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1、河南城建學院畢業(yè)論文畢 業(yè) 設 計 論 文題目：35KV無人值班變電站的設計系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電氣自動化技術姓 名： 學 號： 指導教師： 河南城建學院2010年 5月 26 日河南城建學院 畢業(yè)設計（論文）任 務 書題 目 35KV無人值班變電站的設計系 別電氣與電子工程系專業(yè)電氣自動化班級學號學生姓名指導教師發(fā)放日期2010-3-17河南城建學院教務處制河南城建學院專科畢業(yè)設計（論文）任務書一、主要任務與目標：變電站自動化和無人值班是當今電網(wǎng)調(diào)度自動化領域的熱門話題，其發(fā)展勢頭正方興未艾。國外有一種觀點認為，人容易受環(huán)境、情緒、性格、疾病等諸多因素影響，因此本身就是一個不

2、可靠因素。確實有不少事故是由人為誤操作引起的，從這個角度看，無人值班確實可以提高運行可靠性。變電站自動化是在計算機技術和網(wǎng)絡通信技術的基礎上發(fā)展起來的。國外在八十年代已有分散式變電站自動化系統(tǒng)LSA678早在1985年就在德國漢諾威投入運行，至1993年初已有300多套系統(tǒng)在德國及歐洲的各種電壓等級的變電站運行。本工程為滿足某區(qū)域?qū)﹄娏Φ男枨?，?jīng)系統(tǒng)規(guī)劃設計，需要建成一座35KV無人值班降壓變電站，設計條件如下：1、電壓等級： 35/10KV2、主變壓器兩臺，每臺容量為31.5MVA。 3、進出回數(shù)： （1） 35KV出線共四回，其中兩回送電容量為8MVA，另外兩回出線，送電容量為7MVA、6

3、MVA。 （2） 10KV出線共10回，其中六回架空出線，每回輸電容量為2MVA，四回電纜線路，每回輸電容量為1.8MVA。 （3） 10KV另有兩組并聯(lián)電容器，每組電容器容量為5Mvar。4、系統(tǒng)情況：本變電站為一次降壓變電站，在系統(tǒng)中的地位比較重要。系統(tǒng)阻抗為0.2歐（基準容量為100MVA）：5、地理環(huán)境：變電站海拔高度為800m，附近無污染區(qū)，戶外最拭熱平均氣溫為35。6、線路長度：50km二、主要內(nèi)容與基本要求：畢業(yè)設計說明書1. 變電所總體分析；2. 主接線的選擇3. 短路電流計算及電氣設備選擇4. 配電裝置及電氣總平面布置設計5. 二次設計6. 綜合自動化系統(tǒng)設計圖紙 1. 電氣

4、一次部分（1） 電氣主接線圖（#3圖）（2） 10KV平面布置圖（#4圖）（3） 35KV主變進線斷面圖（#3圖）（4） 避雷針布置及其保護范圍圖（#4圖）三、計劃進度： 第七周：發(fā)放畢業(yè)論文任務書，查找資料第八周：負荷分析計算與主變壓器選擇第九周：電氣主接線設計第十周：短路電流計算及電氣設備選擇第十一周：配電裝置及電氣總平面布置設計第十二周：通信系統(tǒng)、防雷保護設計，整理畢業(yè)論文四、主要參考文獻： （1）西北電力設計院，東北電力設計院編電力工程設計手冊第一冊，第三冊 （2）西北電力設計院 發(fā)電廠變電所電氣接線和布置（3）中國電力出版社 夏道止電力系統(tǒng)分析（4）中國電力出版社 范錫普發(fā)電廠電氣部

5、分 （5）重慶大學出版社 馬永翔電力系統(tǒng)繼電保護（6）中國電力出版社 戴紹基建筑供配電與照明（7）和本次畢業(yè)設計有關的圖書館及網(wǎng)上資料指導教師（簽名）： 年 月 日教研室審核意見： （建議就任務書的規(guī)范性；任務書的主要內(nèi)容和基本要求的明確具體性；任務書計劃進度的合理性；提供的參考文獻數(shù)量；是否同意下達任務書等方面進行審核。） 教研室主任簽名： 年 月 日注：任務書必須由指導教師和學生互相交流后，由指導老師下達并交教研室主任審核后發(fā)給學生，最后同學生畢業(yè)論文等其它材料一起存檔。成績評定成績評定說明一、答辯前每個學生都要將自己的畢業(yè)設計（論文）在指定的時間內(nèi)交給指導，教師，由指導教師審閱，寫出評語

6、并預評分。二、答辯工作結束后，答辯小組應舉行專門會議按學校統(tǒng)一的評分標準和評分辦法，在參考指導教師預評結果的基礎上，評定每個學生的成績。系對專業(yè)答辯小組提出的優(yōu)秀和不及格的畢業(yè)設計（論文），要組織系級答辯,最終確定成績，并向?qū)W生公布。三、各專業(yè)學生的最后成績應符合正態(tài)分布規(guī)律。四、具體評分標準和辦法見河南城建學院畢業(yè)設計（論文）工作條例。五、答辯小組評分包括兩部分：（1）學生答辯情況的得分和評閱教師評分；（2）指導教師對學生畢業(yè)設計（論文）的評分畢業(yè)設計（論文）成績評定班級 姓名 學號綜合成績： 分（折合等級 ）答辯小組組長簽字 年 月 日答辯小組評定意見一、評語（根據(jù)學生答辯情況及其論文質(zhì)量

