断电流参数要确保符合公式：动稳定参数要确保符合公式：热稳定参数要确保符合公式：4.1.3110kV高压断路器的选择与校验（1）断路器选择：由之前得到的横向故障电流数据，经过仔细思考，最终选择了断路器。下表是它的具体参数：表4.1LW35-126参数参数名称数值额定电压126kV额定电流3150A额定短路开断电流40kA额定峰值耐受电流100kA额定短时耐受电流40kA额定短时持续时间4S（2）断路器校验：①工作电压它的额定电压要比此装置所在线路的额定电压高，也就是，由于，选型满足标准。②工作电流它的额定电流要比其所在位置正常运作时持续运转的电流大，也就是，由于，选型满足标准。③分段能力它的额定断流容量，要不低于所在位置最大的三相横向故障容量，这样就可以当分段出现问题的时候不被损毁。也就是由于，选型满足标准。④动、热稳定性在装置里经过最大横向故障电流的时候,装置不可以毁坏，应该要使最大动态稳定峰值电流的冲击值要比它的横向故障电流参数高，即，由于，选型满足标准。装置的极限温升要比装置平时运转时候的极限温度波动大，也就是为热稳定的电流，为所对应下热稳定的时间，为短路的电流连续存在时间。由于，选型满足标准。4.1.410KV高压断路器的选择与校验①断路器选择断路器的额定电压应当确保符合：断路器的额定电流应当确保符合：断路器的极限通过电流应当确保符合：下表是采用设备的具体数据：表4.2ZN21-12/1250断路器参数型号额定电压（kV）额定电流（A）峰值耐受电流（kA）短时耐受电流（kA-S）ZN21-12/125010125010031.5-4②断路器校验型号设备的热、动稳定如果想要检验的话，可以参考高压侧，下表列出了断路器详细数据：表4.3ZN21-12/1250断路器具体参数ZN21-12/125010kV12kV309.30A1250A25.11kA31.5kA64kA100kA3380.064()31.52×4=3969()64kA100kA经过与标准条件的对比，可知所选的设备型号满足标准4.2高压隔离开关的选择其运转时有一些动作上的间隔，很容易发现，这个间隔的相间的绝缘装置一般叫作隔离刀闸，需要和断路器一起搭配投入运转。它一般会在线路里的高压侧隔离中发挥自己的作用。它通常有室内和室外这两个形式，我们的任务方案选择室外形式。4.2.1隔离开关的基本要求（1）隔离开关应该存在的符合要求的热与动稳定性；（2）如果要和断路器一起搭配投入使用，应该让其先行断开，再让断路器进行合闸操作；（3）它通常不会专门安装消弧的额外设备，因此不可以在其带载运行的情况下去分合闸；（4）需要让装置的构造简略一些，它的分断位置需要存在稳定可靠的绝缘设施，让它可以在非正常环境情况时依然正常工作。4.2.2隔离开关的技术参数隔离开关的主要参数：（1）额定电压，系统电压持续运行于极限的运行情况时，隔离开关可以稳定工作的电压；（2）额定电流，可以经过长时间稳定运转下的隔离开关的电流；（3）热稳定电流，就是于规定时限里经过隔离开关的极限电流，让其可以承受，不会被它运转时升高的温度去损毁。（4）动稳定电流，就是经过隔离开关极限的瞬间横向故障的冲击电流。4.2.3110kV侧隔离开关的选择与校验（1）隔离开关的选择由之前得到的横向故障数据，经过仔细推敲，我们采用了的隔离开关。下表是它的详细参数数据：表4.4GW5-126参数额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流额定短时持续时间126kV2000A80kA31.5kA4S（2）隔离开关校验①工作电压很容易可以看出我们选定的隔离开关此项数据为，高于，选型满足标准。②工作电流很容易可以看出我们选定的隔离开关此项数据为，高于，选型满足标准。③动稳定性校验想要让隔离开关里经过极限横向故障电流的时候可以稳定运转，就要得出它的动稳定电流，它的极限大小要比设备所在位置的横向故障电流冲击值大，也就是，由于，选型满足标准。④热稳定性校验在隔离开关经过极限横向故障电流的时候，隔离开关的极限温升要低于它能够正常工作的极限温度，也就是为热稳定电流，为所对应下热稳定时间，为短路电流连续存在时间。由于，选型满足标准。4.2.410kV侧隔离开关的选择与校验①设备的选择最大工作电流：额定电压：额定电流：开断电流：下表是我们采用的设备具体数据：表4.5ZN21-12隔离开关参数类型额定电压（kV）额定电流（A）峰值耐受电流（kA）短时耐受电流（kA-S）ZN21-12/315012315010040-4②设备的校验设备的热稳定参数是否达标：在线路出现横向故障问题的时候，故障电流具体持续多久是浮动的，想让设备可以准确运转，就要有：里面的，，可以得出，由于，因此非周期分量会持续，也就是。