企業(yè)35kv10kv變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計說明書畢業(yè)設(shè)計

1、企業(yè)35kv10kv變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計說明書摘 要 變電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)是采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，并依托計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)及圖形顯示技術(shù)等將變電所集控制、測量及現(xiàn)代綜合管理等功能集為一體的綜合自動化系統(tǒng)。 與常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)相比，運行人員通過主控室的人機接口裝置便可實現(xiàn)對整個變電所運行數(shù)據(jù)的監(jiān)控與記錄，并將有關(guān)信息通過遠(yuǎn)動設(shè)備向各級調(diào)度中心傳送，運行可靠性大大提高，綜合效益顯著。本論文針現(xiàn)場實際存在的問題和當(dāng)前變電站監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及變電所監(jiān)控的特殊工藝，提出了分層監(jiān)控的計算機解決方案。使用的是組態(tài)軟件組態(tài)王，論文介紹了組態(tài)軟件的基本特點及一些使用要求。講述了設(shè)計監(jiān)控界面的

2、詳細(xì)步驟及制作中的注意事項，對控制系統(tǒng)的硬件配置也進行了選擇和設(shè)計。關(guān)鍵詞：組態(tài)王； 監(jiān)控系統(tǒng)； 變電所綜合自動化abstractsubstations computer supervision system is ecological design of object oriented and relies on computer technique, network communication technique, modern control technique, graphic display technique, which gathers control, measure and

3、modern comprehensive manage into one comprehensive automation. compares with the conventional supervisory system, operator can make monitoring and noting of the whole substation by human-computer interface device of main monitoring house, and transmit relative information to all levels attempering c

4、enter, running dependability improves greatly and comprehensive benefit is marked. the present paper needle scene actual existence question and the current transformer substation supervisory system development tendency and the transformer substation monitoring special craft, proposed the lamination

5、monitoring computer solution in the configuration software design monitoring contact surface manufacture detailed step and the manufacture matters needing attention, have also carried on the choice and the design to the control system hardware disposition.key words: configuration software ; supervis

6、ory system; transformer- substation synthesis automation 目 錄 第1章 設(shè)計說明1 1.1 設(shè)計的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù)1 1.2 設(shè)計任務(wù)1 1.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷史1第2章 電氣主接線的設(shè)計3 2.1 電氣主接線概述3 2.2 35kv側(cè)主接線的設(shè)計3 2.3 10kv側(cè)主接線的設(shè)計3 2.4 主接線方案的比較選擇4 2.5 主接線中的設(shè)備配置5第3章 主變壓器的選擇7 3.1負(fù)荷分析7 3.2 主變壓器臺數(shù)的確定8 3.3 主變壓器相數(shù)的確定8 3.4 主變壓器容量的確定8第4章 短路電流的計算10 4.1 短路電流計算

7、的目的及規(guī)定10 4.2 短路電流的計算結(jié)果10第5章 主要電氣設(shè)備的選擇15 5.1 電氣設(shè)備選擇概述15 5.2 高壓斷路器及隔離開關(guān)的選擇16 5.3 母線的選擇18 5.4 絕緣子和穿墻套管的選擇22第6章 繼電保護知識簡介24 6.1 變電站繼電保護的發(fā)展24 6.2 繼電保護裝置的基本要求24 6.3 繼電保護整定24 6.4本系統(tǒng)故障分析25 6.5線路繼電保護裝置25 6.6主變繼電保護裝置25 6.7本設(shè)計繼電保護原理概述26第 7章 主變壓器繼電保護整定計算27 7.1 概述27 7.2 瓦斯保護27 7.3 差動保護28 7.4 過電流保護28第8章 線路繼電保護整定計算

8、34 8.1 概述 34 8.2 線路繼電保護原理35 8.3 35kv線路保護整定計算35 8.4 10kv線路保護整定計算38第9章 變電站綜合自動化簡介40 9.1 發(fā)展變電站綜合自動化的意義40 9.2 變電站綜合自動化的發(fā)展過程41第10章 變電站綜合自動化的概述43 10.1 變電站綜合自動化的基本原理43 10.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式44第11章 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計原則46 11.1 變電站總體布局和監(jiān)控要求46 11.2 變電站監(jiān)控系統(tǒng)額定組態(tài)軟件47第12章 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)50 12.1 監(jiān)控界面功能50 12.2 監(jiān)控功能的實現(xiàn)52參考文獻