7、綜合評定）。二、評分（按下表要求評定）評分項目答 辯 小 組 評 分評 閱 教 師 評 分合計（40分）完成任務情 況（5分）畢業(yè)設計（論文）質(zhì)量（5分）表達情況（5分）回答問題情 況（5分）質(zhì) 量（正確性、條理性、創(chuàng)造性、實用性）（10分）成果的技術水平（科學性、系統(tǒng)性）（10分）評分答辯小組成員簽字 年 月 日 畢業(yè)答辯說明1、答辯前，答辯小組成員應詳細審閱每個答辯學生的畢業(yè)設計（論文），為答辯做好準備，并根據(jù)畢業(yè)設計（論文）質(zhì)量標準給出實際得分。2、嚴肅認真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。3、指導教師應參加所指導學生的答辯，但在評定其成績時宜回避。4、答辯中要有專人作好答辯記錄。指導

8、教師評定意見一、對畢業(yè)設計（論文）的學術評語（應具體、準確、實事求是）： 簽字： 年 月 日二、對畢業(yè)設計（論文）評分按下表要求綜合評定。（1）理工科評分表評分項目（分值）工作態(tài)度與 紀 律（10分）畢業(yè)設計（論文）完成任務情況與水平（工作量與質(zhì)量）（20分）獨 立工作能力（10分）基礎理論和基本技能（10分）創(chuàng) 新能 力（10分）合 計（60分）得分（2）文科評分表評分項目（分值）文獻閱讀與文獻綜述（10分）外文翻譯（10分）論文撰寫質(zhì)量（10分）學習態(tài)度（10分）論證能力與創(chuàng)新（20分） 合 計（60分）得分 指導教師簽字： 年 月 日前 言經(jīng)過三年理論知識的學習及各種實習操作，還有在老師

9、精心培育下，對電力系統(tǒng)，工廠供電，及綜合自動化系統(tǒng)各部分有了初步的認識與了解。設計內(nèi)容有以下幾部分：第一章：概論；第二章：總的35KV降壓變電所的設計；第三章：微機監(jiān)控系統(tǒng)及綜合自動系統(tǒng)的設計；第四章：結束語。最后帶有附表及參考文獻。本次設計的重點是第三章微機監(jiān)控系統(tǒng)及綜合自動系統(tǒng)的設計，本章設計了綜合自動化系統(tǒng)的結構形式，分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)，遙視警戒系統(tǒng)及自動消防報警系統(tǒng)，本章的重點是微機保護監(jiān)測系統(tǒng)。六周的畢業(yè)設計，使我了解了設計的要求及設計內(nèi)容，更加深刻地了解課本中的內(nèi)容，使知識與理論相結合，使基礎知識與實際操作緊密聯(lián)系。尤其對主接線，電氣設備和導線選擇方法進一步掌握，更重要的是對變電站

10、的綜合自動化系統(tǒng)有了深刻的了解和認識。由于本人水平有限，設計書中難免出現(xiàn)錯誤和不妥之處，希望老師能給予指正和批評，謝謝！摘 要 隨著電網(wǎng)運行經(jīng)濟性、安全可靠性和管理水平要求的提高，變電站實施無人值班，實現(xiàn)減人增效，減少建筑和占地面積已成為必然趨勢。無人值班變電站應采用分層分布式微機監(jiān)控系統(tǒng)，并配置遙視警戒系統(tǒng)和完善的煙、溫報警及自動消防系統(tǒng)，同時處理好設備選擇、電氣主接線、直流系統(tǒng)、總布置、建筑物設計以及保護與監(jiān)控之間的關系等問題。 本次設計建設一座35KV無人值班變電站，其設計應服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設計，其配置、功能包括設備的布置應滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸，資源共享的原

11、則。整個設計過程包括變電站總體分析，主接線的選擇，短路電流計算以及電氣設備的選擇，配電裝置及總平面布置設計，最后重點是設計綜合自動化系統(tǒng)。變電站的綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布式集散控制系統(tǒng)，本設計包括微機監(jiān)控系統(tǒng)，遙視警戒系統(tǒng)和自動消防系統(tǒng)。遙視警戒系統(tǒng)是對“四遙”的一個補充，使變電站實現(xiàn)真正的無人值班。設計過程運用了先進的電力系統(tǒng)遠動技術，為了提高無人值班的可靠性，對其進行全方位的監(jiān)控增加了“遙視”系統(tǒng)，實現(xiàn)了“五遙”，真正達到了減人增效的目的。關鍵詞：無人值班，變電站，綜合自動化，微機保護 AbstractAs the increasing requirement on operation

12、economy, security & reliability and supervision of the power grid, the unattended substations have been the inevitable choice to realize the goal of reducing soil occupation and building size, imp roving benefit by reducing personnel. For unattended substations, the distributed multi - layermicro ro

13、cessor based monitoring system which com2bined with remote guarding,smoke and temperature alarming and auto - fire fighting system shouldbe adopted. In addition, the relationship among equipment choice,lineconnection, DC system,general layout, building design, relaying and m-onitoring system should

14、be taken into account. Whole design process icluding the selecting of major electric installation,calculate the short circuit,design the distribution deviece and the whole plane surface of electric .The most important design is complex automatic system.The substation integrated automation system USE

15、S layered distributed distributed control system, the design includes microcomputer monitoring system, remote viewing alert system and automatic fire control system. Remote viewing warning system of four control is a complement of the unattended substation true. Using advanced design process of the

