畢業(yè)論文--110kv變電站設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題針對110kV變電站供電系統(tǒng)，結(jié)合國內(nèi)外變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)變電站的監(jiān)控要求，對110kV變電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。在系統(tǒng)研究過程中，重點進(jìn)行了以下工作：</p><p>　　首先，講述了國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展情況，研究變電站自動化的目的和意義，提出本論文變電站自動化系統(tǒng)研究

2、設(shè)計的內(nèi)容。其次，根據(jù)變電站原始資料和監(jiān)控要求，以及變電站自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則，研究設(shè)計變電站自動化體系結(jié)構(gòu)和功能。再次，根據(jù)所給出的原始數(shù)據(jù)，綜合變電站設(shè)計的原則和國家法律法規(guī)、制度，以及變電站的監(jiān)控要求，設(shè)計變電站的主回路接線；進(jìn)行了變電站負(fù)荷的簡要計算然后選擇了基本設(shè)備。隨后，簡述PLC的工作原理和設(shè)計PLC自動控制系統(tǒng)的過程；闡述高壓斷路器控制的重要性和PLC控制斷路器的優(yōu)勢，設(shè)計利用PLC控制高壓斷路器；綜合變壓器備用投切的重

3、要性和操作過程，設(shè)計PLC控制的變壓器備用自投系統(tǒng)。最后，總結(jié)了本論文的設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計過程，總結(jié)了設(shè)計存在的問題和缺陷，以及以后努力的方向。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變電站；PLC；高壓斷路器；備用自動投切</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This topic is for 110kV substa

4、tion power supply system, combined with the development of substation automation technology at home and abroad. According to transformer substation monitoring requirements, 110kV substation automation system is for desig

5、n. And the study is summarized as the follow steps．</p><p>　　First of all, covers domestic and foreign development of substation automation, purpose and significance of the research on substation automation,

6、 brings out the design of substation automation system. Secondly, according to the Sourcebook of substation and monitoring requirements, and substation automation system design principles, research and design the automat

7、ion system’s structure and function. Third, according to the original data, integrating principles of substation design and national l</p><p>　　Keywords: Substation; PLC; High-voltage Circuit Breaker; Altern

8、ate Device Auto-switching</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 變電站綜合自動化概述1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外變電站綜合自動化現(xiàn)狀及發(fā)展1</p><p&g

9、t;　　1.2.1 國外變電站自動化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展1</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)變電站自動化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展2</p><p>　　1.3 變電站綜合自動化研究目的與意義3</p><p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容4</p><p>　　2 變電站自動化系統(tǒng)總體設(shè)計5</p><p>　　2

10、.1 變電站自動化系統(tǒng)原始資料及分析5</p><p>　　2.2 變電站自動化系統(tǒng)總體設(shè)計8</p><p>　　2.2.1 變電站自動化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.2.2 變電站自動化系統(tǒng)的功能12</p><p>　　2.3 本章小結(jié)14</p><p>　　3 變電站接線設(shè)計15<

11、/p><p>　　3.1 變電站主回路接線15</p><p>　　3.1.1 變電站主回路電氣主接線15</p><p>　　3.1.2 變電站設(shè)計數(shù)據(jù)計算19</p><p>　　3.2 變電站設(shè)備選擇26</p><p>　　3.3 本章小結(jié)32</p><p>　　4 變電站自動化

12、系統(tǒng)設(shè)計33</p><p>　　4.1 PLC控制系統(tǒng)33</p><p>　　4.2 PLC控制高壓斷路器35</p><p>　　4.2.1 控制基本要求35</p><p>　　4.2.2 控制接線36</p><p>　　4.2.3 控制過程分析38</p><p>　　4

13、.2.4 PLC控制程序39</p><p>　　4.2.5 小結(jié)39</p><p>　　4.3 PLC控制變壓器備用自投39</p><p>　　4.3.1 變壓器備用自投40</p><p>　　4.3.2 控制接線42</p><p>　　4.3.3 控制過程分析43</p><

14、p>　　4.3.4 PLC控制程序45</p><p>　　4.3.5 小結(jié)46</p><p>　　4.4 本章小結(jié)46</p><p>　　5 總結(jié)與展望47</p><p><b>　　致謝48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b>

15、</p><p><b>　　附錄51</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 變電站綜合自動化概述</p><p>　　變電站綜合自動化是20世紀(jì)70年代國際上興起的，在計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展到一定程度的基礎(chǔ)上，使變電站二次設(shè)備更合理、有

16、效地運行的一種變電站自動化模式。變電站綜合自動化系統(tǒng)是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度中心通信等綜合自動化功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)除了實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)測、控制和保護(hù)之外，更重要的是能實現(xiàn)當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方對現(xiàn)場的監(jiān)控、調(diào)節(jié)和保護(hù)，概括起來即為：遙

17、測、遙信、遙控、遙調(diào)的“四遙”功能和對保護(hù)定值的遠(yuǎn)方整定?！八倪b”即：接受監(jiān)控調(diào)度計算機(jī)發(fā)出的控制信號的遙控；監(jiān)控調(diào)度計算機(jī)對變電站現(xiàn)場設(shè)備的電壓、電流、功率等的數(shù)據(jù)采集要求的遙測；接受識別被控主機(jī)所發(fā)出的一些報警信息的遙信；將監(jiān)控調(diào)度計算機(jī)發(fā)出的修改參數(shù)信息應(yīng)用于被控設(shè)備的遙調(diào)。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外變電站綜合自動化現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　1.2.1 國外變電站自動

18、化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　國外變電站自動化技術(shù)始于20世紀(jì)70年代。英國、意大利、法國、西德、澳大利亞等國均于70年代末裝設(shè)了微機(jī)型遠(yuǎn)動裝置，個別還使用了16位小型計算機(jī)。1981年5月在英國召開的第6屆國際供電會議上有文章指出，變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能正以綜合自動化為目標(biāo)迅速發(fā)展，除了具有遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能，還要具備尋找處理單相接地故障功能、負(fù)荷管理功能、成組數(shù)據(jù)記錄功能、自動重合閘等功能。9

19、0年代以后，研究變電站綜合自動化技術(shù)的國家和公司越來越多，相應(yīng)的技術(shù)也越來越先進(jìn)。例如德國西門子公司、ABB公司、AEG公司，美國GE公司、西屋公司，法國阿爾斯通公司等都有自己的綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品。</p><p>　　德國西門子公司于1985年在德國漢諾威正式投運了第一套變電站自動化系統(tǒng)LSA-678，此后陸續(xù)在德國以及歐洲投運了300多套該種型號的變電站自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類，一類是全分散式的系統(tǒng)，另