在的时候，周期分量等值时间,那么可得：通过推导得出的数据能够得到，因此达到了设备的热稳定标准。设备的动稳定参数是否达标：，由之前推导出的数据就能够晓得如何实现动稳定，下表就是其详细数据。表4.6ZN21-12隔离开关具体参数计算数据ZN21-1210kV12kV1818.65A3150A25.11kA31.5kA64kA100kA2048()31.52×4=3969()64kA100kA基于以上数据能够看出，我们采用的ZN21-12达到了方案要求。4.3互感器的选择此设备的作用就是用来连接主回路和二次回路的，一般拿它测量线路里的多样元件的参数数据，还可以保护这些装置元件。4.3.1110kV侧电流互感器的选择与校验（1）电流互感器的采用条件：①互感器110kV部分的额定电流要比系统稳定运转时的极限运转电流的120%-150%大；②互感器的动稳定性要符合：（是企业给的稳定倍数）③装置的热稳定性需要符合的标准：，厂家提供的热稳定倍数电流互感器一次侧电流热稳定时间（2）电流互感器的采用和确认：①电流互感器的采用经过仔细推敲后，我们采用了的互感器。下表就是它的详细数据：表4.7110kV侧电流互感器参数型号额定电流比（A）1s热稳定倍数动稳定倍数LCWD-110（300～600）/575150②电流互感器的确认这个设备的额定电压和装置所在位置电压等级一样，基于横向故障推导得出的数据能够得出运转电流是，装置的额定电流，满足条件动稳定参数的确认：，满足条件；热稳定性参数的确认：基于设备参数比对可知，满足条件。4.3.210kV侧电流互感器的选择与校验①电流互感器的选择低压侧设备的一次电压：低压侧设备的一次电流：基于得出的参数数据能够去挑选设备型号，仔细推敲后，采用的设备型号为，下表是该设备的具体数据：表4.8LZZBJ10-10电流互感器参数设备LZZBJ10-10项目产品数据计算数据12kV10kV2500A1818.65A1562.5kAS625kAS321500kA64kA一次侧额定电流二次侧额定电流②电流互感器的校验设备动稳定性确认：：基于得出的数据能够得出结论，达到了校验标准。设备热稳定确认：基于得出的数据能够得出结论，达到了校验标准，那么可知型号为的设备满足要求。4.3.3110kV侧电压互感器的选择（1）此设备通常会根据下列三个条件进行挑选：①设备额定电压和待联结线路要相同。②设备的高低压侧同样安设了熔断器。③互感器110kV侧的额定电压和它待联结的高压绕组电压U1需要符合式子：。（2）高压侧设备的挑选由之前得到的横向故障电流数据，经过仔细推敲，最终采用了的电压互感器，下表是它的具体数据：表4.9110kV侧电压互感器参数型号额定变比不同准确等级下额定容量（VA）最大容量（VA）1级3级JCC-11050010020004.3.410kV侧电压互感器的选择两侧的额定电压数据：，。基于之前的数据去区分的话，此装置理当为3P级。由多方面得到的数据分析后可以得知应该选用的设备。这个型号设备的变比是：下表是所选设备的详细数据：表4.10JDZXP11-10Q电压互感器参数型号准确级组合额定引出极限输出额定绝缘水平JDZXP11-10Q0.2/6P10/50VA150VA12/42/75kV4.4电线电缆的选择电缆是以单根或是多根电线经过一些工序制作出来的电力元件。因为电缆正常工作时流经了不小的电流，当出现横线故障的时候会受到热效应的影响。所以，要根据实际情况使用合适的材料以及截面积。4.4.1线缆材料的选择通常情况下此元件有铜和铝两种材料。我们的任务方案选取铜芯作为电力元件，选取能够屏蔽它的电缆去控制。导线应该按照高压侧配电设备的导线去使用到钢芯铝绞线，低压侧需要去使用到铜芯母线桥。4.4.2线缆截面积选择我们的任务方案选取相对经济的电流密度去有据的采用元件的截面积。它由此得出数据：经济的截面，流过母线的长时最大工作电流，A经济电流的密度，方案中站点的年最大负荷利用小时超过了五千小时，与此同时元件是铜芯，根据相应材料文献的记载，能够得到经济电流密度是。所以高压侧配电设备截面积是：4.4.3110kV侧导线的选择与校验基于已知的元件一些数据，高压侧配电设备我们应该采用的导线。想要确认热稳定性是否达标就要用最小稳定截面去验证，也就是导线截面最小热稳定面积导线材料热稳定系数短路电流的热效应根据相应材料文献的记载能够得出：由于，满足标准。4.4.410kV侧导线的选择与校验①导线的选择通过经济电流的密度采用截面：铜芯电缆，，。ZRA-YJV22电缆的截面积是,持续运转可以承担的载流量是，。