16、power system of remote technology,In order to improve the reliability of the unattended, carries on the comprehensive monitoring increased remote viewing system, realized the five away, truly achieved JianRen efficiency.Key words: Unattended ,Substation, Comprehensive automation ,Computer protect目 錄

17、前 言9摘 要10Abstract11第一章 概 論141.1 無人值班變電站設計的提出141.2 國內(nèi)外無人值班變電站的綜述141.3 無人值班變電站設計應注意的問題161.3.1合理選擇主要電氣設備,簡化電氣主接線161.3.2 繼電保護的配置161.3.3 監(jiān)控系統(tǒng)的控制范圍161.3.4 直流系統(tǒng)、蓄電池選擇17第二章 總的35KV降壓變電所設計182.1設計指導思想182.2主變壓器的選擇192.3無功補償202.4所用電接線設計和所用變壓器的選擇202.5電氣主接線的選擇212.6短路電流計算242.6.1系統(tǒng)負荷情況計算242.6.2 短路電流的計算252.7主要電氣設備的選擇及

18、校驗282.7.1斷路器及隔離開關的選擇及校驗282.7.2電流互感器的選擇302.7.3電壓互感器的選擇302.7.4高壓熔斷器的選擇30 2.7.5母線的選擇與校驗312.8本設計所選擇的配電裝置及選擇理由352.9變電所的防雷保護規(guī)劃362.10 10kV中性點接地設計37第三章 微機監(jiān)控系統(tǒng)及綜合自動化系統(tǒng)設計403.1 變電站綜合自動化技術的發(fā)展歷程403.2 無人值班變電站設計的要求及原則413.2.1 無人值班變電站的要求413.2.2 無人值班變電站的設計原則413.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構形式423.3.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構形式的選擇423.3.2 變電站綜合

19、自動化硬件原理443.4 微機監(jiān)控系統(tǒng)463.4.1微機保護裝置的典型結構473.4.2變壓器的微機保護503.4.3微機監(jiān)控系統(tǒng)513.4.4監(jiān)控系統(tǒng)的設計553.5 遙視警戒系統(tǒng)和煙、溫報警系統(tǒng)及自動消防系統(tǒng)623.5.1 遙視警戒系統(tǒng)623.5.2 遙視警戒系統(tǒng)結構及功能的實現(xiàn)643.5.3攝像點、攝像機與鏡頭的選擇653.5.4 自動消防系統(tǒng)66第四章 結束語71致謝72參考文獻73附表 主要設備及材料表74第一章 概 論1.1 無人值班變電站設計的提出隨著科學技術的不斷發(fā)展及我國對外開放的不斷擴大，變電站自動化和無人值班是當今電網(wǎng)調(diào)度自動化領域的熱門話題，其發(fā)展勢頭正方興未艾，國外電

20、力行業(yè)的先進技術不斷引入我國，而我國電業(yè)面臨著的減人增效，也促使我們盡快的利用先進的技術及設備，建設無人值班變電所。由于微電子技術、計算機技術和通信技術水平的不斷進步，變電站綜合自動化技術得到了迅速發(fā)展。目前已成為新建與改造中低壓變電站的主導技術。變電站綜合自動化是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對變電站主要設備和輸電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及與調(diào)度通信等綜合性自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，可以收到所需要的各種數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的高速計算能力和邏輯判斷能力，監(jiān)視和控制變電站的各種設備。達到無

21、人值班，提高供電的可靠性，與時俱進，達到綜合自動化技術水平。無人值班是變電站的一種運行管理模式,是相對有人值班而言的。對于無人值班變電站,其站內(nèi)一般不考慮設置固定的運行、維護值班人員,其運行監(jiān)視和檢測、主要控制操作均由上級調(diào)度中心或集控中心的遠方控制端完成,設備采取定期巡視維護方式。綜合自動化系統(tǒng)還兼有RTU的全部功能，可以將所采集到的模擬量和開關狀態(tài)信息，以及時間順序記錄等遠傳至調(diào)度端。實現(xiàn)變電站綜合自動化存在以下幾點優(yōu)越性：提高供電質(zhì)量 ，提高變電站的安全、可靠運行，提高電力系統(tǒng)的運行管理水平，降低造價，減少投資，促進無人值班變電站管理模式的實行。綜合自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)繼電保護功能、操作控

22、制功能、測量與監(jiān)視功能、時間順序記錄與故障錄波和測距功能、人機聯(lián)系功能、低頻減負荷功能、備用電源自投控制和通信功能。1.2 國內(nèi)外無人值班變電站的綜述自改革開放以來，中國經(jīng)濟得到了飛速的發(fā)展。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對電力自動化系統(tǒng)不斷提出新的要求，以滿足用戶的要求，電子技術、計算機技術和通信技術的飛速發(fā)展為電力自動化的發(fā)展提供了深厚的技術背景。在國內(nèi)，我們所說的變電站自動化系統(tǒng)，包含傳統(tǒng)的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，繼電保護、自動裝置等設備，是集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，通過數(shù)字通信及網(wǎng)絡技術來實現(xiàn)信息共享的一套微機化的二次設備及系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)自動化發(fā)展過程中，變電站綜合自動化技術首先得到足夠的重