20、一類是集中與分散相結(jié)合的系統(tǒng)。</p><p>　　日本也在20世紀(jì)90年代，將計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運用到其新建和擴(kuò)建的高壓變電站的運行支援系統(tǒng)中。其主要特點是繼電保護(hù)裝置下放至開關(guān)現(xiàn)場，并設(shè)置微機(jī)控制終端，將采集到的測量值和開關(guān)接點信息，通過光纜傳送到主控制室的后臺計算機(jī)系統(tǒng)。主控制室的后臺計算機(jī)系統(tǒng)將采集到的測量值和開關(guān)接點信息處理后，發(fā)出開關(guān)及隔離開關(guān)操作命令通過光纜下達(dá)至終端執(zhí)行，主控制室計算機(jī)系統(tǒng)采用雙以太網(wǎng)

21、。</p><p>　　美國投運的變電站自動化技術(shù)大體有三類：一類是以遠(yuǎn)動終端設(shè)備（RTU，Remote Terminal Unit）為基礎(chǔ)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集，并和上級調(diào)度中心通信；另一類以通用計算機(jī)為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，不但采集實時數(shù)據(jù)而且建立歷史數(shù)據(jù)庫，并通過計算機(jī)網(wǎng)（以太網(wǎng)）與遠(yuǎn)程工作站聯(lián)絡(luò)；第三類采用MODBUS PLUS多主站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保護(hù)、監(jiān)控等部件均通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器接入該網(wǎng)，并通過RTU與調(diào)度中心聯(lián)系。<

22、;/p><p>　　目前國外產(chǎn)品以ABB公司的SCSl00/200和西門子公司的LSA-678為主流，在間隔層終端集保護(hù)、錄波、計量、遠(yuǎn)動功能于一體，并使得信號采集完全分散分布和下放，簡化了二次回路。通信網(wǎng)主要以具有很高的通信速率和非常好的抗干擾能力的光纖為介質(zhì)。也有一部分變電站自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，現(xiàn)場總線具有很高的抗干擾性能，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度適中，成本低，施工方便。</p><p&

23、gt;　　1.2.2 國內(nèi)變電站自動化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　國內(nèi)變電站自動化技術(shù)起步較晚，在上世紀(jì)80年代后開始討論、研制與開發(fā)，真正投入使用，則是在國內(nèi)微機(jī)保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)之后。上世紀(jì)80年代及以前，是以RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動裝置及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控為代表，功能主要是與遠(yuǎn)方調(diào)度進(jìn)行通信以實現(xiàn)“四遙”(遙測、遙信、遙控、遙調(diào))，與繼電保護(hù)及自動安全裝置的聯(lián)接通信，此類系統(tǒng)稱為集中RTU模式。目前在

24、一些老站改造中仍有少量使用，這一階段稱為自動化的初級階段。到了上世紀(jì)90年代初期，單元式微機(jī)保護(hù)按功能設(shè)計的分散式微機(jī)測控裝置得到廣泛應(yīng)用，保護(hù)與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_或調(diào)度端計算機(jī)。從上世紀(jì)90年代中后期，隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，按間隔為對象設(shè)計保護(hù)測控單元，形成真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。目前國內(nèi)主流廠家均采用了此類結(jié)構(gòu)模式。</p>

25、<p>　　進(jìn)入21世紀(jì)后，數(shù)字保護(hù)技術(shù)的發(fā)展使得變電站綜合自動化技術(shù)產(chǎn)生了一個飛躍，變電站綜合自動化技術(shù)在我國進(jìn)入了實質(zhì)性發(fā)展階段。10kV變電站綜合自動化多采用分散分布式交流采集系統(tǒng)，通過串行口或網(wǎng)絡(luò)與后臺監(jiān)控主站相連，將測控部分合并在10kV保護(hù)裝置內(nèi)，根據(jù)模擬量對采樣精度的不同要求，采用專用的電流輸入口測量，監(jiān)控單元多采用工業(yè)PC，但其性價比不及計算機(jī)工作站和計算機(jī)服務(wù)器。監(jiān)控系統(tǒng)大都保留有RTU裝置，由RTU進(jìn)行電量

26、采集，向各級調(diào)度中心傳遞數(shù)據(jù)，并通過它與監(jiān)控系統(tǒng)交換信息。現(xiàn)場通信多采用RS串行通信總線，也有少數(shù)采用CAN現(xiàn)場總線。但是不同廠家設(shè)備的通信規(guī)約種類繁多，不僅浪費了大量開發(fā)軟硬件的人力物力，也給用戶的設(shè)備選型、運行維護(hù)等帶來諸多不便，并且由于通信規(guī)約及調(diào)度中心功能不夠完備，綜合自動化系統(tǒng)用作無人值班分站時不能實現(xiàn)本應(yīng)具有的豐富的變電站運行監(jiān)控功能，浪費了用戶的投資費用。這些都是亟需解決的問題。</p><p>　

27、　1.3 變電站綜合自動化研究目的與意義</p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行起著舉足輕重的作用。尤其是現(xiàn)在大容量發(fā)電機(jī)組的不斷投運、超高壓遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)的出現(xiàn)，使電力系統(tǒng)的安全控制更加復(fù)雜，如果仍依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主，依靠原來變電站的舊設(shè)備操作控制，而不進(jìn)行技術(shù)改造的話，必然沒法滿足安全、穩(wěn)定運行的需

28、要，更談不上適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)作為變電站綜合自動化的重要組成部分，對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化起著舉足輕重的作用。</p><p>　?。?）提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率。變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)中的電壓、無功自動控制，能大大提高電壓合格率，保證電力系統(tǒng)主要設(shè)備和各種電器設(shè)備的安全，使無功潮流合理，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，節(jié)約電能。</p><p>　?。?）提高變電站

29、的安全、可靠運行水平。變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)是由微機(jī)組成的，具有故障診斷功能。除了微機(jī)保護(hù)能迅速發(fā)現(xiàn)被保護(hù)對象的故障并切除故障外，有的自控裝置并兼有監(jiān)視對象工作是否正常的功能，發(fā)現(xiàn)其工作不正常及時發(fā)出告警信息。更為重要的是，微機(jī)保護(hù)裝置和微機(jī)型自動裝置具有自診斷功能，這是當(dāng)今的綜合自動化系統(tǒng)比其常規(guī)的自動裝置或“四遙”裝置突出的特點，這使得采用自動監(jiān)控系統(tǒng)的變電站一、二次設(shè)備的可靠性大大提高。</p><p>　?。?/p>

