电气工程及其自动化毕业论文-110kV户外配送式变电站电气设计研究

绪论1.1配送式变电站的建设意义在我国，由于近几年来的高速发展，对能源的要求越来越高，对人才的要求也越来越高。目前，我国电力工程建设中技术、质量、工期等方面存在着严重的问题，而现有的变电所建设方式已经无法适应既要保证工程质量又要保证工期的需要。但在这一过程中，城市所能利用的土地和空间都在不断减少。由于我国有关的法律、法规、体制、流程的不断健全，加上人民群众的权益保护，使得在电力系统中征收土地变得更加困难。在常规的变电所施工中，二次装置在现场布线、调试的工作量很大，一般都是在土建、电气基建等全部完工后，再进行施工，从而对工程进度造成了很大的限制。多种原因促使变电所的设计与施工向着一体化、定制、紧凑与模块化的发展趋势发展。按照安全性、适用性、通用性、经济性的原则，我国电力公司率先在全国范围内开展“标准化设计，工厂化制造”的标准化配网智能化变电站的建造。按照规范，智能化的配电网的建设应当达到：（1）将新技术综合运用于工程中，使工程的规划、建造规范化，使工程的规范化、规范化；（2）实现面向“大运营”“大维护”需求的高层软件的规范化；（3）使设计，采购，施工，运营等环节得到有效的连接，从而提升网络施工的效能；（4）推动工厂制造、组合性建造，提高电力网络的建造水平。预制化、模块化的二次复合装置，可以做到既可使用又可以最大限度地做到了工厂化的生产，降低了在现场进行二次的配装和调整的工作，最大程度地缩短了建设时间，便于后续的维修。在建筑配变工程中，可以实现设计标准化，组合模块化，生产工业化，集约化，具有较高的技术含量，较低的资源消耗，较少的环境污染，较高的精细化水平。随着我国配送式变电站的推广，电力系统的自动化程度将会进一步提高。1.2国内外研究现状20世纪80年代美国和90年代日本相继推出了33kV一体化模块化变电所，引起了众多公司和专业人士的重视，并被公认具有施工简便、速度快、占地面积小等优点，具有广泛的推广价值。在2006年度美国达拉斯国际电工电子与电气工程技术交流大会上，来自世界各国的厂商展示了众多与变电所建造有关的模块式设备。指出了组合式变电所是未来变电所的发展方向。我国66KV组合式变电所已于2008年初在我国东北地区正式投入运行。这个方式打破了常规的传统户内和户外型变电站的限制，在对减少土地占用、降低变电站造价、缩短建设周期、与周围环境协调、提高运行可靠性、减少设备维护等众多方面进行全面考量的时候，它为人们带来了更多的选择，特别适合于污秽地区、高原地区、临时型站及那些不易选择变电站建设地点的场合。当前，ABB和GE等一些外资企业在环境控制、矿业和能源等领域均有相似的电子房屋(E-HOUSE)，其最终用户主要集中在具有特定天气和地形的中东和澳大利亚等国家。其特征是：外观没有固定的规范（大部分都是较大的，需要大量的搬运），按需要而定；室内的结构非常的繁复，而且非常的实用，而且非常得昂贵。内部环境调节以空调为主，并且仍然使用的是在现场的布线。1.3本文研究的主要内容本次课程设计的主要工作包括：（1）通过文献查找对变电站研究现状分析；（1）在变压器选择的基础上，对变电站的负荷进行了分析，并对主变压器进行选型。（3）针对本地区的负荷种类和今后的用电量变化情况，选择出相应的主接线方案。（4）设定系统的重要结点作为短路点，并对其进行相应的短路和冲击电流的运算。（5）选取电连接所需的关键部件的装备，并根据上述内容，采用对应的参数，对其进行了性能检验。（6）在每个电压水平上，设计分配设备。（7）110kV户外配送式变电站二次系统设计，从可行性与实用性出发，通过对二次装置进行改造，以提升预制舱的使用率，降低预制舱的数目，在未来对变电所的接线模式进行展望2变压器选择2.1负荷计算变电所的变压器是变电所的重要组成部分，它是变电所高效运行的重要保障。在选择特定的模块时，首先要对系统中每一端的载荷进行分析与计算。表2.1所示为以初资料为基础的负荷分析。表2.1各电压等级负荷计算结果电压等级有功功率功率因数视在功率200.825480.8602.2主变压器选择（1）变压器台数、容量选择变压器主要对系统的电压转换负有责任，并将电力输配电给各种客户，以未来5-10年的发展情况为基础，对电力系统展开了各种分析，最后才能对其进行合理的选择。在此基础上，设定了本地区所有电压级别的最大负载。在电力系统中，为确保向客户提供不中断的电力供应，通常选择两个主变，以确保备用功能。单一装置的能力应达到主要负荷的能力，并且不应少于全部负荷的70%。（2）变压器样式的选择由于所选的变电所具有三种不同的电压水平，所以选用了三相变电所。在保证系统稳定运行的前提下，提出了一种有载调压控制方案。