23、視、研究和發(fā)展，相比之下，配網(wǎng)技術卻因設備、使用環(huán)境和保護方式等原因而滯后。西方發(fā)達國家于80年代末，開始應用配電自動化技術。90年代以來，歐美一些國家先后開放電力市場，日本在70年代就開始進行高電壓大容量的配電方式，以解決大城市的配電問題，并著手開發(fā)依靠配電設備及繼電保護進行配電網(wǎng)絡自動化運行的方法，從80年代到現(xiàn)在已完成了計算機系統(tǒng)與配電設備配合的配電自動化系統(tǒng)，在主要城市的配電網(wǎng)絡上投入運行，其中大規(guī)模的配電自動化系統(tǒng)可控制約4000個以上的中壓開關，小規(guī)模的配電自動化系統(tǒng)也可控制約1500個中壓開關。香港電燈公司的3000多個中壓開關全部可以遙控。韓國、臺灣于90年代也完成了局部配電系

24、統(tǒng)的饋線自動化，并建立了自己配電自動化實驗網(wǎng)絡。我國DMS的發(fā)展由于起步較晚，基礎較為薄弱，在配電網(wǎng)綜合自動技術方面主要有以下幾個突破：1、智能化裝置RTU，應用微機技術，實現(xiàn)了對一次設備的遠方監(jiān)控，為配電網(wǎng)計算機分布式實時網(wǎng)結構的引入和實現(xiàn)創(chuàng)造了條件;2、自動重組:配遠方通信功能的分離，為配網(wǎng)的調(diào)度、管理、運行、控制、通信及地理信息系統(tǒng)提供了良好的界面。國內(nèi)起步較晚，但隨著電網(wǎng)改造的深入和國內(nèi)對電力供電質(zhì)量要求的提高，對配電電網(wǎng)的運行提出了更高的要求。國內(nèi)不少大的電力繼電保護廠家也正在研制開發(fā)，具體應用到現(xiàn)場并不多。傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)受技術發(fā)電環(huán)網(wǎng)開關采用電動操作式復合開關，并用微機故障

25、識別、監(jiān)控的保護方式取代了使用短路器的傳統(tǒng)繼電保護方式，可方便的實現(xiàn)配網(wǎng)的故障隔離、恢復供電和網(wǎng)絡優(yōu)化等功能;3、開放的、分布式實時網(wǎng)絡結構:實現(xiàn)了微機就地監(jiān)控和發(fā)展的局限，只能進行現(xiàn)場視頻監(jiān)視，簡單的報警信息處理傳輸，不能遠距離傳輸視頻信號，對于前端具體狀況的了解、事件的確認是非常困難的，無形中降低了系統(tǒng)的實用性、可靠性、穩(wěn)定性和安全性，而對于電力行業(yè)具有大量無人值守變電站的行業(yè)用戶來說，遠程、實時的綜合監(jiān)控是行業(yè)系統(tǒng)安全運作必備的前提條件。如何將遠程的圖像監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)控、防盜、消防和報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有機的結合起來，做到既可以遠程的監(jiān)視、遙控和圖像的傳輸，又具備環(huán)境的整體監(jiān)控，并且具有通常聯(lián)網(wǎng)報

26、警網(wǎng)絡的功能，能夠更加有效地預防事故發(fā)生、打擊犯罪、保障財產(chǎn)安全，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，將安全防范技術提高到一個新的水平，這已經(jīng)成為當前監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的主要方向。 1.3 無人值班變電站設計應注意的問題無人值班變電站除了應配置分層分布式微機監(jiān)控系統(tǒng)、遙視警戒系統(tǒng)和完善的煙、溫報警及自動消防系統(tǒng)外,在設計中還需要重視和解決好如下問題。1.3.1合理選擇主要電氣設備,簡化電氣主接線電氣主接線選擇既與電網(wǎng)的安全可靠運行有關,也與變電站設備的質(zhì)量有關。建設無人值班變電站,設計中需要選擇自動化、可靠性高的電氣一次設備。宜選用無油化、免維護、少維護型產(chǎn)品。35 kV、10 kV一般選用真空開關柜等。1.3.2

27、繼電保護的配置繼電保護是變電站安全運行的重要保證。變電站無人值班設計后,宜仍保持繼電保護單元的可靠性應僅與保護裝置本身有關,盡可能與其他裝置(如通信口、網(wǎng)絡、監(jiān)控單元等)無關,因此,保護單元應相對獨立。保護裝置(包括元件保護、線路保護等)獨立配置。實際工程中可在中低壓部分嘗試使用監(jiān)控、保護一體化的裝置。35 kV 或10 kV 采用監(jiān)控、保護一體化裝置,減少設備配置,降低造價。對于向特別重要的中、低壓用戶供電的線路的監(jiān)控、保護合一裝置可采用多CPU配置,以保證監(jiān)控和保護的相對獨立。1.3.3 監(jiān)控系統(tǒng)的控制范圍監(jiān)控系統(tǒng)控制操作的范圍包括各電壓等級的斷路器、電動操作的隔離開關、主變壓器及所用變壓

28、器有載調(diào)壓開關分接頭位置以及站內(nèi)其他功能要求上需遠方控制操作的設備的啟動/停止或狀態(tài)切換等,如主變消防啟停、母線PT二次并列/切換等。用于改變運行方式的設備,如主變中性點隔離開關,也應具備遙控功能。電動機構及手動機構的接地開關原則上均不考慮遙控,控制操作只在站內(nèi)完成,為現(xiàn)場人員服務。無人值班變電站的被控對象正常運行時以遠方遙控為主,當遠方控制端、遠動通道、站控層或站內(nèi)網(wǎng)絡故障時,應能在站內(nèi)實施運行操作或進行現(xiàn)場維護調(diào)試操作。因此考慮能在間隔層對斷路器實施手動控制。對納入監(jiān)控控制操作范圍的被控量設置多級控制,即遠方控制中心控制、變電站內(nèi)操作員站控制、站內(nèi)繼電器室手動開關控制(僅針對斷路器設置)