30、3）提高電力系統(tǒng)的運行、管理水平。變電站啟用自動監(jiān)控系統(tǒng)后，監(jiān)視、測量、記錄、抄表等工作都由計算機(jī)自動進(jìn)行，既提高了測量精度，又避免了人為的主觀干預(yù)，運行人員只要通過觀看CRT屏幕，就可對變電站主要設(shè)備和各輸、配線電路的運行工況和參數(shù)便一目了然。自動控制系統(tǒng)具有與上級調(diào)度通信功能，可將檢測的數(shù)據(jù)及時送往調(diào)度中心，使調(diào)度員能及時掌握各變電站的運行情況，也能對它進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)與控制，且各種操作都是有事件順序記錄可供查閱，大大提高運行管理水平

31、。</p><p>　　（4）縮小變電站占地面積，降低造價，減少總投資。由于變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)采用微計算機(jī)和通信技術(shù)，可以實現(xiàn)資源共享和信息共享，同時由于硬件電路多數(shù)采用大規(guī)模集成電路，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功能強(qiáng)，與常規(guī)的二次設(shè)備相比，可以大大縮小變電站的占地面積，而且隨著微處理器和大規(guī)模集成電路的不斷降價，微計算機(jī)性價比逐步上升，發(fā)展的趨勢是自動控制系統(tǒng)的造價逐漸降低，而性能和功能會逐步提高，因而可以減少變電站的

32、總投資。</p><p>　?。?）減少維護(hù)工作量，減少值班員勞動，實現(xiàn)減人增效。由于自動監(jiān)控系統(tǒng)中有故障自診斷功能，系統(tǒng)內(nèi)部有故障時能自檢出故障部位，縮短了維修時間。微機(jī)保護(hù)和自動裝置的定值又可以在線讀出檢查，可節(jié)約定期核對定值的時間，而監(jiān)控系統(tǒng)的抄表、記錄自動化，值班員可不定時抄表、記錄，可實現(xiàn)少人值班，如果配置了與上級調(diào)度的通信功能，能實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，則完全可實現(xiàn)無人值守，達(dá)到減人增效的目的。&

33、lt;/p><p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題主要針對110kV變電站的供配電系統(tǒng)情況及有關(guān)要求，研究變電站綜合自動化系統(tǒng)的建立。重點研究基于PLC的自動化體系結(jié)構(gòu)和功能，由于能力有限，時間有限、主要設(shè)計利用PLC實現(xiàn)高壓斷路器控制、變壓器備用自投系統(tǒng)。</p><p>　　2 變電站自動化系統(tǒng)總體設(shè)計</p><p&

34、gt;　　2.1 變電站自動化系統(tǒng)原始資料及分析</p><p>　　1、擬建110kV變電站原始資料：</p><p>　?。?）變電站類型：110kV降壓綜合自動化變電站；</p><p>　?。?）主變臺數(shù)：兩臺；</p><p>　　（3）電壓等級：110kV、35kV、10kV；</p><p>　?。?）出

35、線、回路及傳輸容量：</p><p>　　表2-1 110kV電壓側(cè)</p><p>　　表2-2 35kV電壓側(cè)</p><p>　　表2-3 10kV電壓側(cè)</p><p>　　表2-4 所用電負(fù)荷</p><p>　?。?）需用系數(shù)、同時系數(shù)和功率因數(shù)：35kV電壓側(cè)各負(fù)荷需用系數(shù)，同時系數(shù)，功率因數(shù)；1

36、0kV電壓側(cè)各負(fù)荷需用系數(shù)，同時系數(shù)，功率因數(shù)；35kV負(fù)荷和10kV負(fù)荷同時系數(shù)；所用電功率因數(shù)。</p><p><b>　?。?）環(huán)境條件：</b></p><p>　　①當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟葹?0℃，年最低溫度為-11℃，年平均溫度28℃；</p><p>　?、诋?dāng)?shù)睾０胃叨葹?00米； </p><p>　　③當(dāng)?shù)乩?/p>

37、暴日數(shù)為25日/年； </p><p>　?、鼙咀冸娬咎幱凇氨⊥翆邮?guī)r”地區(qū)，土壤電阻率1000歐姆·米。</p><p>　?。?）系統(tǒng)做無限大電源考慮。</p><p>　　2、擬建110kV變電站原始資料分析</p><p>　　（1）擬建變電站基本情況分析</p><p>　　由原始資料可以看出，擬

38、建變電站要求設(shè)計為綜合自動化變電站，并且海拔較高，年氣溫偏高，平均雷暴日也相當(dāng)高，根據(jù)《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，變電站站址應(yīng)設(shè)計在高于本地50年一遇大水水位；在氣溫較高的地區(qū)，變壓器的保護(hù)應(yīng)高于正常狀況；在平均雷暴日較高、土壤電阻率較高的地區(qū)應(yīng)設(shè)置較高等級的防雷措施。</p><p>　　（2）擬建變電站負(fù)荷計算</p><p>　　電力系統(tǒng)負(fù)荷的確定，對于選擇變電站主變壓器

39、容量，電源布點以及電力網(wǎng)的接線方案設(shè)計等，都是非常重要的。電力負(fù)荷應(yīng)在調(diào)查和計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行，對于近期負(fù)荷，應(yīng)力求準(zhǔn)確、具體、切實可行；對于遠(yuǎn)景負(fù)荷，應(yīng)在電力系統(tǒng)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，認(rèn)真分析影響負(fù)荷發(fā)展水平的各種因素，反復(fù)測算與綜合平衡，力求切合實際。</p><p>　　本章主要討論確定變電站綜合自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，這里只對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行粗略計算，詳盡負(fù)荷計算參照3.1.2節(jié)負(fù)

40、荷計算。并且為了確定變電站綜合自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，需對擬建變電站進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。</p><p>　　在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設(shè)備組同時工作，而各個用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也不是同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負(fù)荷時，應(yīng)該計入一個同時系數(shù)。具體公式為：</p><p><b>　　（2—1）</b></p>&

41、lt;p><b>　?。?—2）</b></p><p><b>　?。?—3）</b></p><p><b>　?。?—4）</b></p><p>　　式子中、、—分別為配電干線或變電所低壓母線的有功、無功、視在計算負(fù)荷；</p><p>　　、、—分別對應(yīng)于某用電