在无中断电源条件下，二次侧的电压随着负荷变化而变化。变压器选择（2-1）综上所述，本变电所选择两台三绕组有载调压变压器，其主要参数如下：表2.2主变压器参数型号容量比额定电压高压侧中压侧低压侧3变电所主接线设计3.1变电所主接线基本要求电气主接线是变电所的重要组成部分。要与输出需求及负荷容量相联系，确保关键负荷不会降低，并维持某种超前发展。电力系统中电力系统的主要线路的合理选取，直接关系到电力系统的安全可靠、安全可靠的生产和生活水平的提高。该方案的主要特点是：（1）运行可靠性在主要线路的设计中，应充分地考虑到其他线路在发生重大维修或发生事故时，是否能够对关键负荷提供可靠的电力供应。当重要的装置，例如断路器，断路器，断路器，断路器出现了不可控的故障，会不会严重地影响到整个体系的运转？在系统的开发过程中，电源的可靠度是系统的首要要求，应优先考虑。（2）接线方式灵活性在常规情况下，变电所的电源往往随负载的改变而改变。设施的维修与安排直接关系到整个体系的运转。所以，为了容易转换和维修，应该选用弹性的接线方法。在出现事故时，能够迅速地对损坏的装置进行处理，从而降低事故的伤害，保证作业者的生命财产的完整。（3）操作便捷性主要线路的设置应在保证电力供应的可靠度的同时，尽可能地明确易懂，以减少运行过程，使运行人员更容易理解。不然，就会面对操作人员难以把握的局面，往往会产生种种疏漏，引起重大问题。（4）成本经济性连接方式有很多种。在选用何种方式时，还要综合考量工程造价、运营及维修费用等因素。在进行各种方法的对比时，在同等条件下，从最优的方法中选取最优的方法，从而达到节约投资，提高收益的目的。（5）发展前瞻性当今社会，社会的发展一日千里，电力消费也在迅速增加。为了适应日益增加的电力容量，在进行变电所的规划时，既要符合当前的负载需要，又要综合考虑今后的发展情况。主线路的结构要易于扩充。3.2110kV变电所主接线方案针对不同的电压级别和负荷，对电力的主要连接线进行了选择和组合。本体按是否有无母线可作粗略的区别。在这些线路中，没有母线的多为桥型或角型，使用相对较少。在电力电子设备中，一般采用桥联方式，当电网中仅有两个变电所，且输电线路数目不多时，一般采用桥联方式。常见母线包括：单母线，单母线段，双母线段，待旁路段，段母线等，其种类可以按照系统的可靠度和负荷环线数量来选用，是当前最常用的一种。3.2.1110kV侧主接线选择110kV侧共有两条进线，且负责着给35kV和10kV侧提供电能，所以初步设计有外桥接线和单母线分段两种方案，其详细对比如表3.1所示。表3.1外桥接线和单母分段的比较方案方案I外桥接线方案II单母线分段可靠性适合于线路短、故障率低、传输功率大、可靠性不高的应用用一个母线分段将主要负荷分开，由两个母线组成，使电力供应更加稳定灵活性通过对变电所进行的多次投切，使得变电所的操作更加经济，更加便于调度一条线失灵时，可以使用一个开关来断开一条有缺陷的线，而不会受到其他线的影响。经济性外桥式接地方式使用的开关比单母式接地方式使用的开关要少，具有较高的性能价格比单母段的线路也很容易连接，需要的设备也很少，因此，它的投资也很低。经上述比较，仅有两条110kV侧进线。在保证系统稳定可靠的前提下，方案1所设计的电源具有经济、灵活、易于扩展等优点，能够满足系统对电源的需求。所以，经过全面的对比，建议在110kV侧选择方案1。3.2.235kV侧主接线选择该变电所的主变系统以35kV为主体，且重大负荷所占比例较大。通过对两种配线方式的分析，确定了两种配线方式，以确保系统的安全可靠。第一种是采用单母线段带旁路，第二种是采用两种母线的母线方式。表3.2列出了具体的对比。表3.2单母线分段带旁母接线和双母线接线的比较方案方案I单母线分段带旁母接线方案II双母线接线可靠性在将母线用断路器进行分段后，可以从不同的部分引出两条回路，用于重要客户，可以确保供电不间断，可靠。对母列进行维修时，不会对电力造成影响，对任何一条母列进行维修时，都只会对线路造成影响。母线发生故障后能迅速恢复电力供应，具有较高的可靠性。灵活性在线路出现故障的情况下，区间开关会自动地将故障区间隔离开来，保证正常区间的母线不中断供电。易于操作，易于扩充，便于试验经济性布线简便、投入小、年运营费用低架线装置多、投资大、占用大通过比较可以看出，方案1是一种比较经济的方法，而二是一种易于扩充的方法，但是这两种方法都是可靠、灵活的。针对某变电所35kV侧负载大、线路多的特点，选择第1种新的变电所设计方案。3.2.310kV侧主接线选择10kV侧有8条线路，其中一类线路和二类线路的负值为50%。