29、、設備機構就地控制。其中前兩級控制均為計算機鍵盤控制,后兩級為轉(zhuǎn)換開關或按鈕操作的電氣方式控制。4級控制的控制級別逐級升高,每一控制級間相互閉鎖,任何時刻只允許有一個控制主體。遠方控制及站內(nèi)鍵盤控制的切換閉鎖可在站內(nèi)站控層遠動計算機上程序?qū)崿F(xiàn),手動電氣控制方式采用轉(zhuǎn)換開關進行就地/遠方切換閉鎖。針對斷路器設置的站內(nèi)繼電器室手動開關控制應作為備用控制手段,采用自復位式轉(zhuǎn)換開關,與間隔層測控單元組屏安裝,實現(xiàn)手動強制同期控制和單純手動控制。1.3.4直流系統(tǒng)、蓄電池選擇考慮到無人值班變電運行管理上的特點,要求直流電源裝置具有自動調(diào)節(jié)功能,能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓穩(wěn)流運行及故障紀錄,并具有與站內(nèi)微機監(jiān)控

30、系統(tǒng)通信的能力,遠方控制端能夠?qū)崿F(xiàn)直流設備的遠方監(jiān)控、運行歷史查詢和設備運行狀況監(jiān)視。無人值班情況下,全所事故停電后,維修人員須由遠方控制中心前往變電站,因此站內(nèi)蓄電池的事故放電時間應考慮增加遠程管理的路途時間。據(jù)調(diào)查,集控中心距被控變電站的距離根據(jù)地理位置和交通情況,一般控制車程在1 h以內(nèi)。因此全站事故停電時間宜按2 h計。全站的控制、保護、信號、自動裝置、遙視系統(tǒng)等直流負荷的供電時間按2 h計算。事故照明不設置自投裝置,事故照明燈僅在維修人員到達現(xiàn)場后手動開啟,事故照明負荷仍按1 h計算。第二章 總的35KV降壓變電所設計2.1設計指導思想變電站及配電所在配電網(wǎng)中具有十分重要的地位。它既

31、是變壓器側配電網(wǎng)中的負荷，又是下一級配電網(wǎng)的電源，其自動化程度的高低直接反映了配電自動化的水平。1995年，國家調(diào)度中心要求現(xiàn)有35kV-110kV變電站在條件具備時逐步實現(xiàn)無人值班變電站，新建變電站可根據(jù)調(diào)度和管理需要以及規(guī)劃要求，按無人值班設計。欲實現(xiàn)無人值班變電站，其中變電站的綜合自動化程度很重要。變電站自動化系統(tǒng)作為電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個子系統(tǒng)，應服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設計，其配置、功能包括設備的布置應滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。因此本次設計我們將以此作為設計指導原則展開設計工作。按我國的實際情況，目前變電站還不大可能完全實現(xiàn)無人值班，即使是無人值班，

32、也有一個現(xiàn)場維護、調(diào)試和應急處理的問題，因此設計時應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。同樣，保護單元亦應具有遠方、就地投切和在線修改整定值的功能，以遠方為主，就地為鋪，并應從設計、制造上保證同一時間只允許其中一種控制方式有效。要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計，確保保護功能的相對獨立性和動作可靠性。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器，對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器，供監(jiān)測用的量可合用保護電流互感器。變電站自動化系統(tǒng)設計中應優(yōu)先采用交流采樣技術，減輕電流互感器和電壓互感器的負載，提高測量精度。同時可取消以前經(jīng)常采用的光字牌屏和中央信號屏，簡化控制屏，由計算機

33、承擔信號監(jiān)視功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的實時性、可靠性，節(jié)約占地空間，減少屏柜，二次電纜和設計、安裝、維護工作量。 光纖通信以光波作為信息載體，以光導纖維作為傳輸介質(zhì)，先進通信方式。組成結構包括：多路轉(zhuǎn)換器（多路復用等）、光端機（光電轉(zhuǎn)換）、光纜（傳輸介質(zhì)）、光中繼電裝置（放大整形轉(zhuǎn)換）。特點：抗電磁干擾、頻帶寬。 主要作為電網(wǎng)骨干通信網(wǎng)，重要信息的傳輸。變電站內(nèi)存在強大的電磁場干擾，從抗電磁干擾角度考慮，在選擇通信介質(zhì)時可優(yōu)先采用光纖通信方式，對于本次35KV小型變電站的設計，變電站與控制室的距離并不遙遠干擾較小，用光纖就已經(jīng)很快速可靠的完成信息的傳輸，而且用起來方便經(jīng)

34、濟，故本次設計中的通信統(tǒng)一用光纖通信。由上面的設計指導思想可以看到我們這里無人值班變電所的設計應盡量使一些現(xiàn)實問題得以解決，使供配電質(zhì)量能進一步提高。 2.2主變壓器的選擇 變壓器是變電站的重要設備，其容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，如選用適當不僅可減少投資，減少占地面積，同時也可減少運行電能損耗，提高運行效率和可靠性，改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能。1、主變壓器臺數(shù)：為保證供電可靠性，變電所一般設有兩臺主變壓器。 2、變壓器容量：裝有兩臺變壓器的變電站，采用暗備用方式，當其中一臺主變因事故斷開，另一臺主變的容量應滿足全部負荷的70%，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證80%負荷供