42、設(shè)備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)角正切值、所有設(shè)備總?cè)萘浚?lt;/p><p><b>　　—組間同時系數(shù)；</b></p><p>　　—該配電干線或變電所低壓母線上所接電設(shè)備組總數(shù)；</p><p>　　—該配電干線或變電所低壓母線上的計算電流，A；</p><p>　　—該配電干線或變電所低壓母線上的額定電壓，V。</

43、p><p>　　因此，根據(jù)原始資料和以上各個公式可以計算得出：</p><p>　　考慮增長，按8年計算，由工程概率和數(shù)理統(tǒng)計得知，負(fù)荷在一定階段內(nèi)的自然增長率是按指數(shù)規(guī)律變化的，即： </p><p><b>　?。?—5）</b></p><p>　　式中 —初期負(fù)荷 ；</p><p>　　

44、—年數(shù)，一般按5～10年規(guī)劃考慮 ；</p><p>　　—年負(fù)荷增長率，由概率統(tǒng)計確定。 </p><p>　　所以，考慮負(fù)荷增長及線損，年負(fù)荷增長率取10%，按8年計算，本變電站負(fù)荷為：</p><p>　　綜上負(fù)荷計算所述，該擬建變電站負(fù)荷為61479.85kVA，即為61.48MVA，屬于中小型變電站規(guī)模，在未來8年負(fù)荷增長了一倍，在設(shè)計時應(yīng)該注意考慮裕量。

45、</p><p>　　2.2 變電站自動化系統(tǒng)總體設(shè)計</p><p>　　2.2.1 變電站自動化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　隨著集成電路技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)也不斷發(fā)生變化，其性能和功能以及可靠性也不斷提高。從國內(nèi)外變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程來看，其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分布式、分層分布式結(jié)構(gòu)等。<

46、/p><p>　　1、變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式選擇</p><p><b>　?。?）集中式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　集中式一般采用智能控制器分別擔(dān)負(fù)模擬量、開關(guān)量的采集和對斷路器、備用電源自投、防誤閉鎖、無功補(bǔ)償電容的操作控制，功能較強(qiáng)的計算機(jī)集中收集變電站的模擬量和數(shù)字量，集中進(jìn)行計算和處理。如圖2-1所示。</p>&l

47、t;p>　　集中式系統(tǒng)的主要特點有：</p><p>　?、賹崟r采集變電站各種模擬量、開關(guān)量，完成對變電站的數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控功能；</p><p>　?、诮Y(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可大大減少占地面積；</p><p>　?、墼靸r低，實用性好，尤其是對35kV或規(guī)模較小的變電站更為有利。</p><p><b>　　集中式的缺點有：&

48、lt;/b></p><p>　?、倜颗_處理器的功能較集中，若一臺處理器出故障，影響面大;</p><p>　?、谲浖?fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣；</p><p>　?、劢M態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件的設(shè)計都不同，可移植性較差；</p><p>　?、芗惺奖Ｗo(hù)與長期以來采用一對一的常規(guī)保護(hù)相比，不直觀，不符

49、合運行和維護(hù)人員的習(xí)慣，調(diào)試和維護(hù)不方便，程序設(shè)計麻煩，只適合于保護(hù)邏輯比較簡單的情況。</p><p>　　圖2-1 集中式結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?。?）分布式結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　分布式結(jié)構(gòu)，是以變壓器、斷路器、母線等一次主設(shè)備為安裝單位，將保護(hù)、控制、輸入/輸出、閉鎖等單元就地分散安裝在一次主設(shè)備上，安裝在主控制室內(nèi)

50、的主控單元通過現(xiàn)場總線與這些分散的單元進(jìn)行通信，主控單元通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)聯(lián)系。</p><p>　　一般分布式結(jié)構(gòu)按功能設(shè)計，按保護(hù)類型和監(jiān)控等功能劃分單元，分布實施。其結(jié)構(gòu)采用主從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。較適合于中低壓變電站。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。</p><p>　　分布式結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)的主要特點是：</p&

51、gt;<p>　　①系統(tǒng)部件完全依照主設(shè)備分散安裝，它們之間一般互不影響，各自獨立；</p><p><b>　?、诠δ芮逦髁?；</b></p><p><b>　?、酃?jié)約控制室面積；</b></p><p>　?、芾昧爽F(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢，省去了大量二次接線，控制設(shè)備之間僅通過雙絞線或光纖連接，設(shè)計規(guī)范，

52、設(shè)備布置整齊，調(diào)整擴(kuò)建也很簡單，成本低，運行維護(hù)方便；</p><p>　?、菹到y(tǒng)裝置及網(wǎng)絡(luò)性強(qiáng)，不依賴于通信網(wǎng)和主機(jī)，主機(jī)設(shè)備損壞并不影響其它設(shè)備的正常工作，運行可靠性有保證。</p><p><b>　　分布式缺點：</b></p><p>　　功能模塊分散，不利于綜合控制，降低了設(shè)備的利用率，加重主設(shè)備負(fù)擔(dān)。</p><

53、;p>　　圖2-2 分布式結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）分層分布式結(jié)構(gòu)</p><p>　　在變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)中，通常把測量和控制功能綜合在一起的裝置稱為間隔級單元。各間隔級單元與變電站的中央單元相結(jié)合，并利用間隔級單元收集到的狀態(tài)量和測量值，通過軟件來實現(xiàn)各種保護(hù)閉鎖和遠(yuǎn)動功能，大大簡化傳統(tǒng)設(shè)計中為實現(xiàn)閉鎖和遠(yuǎn)動功能所需要的二次回路，以組成變電站自動化系統(tǒng)。</p>

54、<p>　　所謂分層式結(jié)構(gòu)，是將變電站信息的采集和控制分為管理層、站控層和間隔層三級分層布置。所謂分布式結(jié)構(gòu)，是在結(jié)構(gòu)上采用主從控制芯片協(xié)同工作方式，各個從控制芯片之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，多控制芯片系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了集中式結(jié)構(gòu)中獨立控制芯片計算處理的瓶頸問題，方便系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)，局部故障不影響其他模塊（部件）的正常運行。如圖2-3所示。</p><p>　　分層