按照电网的电压水平及负荷的特性，采用了两种不同的供电方式：一次母线分段供电方式，一次母线加旁路母线供电方式。表3.3给出了具体的对比。表3.3单母线分段接线和单母线分段带旁母接线的比较方案方案I单母线分段接线方案II单母线分段带旁母接线可靠性配有断路器的母线区段，可以从其他区段中引出重要客户，确保电力供应的不中断能够确保向客户提供源源不断的电力。灵活性在一次回路出现故障的时候，部分断路器会自动地将故障部分隔离开来，这样就可以确保正常部分的母线不中断供电，不会导致重要用户停电。对某一路段进行维修，不影响其他路段的正常运行；检查所有进入和离开线路的开关，不会对现有线路的供电造成影响经济性接线简单、操作设备少、投资少、占地小、年操作成本低配电装置比较复杂，会增加设备的投资，使操作变得复杂，还会占用很大的空间。通过比较可以看出，第一种方案的电力供应更加稳定，但是其造价较高。因10kV侧的主要负载为两路，故两路可以分别接入一条母线的两个部分。从改善供电可靠性的角度出发，经过综合分析，认为本变电所10kV侧负载大、线路多，应选用第一种方法。3.3本章小结通过对变电所主接线进行设计，电气主接线是变电所的重要组成部分，针对不同的电压级别和负荷，对电力的主要连接线进行了选择和组合。在110kV变电所主接线方案中，110kV、35kV和10kV都选择出相应的主接线方案。

4短路电流计算4.1计算目的当在出现短路时，通过装置的电流将增大，与此相对应的发热也将增大。所以，在选用装置时，必须先对装置的短路电流进行计算。以下是主要目的：(1)对主连接方式中的短路电流限制措施的必要性进行测定；(2)选择电力装置时，采用短路电流法对其进行相关校准；(3)配电网设备之间的线路间距是否满足规定；(4)）计算保护调节的数值。4.2计算步骤(1)设定参考点，求出系统中各个单元的当量阻抗，为以后的计算做好准备；(2)设定断路点(trippoint)；(3)绘制各种短路情形下的等值阻抗图谱，将其简化为最简格式；(4)将对应电源通路上的阻抗转换成对应电源容量下的发电机转移电抗；4.3计算方法4.3.1基准值当电压级别越高时，等值阻抗中的阻值越低，所以通常是用电抗法进行计算。通常，基准容量为100MVA，基准电压为每级1.05倍。首先对每一种原始部件各原件的标幺值，然后短路电流量化时，再进行换算。按照所选取的标准，在各个电压水平上，可直接求出相应的电流、电抗。基准电流：(4-1)基准电抗：(4-2)4.3.2各元件参数标幺值计算按平均额定电压之比计算：发电机的额定电压计算(4-3)变压器额定电压计算(4-4)对于三绕组变压器，需要进行短路电压百分数的折算：（4-5）线路(4-6)4.3.3三相短路电流计算目的变电所与火力发电厂连接，在此基础上，根据不同的电容，分别求出了不同的传输阻抗，并参考计算结果，得出了在各时刻在不同的三相短路电流。用下面的转换公式来计算电抗：(4-7)(4-8)式中：、。参考计算图的方式在应用上有一个限制，那就是，在所计算的阻抗超过某一极限（通常设定为3.45）后，对应情境中的短路电流将不会减少，在每一瞬间中的数值与最初的短路数值相等。可以以参考值为基础，按下列公式直接计算出短路电流，公式如下：(4-9)计算短路电流周期分量的有名值。(3-10)4.3.4冲击电流的计算由电流波形可知，在基准频率的交流电流中，在短路瞬间之后的半个周期内，所对应的最大冲击力值ish，是进行稳定化计算的一个重要基础，它的计算公式如下：(4-11)式中Ks——冲击系数。（本设计中选择值为1.8）4.4短路点选取在进行短路电流计算时，首先要做的就是设定短路点。只要设定得恰当、精确，就能获得所需要的电流。获得短路电流的目标是为了给设备选择提供一个参考，在决定具体型号的时候，它被用来作为基本容差的基础，而冲击电流值则更直观地成了对动态稳定性进行检验的基础。这个过程的工作与设备选择的精确度有关，它会对设备的安全运行产生影响，从而预防原本可以避免的电气事故的发生。从总体上来看，每一种电压级别的母线都有可能出现短路，从而达到了选择不同级别设备的目的。4.5计算过程4.5.1计算阻抗标幺值选取基准电压110kV侧为115kV，35kV侧为37kV，10kV侧为10.5kV，基准容量SB=100MVA。系统按最大运行方式运行，求三相短路电流与最大冲击电流。各电压等级下基准电流如下表4.1所示：表4.1不同电压等级基准电流和基准电抗表220kV110kV10kV(1)发电机（4-12）(2)变压器电源侧双绕组变压器（4-13）主三绕组变压器表4.2主变压器的阻抗电压参数（4-14）（3）线路（4-15）系统等值网络和短路点选择如下图所示。