9、53外文翻譯和譯文54致謝75附錄77結(jié)束語79第1章 設(shè)計說明1.1 設(shè)計的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù)本變電站為35kv地方變電站，35kv架空進線兩回（約20km），屬于兩個獨立電源，10kv饋出現(xiàn)8回。安裝主變兩臺（24000kva），有載調(diào)壓。變電所10kv母線上共有8回出線，期中800kva、500kva和630kva各二回，20000kva和1600kva各一回。預(yù)留800kva和630kva各一回。10kv系統(tǒng)采用單母分段接線方式，系統(tǒng)按照無窮大考慮。1.2 設(shè)計任務(wù)本設(shè)計要求最終的設(shè)計結(jié)果能實時顯示變電站綜合自動化系統(tǒng)的運行參數(shù)（包括電壓、電流、功率、頻率、cos等參數(shù)）和運行趨勢圖，

10、故障報警顯示，建立實時和歷史數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)scada功能。實現(xiàn)無人值守變電站綜合自動化給你 。同時，要求其功率因數(shù)不低于0.95，可靠性和經(jīng)濟性滿足變電站綜合自動化要求。1.3 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷史 變電所綜合自動化系統(tǒng)是80年代才開始應(yīng)用的一個新課題。常規(guī)變電所的二次部分主要由繼電保護、故障錄波、就地監(jiān)控和遠(yuǎn)動裝置所組成。在微處理器應(yīng)用之前，這些裝置不僅功能不同，實現(xiàn)的原理和技術(shù)也不同，80年代由于微處理器的普遍應(yīng)用，因而長期以來形成了不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)管理部門。這些裝置都開始采用微機技術(shù)而成為微機型繼電保護裝置、微機監(jiān)控和微機遠(yuǎn)動裝置。這些微機型的裝置盡管功能不同，其硬件配置都

11、大體相同，除微機系統(tǒng)本身外，無非是對各種模擬量的數(shù)據(jù)采集，以及輸入輸出接口電路，并且裝置所采集的量和要控制的對象還有許多是共同的，因而顯得設(shè)備重復(fù)，互連復(fù)雜。很自然的就提出了用綜合自動化來優(yōu)化設(shè)計全微機化的變電所二次部分。從控制、測量、信號及遙信角度考慮，要求微機控制管理的集中性越高越好，數(shù)據(jù)事件信息的集中度、實時性越高越好，但從保護動作特性和快速維護角度來考慮，要求微機管理的獨立性、物理空間單一性越明確越好，即微機出現(xiàn)故障時，影響面越小越好。變電所綜合自動化系統(tǒng)的特點是:遠(yuǎn)動、保護、監(jiān)控、安全自動裝置和經(jīng)濟自動裝置融為一體:控制集中、布置分散;控制方案靈活，由用戶自行設(shè)計;硬件標(biāo)準(zhǔn)化;簡化了

12、變電站的運行操作。綜合自動化系統(tǒng)對一些功能分散的過程，實行集中監(jiān)視和控制。即以分散的控制適應(yīng)分散的過程對象，以集中的監(jiān)視、操作和管理達(dá)到掌握全局的目的。隨著自動控制裝置的和被控設(shè)備可靠性的提高，變電所的控制可由就地操作過渡到遠(yuǎn)方操作和自動操作。變電所綜合自動化方式的特征，就是將站內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能scanda信號采集、遠(yuǎn)動功能以及數(shù)字保護信息結(jié)合為一個統(tǒng)一的整體，以全微機化的新型二次設(shè)備取代傳統(tǒng)的機電式的二次設(shè)備，用不同模塊化軟件實現(xiàn)機電式設(shè)備的各種功能，用計算機局部網(wǎng)絡(luò)通信來替代大量信號的連接，通過人機設(shè)備，實現(xiàn)變電所的綜合自動化管理、監(jiān)視、測量、控制及打印記錄等功能。由此取消了傳統(tǒng)的集中控制屏