55、分布式結(jié)構(gòu)具有集中式結(jié)構(gòu)所沒有的獨特優(yōu)點：</p><p>　　間隔層按一次設(shè)備組織，一般按斷路器的間隔劃分，具有測量和控制部分，負(fù)責(zé)該單元的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和連鎖，有載調(diào)壓分接頭的控制、無功補(bǔ)償電容的投切等。因此，間隔層本身是由各種不同的單元裝置組成，這些獨立的單元裝置直接通過總線接到站控層。</p><p>　　站控層的主要功能就是數(shù)據(jù)集中處理和控制管理，擔(dān)負(fù)著上傳下達(dá)的重

56、要任務(wù)：對下，它可以管理各種間隔單元裝置，包括監(jiān)視、控制裝置等，收集各種數(shù)據(jù)并發(fā)出控制命令，起到數(shù)據(jù)集中作用，還可以通過現(xiàn)場總線完成對保護(hù)單元的自適應(yīng)調(diào)整；對上則通過設(shè)立開放式結(jié)構(gòu)的站級網(wǎng)絡(luò)接口，與管理層建立聯(lián)系。將數(shù)據(jù)傳送給管理后臺機(jī)算計或調(diào)度端，起到數(shù)據(jù)傳送處理作用。</p><p>　　管理層由一臺或多臺計算機(jī)組成，界面友好，操作簡單方便，使運行值班人員極易掌握，具有數(shù)據(jù)集中處理、變電站運行狀態(tài)顯示、遙控操

57、作等功能。</p><p>　　圖2-3 分層分布式結(jié)構(gòu)</p><p>　　2、變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計</p><p>　　變電站自動化系統(tǒng)包含了變電運行、繼電保護(hù)、測量監(jiān)控、遠(yuǎn)動和通信等多個方面。為了達(dá)到系統(tǒng)的總體目標(biāo)，在設(shè)計變電站自動化系統(tǒng)時，必須考慮的原則有：</p><p>　?。?）系統(tǒng)運行的安全性。變電站微機(jī)保護(hù)的軟件、硬

58、件設(shè)置，既要與監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立又要相互協(xié)調(diào)，保證自動化系統(tǒng)中任何其他環(huán)節(jié)故障只影響局部功能的實現(xiàn)，不影響保護(hù)子系統(tǒng)的正常工作。但保護(hù)與監(jiān)控要保持緊密通信聯(lián)系。</p><p>　?。?）信息共享。只有實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，才能簡化自動監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備的重復(fù)，降低造價。</p><p>　?。?）充分體現(xiàn)綜合性。變電站綜合自動化系統(tǒng)將變電站的繼電保護(hù)、測量、監(jiān)視、運行和通信應(yīng)用于一體，形成了

59、一個由監(jiān)視控制、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、各種功能的控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等組成的分層分布式的系統(tǒng)。</p><p>　?。?）技術(shù)先進(jìn)性。變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和配置，應(yīng)滿足無人值班的總體要求。變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能設(shè)計，軟硬件的配置必須具備RTU（遠(yuǎn)動單元）的全部功能，必須具備與上級調(diào)度通信的能力，以便滿足工作需要和促進(jìn)變電站無人值班的實施。</p><p>　?。?）通信的可靠性。

60、在變電站綜合自動化系統(tǒng)工程內(nèi)，各個功能模塊、部件之間宜采用信息交換快速的總線網(wǎng)絡(luò)方式，便于接口功能的擴(kuò)充。系統(tǒng)應(yīng)支持標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，便于簡化系統(tǒng)硬件系統(tǒng)。</p><p>　?。?）具有很強(qiáng)的抗干擾能力。變電站安全運行是變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計的基本要求。各子系統(tǒng)應(yīng)具有獨立的故障自診斷和自恢復(fù)功能，任一部分發(fā)生故障時，應(yīng)及時通知監(jiān)控主機(jī)并發(fā)出警告指示，迅速將自診斷信息送往控制中心。</p><

61、p>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)化和開放性。設(shè)計的變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)盡量符合國家和部頒標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)開放性能好，便于維護(hù)和升級。</p><p>　　綜合以上所介紹總體結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點介紹，設(shè)計原則和變電站的系統(tǒng)功能要求，變電站綜合自動化系統(tǒng)總體設(shè)計如附錄1變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。</p><p>　　2.2.2 變電站自動化系統(tǒng)的功能</p><p>　　如附錄1變電站自

62、動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示，以中央數(shù)據(jù)處理器為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)變電站的繼電保護(hù)、控制方式、測量手段、通信和管理模式的改造，完成了在主控端和被控端之間的“四遙”控制，對變電站電氣設(shè)備的檢測、控制及遠(yuǎn)動信息的傳送等功能?？梢哉J(rèn)為，變電站自動化系統(tǒng)中的微型計算機(jī)是整個控制系統(tǒng)的基石，微計算機(jī)性能的優(yōu)良直接影響該系統(tǒng)的控制程度。</p><p><b>　　1、間隔層</b></p><

63、;p>　　變電站內(nèi)的變壓器和斷路器、隔離開關(guān)及其輔助觸點，電流、電壓互感器等一次設(shè)備在間隔層緊密相連，完成實時運行電氣量的檢測、運行設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測、操作控制命令的執(zhí)行。該變電站系統(tǒng)間隔層設(shè)備智能測控終端按站內(nèi)一次設(shè)備的分布式配置，就地加裝在主變、斷路器和互感器處，采集運行信息數(shù)字化后，采用點對點的高速光纖通信與數(shù)據(jù)服務(wù)器通信，單臺數(shù)據(jù)服務(wù)器滿足下行45個智能測控終端的數(shù)據(jù)處理要求，集成全站數(shù)據(jù)信息后通過工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)就地運行信息

64、到站控層保護(hù)裝置到中央數(shù)據(jù)處理器的通訊傳輸。 </p><p>　　為了提高過程層通信的可靠性，間隔層設(shè)備智能測控終端通過光纖A、B雙網(wǎng)和數(shù)據(jù)服務(wù)器A、B進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)服務(wù)器A、B則由完全獨立的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)和站控層設(shè)備通信，光纖網(wǎng)絡(luò)A和B發(fā)送的間隔信息完全相同，接收的控制命令則來源于站控層不同的保護(hù)裝置。</p><p>　　變電站系統(tǒng)的間隔層是承擔(dān)全站數(shù)字化采集、接收和執(zhí)行控制指令，