图4.1等值阻抗图图4.2短路点的选择4.5.2110kV母线处短路将110kV侧母线当作k1的短路点，将等效阻抗串并联作为简单的简化，将不相干的通路去掉，并将单边的阻抗重新表达，见图4.3。具体的计算步骤是：图4.3k1点短路等效阻抗图（4-16）计算发电机对于短路点的转移阻抗：（4-17）查运算曲线可得，对应阻抗下发电机短路电流为：（4-18）计算得各时间短路电流为：（4-19）三相短路时的冲击电流值为：（4-20）4.5.335kV母线处短路将35kV侧母线为k2短路点，对等效阻抗进行串并联化简，省去无关路径，单侧阻抗进行重表示，如图4.4。具体计算过程如下：图4.4k2点短路等效阻抗图（4-21）计算发电机对于短路点的转移阻抗：（4-22）查运算曲线可得，对应阻抗下发电机短路电流为：（4-23）计算得各时间短路电流为：（4-24）三相短路时的冲击电流值为：（4-25）4.5.410kV母线处短路将10kV侧母线为k3短路点，对等效阻抗进行串并联化简，省去无关路径，单侧阻抗进行重表示，如图4.5。具体计算过程如下：（4-26）图4.5k3点短路等效阻抗图计算发电机对于短路点的转移阻抗：（4-27）查运算曲线可得，对应阻抗下发电机短路电流为：（4-28）计算得各时间短路电流为：（4-29）三相短路时的冲击电流值为：（4-30）至此，各点的短路电流计算完毕，根据各电压等级下的故障电流值，即可进行设备型号的选择、校验。4.6本章小结根据对短路电流的计算，对设定系统的重要结点作为短路点，并对其进行相应的短路和冲击电流的运算。5电气设备选择5.1概述电力系统的选择是整个工程的关键，也是最难解决的问题。与所选择的装置的特征参数相比较，检查它的容限。如果误差符合规定，就采用这种装置。若不能达到标准，应以较高水平的仪器替换，并再次检验。在选用设备时，必须结合项目实际，在保证安全可靠的前提下，采取新的技术措施，以达到节省投资的目的。合理的设备选择，既能保证电网在长时间带载的情况下，又能保证电网在突发能源波动、过剩和故障的情况下，仍能保证电网的安全稳定。5.2断路器的选择断路器是电力系统中重要的联接设备，其电气特性要求很高，而灭弧室又是实现联接的唯一手段，其成本比其它连接设备要高。在电力系统的运行中，断路器起着至关重要的作用，它不仅能确保系统的正常运行，而且还能确保系统的稳定运行。这样的装置，对它的要求就更高了。在装置选型中，除了要符合一般的参数及容许偏差外，还要考虑到断路器所处的地点，对装置的开断能力进行检验。5.2.1选择依据(1)根据标称的电压水平进行选取该开关的工作电压必须符合下列条件：（5-1）式中：；(2)根据标称的电流进行选型在一般电力操作情况下，所述开关的额定电流必须可以承受最大的负载电流。（5-2）式中：Imax--最大持续工作电流的计算方法为：（5-3）式中：(3)基于标称开关机电流的选取断开电流是当电力系统在断开或开启时，由于大量的短路电流产生的电弧作用而产生的尖峰电流。以下是计算方法：（5-4）(4)检验热稳定在电力系统中，如断路器等经过短路电流时，系统会产生显著的温度升高，当温度升高到某一温度值时，系统的温度就会升高。以下是其计算公式：（5-5）式中：；；秒内允许通过的短时热电流。(5)对动力稳定度的检验动力稳定是指装置在受到脉冲电流的机械影响时，仍能保持一定的耐受能力而不发生破坏。以下是其计算公式：（5-6）式中：；5.2.2110kV侧断路器选择在全负载情况下，对该系统进行了最大的计算。选择110kV端的开关是六氟化硫磺，具有以下的技术指标：

表5.1断路器参数（满足）（满足）（满足）当主备保护的动作时间为0秒，备用保护的动作时间为2秒，则热稳定电流计算时间为：（满足）（满足）5.2.335kV侧断路器选择选择35

kV端的开关是六氟化硫磺，具有以下的技术指标：表5.2断路器参数型号额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）4s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）额定开断时间（s）LW8-35/160011016002525630.06（满足）（满足）（满足）在主、备用保护0、2秒的情况下，求出了系统的热稳电流所需的时间：（满足）（满足）5.2.410kV侧断路器选择10kV侧选定断路器为六氟化硫，其技术参数如下：表5.3断路器参数（满足）（满足）（满足）在主、备用保护0、2秒的情况下，求出了系统的热稳电流所需的时间：（满足）5.3选择隔离开关在电力系统中，绝缘开关是一种非常关键的断电设备，它一般和断路器一起工作。因为不能进行灭弧室作业，故应在没有电气设备连接时进行切断作业。