13、。 目前，變電所綜合自動化技術(shù)發(fā)展迅速，已進入大面積推廣應(yīng)用階段。各項新技術(shù)的發(fā)展為綜合自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，在變電站綜合自動化系統(tǒng)中廣泛使用的新技術(shù)主要有下述幾個方面。1.數(shù)字信號處理（dsp）技術(shù)的應(yīng)用20世紀(jì)80年代末90年代初，dsp技術(shù)的應(yīng)用，使得隨一次設(shè)備布置的分散式測控單元很快發(fā)展起來，而且還提供了強有力的功能綜合優(yōu)化手段，如電壓、功率和電能的測量，可以直接從輸電線路、變壓器等設(shè)備上直接交流采樣，通過dsp得出各相電流、電壓的數(shù)字波形，經(jīng)過分析計算不僅可計算出各相電流、相電壓的基波和諧波有效值，以及各相有功、無功、電壓主、在功電量等測量的實時數(shù)據(jù)，還能進一步計算出

14、功率因數(shù)入、頻率以及零序、負(fù)序參數(shù)等值，并和有關(guān)的輸入、輸出觸點一起集成在變電站綜合自動化系統(tǒng)中。2.數(shù)字通信技術(shù)和光纖技術(shù)的應(yīng)用20世紀(jì)80年代以來，數(shù)字通信設(shè)備的發(fā)展應(yīng)用，大大提高了通信系統(tǒng)的通信容量和可靠。同時，通信技術(shù)中光纖通信技術(shù)正在迅速取代金屬電纜和同軸電纜，并用于遠(yuǎn)距離通信和短距離大容量信息的傳輸。光纖通信除具有頻帶寬、信道多和衰減小的特點外，還具有抗強電磁干擾的最大優(yōu)點。由于光纖通信實際上幾乎不受電磁干擾、浪涌、暫態(tài)分量和各端間地位差的影響，非常適用于變電站強電磁干擾的環(huán)境，是保護和監(jiān)控裝置最佳的通信信道。.3.計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)80年代以來計算機網(wǎng)絡(luò)技

15、術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)得到了很大的發(fā)展，特別是局域網(wǎng)（lan）技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用成為一種潮流。由于它們能很好地滿足電力系統(tǒng)一些特殊要求，因此該項技術(shù)在變電站綜合自動化中得到廣泛的應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)的不斷提高和有機結(jié)合，變電所綜合自動化系統(tǒng)正朝著功能綜合化，結(jié)構(gòu)微機化，操作監(jiān)視屏幕化，運行智能化的方向發(fā)展，這必將使綜合自動化系統(tǒng)進入新的起點。從變電所綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向來看，它的最終目標(biāo)是最大限度的提高變電所的自動化水平，利用計算機來代替人的手工操作，最終實現(xiàn)變電所無人值班。第2章 電氣主接線的設(shè)計2.1 電氣主接線概述發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序

16、連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。2.1.1 在選擇電氣主接線時的設(shè)計依據(jù)（1）發(fā)電廠、變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用（2）發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模（3）負(fù)荷大小和重要性（4）系統(tǒng)備用容量大?。?）系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料2.1.2 主接線設(shè)計的基本要求（1）可靠性（2）

17、靈活性（3）經(jīng)濟性2.2 35kv側(cè)主接線的設(shè)計 35kv側(cè)是以雙回路與系統(tǒng)相連。 由電力工程電氣一次設(shè)計手冊第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：35110kv線路為兩回以下時，宜采用橋形，線路變壓器組線路分支接線。故35kv側(cè)采用橋形的連接方式。2.3 10kv側(cè)主接線的設(shè)計 10kv側(cè)出線回路數(shù)為8回。 由電力工程電氣設(shè)計手冊第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當(dāng)610kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母分段連接。 故10kv采用單母分段連接。2.4 主接線方案的比較選擇 由以上可知，此變電站的主接線有兩種方案 方案一：35kv側(cè)采用外橋接線的連接方式，10kv側(cè)采用單母分段連接，如圖2-1所示 圖2

18、-1 35kv電氣主接線方案一 方案二：35kv側(cè)采用內(nèi)橋形的連接方式，10kv側(cè)采用單母分段連接，如圖2-2所示 圖2-2 35kv電氣主接線方案二 此兩種方案的比較 方案一 35kv側(cè)采用單母分段的連接方式，便于變壓器的正常投切和故障切除，10kv采用單母分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。 方案二雖供電更可靠，調(diào)度更靈活，但與方案一相比較，設(shè)備增多，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面增大，而且，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作。 由以上可知，