在土层是的时候，所选输电元件的载流量校正系数，在元件之间距离是的时候，并列十二条直埋输电元件的校正系数，他们能够支撑的载流量是：,达到了选型标准，下表是所选型号的具体数据：表4.11ZRA-YJV22电缆允许载流量参数型号缆芯截面(mm)2空气中敷设(A)直接敷设（A）ZRA-YJV22200210190②导线的校验以横向故障的热稳定性检查元件截面：mm2及与之前的推导能够得出，，推导符合标准的元件最小截面积：符合选型标准。以电压降落百分数检查：符合标准，那么采用型号能够满足任务方案的标准。5防雷、接地保护5.1防雷保护5.1.1避雷器的配置每当下雨天的时候，电网上就有几率出现感应和雷击过电压，雷电会以电波形式顺着电网，传输到站点内的母线，这对站点里所有的电力装置都有很大隐患。若要让这一情况无法发生通常最有用的方法是在站点母线上安装避雷器。我们在挑选此设备的时候可以基于被保护装置的绝缘等级去采用避雷器。氧化锌避雷器它于安装时并没有串联间隔，存在相对不错的保护特性，不会出现工频续流的状况，通常110kV、10kV线路我们会选用这一电力装置。避雷器的选择和校验：（1）选型有任务方案的标准，我们采用了氧化锌避雷器。（2）额定电压：由电压条件，本次任务方案采用了HY5WZ1-126/134型号的设备，下表是它的详细数据：表5.1HY5WZ1-126/134避雷器参数类型额定电压（kV）灭弧电压（kV）工频放电电压（kV）冲击放电电压峰值（kV）冲击残压（kV）（3）灭弧电压：最高允许工作电压校验：直接接地电压校验：，满足要求。（4）工频放电电压：电压下限值校验：电压上限值校验：工频电压上、下限值均满足校验要求。（5）残压的校验：（6）冲击放电电压的校验：由上面的校验数据可以知晓，HY5WZ1-126/295型避雷器符合这一次的设计要求。10kV侧避雷器的选择和校验：（1）型式选择根据设计的规定选用HY5WZ-17/45氧化锌避雷器。（2）额定电压的选择：所以选择HY5WZ-17/45避雷器，其参数如下表5.2：表5.2避雷器参数类型额定电压（kV）灭弧电压（kV）工频放电电压（kV）冲击放电电峰值（kV）冲击残压（kV）HY5WZ-17/451718.635524551.8（3）灭弧电压：运转时可以承受的电压上限校验：直接接地：，符合标准。（4）工频放电电压的校验：最低电压：最高电压：,最高，低电压都符合校验标准。（5）残压的校验：kV＜45kV，符合标准。（6）冲击放电电压的校验：，符合标准。基于之前计算得出的数据，我们所选的设备符合选型标准。5.1.2避雷针的配置的基本原则①通常来说设备若是独立式的，就应该放在独立接地的设施上。若处于土层电阻率低的区域，它的工频接地电阻。在出现突发情况的时候，就能够把此接地设备和主接地线路相连，不过它和主接地线路之间的地下联结点沿接地线的距离要比长。②此类设备和变、配电设备在大气的距离为，此类装着的接地设备和变、配电所的主接地线路在大地下的间距为，，是冲击接地电阻。5.1.3避雷针位置的确定我们一定要基于站点电力装置的平面布置图去具体选定避雷针最开始装设的地点，它和电气装置的长度需要符合规定标准。①和其上的配电设备，通常会把它放在配电设备的构架与屋顶位置，但地处土层的电阻率不小于的区域，就需要单独安装。②此类设备应该安装独立接地设备，它的工频接地电阻低于。③和其下的高压配电设备构架或是屋顶就不适合安装此类设备了，这是由于它的绝缘等级非常有限，遭受雷击的话有较大概率出现反击。基于一些相关的标准，站点里一个避雷针可以保护的大地直径范围应该为300%的避雷针器高。我们任务方案里的大地直径是，最高处直径是，高度是。所以采用避雷设备高度是。图5.1变电所平面图图5.2避雷针原理图5.2接地网设计基于安装地的各种环境土质，选择与其对应的减小电阻的操作，把经济性作为最重要的标准去铺设它的接地线路，而且需要使用相对来说优质的材料。与此同时接地线路要做到可靠优质，必须用优秀方案去保证接地线路的性能体验。我们在任务方案里，使用了合适的方案去减小了接地线路的电阻，从而使其可以符合方案标准。由变电站的拟建地环境可知需要从南边开挖，在北边回填，两边相差大概，北边安装了台各样长短的接地体。他们分为与这两类，用料为镀锌角钢。还应该高标准的监督回填工程。因为要增大接地体的利用系数,应当选择的镀锌扁型钢，变成四条支路进入变电站。结束语在我们的任务方案里，需要在条件允许的情况下使用小型且集中的设备，从而使用更小的站内空间。还要途径繁琐的推导与校验，使站内的每一类电力装置都能够符合负载要求，但也要考虑到设计的实用性，不能只是空中楼阁，这些问题此次任务方案都有涉及，目前以我的理论水平算是符合了标准。这次任务方案里的设备都符合负载标准，