在电子领域，一种能把一个连接区域其它区分离开来的分段校准设备称为电连接。在选用装置时，应结合现场电压和电流，对装置进行配置，并对装置的稳定性进行检验。5.3.1110kV侧隔离开关选择在110kV端选择了GW4-110/1250型断路器，该断路器的主要技术指标是：表5.4GW4-110/1250隔离开关参数型号额定电压（kV）额定电流（A）4s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）GW4-110/1250110120031.550额定电压：满足额定电流：满足热稳定：满足取主保护与后备保护动作时间为0s和2s，则热稳定电流计算时间为：满足动稳定：满足5.3.235kV侧隔离开关选择GW5-60

D/1000型35kV侧断路器，主要技术指标为：表5.5GW5-60D/1000隔离开关参数型号额定电压（kV）额定电流（A）4s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）GW5-60D/100035100031.5100额定电压：满足额定电流：满足热稳定：在主、备用保护0、2秒的情况下，求出了系统的热稳电流所需的时间：满足动稳定：满足5.3.310kV侧隔离开关选择型10kV侧断路器，主要技术指标为：表5.6GN2-10/2000隔离开关参数型号额定电压（kV）额定电流（A）5s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）GN2-10/20001020005185额定电压：满足额定电流：满足热稳定：热稳定：在主、备用保护0、2秒的情况下，求出了系统的热稳电流所需的时间：满足动稳定：满足5.4选择母线其中，汇流排是主要的电器接头，也是输电线路的主要接头。该装置在前端采集电力，然后将电力传输到汇流条的尾部。在选用导线时，应充分考虑运行电流对导线的作用，并同时伴有较长时间的加热及环境电晕现象，极易导致外围失效。而母线一旦出现故障，则会引起与之相关联的全部负荷倾斜、欠载或与之相关联的母线烧坏，其后果是相当严重的。对于导线的类型，可以按照其所处的电压级别来决定其材质，再按照其所处的电流状况来决定其截面面积。通常情况下，35kv及以下电压等级，并联时应选择矩形母线。在35

kv及更高的情况下，采用带铁心的铝丝为宜。在高压级别超过110kv、持续运行电流超过8000安时，室内室外配电网和室外配电网采用管状母线。根据：(1)如何选取一种可供长期使用的加热器在选取汇流排时，根据汇流排热量的大小来确定汇流排截面。经过较长时间的持续使用，仍然能够达到使用要求。以下是其计算公式：（5-7）式中：：（2）热稳定校验：在特定的导线断面S，在短路情况下，应达到最高的发热率。以下是其计算公式：（5-8）式中：；；；t为短路等值时间（s）。（3）（，，铜为）。5.4.135kV侧母线选择因此，最初选定的母材为型钢芯铝丝。表5.7LGJ-700钢芯铝绞线参数截面（mm2）载流量（A）铝（截面）钢（截面）集肤系数7001220692.2385.951.025为了保证长时间的受热，对其进行了热稳定检验：由表格C=89可知，导电体的最小横截面为：满足热稳定5.4.210kV侧母线选择查表初步选择母线为矩形铝母线，水平竖放。参数如下：表5.8参数导体尺寸载流量（A）放置情况允许跨距（cm）集肤系数2×(125×10)6800水平竖放1471.45热稳定校验：从表格C=89可以看出，对于这个参数，导电体的最小横截面是必须达到的温度稳定性：满足达到热稳定性和动力安定性检验：计算条件应力：计算相间应力：5.5选择电流互感器在电力系统中，因其具有很高的电压，而对其进行直接检测有很大的危险性，因此，需要对其进行检测。电流互感器是将初级电流变换成次级小电流的一种，可以根据不同的应用场合、不同的变化度来区别。6-20

kv的电压等级通常有低功、低功、低功三种类型。35KV及以上的电力设备，通常选择LCW系列作为电源。通过电压、电流、1秒的热稳电流、1秒钟的动态稳电流等几个因素的影响，对系统的稳定性进行了检验。选择根据：(1)选择电压和电流电流变压器的选用要考虑其所处的电压水平及所处的最大长期工作电流。一次额定电压及电流应符合下列公式：（5-9）式中：（2）热稳定校验通常情况下，用1s容许一次额定电流的倍数，与其长期发热量的相对值的倍，来检验电流互感器的热稳定能力，具体公式如下：（5-10）式中：（3）动稳定校验电流变压器的检测一般以最大额定电流（）的倍，与和脉冲电流的相关数值为准的相对大小来校验，以下是详细的计算方法：（5-11）式中：；5.5.1110kV侧电流互感器选择主回路的最大持续工作电流为依据，选用LB7-110型110kV侧变流器。