19、在本設(shè)計中采用第一種接線，即35kv側(cè)采用內(nèi)橋形的連接方式，10kv側(cè)采用單母分段連線。2.5 主接線中的設(shè)備配置2.5.1接地刀閘或接地器的配置 為保證電器和母線的檢修安全，35kv及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè)12組接地刀閘或接地器，每兩接地刀閘間的距離應(yīng)盡量保持適中。母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)和母聯(lián)隔離開關(guān)上，也可裝于其他回路母線隔離開關(guān)的基座上。必要時可設(shè)置獨立式母線接地器。2.5.2電壓互感器的配置（1） 電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護 裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提

20、取到電壓。（2） 旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。（3） 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（4） 當(dāng)需要在330kv及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5） 發(fā)電機出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調(diào)整裝置需要。當(dāng)發(fā)電機配有雙套自動電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設(shè)一組電壓互感器。2.5.3電流互感器的配置（1） 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。（2） 在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器

21、：發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。（3） 對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。（4） 一臺半斷路器接線中，線路線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。線路變壓器串，當(dāng)變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三組電流互感器。2.5.4避雷器的裝置（1） 配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進出線裝設(shè)避雷器時除外。（2） 旁路母線上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。（3） 220kv及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值

22、時，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。（4） 三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器。（5） 下列情況的變壓器中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關(guān)時。 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時。 接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點上。 發(fā)電廠變電所35kv及以上電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。 sf6全封閉電器的架空線路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。 110220kv線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。第3章 主變壓器的選擇3.1 負(fù)荷分析3.1.1 負(fù)荷分類及定義（1） 一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)

23、計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失者屬于一級負(fù)荷。一級負(fù)荷要求有兩個獨立電源供電。（2） 二級負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負(fù)荷。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。（3） 三級負(fù)荷：不屬于一級和二級的一般電力負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。3.1.2 負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的 1) 計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采

24、用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 2) 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。3) 平均負(fù)荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負(fù)荷，有時也計算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計算最大負(fù)荷和電能消耗量。3.1.3 負(fù)荷計算的方法負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式法等幾種。需要系數(shù)法公式簡單，計算方便，適用于各類變、配電所和供配

25、電干線以及長期運行而且負(fù)載平穩(wěn)的用點設(shè)備和生產(chǎn)車間（如鍋爐引風(fēng)機、水源泵站、集中空壓站）的負(fù)荷計算。但不適合用電設(shè)備臺數(shù)少，各臺間容量懸殊且工作制度不同時的電力負(fù)荷計算。二項式法將負(fù)荷分為基本部分和附加部分，后者系考慮一定數(shù)量大容量設(shè)備的影響。適用于機修類用電設(shè)備的計算，其他各類車間和車間變電所設(shè)計亦常采用。二項式法所得計算結(jié)果一般偏大。利用系數(shù)法以概率論為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)備利用率并考慮設(shè)備臺數(shù)以及各臺間功率差異的影響確定計算負(fù)荷與平均負(fù)荷間的偏差量（這反映在最大系數(shù)中大于1的部分），從而求得最大負(fù)荷。這種計算方法更具客觀性和普遍性，適用于各種類型負(fù)荷的計算，所求得的結(jié)果更接近實際。但由于國內(nèi)對利

26、用系數(shù)缺乏切實的工作和數(shù)據(jù)的積累，計算方法本身也較上述兩種方法復(fù)雜，故尚未得到廣泛采用。在本次設(shè)計中采用需要系數(shù)法確定 最大綜合計算負(fù)荷的計算可按照公式： （3-1）求得。式中 同時系數(shù)，出線回數(shù)較少時，可取0.90.95，出線回數(shù)較多時，取0.850.9； 線損，取5% =0.852+（1+5%） =7377.34kva (3-2)3.2 主變壓器臺數(shù)的確定 對企業(yè)用電的一次變電所，在低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。此設(shè)計中的變電站符合此情況，因此選擇兩臺變壓器即可滿足負(fù)荷的要求。3.3 主變壓器相數(shù)的確定（1） 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可