35、電。 3、繞組數(shù)和接線組別的確定：該變電所有二個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行，35KV采用Y形連接，10KV采用連接。4、調(diào)壓方式的選擇：普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為5%，而且當調(diào)壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調(diào)壓）時，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便，而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問題。它的調(diào)壓范圍較大，一般在15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器，可以實現(xiàn)，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時，有載

36、調(diào)壓可解決，因此選用有載調(diào)壓變壓器。5、冷卻方式的選擇：主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。考慮到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護工作量，首選自然風冷冷卻方式。由于本次設計的是無人值班變電所，為便于變電所無人值班管理，同時兼顧到經(jīng)濟性主變壓器選用35KV低損耗雙繞組戶外自冷型油浸式變壓器。所以用兩臺SZ931500/35型有載調(diào)壓變壓器，采用暗備用方式。2.3無功補償供電部門對一些新建企業(yè)一般要求其月平均功率因數(shù)達到0.9以上。當企業(yè)的自然總功率因數(shù)較低，單靠提高用電設備的自然功率因數(shù)達不到要求時，應裝設必要的無功功率補償設備，以進一步提

37、高企業(yè)的功率因數(shù)。無功補償?shù)姆绞接泻芏嘀?，結合實際情況我們這里采用并聯(lián)電力電容器補償?shù)姆绞?。根?jù)無功管理及供用電規(guī)則，我們可以得出，并聯(lián)電容器裝置的容量和分組按就地補償、便于調(diào)整電壓及不發(fā)生諧振的原則進行配置。設兩組并聯(lián)電容器裝置分別接在兩段10kV母線上，每組電容器容量按5Mvar配置，也可以根據(jù)實際無功補償需要配置。補償裝置為戶內(nèi)式成套裝置，選用難燃介質(zhì)的干式銀鋅復合鍍膜電容器，包括放電線圈、避雷器等由制造廠成套供貨?？紤]到10kV每段母線僅設單組電容器和較少有諧波污染，故不裝設限制涌流和諧波分量的串聯(lián)電抗器。為了減小涌流，電容器組宜在10kV母線分段情況下關合。參考各種相關的樣本，結合現(xiàn)

38、實情況選用GRJ-Z系列的高壓電容自動補償柜。特點是：每路電容器組設二相式電流保護，一次回路設熔斷器、氧化鋅避雷器及電抗器保護電容組。同時設事故燈光、音響。及時進行報警。電容器組的投切采用性能優(yōu)越的真空接觸器。電源側主控柜采用三相式電流保護及過電壓。2.4 所用電接線設計和所用變壓器的選擇變電所的所用電是變電所的重要負荷，因此，在所用電設計時應按照運行可靠、檢修和維護方便的要求，考慮變電所發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術和新設備，使設計達到經(jīng)濟合理，技術先進，保證變電所安全，經(jīng)濟的運行。所用變臺數(shù)的確定：一般變電所裝設一臺所用變壓器，對于樞紐變電所、裝有兩臺

39、以上主變壓器的變電所中應裝設兩臺容量相等的所用變壓器，互為備用，如果能從變電所外引入一個可靠的低壓備用電源時，也可裝設一臺所用變壓器。根據(jù)如上規(guī)定，本變電所選用兩臺容量相等的所用變壓器。所用變壓器的容量應按所用負荷選擇。計算負荷可按照下列公式近似計算： S照明負荷+其余負荷0.85(kVA)所用變壓器的容量：SeS0.85P十P照明(kVA)所用電主要負荷表：序號名稱額定容量(KW)功率因數(shù)安裝臺數(shù)工作臺數(shù)備注1充電機300.8811周期性2浮充電機6.50.8511經(jīng)常性3主變通風0.150.733232經(jīng)常性4蓄電池及裝置通風2.70.8233周期性5交流焊機10.50.511周期性6檢修

40、間實驗130.811經(jīng)常性7載波遠動0.960.6911經(jīng)常性8照明20經(jīng)常性9生活水泵8經(jīng)常性10采暖及其他16周期性根據(jù)上表給出的所用負荷計算： S0.85(30+6.5+0.1532+2.73+10.5+l 3+0.96+8)+20+l6 105.58l (kVA) 根據(jù)容量選擇所用電變壓器如下：型號：SL7125l0；容量為：125(kVA)連接組別號：Yn，yn0 ， 調(diào)壓范圍為：高壓：5， 阻抗電壓為(%)：4所用電接線方式：一般有重要負荷的大型變電所，380220V系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩臺所用變壓器各接一段母線，正常運行情況下可分列運行，分段開關設有自動投入裝置。每臺所用變壓

41、器應能擔負本段負荷的正常供電，在另一臺所用變壓器故障或檢修停電時，工作著的所用變壓器還能擔負另一段母線上的重要負荷，以保證變電所正常運行。2.5電氣主接線的選擇 電氣主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠，變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并且對電氣設備的選擇，配電裝置選擇，繼電保護和控制方式的擬定有較大影響，因此，必須正確外理為各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。 （一）設計的基本要求為： 1、滿足對用戶供電必要的可靠性和保證電能質(zhì)量。 2、接線應簡單，清晰且操作方便。 3、運行上要具有一定的靈活性和檢修方便。 4、具有經(jīng)濟性，投資少，運行維護