这些技术指标包括：表5.9LB7-110电流互感器参数型号额定电流比（A）准确级别1s热稳定倍数动稳定倍数LB7-1101200/50.2/10P15/10P20751355.5.235kV侧电流互感器选择在此基础上，依据选择的原理，在35kV端选用了LB6-35型变流器。详细的装置参数显示在表格中：表5.10LB6-35电流互感器参数型号额定电流比（A）次级组合1s热稳定倍数动稳定倍数LB6-351500/50.2/0.5/P/P751355.5.310kV侧电流互感器选择LA-10型10kV侧向变流器，该变流器具有以下技术指标：表5.11LA-10电流互感器参数型号额定电流比（A）准确级别1s热稳定倍数动稳定倍数LA-106000/50.2/10P15/10P20751355.6选择电压互感器在电网中，因其具有很高的电压，使得对其进行直接检测存在很大的危险，因此，本文提出了对变压器进行检测的方法。变流器是一种具有较大比例尺的双线圈变压器，其工作原理是把较大的电流变换为较低的电流，用于检测与保护。在选用产品时，要考虑产品的电压水平及使用情况。各电压水平的主流型号见表5-12。按照电网的电压水平，本文选择了图5013中所列的变压器，它们通常位于母线上。110

kV系统为桥型，不需要设置母线变流器，使用的是一种不需要设置母线变流器的串列型变流器。表5.12各电压水平下的变流器电压等级电压互感器类型3~20kV电压等级油浸绝缘结构，树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器35kV电压等级油浸绝缘结构的电磁式电压互感器110~220kV电压等级电容式或串级电磁式电压互感器表5.13电压互感器数据表型号电压等级额定变比准确等级110KV35KV10KV5.7选择避雷器于电网中的雷击电流非常大，已超过了电气设备所能承受的极限，因此，为防止电气设备遭受雷击，就有了避雷器。在有雷击情况下，避雷器可将闪电引至地面，防止电流通过电器，对其进行保护。在进行设备选型时，应充分考虑其绝缘容差、地形条件和使用条件等。按其型式可对各种电压进行分类。按电压级别选取：110kV侧的避雷器采用FZ-110型通用阀门型的，装在通风管道的端部。在350kV侧，选择了FZ-35型通用阀门型避雷器作为母线端子。10kV侧的避雷器采用FZ-10型通用阀门型避雷器，并将其装在母线的端部。避雷器也要安装在主变的中性线上。选用氧化锌作为避雷器，每个装置的具体参数见下表。表5.14110kV母线避雷器FZ-110参数型号额定电压（kV）灭弧电压有效值（kV）工频放电电压（kV）1.5/50冲击放电电压（峰值）不大于（kV）8/20冲击残压（kV）不大于不小于不大于FZ-110110126255314375375表5.1535kV母线避雷器FZ-35参数型号额定电压（kV）灭弧电压有效值（kV）工频放电电压（kV）1.5/50冲击放电电压（峰值）不大于（kV）8/20冲击残压（kV）不大于不小于不大于FZ-3535477085112122表5.1610kV母线避雷器FZ-10参数型号额定电压（kV）灭弧电压有效值（kV）工频放电电压（kV）1.5/50冲击放电电压（峰值）不大于（kV）8/20冲击残压（kV）不大于不小于不大于FZ-101012.726314550表5.17变压器中性点避雷器Y10WZ-200/520参数型号额定电压（kV）持续运行电压（kV）陡波冲击残压（kV）雷电冲击残压（kV）操作冲击残压（kV）大电流冲击耐受电流（kA）Y10WZ-200/520200156582520442200kA5.8配电装置设计5.8.1设计原则及要求该系统的终极目的是将电力采集并进行二次分配的配电装置。经参照分析可知，在此链接的设计中，应符合如下几个基本原理：(1)以充分的可靠度和保护特性使该装置能够正常工作(2)操作人员在充分的安全的情况下不会受伤(3)方便，容易于日常运行及后期维修通常的电力分配设计应遵守下列规则：(1)节约用电(2)在特定的极限情况下，对工作状态的保障(3)追求节俭，节省资本(4)与其他装置的互用性(5)在一体化场所中，设备的正常运行和维修5.8.2装置类型配电网按其布置的地点可分为室内外两类，即室内外两类。所谓“户内”，就是把所需的设备安放在变电站内封闭的房间里，所谓“户外”，就是把所需的设备安放在变电站的室外。室外配电网相对于室内配电网而言，其优点显而易见：(1)工程建设成本低，对住宅要求不高；(2)便于扩充；(3)排版间隔较宽，便于使用。