27、靠性要求及運輸條件等因素。（2） 當(dāng)不受運輸條件限制時，在330kv及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。3.4 主變壓器容量的確定 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%的全部最大綜合計算負(fù)荷。即（n-1） （3-4） 由上可知，此變電站單臺主變壓器的容量為：60%=7377.3460%=4426.4 kva （3-5） 所以應(yīng)選容量為4000kva的主變壓器，綜合以上分析計算，選擇變壓器型號為s9-4000/3

28、5型，其參數(shù)如表3-1所示。外形尺寸：28902305298油重、器身、總重：2050、4687、8850空載損耗4600電源相數(shù)：三相負(fù)載損耗：28500阻抗電流：7.0冷卻形式：液/油浸式負(fù)載電流：0.7/0容量：4000kva聯(lián)接組別：yd11額定功率：4000（kva） 冷卻方式：油浸自冷式型號：s9-4000/35繞組形式：雙繞組 表3-1 變壓器s9-4000/35參數(shù)表第4章 短路電流的計算4.1 短路電流計算的目的及規(guī)定4.1.1 短路電流計算的目的 在變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。在選擇電氣設(shè)備時，為保證在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，需要

29、進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，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)定值；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。4.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定 （1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行；（2） 短路種類：一般以三相短路計算；（3） 接線方式應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式；（4） 短路電流計算點：在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點。4.2 短路電流的計算 取基準(zhǔn)容量為,基準(zhǔn)電壓為，又依公式：;。計算出基準(zhǔn)值如下

30、表4-1所示：表4-1 基準(zhǔn)值3710.51.565.5013.691.104.2.1 計算變壓器和線路的等值電抗本次設(shè)計選取的變壓器為s9系列的雙繞組變壓器，因此變壓器的電抗值只有一個，計算如下： (4-1)線路的等值電抗計算如下（35kv進線側(cè)的電線長約20km，取線路標(biāo)準(zhǔn)電抗參數(shù)為0.4）， (4-2)4.2.2 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如下圖4-1所示：圖4-1 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖4.2.3 短路計算點的選擇及短路電流的計算 選擇等值電抗圖中的d1、d2、d3點為短路點，如上圖(4-1)所示。（1） 點短路時（如圖4-2所示） 圖4-2 d1點短路等值電抗圖次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值的計算

31、： (4-3) 次暫態(tài)（0s）和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值為： (4-4) 兩相短路電流為：0.8665.34=4.62ka (4-5)沖擊電流為: (4-6) 短路容量為： (4-7) (4-8) (2) 點短路時（如圖4-3所示）：圖4-3 點短路時的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等值簡化次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值的計算： (4-9)次暫態(tài)（0s）和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值為： (4-10)兩相短路電流為:0.8662.69=2.33ka (4-11) 沖擊電流為： (4-12)短路容量為： (4-13) (4-14) （3）點短路時（如圖4-4所示）：圖4-4 點短路時的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等值簡

32、化次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值的計算： (4-15 )次暫態(tài)（0s）和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值為： (4-16)兩相短路電流為：0.8664.71=4.08ka (4-17) 沖擊電流為： (4-18) 短路容量為： (4-19)第5章 主要電氣設(shè)備的選擇5.1 電氣設(shè)備選擇概述5.1.1 選擇的原則（1） 應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路、和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。（2） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。（3） 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理（4） 與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。（5） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少種類。（6） 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)。（7） 設(shè)備的選擇和校驗。5.1.2

33、電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件（1） 按正常工作條件選擇 額定電壓：所選電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓，不得低于裝設(shè)回路的最高運行電壓ununs 額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流in，或載流導(dǎo)體的長期允許電流iy，不得低于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流i max 。計算回路的最大持續(xù)工作電流i max 時，應(yīng)考慮回路在各種運行方式下的持續(xù)工作電流，選用最大者。（2） 按短路狀態(tài)校驗 。 熱穩(wěn)定效驗：當(dāng)短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值，it2t qk，tk=tin+ta，校驗電氣設(shè)備及電纜（36kv廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時，短路持續(xù)時間一般采用后備保護動作時間加