42、費用低。 5、具有擴建和可能性。 （二）設計主接線的原則：35kV變電所主接線應根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、進出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。變電所主接線要滿足安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的基本要求。其中，安全包括設備安全及人身安全；可靠應滿足一次接線應符合一、二級負荷對供電可靠性的要求；靈活即用最少的切換來適應各種不同的運行方式，檢修時操作簡便，另外，還應能適應負荷的發(fā)展，便于擴建。經(jīng)濟盡量做到接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。在這次設計中35kV變電所主接線一般有單母線、單母線分段、單元接線、內(nèi)橋式、外橋式方式可以

43、考慮其可行性。由于本次設計的高壓側也有負載，故內(nèi)、外橋式方式可以不考慮應用。具體分析如下：單母線優(yōu)點是接線簡單、清晰。操作方便，投資少便于擴建。（見下圖2.1、2.2）母線或隔離開關檢修或故障時連接在母線上的所有回路必須停止工作；檢修任一電源或線路的斷路器時，該回路必須停電；當母線或母線上的隔離開關上發(fā)生短路以及斷路器在繼電保護作用下都自動斷開，因而造成全部停電。單母線分段，母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。兩路電源一用一備時，分段斷路器接通運行。任一段母線故障，分段斷路器可在繼電保護裝置作用下自動斷開。兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運行。任一電源故障，分段斷路器可自動投入

44、（見圖2.3），可提高供電可靠性和靈活性。單元接線，當有兩路電源進線和兩臺主變壓器時，可采用雙回線路變壓器組單元接線，再配以變壓器二次側的單母線分段接線，則可靠性大大提高（見圖2.4）。這種接線方式同樣也與單母線分段方式相同的是投資成本并不會隨著沒有母線的存在而減少，因此我們還有必要繼續(xù)討論單母分段接線。圖2.1 一路電源 圖2.2 兩路電源一用一備 圖2.3單母線分段 圖2.4單元接線 以上幾種方案比較，在供電可靠性方面，35KV側應采用單母分段接線。同理可得，10KV側仍然采用單母分段，接線簡單清晰，設備少，且操作方便，可提高供電可靠性和靈活性，不僅便于檢修母線而減少母線故障影響范圍，對于

45、重要用戶可以從不同段引兩個回路，而使重要用戶有兩個電源供電，在這種情況下，當一段母線發(fā)生故障，由于分段斷路器在繼電保護裝置的作用下，能自動將故障段切除，因而保證了正常段母線不間斷供電。2.6短路電流計算： 短路電流計算的目的：以便正確選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；為了選擇切除短路故障的開關電器、整定短路保護的機帶你保護裝置和選擇限制短路電流的元件。2.6.1系統(tǒng)負荷情況計算1、35KV最終四回出線，負荷同時率按0.6考慮，負荷增長率為4%。35KV總負荷為：（80.8+80.8+70.8+60.8）0.6（1+4%）5=26.46MVA2、10KV最終十回出線，負荷同時率按

46、0.6考慮，負荷增長率為4%。10KV負荷為：（620.8+41.80.8）0.6(1+4%)5=17.52MVA所以變電站考慮擴建后送出的總負荷為：S總= S35+S10=43.98MVA2.6.2 短路電流的計算：1、變壓器阻抗計算：系統(tǒng)參數(shù)：阻抗電壓：UK(12)%=10.5；UK(13)%=17.8；UK(23)%=6.5 X10=0.102；Sj=100MVA；Uj= Upj所選出的SFSZ731500/35型變壓器參數(shù)： U12%=10.5 ；U13%=17.8；U23%=6.5Ud1%=1/2(U12% U13% U23%)=1/2(10.517.86.5)=10.9Ud2%=1

47、/2(U12% U23% U13%)=1/2(10.56.517.8)=0.40Ud3%=1/2(U13% U23% U12%)=1/2(17.86.510.5)=6.9 X1*= Ud1%100 Sj Sn=10.9100100630.173 X2*=0 X3*= Ud3%100 Sj Sn=69100100630.1095(取SB=100MVA VB=VN =37KV)（規(guī)定) (歐)(B表示標么值、N表示額定值) (KA) N表示額定值 Xt=Vs%SN/S=7%100/3.15=2.22短路點的確定在正常接線方式下，通過電器設備的短路電流為最大的地點稱為短路計算點，比較斷路的前后短路點

48、的計算值猶如一點故實際選擇每段母線上短路點為計算短路點。 35kv母線上短路點為d1 ，10kv母線上短路點為d2 1)35kv母線上三相短路時 計算電抗的計算 查計算曲線和短路周期電流的標么值。 =5 系統(tǒng)對短路點在短路點電流周期分量的有名值:=51.56=7.8(KA) Xis= X2*SN/SB=2.573.15/100=0.081 負荷對短路點d計算電抗 =0.081時，查計算曲線知： =0.400 ， =0.383， 0.402 負荷對短路點d短路點電流周期分量有名值： =0.41.560.446（KA）=0.3831.565.7（KA）=0.4021.560.6271 （KA） 短

49、路點d1的短路電流周期分量有名值為：7.8+0.4468.424（KA）7.8+5.712.5（KA）7.8+0.62718.4271（KA）2.55=2.558.42421.1（KA）2）10KV母線上短路計算系統(tǒng)對短路點d2計算電抗=0.2+2.2=2.4則0.4167系統(tǒng)對短路點d2提供的短路點周期電流有名值為：5.5（KA）0.41675.52.2919（KA）X2*SN/SB0.350.11035KV和10KV短路點等效電路圖如下圖： 當0.011時，查計算曲線知： 3.058；2.461；2.2665負荷側對短路點dt提供的短路電流為：3.0585.513.5355（KA）2.46