特别是，还可以按照放置的高度对其进行进一步的划分。户外可设置中、高、半高三种高度；也可以在一楼，二楼，三楼安装。一般情况下，对楼层高或楼层多的机种，采用纵向布置，虽可节约空间，但面临着对应的作业困难；在低层或单层的情况下，装置是水平放置的，这样可以使装置的运行、检测更加容易，但是会使装置的占用空间增大。因此，必须综合考虑场地，布局，投资费用，以及后期的维修保养。5.8.3装置选择本设计为110/35/10kV变电所，通过对比类型特性，分析适用场景，最终确定本变电站110kV、35kV侧采用屋外分相中型配电装置，10kV侧采用屋内单层成套开关柜布置。6110kV户外配送式变电站二次系统设计6.1前接线二次设备6.1.1二次设备技术现状伴随着科学技术的进步，在电力系统的建设方面，获得了重大的进展，在智能网络技术方面也得到了重大的进展。在传统的变电站中，原本存在着很多的控制电缆接线，现在已经被新型的光纤接线所取代。这不但可以极大地节省了有色金属的使用率，还可以在很大程度上节省了许多的资源，同时还可以传递的信息也比在采用电缆的时候要多得多，这样就可以减轻二次接线的工作量，缩短了工期，降低了工作难度，还可以提升了二次接线的精度。图6.1智能站二次接线二次配线是指与一种用于二次电路的插件相对应配线。二次装备制造企业生产的产品，基本上都是以车架为基础的。二次装置多数采用屏幕箱型，采用埋入方式，箱型前面是装置的屏幕，通常由液晶显示屏和控制按键组成，其功能是供有关人员与装置进行人机交互使用。上位机、机柜背后的装置终端，起着供电及数据的输出输入。6.1.2预制舱新型接线的演变过程采用预制舱进行二次装置的装配，是标准配送式智能变电站的核心内容，主要用于室外AIS、室外GIS以及二次装置的户内GIS变电站。采用预制舱安装中，除常规的二次装置如：保护、自动控制等之外，还应配备交直流系统，服务器，光端机，电能采集，辅助系统监测等。但是由于要考虑到运输的影响，所以对船舱的构造有一定的限制。图6.2柜后接线图6.3柜前显示在设计初期，由于受到技术水平的制约，组合型箱体大多为单列安装。这个配置计划显示在图6.4中。图6.4预制舱屏柜单列布置图注：Z指的是组合型箱体考虑到二次装备仓储成本高昂，在保障安全、便于调试和运行维护的情况下，如何充分发挥二次装备仓的作用，对单舱体双列布置进行探讨有着很大的讨论意义。采用二次屏柜前配线技术，实现了屏幕柜单隔两行布局，其布局见图6.5。这种方式的详细解决方法是：仍然使用一般的次级屏风，将门板一侧的门板设置成紧贴着舱墙，屏柜侧面开门，进行维修时应打开侧面。该方法的优势在于保持了原有的布局，对原有的二次设备后盖结构的改变不大，且对原有的二次设备后盖结构仍有一定的适应性。在图6.6中给出了详细的布局。但是，这个方案也存在着一定的局限性。比如，在现场打开舱门进行维修的时候，不利于防雨雪。二次设备会直接暴露在室外，会给二次设备的安全稳定运行带来很大的影响。同时，运维人员的工作还会受到很大的影响。因此，他们的工作环境会非常的糟糕，而且还会对舱体的受力产生很大的影响。因此，在运输的时候需要增设保护措施。在进行维修时，可通过防水侧墙上的一道门，到达机舱外侧，开启机舱侧面的大门即可进行维修。图6.5预制舱屏柜双列布置图图6-6预制舱外形图(屏柜双排布置)然后，我们提出了一种两列和在一侧添加容器窗口的方法（设备的板面朝外）。本设计采用了一种将屏幕柜放在墙壁上、从里面打开的设计方法，将设备的配线面置于容器的内部。为了便于操作和维修，在容器的外部增设了一个窗口，以便对容器内的屏幕进行观察。本设计的液晶显示屏安装在货柜的一侧，不能打开货柜的舱门，因此仅能查看货柜的运转状况，不能安装手柄和其他一些控制装置。在图6.7中给出了详细的安排。针对面向外部的器件板的设计，可以做相应的改善，去掉器件的屏幕，代之以扫描器件，以便在操作维修时获得器件的实现操作的资讯。此外，这一方案还要求额外添加抗雨侧墙（见图6.8中所示），在国际上，这一方案得到了广泛的使用，但是在我国，由于不适合操作人员的操作习惯，所以很少使用。图6.7预制舱外形图(屏柜双排布置增加视窗)图6.8预制舱外形图(装置面板朝外)在单边设门的机柜中，使用了摇架式机柜，将设备布置在柜门上，使得设备能够与柜门一起移动，方便二次接线，该方案在某种意义上解决了背板接线的难题，布局如图6.9所示。本设计可用于二次屏蔽箱和有线进线型开关柜。而智能化变电所，由于其数据量大，设备运行时光纤极易断裂，且在设备运行时极易受到破坏。所以，这种方法并不适合建造智能变电所。在二次装置中，对于具有光纤接口的二次装置，如：保护测控装置，故障记录装置，备用自启动装置等，均不宜使用。