65、將一次設(shè)備接入間隔層總線的底層部件設(shè)備。 </p><p><b>　　2、站控層</b></p><p>　　站控層主要作用是是測量、控制元件負(fù)責(zé)該間隔的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和電氣聯(lián)鎖，以及時間順序記錄等，保護(hù)元件負(fù)責(zé)該間隔線路、變壓器等設(shè)備的保護(hù)、故障記錄等。</p><p>　　常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)中測控單元、保護(hù)裝置、故障錄波器

66、的信息采集和處理一般是在同一裝置的CPU控制下進(jìn)行，信息的采樣同步、A/D轉(zhuǎn)換、運算、輸出控制命令的完成在裝置內(nèi)部實現(xiàn)；而數(shù)字化變電站系統(tǒng)中信息的采集、處理、傳輸主要依托網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。因此，信息流量控制、信息同步性十分關(guān)鍵。該變電站系統(tǒng)配置一個全局同步裝置——時間服務(wù)器，時間服務(wù)器按照12800次/S要求等間隔地產(chǎn)生同步信號，并傳遞給一個或多個數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)鏈路長度產(chǎn)生新的同步信號啟動智能測控終端的數(shù)據(jù)采集。正常運行時，數(shù)據(jù)服務(wù)

67、器A和B分別接收來自時間服務(wù)器的同步信號，保證與GPS信號的同步；當(dāng)GPS同步信號故障時，數(shù)據(jù)服務(wù)器之間通過同步光纖控制，保證數(shù)據(jù)服務(wù)器A和數(shù)據(jù)服務(wù)器B的同步。因此，連接在光纖雙網(wǎng)的所有智能測控終端采集到的運行數(shù)據(jù)采樣時刻完全一致。 </p><p>　　間隔層設(shè)備與站控層設(shè)備之間、站控層設(shè)備之間取消常規(guī)變電站硬接點信號交互的方式，變?yōu)榛贗EC61850標(biāo)準(zhǔn)的對等通信模式，也就是，站控層保護(hù)裝置通過各自的以太網(wǎng)

68、絡(luò)從間隔層獲取模擬量和開關(guān)量信息，經(jīng)邏輯判斷和相關(guān)電氣聯(lián)鎖判斷后，發(fā)出各自的控制命令。正常運行時，保護(hù)裝置A采集光纖A網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)，保護(hù)裝置B則采集光纖B網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)，多臺保護(hù)裝置之間經(jīng)既定的邏輯控制出口；任一臺保護(hù)裝置故障時，及時告警，退出運行，不影響整個系統(tǒng)。 </p><p>　　站控層同時可選配電能計量功能，利用過程層傳輸?shù)膶崟r數(shù)據(jù)，采用插值法（1024 點）進(jìn)行時域積分，實現(xiàn)全站各間隔的電能計量，其精

69、度達(dá)到0.5級。</p><p><b>　　3、管理層</b></p><p>　　管理層采用工業(yè)以太網(wǎng)通信，完成站內(nèi)間隔層設(shè)備、一次設(shè)備、站控層設(shè)備的控制及與遠(yuǎn)方控制中心、工程師站及人機(jī)界面通信的功能，也可經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備與第三方裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p>

70、;<p>　　在這一章節(jié)中，首先列出擬建變電站的一些原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡要分析后，根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型：集中式、分布式和分層分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，依照其設(shè)計的原則，對變電站的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了選擇，即采用分層分布式結(jié)構(gòu)；然后針對變電站的監(jiān)控要求，對該系統(tǒng)的功能作了概括。由于能力有限，時間有限，在下面的章節(jié)中，會對變電站的主接線設(shè)計、斷路器控制和變壓器備用自動投切功能設(shè)計進(jìn)行闡述。</p><p>&l

71、t;b>　　3 變電站接線設(shè)計</b></p><p>　　3.1 變電站主回路接線</p><p>　　3.1.1 變電站主回路電氣主接線</p><p>　　以設(shè)計任務(wù)書為基本原則，國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，結(jié)合工程實際情況，兼顧運行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材

72、，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，堅持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則，設(shè)計如下：</p><p>　?。?）接線方式：根據(jù)《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，35～110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線或分段單母線的接線。35～63kV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV線路為6回其以上時，宜采用雙母線接線。在采用單母線、

73、分段單母線或雙母線的35～110kV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。</p><p>　?、俦咀冸娬?10kV線路有7回，可選擇雙母線帶旁路接線或單母線分段帶旁路接線，如圖3-1方案一和方案二所示。方案一供電可靠、運行方式靈活；缺點：倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，投資大。方案二優(yōu)點：簡單清晰，操作方便；缺點：供電可靠性、運行方式靈活性不強(qiáng)。設(shè)置旁路的目的是為了減少在斷路器檢修時

74、對用戶供電的影響，保證了供電的可靠性。</p><p>　　方案一雙母線帶旁路 方案二單母分段帶旁路</p><p>　　圖3-1 110kV電壓側(cè)接線方案</p><p>　　本變電站為地區(qū)性變電站，由原始資料可以看出，電網(wǎng)特點是110kV電壓側(cè)出線容量較大，變電站自動控制復(fù)雜。為提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益及系統(tǒng)穩(wěn)定性，采用方案一能夠滿足本變電站

75、110kV側(cè)對供電可靠性的要求，故選用投資小、節(jié)省占地面積、滿足供電可靠性要求的方案一。</p><p>　?、诒咀冸娬?5kV線路有10回，可選擇雙母線接線或單母線分段接線兩種方案，如圖3-2方案一和方案二。方案一優(yōu)點：供電可靠、調(diào)度靈活；缺點：倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，投資大。方案二優(yōu)點：簡單清晰，倒閘操作簡單，配電裝置簡單；缺點：供電可靠性不如方案一。旁路斷路器可以代替出線

76、斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要回路特別是電源回路不停電。</p><p>　　方案一雙母線接線 方案二單母分段接線</p><p>　　圖3-2 35kV電壓側(cè)接線方案</p><p>　　根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)特點，本變電站負(fù)荷主要集中在35kV側(cè)，且大多是一級負(fù)荷，不允許停電檢修斷路器，需設(shè)置旁路設(shè)施。故選擇供電可靠性高，

77、調(diào)度靈活的方案一。</p><p>　?、鄹鶕?jù)《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)變電所裝有兩臺主變壓器時，6～10kV電壓側(cè)宜采用分段單母線接線。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。</p><p>　　本變電站 10kV 側(cè)線路為10回，可采用單母線分段接線或單母線接線方案，如圖 3-3方案一和方案二。方案一優(yōu)點：用于出線較多場合，輸送