50、15.510.3171（KA）2.26655.536.8681（KA）短路點d2的短路電流為：2.2919+10.317122.61（KA）2.2919+13.535515.8274（KA）2.2919+36.868134.14（KA）2.552.5519.110957.66（KA）短路容量：由于10KV母線采用分段進行，短路電流為18.46KA，小于并列運行時的短路電流22.61KA，所以無需加裝電抗器來限制短路電流。 計算參數(shù)表 表2.1短路點名稱短路電流I/（3）沖擊電流ich全電流Ich短路容量S/D135KV母線8.276KA21.1KA12.50KA530.36MVAD210KV母

51、線22.61KA57.66KA34.14KA411.19MVA2.7主要電氣設備的選擇及校驗：電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全運行的重要條件，在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術并注意節(jié)約，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。2.7.1斷路器及隔離開關的選擇及校驗： 一、選擇： （1）按正常工作條件選擇： a、按額定電壓選：額定電壓和最高工作電壓，一般按所選電器和電纜允許最高工作電壓Ugmax不低于所按電網(wǎng)的最高運行電壓Uymax。 即：UgmaxUyma

52、x b、按額定電流選：在額定周圍環(huán)境溫度下長期允許電流Iy，應不小于該回路最大持續(xù)工作電流Igmax. 即：IyIgmax短路計算參數(shù)如下：35KV ：I/=8.276KA ich=21.1A S/=530.36MVA 10KV： I/=22.61KA ich=57.66A S/=411.19MVA35KV選擇ZN23-35C型斷路器 表2.2計算數(shù)據(jù)ZN23-35CU（KV）35Ue（KV）40.5Igmax(A)496Ie(A)1600I/(KA)8.276Ir(KA)25ich(KA)21.2idw(KA)63I2tdz8.27620.6Ir2t2524 10KV主變側選ZN28-12-

53、3150，負荷側選ZN28-12-1250 斷路器選擇結果如下：表2.3計算數(shù)據(jù)ZN28A-12/-3150計算數(shù)據(jù)ZN28-12-1250U（KV）35Ue（KV）12U（KV）10Ue（KV）12Igmax(A)1989Ie(A)3150Igmax(A)144.3Ie(A)1250I/(KA)22.61Ir(KA)40I/(KA)22.61Ir(KA)31.5ich(KA)57.66idw(KA)100ich(KA)57.66idw(KA)80I2tdz22.612X0.75Ir2t4024I2tdz22.6120.75Ir2t31.52410KV主變側隔離開關選GN2-10型，負荷側選G

54、N8-10型二、校驗：（1）35KV側隔離開關選GW2835型Ie=600A Igmax=496A 所以Ie Igmax滿足要求,Ue= Ugmax=35KV 所以UeUgmax a、熱穩(wěn)定校驗：I2tdzI2rt I2tdz=8.2762 0.75=51.37(KA2S) I2rt=6.625=217.8(KA2S) , I2tdzI2rt滿足熱穩(wěn)定要求 b、動穩(wěn)定校驗：ichidw ich=21.2KA idw=50KA ich idw所以滿足要求 ,故所選GW2835型隔離開關符合要求 (2)10KV側 A、主變側: 斷路器選IN28A12/3150A型 Ie=3150A Igmax=1

55、819A 所以Ie Igmax滿足要求 Ue= 12KV Ugmax=10.5KV 所以UeUgmax 滿足要求 a、熱穩(wěn)定校驗： tjs= tb+ td =0.5+0.5=1s(不考慮非周期分量)在/=1時，查發(fā)電廠電氣設備中周期分量等值時間曲線，得tdz=0.75s,所以 I2tdz=22.6120.75=383.41(KA2S) I2rt=4024=6400(KA2S) I2tdzI2rt滿足熱穩(wěn)定要求 b、動穩(wěn)定校驗： ich=57.66KA idw=100KA ich idw所以滿足要求c、開斷電流校驗：Iekd=40KA I/=22.61KA IekdI/所以滿足要求故所選ZN28

56、A12/3150A型斷路器符合要求隔離開關選GN210型Ie=4000A，Igmax=1819A ，所以Ie Igmax滿足要求Ue= Ugmax=10KV 所以UeUgmax 滿足要求 a、熱穩(wěn)定校驗： I2tdz=22.6120.75=383.41(KA2S) I2rt=3625=6480(KA2S) I2tdzI2rt滿足熱穩(wěn)定要求 b、動穩(wěn)定校驗： ich=57.66KA idw=85KA ich idw所以滿足要求故所選GN210型隔離開關符合要求B、負荷側 選ZN28121250型斷路器 Ie=1250 A Igmax=144.3 A 所以Ie Igmax滿足要求 Ue= 12KV Ugmax=10KV 所以UeUgmax 滿足要求 a、熱穩(wěn)定校驗： I2tdz=22.6120.75=383.41(KA2S) I2rt=31.524=3696(KA2S) I2tdzI2rt滿足熱穩(wěn)定要求 b、動穩(wěn)定校驗：ich=57.66KA idw=80KA ich idw所以滿足要求c、開斷電流校驗：Iekd=31.5 KA I/=22.61KA IekdI/所以滿足要求故所選ZN28121250型斷路器符合要求隔離開關選GN2810型Ie=600A Igmax=144.3A 所以Ie Igmax滿足要求Ue= Ugmax=10KV 所以UeUgmax