34、斷路器全分閘時間。 動穩(wěn)定校驗：iesish，用熔斷器保護的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，可不校驗熱穩(wěn)定；電纜不校驗動穩(wěn)定；（3） 短路校驗時短路電流的計算條件：所用短路電流其容量應(yīng)按具體工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并應(yīng)考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃；計算電路應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列的接線方式；短路的種類一般按三相短路校驗；對于發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路更嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗。5.2 高壓斷路器及隔離開關(guān)的選擇5.2.1 35kv電壓等級的斷路器及隔離開關(guān)的選擇（1） 出線側(cè)斷路器、母聯(lián)斷路器的選擇

35、流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：額定電壓選擇：額定電流的選擇：開斷電流選擇: (點短路電流)選用sw3-35型斷路器，其技術(shù)參數(shù)如下表2-3所示：表2-3 型斷路器的技術(shù)參數(shù)斷路器型號額定電壓kv額定電流a最高工作電壓kv額定斷流容量ka極限通過電流ka熱穩(wěn)定電流ka固有分閘時間s峰值4s35200040.56.6176.60.06熱穩(wěn)定效驗：電弧持續(xù)時間取0.04s，熱穩(wěn)定時間為：因此需要計入短路電流的非周期分量，查表得非周期分量的等效時間t=0.05s，所以，滿足熱穩(wěn)定效驗。動穩(wěn)定效驗：滿足動穩(wěn)定效驗。因此所選斷路器合適。（2） 主變壓器側(cè)短路器的選擇額定電壓選擇：額定電流的選擇：開斷電流選

36、擇： (點短路電流)由上表可知，同樣滿足主變壓器側(cè)斷路器的選擇。其動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定計算與母聯(lián)相同。滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求，因此所選隔離開關(guān)合適。5.2.2 10kv電壓等級的斷路器及隔離開關(guān)的選擇（1） 出線側(cè)斷路器、母聯(lián)斷路器的選擇流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：額定電壓選擇：額定電流的選擇：開斷電流選擇： (點短路電流)選用型斷路器，其技術(shù)參數(shù)如下表2-5所示：表2-5 型斷路器的技術(shù)參數(shù)斷路器型號額定電壓kv額定電流a最高工作電壓kv額定斷流容量ka極限通過電流ka熱穩(wěn)定電流ka固有分閘時間s峰值1s101250050028.97143.20.06熱穩(wěn)定效驗：電弧持續(xù)時間取0.04s，熱穩(wěn)定

37、時間為：因此需要計入短路電流的非周期分量，查表得非周期分量的等效時間t=0.05s，所以，滿足熱穩(wěn)定效驗。動穩(wěn)定效驗：滿足動穩(wěn)定效驗。因此所選斷路器合適。（2） 主變壓器側(cè)斷路器的選擇額定電壓選擇：額定電流的選擇開斷電流選擇： (d3點短路電流)由上表可知，同樣滿足主變壓器側(cè)斷路器的選擇。其動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定計算與母聯(lián)相同。5.3 母線的選擇5.3.1 35kv母線選擇（1） 按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面 選用lgj-70鋁絞線，滿足長期發(fā)熱條件的要求（2）熱穩(wěn)定效驗用插值法得：查表可知：所選截面，能滿足熱穩(wěn)定要求。（3）共振效驗取3.56，l=1.2m，則當(dāng)固有頻率在30160hz以外時，有1或p

38、1，在此情況下，可不考慮共振的影響，取=1（4） 動穩(wěn)定效驗相間電動力的數(shù)值為：相間應(yīng)力的數(shù)值為：根據(jù)，可以查得形狀系數(shù)條間電動力為：最大允許襯墊跨距：鋁雙條導(dǎo)體的取1003，則襯墊臨界跨距為：由于和均大于1.2m，因此不需裝設(shè)襯墊?？梢詽M足動穩(wěn)定要求所選母線符合要求5.3.2 10kv母線選擇（1） 按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面查槽形鋁導(dǎo)體長期允許載流量表，選用的槽形鋁導(dǎo)體，平放。（2） 熱穩(wěn)定效驗用插值法得：查表可知：所選截面，能滿足熱穩(wěn)定要求。（3） 共振效驗導(dǎo)體一階固有頻率當(dāng)固有頻率在30160hz以外時，有1或p1，在此情況下，可不考慮共振的影響，取=1（4） 動穩(wěn)定效驗相間電動力的數(shù)