78、功率和穿越功率較大，供電可靠性和靈活性要求較高的場合；缺點：設(shè)備多，投資和占地面積大，配電裝置復(fù)雜，易誤操作。方案二優(yōu)點：簡單清晰，調(diào)度靈活，不會造成全站停電，能保證對重要用戶的供電，設(shè)備少，投資和占地?。蝗秉c：供電可靠性、運行方式靈活性不強(qiáng)，主要用于出現(xiàn)較少場合。</p><p>　　方案一單母分段接線 方案二單母線接線</p><p>　　圖3-3 1

79、0kV電壓側(cè)接線方案</p><p>　　根據(jù)原始資料分析，選擇供電可靠性高、運行方式靈活的方案一。</p><p>　　④站用變壓器低壓側(cè)接線 ：</p><p>　　站用電系統(tǒng)采用380/220V 中性點直接接地的三相四線制，動力與照明合用一個電源，站用變壓器低壓側(cè)接線采用單母線分段接線方式，平時分裂運行，以限制故障范圍，提高供電可靠性。380V站用電母線可采用

80、低壓斷路器或閘刀進(jìn)行分段，并以低壓成套配電裝置供電。站用變壓器低壓側(cè)接線如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 站用變壓器低壓側(cè)接線</p><p>　　綜上所述，將110kV電壓段、35kV電壓段和10kV電壓段的接線形式進(jìn)行綜合連接后，本變電站主接線如圖3-5所示。其中具體變電站一次系統(tǒng)設(shè)計如附錄2變電站主回路設(shè)計圖所示。</p><p>　　圖3-5

81、變電站主接線圖</p><p>　?。?）主變壓器選擇 </p><p>　?、僦髯儔浩髋_數(shù)：對于大型樞紐變電站，根據(jù)工程具體情況，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。 </p><p>　?、谥髯儔浩魅萘浚褐髯儔浩魅萘繎?yīng)根據(jù)5～10年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，并應(yīng)考慮變壓器正常運行和事故時的過負(fù)荷能力。對裝設(shè)兩臺變壓器的變電站，每臺變壓器額定容量一般按下式選擇

82、： </p><p><b>　　（3—1）</b></p><p>　　為變電站最大負(fù)荷。這樣，當(dāng)一臺變壓器停用時，可保證對 60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力40%，則可保證對84%負(fù)荷的供電。</p><p>　　根據(jù)第2章原始資料簡要分析計算可得變電站最大負(fù)荷為：</p><p><b>　　

83、；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　考慮負(fù)荷增長以及線損，年負(fù)荷增長率取10%，8年后，變電站負(fù)荷變?yōu)椋?lt;/p><p><b>　　。</b></p><p>　　

84、所以每臺變壓器額定容量為：</p><p>　　③主變壓器的型式：具有三種電壓的變電站，通過主變壓器各電壓側(cè)繞組的功率均達(dá)到15%以上時，或主網(wǎng)電壓為110～220kV，而中壓網(wǎng)絡(luò)為35kV時，由于中性點具有不同的接地形式，應(yīng)采用普通的三繞組變壓器。 </p><p>　　綜上所述，選擇主變壓器型號為：三相三繞組油冷卻強(qiáng)迫風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器SSFPZ9—120000/110，額定電壓為11

85、0kV/35kV/10kV，其技術(shù)參數(shù)如表3-1。</p><p>　　表3-1 主變壓器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3.1.2 變電站設(shè)計數(shù)據(jù)計算</p><p>　　根據(jù)第2章原始資料，整理數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?-2所示。</p><p>　　表3-2變電站數(shù)據(jù)匯集</p><p>　　表3-3 站用電數(shù)據(jù)匯總</

86、p><p>　　在發(fā)電廠和變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。短路電流計算的目的主要有以下幾方面： </p><p>　　（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計算。 </p><p>　?。?）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時

87、又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。 </p><p>　?。?）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離，接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。</p><p>　?。?）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，

88、需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。</p><p>　　1、三相短路電流計算</p><p>　　在最大運行方式下對三相短路的情況進(jìn)行計算。</p><p>　?。?）畫出計算電路圖，如圖3-6（a）所示。其等值阻抗電路圖如圖3-6（b）所示。各短路點阻抗電路圖如3-7所示。</p><p>　?。╝）計算電路圖

89、（b）等值阻抗電路圖</p><p>　　圖3-6 系統(tǒng)電路圖</p><p>　?。╝）f1點短路 （b）f2點短路 （c）f3點短路</p><p>　　圖3-7 各短路點阻抗圖</p><p>　?。?）參數(shù)計算過程如下：</p><p>　　選取=100MVA，=115kV，

90、=38.5kV，=10.5kV。</p><p>　　電力網(wǎng)各個元件的標(biāo)幺值參數(shù)計算公式如下：</p><p>　　線路：（3—2）</p><p>　　變壓器：（3—3）</p><p>　　電抗器：（3—4）</p><p>　　電源：（3—5）</p><p>　　將表3-

91、2中數(shù)據(jù)分別帶入式3—2、式3—3、式3—4和式3—5中，得出結(jié)果填入圖3-6（b）中，等到系統(tǒng)等值阻抗圖。</p><p>　?。?）計算各短路點短路電流</p><p>　?、佼?dāng)短路發(fā)生在點時，計算電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗和計算電抗，如圖 3-7（a）所示。</p><p>　　短路電流周期分量標(biāo)幺值：（3—6）</p><p>　　有

92、名值：（3—7）</p><p>　　短路電流全電流最大有效值：（3—8）</p><p>　　短路電流全電流沖擊值：（3—9）</p><p>　　短路容量：（3—10）</p><p>　　則，根據(jù)以上公式，短路點計算電抗為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p

93、><p>　　短路周期電流標(biāo)幺值為：</p><p>　　短路電流全電流最大有效值：</p><p>　　短路電流全電流最大有效值：</p><p>　　短路電流全電流沖擊值：</p><p><b>　　短路容量：</b></p><p>　　將計算電抗帶入式3—6、式3—7

94、、式3—8、式3—9、式3—10中，得到當(dāng)短路點為時的短路數(shù)據(jù)，填入表3-4短路電流計算結(jié)果中。</p><p>　?、诋?dāng)短路發(fā)生在點時，計算電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗和計算電抗，如圖 3-7（b）所示。</p><p>　　同當(dāng)短路點為時的計算過程，將計算電抗帶入式3—6、式3—7、式3—8、式3—9、式3—10中，得到短路點的短路數(shù)據(jù)，填入表3-4短路電流計算結(jié)果中。</p>