因此，在前板上就有了改进的想法。图6.9屏柜背板接线图6.2二次设备模块化设计6.2.1站控层模块配置方案在模块化的概念上，模块化是一种可以进行组态变换、单独命名、能够独立实现某些特定的功能的规范化单位。根据构建一个综合监测体系的思想，整个站点以一个相同的通信协定和一个相同的资料为基础，对资料资讯的内涵进行全面的发掘，以达到对有关资料的全方位呈现。所以，在功能上，在站点控制层面，不可能与区间二次装置一样，按照间隔配置的模块化（区间二次型装置可以按照区间设置单独的保护与测量单元，在区间内单独完成“四遥”与防护等），但站点控制层面的装置在区间级一般都是由中央交换台进行联络。110KV变电所控制层的装置和屏幕组态设计具体为：表6.1站控层设备模块配置及组屏方案（面)序号名称本期远期备注1监控主机兼数据服务器柜(2260×600×900)11含2套监控主机兼操作员及工程师工作站，2台网络打印机2Ⅰ区数据通信网关机柜(2260×800×600)11含2台Ⅰ区数据通信网关机兼图形网关机、1台I区中心交换机、2台防火墙3Ⅱ区数据通信网关机柜(2260×800×600)11含2台Ⅰ区数据通信网关机兼图形网关机、1台I区中心交换机、2台防火墙4综合应用服务器柜(2260×600×900)11含综合应用服务器1台，软件、显示器、鼠标键盘等小计44-在110kV变电所中，控制级的数量很小，而控制级和隔离级的连接也很小，因此，本文提出了将控制级的控制级当作一个整体来处理的方案。6.2.2通信模块配置方案110kV变电所的通讯装置：1台SDH-2.5G通讯装置；2组PCM装置；集成配线箱1组。110kV变电所通讯设施的数据如表6.2所示。 表6.2通信设备统计表 序号设备名称规格及型号单位数量备注1光通信设备SDH-2.5G套1－2PCM接入设备－套2－3综合配线柜－套1－根据我国电力系统的公开投标办法，目前仅有一家110kV变电所的通信器材供应商获得了投标。另外，110kV变电所的通讯设施也相对匮乏。只有两个通信屏柜，它们是光通信设备屏（包含PCM访问设备）和综合配线柜，因此，可以将站内的所有通信设备（2个屏）都视为一个通信模块。6.2.3一体化电源模块配置方案1.一体化电源模块分析(1)系统结构与传统的综合电力供应一样，智能配电网的综合电力供应由直流电源、交流电源、UPS电源和综合电源总监测系统构成。(2)设备配置智能化配电网集成控制是以智能化的开关器件为基本组件，通过将各器件按照“积木”的排列组合而成的一种新型的配电网。电力系统的控制面板是二次组件。通过模块来组成综合电源子系统，直流电源、交流电源、UPS电源、应急照明、综合电源总监督子系统一起组成了智能配电模块综合电源系统。1)模块化的结构：由切换函数部件+数据收集部件+安装部件+标准板+输入变换部件+输出变换部件组合而成的智能化切换部件模块。在此基础上，提出了一种基于微机控制原理的新型电源控制方案。该文介绍了一种新型的电力电子设备，该设备是一种新型的电力电子设备，它是一种新型的电力电子设备。2)：通过高强力的隔离螺丝，将智能切换部件的输出接线端固定，实现了切换的联机切换。单路维护时，不会对其他线路造成干扰。检修简便，使用简易的刀具，3分钟就可以进行替换。本发明的替换程序可分成三个阶段，一是切断电源，二是开启保护罩；第二步：将被修复的线路中的通信线路拔出；第三步：卸下输入和输出的隔离螺钉，然后重新装上新的组件。(3)智能配电模块一体化电源系统特点通过上述对智能化电源模块集成化的研究，可以看出，本装置的主要特征是：模块化：各模块的生产装配，标准化、预制化生产，生产厂家可以按需求迅速组装模块单元，安装灵活简便，可以做到“积木式”的迅速组装。小巧的机身，有效地利用了更多的空间。规范化：将切换器按照63A,100A,250A,400A,630A等三种不同的切换方式制作，形成三种不同的切换模式，可根据不同的切换模式，将施耐德，ABB，良信，大众电气等市场上630A及以上的主要切换方式，进行切换。工期短：全部模组可预先装配，不穿孔快装技术，不需要穿孔整装，可根据不同的尺寸进行装配，大大增加了工作效率，减少了交付时间。2.一体化电源模块布置该站点使用了交流电源、直流电源、不间断电源（UPS）、通信电源。各个模块的功能模块进行了整体的整合，并通过监测模块进行了统一的监测、控制和发送。电池包是由直流电源，不间断电源（UPS）以及通信电源共同提供的。屏幕的布局是这样的：安徽110kV变电所的电力集成系统，通过对其进行了分析，可分为以下若干子组件：(1)直流系统子模块经过计算，110kV变电所选择了104个电池，共计200

Ah的储能电池组