39、值為：相間應(yīng)力的數(shù)值為：對于雙槽型導(dǎo)體，計算相間和條間電動力時，均取條間電動力為：最大允許襯墊跨距：鋁雙條導(dǎo)體的取1003，則襯墊臨界跨距為：由于和均大于1.2m，因此不需裝設(shè)襯墊。條間計算應(yīng)力：所以 可以滿足動穩(wěn)定要求所選母線符合要求5.4 絕緣子和穿墻套管的選擇5.4.1 35kv母線的絕緣子的選擇初選 型支柱式絕緣子，機械負(fù)載為,在跨距為1.2m時有受到機械荷載為：滿足動穩(wěn)定性要求所選母線符合要求5.4.2 10kv母線的絕緣子的選擇初選 型支柱式絕緣子，機械負(fù)載為,在跨距為1.2m時有受到機械荷載為：滿足動穩(wěn)定性要求所選母線符合要求5.4.3 10kv母線的穿墻套管的選擇初選型穿墻套管

40、，機械負(fù)載為,5s時的熱穩(wěn)定電流為75ka。熱穩(wěn)定效驗：滿足熱穩(wěn)定要求在跨距為1.2m時有受到機械荷載為：滿足動穩(wěn)定性要求所選母線符合要求 第6章 繼電保護的設(shè)計基礎(chǔ) 6.1 變電站繼電保護的發(fā)展 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。繼電保護發(fā)展現(xiàn)狀，電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又

41、為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術(shù)得天獨厚，在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術(shù)、通信技術(shù)的進步，繼電保護技術(shù)面臨著進一步發(fā)展的趨勢。國內(nèi)外繼電保護技術(shù)發(fā)展的趨勢為：計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。繼電保護的未來發(fā)展，繼電保護技術(shù)未來趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。微機保護技術(shù)的發(fā)展趨勢： 高速數(shù)據(jù)處理芯片的應(yīng)用 微機保護的網(wǎng)絡(luò)化 保護、控制、測量、信號、數(shù)據(jù)通信一體化 繼電保護的智能化。6.2 繼電保護裝置的基本要求 繼電保護及自動裝置屬于二次部分，它對

42、電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。對繼電保護裝置的基本要求有四點：即選擇性、靈敏性、速動性和可靠性。6.3 繼電保護整定 繼電保護整定的基本任務(wù)就是要對各種繼電保護給出整定值，而對電力系統(tǒng)中的全部繼電保護來說，則需要編出一個整定方案。整定方案通?？砂措娏ο到y(tǒng)的電壓等級或者設(shè)備來編制，并且還可按繼電保護的功能劃分小方案分別進行。例如：35kv變電站繼電保護可分為：相間短路的電壓、電流保護，單相接地零序電流保護，短線路縱聯(lián)差動保護等。整定計算一般包括動作值的整定、靈敏度的校驗和動作時限的整定三部分。并且分為： 無時限電流速斷保護的整定。 動作時限的整定。 帶時限電流速斷保護的整定。6.4本

43、系統(tǒng)故障分析 設(shè)計35/10kv系統(tǒng)為雙電源35kv內(nèi)橋接線，10kv側(cè)單母線分段接線，所接負(fù)荷屬一二類負(fù)荷居多。1) 本設(shè)計中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點不接地的電力變壓器等主要設(shè)備。就線路來講，其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地。2) 電力變壓器的故障，分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。 變壓器的外部故障常見的是高低壓套管及引線故障，它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼。 變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞。3) 變壓器的不正常運行過負(fù)荷、由于外部短路引起的過電流、油溫上升及油位過低。6.5 線路繼電保護裝置 根據(jù)線路的故障類型，設(shè)置相應(yīng)的繼電保

44、護裝置如下：1) 10kv負(fù)荷側(cè)單回出線保護，采用兩段式電流保護，即電流速斷保護和過電流保護。其中電流速斷保護為主保護，不帶時限，0s跳閘。2) 35kv 線路的保護，采用三段式電流保護，即電流速斷保護、帶時限電流保護與過電流保護。其中電流速斷保護為主保護，不帶時限，0s跳閘。6.6主變壓器繼電保護裝置 變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下：1) 主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)差動保護（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。2) 后備

