220kV智能变电站的设计论文

四川理工学院毕业设计（论文）220kV智能变电站的初步设计学生：赵波学号：11021043625专业：电气工程及其自动化班级：2011.6指导教师：周爱华四川理工学院自动化与电子信息系二O一五年五月摘要伴随着工业的发展，世界上正面临着能源短缺与经济发展的矛盾。怎样高效、节约的使用这些不可再生能源？成为当今社会所面临的巨大问题与挑战。我们居住的地球正面临着气候变暖带来的巨大威胁，低碳经济是人类得以延续和生存的必经之路。21世纪80年代末，世界发达国家相继开展了智能变电站的研究与探索，国内外智能电网和智能变电站的成为当今社会的必然趋势，IEC61850协议的制定对为今智能变电站奠定了坚实的基础。智能变电站的建设与发展不仅仅大大的降低了能源的损耗，而且也使得成本得到了大大的降低，本文将从220kV智能变电的一次电气部分设计。首先对原始资料的分析，主变压器的选择，在此基础上提出主接线的设计方案，再进行短路计算和设备的选择。关键词：智能变电站，IEC61850，主接线方案，设备选择AbstractWiththedevelopmentofindustry,

theworld

isfacing

thecontradictionbetween

theshortageofenergy

andeconomicdevelopment.

Howefficient,

economicaluseof

thesenonrenewableenergy?

Becomeenormous

problemsandchallenges

facingsocietytoday.

Theearthonwhichwelive

isfacingahuge

threatofclimate

warming,

thelow-carboneconomyis

theonlywaywhichmustbepassed

to

thecontinuationof

human

survival.Intwenty-firstCentury80

attheendofthe1970s,

thedevelopedcountriesintheworld

havecarriedoutthe

researchandexploration

ofintelligentsubstationhasbecomeaninevitabletrend

intoday'ssociety,

the

domestic

smartgridand

intelligentsubstation,

IEC61850

protocolhaslaidasolidfoundation

for

the

smartsubstation.

TheconstructionanddevelopmentofSmartSubstation

isnotonly

greatlyreducesthe

energy

consumption,

butalsomakesthecostof

greatly

reduced,

an

electricalpartofthedesign

inthispaper

fromthe220kV

intelligentsubstation.