95、<p>　?、郛?dāng)短路發(fā)生在點時，分兩種情況進(jìn)行短路電流計算。</p><p>　　第一種情況，變壓器低壓側(cè)并列運行，計算電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗和計算電抗，如圖3-7（c）所示。</p><p>　　同當(dāng)短路點為時的計算過程，將計算電抗帶入式3—6、式3—7、式3—8、式3—9、式3—10中，得到短路點的短路數(shù)據(jù)，填入表3-4短路電流計算結(jié)果中。</p><p

96、>　　第二種情況，變壓器低壓側(cè)分列運行，計算電路圖及其等值網(wǎng)絡(luò)如圖3-8（a）和網(wǎng)絡(luò)變換如圖 3-8（b）所示。</p><p>　?。╝）f3點短路計算電路圖 （b）f3點短路等值阻抗圖</p><p>　　圖3-8 f3點短路電路圖</p><p>　　同當(dāng)短路點為時的計算過程，將計算電抗帶入式3—6、式3—7、式3—8、式3—9、式3—1

97、0中，得到短路點的短路數(shù)據(jù)，填入表3-4短路電流計算結(jié)果中。</p><p>　　如表3-4 短路電流計算結(jié)果所示，是變電站各電壓側(cè)及變壓器出線側(cè)三相短路時的數(shù)據(jù)。</p><p>　　表3-4 短路電流計算結(jié)果</p><p>　　注：為短路發(fā)生在點時，主變壓器低壓側(cè)并列運行。</p><p>　　為短路發(fā)生在點時，主變壓器低壓側(cè)分列運行。

98、</p><p>　　2、站用變壓器低壓側(cè)短路電流計算</p><p>　　根據(jù)原始資料表2-4，代入公式2—1，進(jìn)行簡單計算如下：</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　；</b>&

99、lt;/p><p>　　則根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，可以得出所用變壓器，選擇S9—200/10，基本參數(shù)為：聯(lián)結(jié)組標(biāo)號Yyn0，空載損耗0.48kW，負(fù)載損耗2.73kW，空載電流1.5%，短路阻抗4.0%。如表3-5所示。</p><p>　　表3-5 所用變壓器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　站用變壓器低壓側(cè)短路電流計算比較簡單，查資料填入表3-6中。</p>

100、<p>　　表3-6 站用變壓器低壓側(cè)短路電流計算結(jié)果</p><p>　　3、線路最大長期工作電流計算</p><p>　　在選擇電氣設(shè)備時，雖然電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能正?？煽康毓ぷ?，必須按正常的工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p&g

101、t;<b>　?。?）額定電壓</b></p><p>　　電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，故所選電氣設(shè)備允許的最高電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1~1.5倍。</p><p><b>　?。?）額定電流</b></p><p>　　電氣設(shè)備的

102、額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。額定電流不應(yīng)小于該回路在各種運行方式下的最大持續(xù)工作電流，一般取最大長期工作電流為設(shè)備額定電流的1.05倍。</p><p>　　變電站的最大長期工作電流：</p><p><b>　　（3—11）</b></p><p>　　由變電站主接線圖3-5可以計算出系統(tǒng)110kV電壓側(cè)、35kC電

103、壓側(cè)和10kV電壓側(cè)出線最大長期工作電流電流，如表3-7所示。</p><p>　　表3-7 系統(tǒng)最大長期工作電流10kV電壓側(cè)計算結(jié)果 單位：A</p><p>　　續(xù)表3-7 10kV電壓側(cè)</p><p>　　3.2 變電站設(shè)備選擇</p><p>　　1、斷路器、隔離開關(guān)選擇</p><p>　　電器選

104、擇是變電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時，應(yīng)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(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。</p><p>　　高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能

105、起保護(hù)作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點是能斷開電路中負(fù)荷電流和短路電流。</p><p>　　隔離開關(guān)也是變電站中常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。 </p><p><b>　　其主要用途： </b></p><p>　　（1）隔離電壓。在檢修電氣設(shè)備時，用

106、隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離以確保檢修的安全； </p><p>　　（2）倒閘操作。投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成； </p><p>　　（3）分、合小電流。隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力。</p><p>　　盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，

107、但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 </p><p>　?。?）按正常工作條件選擇電器 </p><p><b>　?、兕~定電壓</b></p><p>　　電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化而變化，故所選電氣設(shè)備允許的最高電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓

108、。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1~1.5倍。</p><p><b>　?、陬~定電流</b></p><p>　　電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。額定電流不應(yīng)小于該回路在各種運行方式下的最大持續(xù)工作電流，一般取最大長期工作電流為設(shè)備額定電流的1.05倍。</p><p>　　③按當(dāng)

109、地環(huán)境條件校核 </p><p>　　在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境（尤其是小環(huán)境）條件。當(dāng)氣溫、風(fēng)速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和結(jié)冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應(yīng)采取相應(yīng)措施。</p><p>　?。?）按短路情況校驗</p><p><b>　?、俣搪窡岱€(wěn)定校驗 </b></p><p>　　

110、短路電流通過電器時，電器各部件溫度應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為：</p><p><b>　?。?—12）</b></p><p>　　式中——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； </p><p>　　、——電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。</p><p><b>　　②電動力穩(wěn)定校驗 </b></

111、p><p>　　電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為：</p><p><b>　?。?—13）</b></p><p><b>　　或（3—14）</b></p><p>　　式中、——短路沖擊電流幅值及其有效值； </p><p>　　

112、、——電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。</p><p>　　綜上所述，結(jié)合上一節(jié)的相關(guān)計算，一些斷路器、隔離開關(guān)選擇如下：</p><p>　?。?）110kV線路側(cè)及變壓器側(cè)：選擇 LW11-110型SF6戶外斷路器。</p><p>　　表3-8 LW11—110型斷路器</p><p>　　選擇GW5-110/1000-80

113、型隔離開關(guān)。</p><p>　　表3-9 GW5—110/1000—80隔離開關(guān)</p><p>　　（2）35kV線路側(cè)及變壓器側(cè)ZW7-40.5型斷路器，線路側(cè)和變壓器側(cè)GW4-35D/2500-83型隔離開關(guān)，它們的參數(shù)分別如表3-10和表3-11所示。</p><p>　　（3）10kV線路側(cè)：選擇KYN28A-12(Z)/1250-31.5型高壓開關(guān)柜