45、保護：過電流保護（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過負(fù)荷保護（反應(yīng)由于過負(fù)荷而引起的過電流）。3) 異常運行保護和必要的輔助保護：溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高）。6.7本設(shè)計繼電保護原理概述 1) 10kv線路電流速斷保護：是根據(jù)短路時通過保護裝置的電流來選擇動作電流的，以動作電流的大小來控制保護裝置的保護范圍；有無時限電流速斷和延時電流速斷，采用二相二電流繼電器的不完全星形接線方式，本設(shè)計選用無時限電流速斷保護。2) 10kv線路過電流保護:是利用短路時的電流比正常運行時大的特征來鑒別線路發(fā)生了短

46、路故障，其動作的選擇性由過電流保護裝置的動作具有適當(dāng)?shù)难訒r來保證，有定時限過電流保護和反時限過電流保護；本設(shè)計與電流速斷保護裝置共用兩組電流互感器，采用二相二繼電器的不完全星形接線方式，選用定時限過電流保護，作為電流速斷保護的后備保護，來切除電流速斷保護范圍以外的故障，其保護范圍為本線路全部和下段線路的一部分。3) 變壓器瓦斯保護：是利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降，繼電器動作，接點閉合，這時讓其作用于信號，稱為輕瓦斯保護；故障嚴(yán)重時，油箱內(nèi)產(chǎn)

47、生大量的氣體，在該氣體作用下形成強烈的油流，沖擊繼電器，使繼電器動作，接點閉合，這時作用于跳閘并發(fā)信，稱為重瓦斯保護。4) 變壓器縱聯(lián)差動保護：是按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成。在變壓器兩側(cè)都裝設(shè)電流互感器，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)，差動繼電器并接在回路壁中，在正常運行和外部短路時，二次電流在臂中環(huán)流，使差動保護在正常運行和外部短路時不動作，由電流互感器流入繼電器的電流應(yīng)大小相等，相位相反，使得流過繼電器的電流為零；在變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時，從電流互感器流入繼電器的電流大小不等，相位相同，使繼電器內(nèi)有電流流過。但實際上由于變壓器的勵磁涌流、接線方式及電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中存在不平衡電流

48、，變壓器差動保護需解決這些問題，方法有：靠整定值躲過不平衡電流采用比例制動差動保護。采用二次諧波制動。采用間歇角原理。采用速飽和變流器。本設(shè)計采用較經(jīng)濟的bch-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護裝置的勵磁涌流的能力。第7章 主變繼電保護整定計算及繼電器選擇7.1概述按gb5006292電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范規(guī)定：對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置：繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(cè)的單相接地短路；繞組的匝間短路；外部相間短路引過的過電流；中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；過負(fù)荷；油面降低；變壓器溫度升高或油箱壓

49、力升高或冷卻系統(tǒng)故障。對于高壓側(cè)為35kv及以上的總降壓變電所主變壓器來說，也應(yīng)裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負(fù)荷時，也需裝設(shè)過負(fù)荷保護。在本設(shè)計中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護、過負(fù)荷保護和瓦斯保護。主保護和后備保護：35kv供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和線路應(yīng)裝設(shè)短路故障保護。短路故障保護應(yīng)有主保護、后備保護，必要時可增設(shè)輔助保護。 當(dāng)在系統(tǒng)中的同一地點或不同地點裝有兩套保護時，其中有一套動作比較快，而另一套動作比較慢，動作比較快的就稱為主保護；而動作比較慢的就稱為后備保護。即：為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備的要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護，就稱為主保

50、護；當(dāng)主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護，就稱為后備保護。 后備保護不應(yīng)理解為次要保護，它同樣是重要的。后備保護不僅可以起到當(dāng)主保護應(yīng)該動作而未動作時的后備，還可以起到當(dāng)主保護雖已動作但最終未能達(dá)到切除故障部分的作用。除此之外，它還有另外的意義。為了使快速動作的主保護實現(xiàn)選擇性，從而就造成了主保護不能保護線路的全長,而只能保護線路的一部分。也就是說，出現(xiàn)了保護的死區(qū)。這一死區(qū)就必須利用后備保護來彌補不可。近后備和遠(yuǎn)后備： 當(dāng)主保護或斷路器拒動時，由相臨設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備稱為遠(yuǎn)后備保護；由本級電氣設(shè)備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護，就叫近后備保護； 輔助保護： 為補充主保護和后備保護的性能或當(dāng)主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護，稱為輔助保護。7.2瓦斯保護 作用：用來