First,

theanalysisofrawdata,

thechoiceofthemaintransformer,

onthebasisofthe

designof

themainwiring,

short-circuit

calculationandtheequipment

of

choice.Keywords:intelligentsubstation,

IEC61850,

themainwiringscheme,

equipmentselection.目录TOC\o"1-3"\h\u17358第一章绪论 ④阻容分压，高低压臂的测量元件既有电阻又有电容其中电阻分压器其有优良的动态特性，但其核心元择分压电阻需要高阻值、耐高压，且稳定性好，因此较适合尸扣、低电压等级。电容分压电压互感器在高电压等级下则具有较好的性价比，同时还具有绝缘强度高、不会与系统发生铁磁谐振等特点，但其暂态响应特性相对较差。实际应用中，根据电压等级及对厅感器折态特性要求等因素选择电压互感器类型。另外，这此分仄器都存在分仄比受环境条件变化影响的问题。5.3.3电子式互感器的发展趋势电子式互感器的研究开展了四十多年，技术逐渐成熟，已初步达到满足实用化程度要求。电子式互感器相对于传统互感器有较多的优点，而今后的发展方向主要是在实际中的运用范围和技术的成熟度集成度。提高电子式互感器的长期运行可靠性从电力系统运行角度看，一次设备长期运行可靠性和稳定性是决定电子式互感器应用前景的关键因素，因此，电子式互感器研究方向仍然是进一步改善其长期运行可靠性。对于无源式纯光学互感器，要减小磁光材料或者晶体自身的双折射以及环境因素等的影响，必须对造成传感单元误差的各种因素进行分析并研究减小其影响的办法。有源式电子互感器由于在一次侧有相对易损的电子器件，因此其可靠性、稳定性等方面与传统的电磁测量方法相比还存在着一定差距，有待提高。(2)智能化的一次设备。电子式互感器具有体积小、质量轻等特点，可以将其集成在IED中，按一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。保护、测控、故障录波及其他自动装置的I/O单元(如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等)作为一次智能设备的一部分，实现了IED的智能化。目前已经出现了将电子式互感器、在线诊断用传感器与断路器及其开关数字控制装置组合在一起构成的智能断路器，其将一个间隔内的隔离开关、接地开关等一次设备及其相应控制装置集成在一个智能断路器内。智能化的一次设备能够实现过程层与间隔层之间的信息交换，真正实现了数据共享，减少了接线，使结构布置更紧凑。(3)紧凑化结构布置。目前，国内智能变电站建设中，独立支撑型电子式互感器采用较多，而当电子式互感器应用于高电压等级时，可以集成到断路器或其他高压设备中，共用绝缘子，减少一次设备占地面积和施工量，也便于安装调试，从而降低了变电站投资成本，缩短了建设周期，紧凑化结构布置相对独立布置更能体现出电子式互感器的优势。5.3.4电子式互感器应用中面临的问题随着国内外智能变电站系统进人实际应用阶段，大量的电子式互感器投人使用。在实际运行中，电子式互感器一方面体现了相对于传统互感器的巨大技术优势，同时也暴露出一些共同的问题，主要有以下几点:1)校验问题，电子式互感器输出为数字信号，现阶段缺少统一有效的校验方法。2)可靠性问题，包括电磁兼容、系统热稳定性及电子元件的可靠性问题。3)交接试验的内容，电子式互感器的交接试验和运行规范与传统互感器不同，需要制造厂商和运行部门协调。总之，电子式互感器在智能变电站的运用，对变电站的智能化具有重大的意义，电子式互感器提高了设备的安全性和可靠性，实现了数据采集数字化和信息的集成化。电子式互感器降低了一次设备采购成本，特别是对于特高压系统，提高了设备可靠性，减少了变电站寿命周期内的总体成本。所以电子式互感器在智能变电站的设计中占有很重要的地位。 第六章智能变电站防雷保护和接地保护变电站是电力网的心脏，随着我国电力事业的的发展，对变电站的智能化要求不断提高，智能变电站采用先进的智能设备实先全站的智能化控制，设备的正常稳定的运行是智能变电站的重要保障，所以对设备的保护是非常必要的，自然界雷电对设备的危害也是变电站所需要重点考虑的，为了避免大面积停电，造成重大的经济损失，做好防雷保护是不可缺失的。6.1智能变电站雷电危害6.1.1雷电侵入电站的途径智能变电站遭受雷击的途径有以下几三方面：1.雷电直击与智能设备和建筑物上面；2.雷击输电线产生的雷电波沿线路侵入变电站；3.雷击点在附近产生的瞬时高压感应到设备上；6.1.2雷电的危害智能变电站通信系统、自动化系统、监控系统、计算机信息网络系统、继电保护系统均大量采用集成电路和CPU单元等的电子设备。当雷击于建筑物，附近大地，交流供电线时形成的过电压过电流侵入设备，又由于高度集成化的智能设备其瞬间承受过电压的能力比较弱，极容易受到雷电过电压的损坏，容易造成电子设备的的故障，继电保护误动作、拒动等情况，严重危害到电力系统的运行稳定性。6.1.3智能变电站防雷保护分析根据整个智能变电站的周围环境，地理位置、土质条件、变电站的运行条件以及设备性能和用途，采取相应的防雷保护措施，对处在不间区域的电气设备接地进行等电位连接，使得电气设备达到统一的防雷效果。1雷电防护分区将需要保护的空间划分为不同的防雷区，是为了更好的在各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位连接点的位置，从而根据不同的防雷区采取不同的防雷措施，更好的做到保护。2留电电磁脉冲防护等级分析综合分析智能变电站咐电磁脉冲防护等级，考虑以下几个因素:（1）根据智能设备杭干扰强度等特点要求。（2）的根据智能变电站电压等级要求口。（3）根据钾能变电站所处地民、当地气象条件，建筑物.度要求。（4）对智能设备安全度的要求。（5）对智能设备凤险评估计算结果分析。根据以上条件，确定智能变电站雷电磁脉冲防护等级，从而选取相应的技术措施。6.2直击雷和雷电侵入波的防护对于直击雷的保护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值，同时施加相应的辅助措施，以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。6.2.1直击雷的防护避雷针和避雷线是防范直击雷的主要设备，由接闪器、引下线和接地体组成。采用避雷针对智能变电站建筑物及高压配电装置进行直击雷保护并采取措施（被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离）防止反击或逆闪络。避雷针的装设可分为独立式避雷针和构架避雷针两种。智能建筑物考虑采用避雷带，在规定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成不大于10mx10m或12mx8m的网格。引下线不少于两根，其间距应满足相应的规程要求。我国规定：135kV及以下配电装置的绝缘较弱，所以其构架或房顶上不宜装设避雷针，而应装设独立避雷针；260kV的配电装置在电阻率小于500欧/米的地区容许采用构架避雷针，而在电阻率大于500欧/米的地区宜采用独立避雷针。3110kV及以上配电装置，在土壤电阻率小于等于1000欧/米时，不宜反击，容许装设构架避雷针。安装避雷针的构架还应埋设相应的辅助接地装置，此接地装置与变压器接地之间电气距离应大于15m,还可以保证当雷击辅助接地体的过电压波在沿地网主变压器传播过程中有足够的衰减，而不至于对变压器发生反击。为了确保主变压器的安全，不允许在变压器门型架上装设避雷针。6.2.2雷电侵入波的防护避雷器是为防止雷电波侵入，进行雷电过电压保护的王要设备。通过掌握各类避雷器的保护原理和性能特点，从而可以根据具体的变电站条件、防护设备的类型、目的、要求，进行合理的选择。对于避雷器有以下两点要求：1在一切电压波形下，它的伏秒特性均在被保护绝缘的伏秒特性之下；2它的伏安特性应保证其残压均低于被保护绝缘的冲击绝缘强度。如果被保护设备就挂在与避雷器连接线路一点上，并且避雷器只要满足以上两个要求，就能有效地发挥其保护作用。而实际变电站的阀式避雷器与被保护绝缘间不是接在一点上，为了节省投资，阀式避雷器一般都装设在母线上，以保护多台设备，因此避雷器与变压器或其他被保护设备之间有一定的电气引线。3接地系统接地是防雷保护很重要的环节。变电站接地系统的合理与否，是直接关系到人身和设备安全的重要问题。不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷，采用何种类型的防雷设备，都要求将雷电流尽快通过接地装置导入大地。变电站接地包合工作接地、保护接地、雷电保护接地。智能变电站接触电势与跨步电压均不能超过允许值。为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位弓}向站外或将低电位引向站内的设施，应采取隔离措施:对外的通信设备、引向站外的所用电设备加隔离变压器;通向站外的管道采用绝缘段等。智能建筑物采用镀锌扁钢接地。接地主网考虑到接地系统长期安全可靠运行对接地材料的高要求，结合智能变电站地质探测结果腐蚀性的情况，对用材进行比较:镀铜钢网、镀锡铜网、镀锌钢网。3.3智能设备过电压保护对于智能系统，在电源线、信号线、接地线等过电压可能侵入的所有端口，装设必要的浪涌过电压保护装置，从而将侵入的过电压箱制到设备耐压允许水平。采用屏蔽电缆等阴档并衰减施加在设备上的过电压。为了彻底消除雷电引起的毁坏性电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过电涌保护器进行等电位连接。智能变电站的防雷保护，综合运用直击雷防护、接地系统、过电压保护等各项技术措施，构成一个完整的防雷体系。通过全方位防护、综合运用、层层设防，保证智能变电站的安全可靠运行。致谢毕业设计即将完成，大学生活也即将结束，我们将步入社会生活中去。在大学期期间，感谢各位老师的辛勤教育和同学们的帮助，谢谢你们让我为即将完成大学生活画上圆满的句号。最应该感谢的是作为我们毕业设计指导的周老师，给予我们的答疑解惑、细心讲解、进度督促等。没有你的帮助和指导我的毕业论文也不会完成的那么顺利。再次表示感谢！至此感谢那些帮助过我的老师和同学们，祝你们身体健康，一切顺利！结束语经过为期几个月的毕业设计，终宇完成厂对《220智能变电站的初步设计》的毕业设计任务。通过这次的设计过程，把这几年的课程相结合和融会贯通课程的交融，提高了自己的提出问题、分析问题、解决问题的能力。提高了自己的设计水平，使自己在以后的实际工作中的专业知识能有效地应用。通过本次的毕业设计，查询了大量的资料让自己的专业知识进一步得到了丰富，为以后的实习工作打下了很好的基础。由于本人的知识水平更有限，有待完善和不足的地方,希望大家多多指教，谢谢！随着国家的发展对电力需求正在日益增加，电力的供应越来越紧张，为了更加高效的利用电能和保证优质的电能质量，智能变电站的发展是必然趋势，虽然智能变电站目前取得了初步成就，但还是有很多难题需要我们去解决，供电部门的任务更加艰巨，工作责任更加重人.国家电网需坚持率先发展、加快发展、全而发展，按照中国国家电网公司和各个供电部门的部署和要求，继续以饱满的工作热情推动电网事业的建设步伐，坚持高标准要求，不断创造新经验，新技术，取得新成就，为把国家电网建设成结构合理、技术先进、安全可靠、适度超前的现代化电网做出应有的贡献。参考文献[1]WoodL.TheEdisonFoundationInstituteforElectricEfficiency.Consumersarethekeytofuturesmartenergymanagement[documentontheInternet].www.edison/iee/issueBriefswood_SantaFe_March10.pdf;2010[accessed29.05.10].[2]BryanC.ClarityDigitalGroupLLCd/b/aExaminer.com.GEadoptsZigbeeprotocolsforsmartapplianceproducts[documentontheInternet].www./x-43343-Energy-Policy-Examinery2010m6d5-GE-adopts-Zigbee-protocols-forsmart-appliance-product;2010[accessed21.06.10].[3]GeneralElectricCompany.Geospringhybridwaterheaterdocumenes.corn/heat-pump-hot-water-heater/electric-water-heater-features.ht