畢設(shè)大慶無人值班變電所電氣系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)說明

1、 . . . 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：無人值班變電所電氣系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)19 / 20容摘要今年來，隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展以與電子信息與微機(jī)裝置在電力系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用，變電所實(shí)現(xiàn)無人值班已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。無人值班變電所作為一種先進(jìn)的運(yùn)行管理模式，前提是提高變電所設(shè)備可靠性，并通過借助微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)方值班員直接實(shí)施對(duì)變電所各設(shè)備運(yùn)行的有效控制。無論是對(duì)無人值班變電所的新建或是將常規(guī)變電所改造為無人值班狀態(tài)，均有著十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本次課程設(shè)計(jì)選擇了無人值班變電所電氣系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)該無人值班變電所時(shí)，以小型化模式為基礎(chǔ)，通過選擇主接線接線方式，變壓器，各導(dǎo)

2、體設(shè)備等，介紹綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)以與采用的繼電保護(hù)設(shè)備等，經(jīng)過分析數(shù)據(jù)以與準(zhǔn)確的計(jì)算對(duì)該變電所進(jìn)行了無人值班制度的設(shè)計(jì)，為以后我市的無人變電所的發(fā)展和擴(kuò)大起到了一定的參考作用。關(guān)鍵詞：無人值班變電所；電氣主接線；變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)目 錄容摘要I1 緒論11.1 無人值班變電所的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)11.2 國外的研究背景21.3 本次論文的主要工作32 電氣設(shè)計(jì)的主要容42.1 變電所的總體分析與主變選擇42.2 電氣主接線的選擇42.3 短路電流計(jì)算42.4 電氣設(shè)備選擇52.5 配電裝置與總平面布置設(shè)計(jì)53 變電所的總體分析與主變選擇63.1 變電所的總體情況分析63.2 主變壓器容量的選擇

3、63.3 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇74 電氣主接線設(shè)計(jì)114.1 引言114.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的原則和基本要求114.3 電氣主接線設(shè)計(jì)說明125 短路電流計(jì)算135.1 短路計(jì)算的目的135.2 變電所短路短路電流計(jì)算136 結(jié)論17參考文獻(xiàn)181 緒論 1.1 無人值班變電所的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)中國農(nóng)網(wǎng)變電所的建設(shè)設(shè)計(jì)，由60年代的簡易變電所發(fā)展到70年代的工業(yè)化模式所，經(jīng)歷著一個(gè)逐步改進(jìn)提高的過程，但都未發(fā)揮其理想的性能。80年代以來，在總結(jié)六七十年代兩種模式的基礎(chǔ)上，本著“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”的原則，全國圍建成了上千座農(nóng)村小型化變電所。而進(jìn)入90年代后，農(nóng)村變電所也開始在小型化模式的基礎(chǔ)上

4、朝無人化模式發(fā)展。但就目前情況來看，我省至今還沒有無人值守的變電所，本次課程設(shè)計(jì)結(jié)合本省的負(fù)荷特點(diǎn)與自然狀況，提出了在省城郊區(qū)建設(shè)一座的無人值班變電所模式的研究，為我省今后無人值班變電所的推廣積累了經(jīng)驗(yàn)。無人值班變電所作為一種先進(jìn)的運(yùn)行管理模式，前提是提高變電所設(shè)備可靠性，并通過借助微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)方值班員直接實(shí)施對(duì)變電所各設(shè)備運(yùn)行的有效控制。無論是對(duì)無人值班變電所的新建或是將常規(guī)變電所改造為無人值班狀態(tài)，均有著十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益：(l) 管理和運(yùn)行的費(fèi)用較低。由于布置時(shí)采用的是新型高壓設(shè)備和完全的戶外式設(shè)備，運(yùn)行費(fèi)用僅相當(dāng)于常規(guī)變電所的1/10。(2) 提高了供電的可靠性和自動(dòng)化程度。

5、一方面，由于提高了變電所設(shè)備的可靠性和基礎(chǔ)的自動(dòng)化，很大程度上，可以縮短事故停電時(shí)間和停電圍，另一方面，遙控技術(shù)的的實(shí)現(xiàn)使得遠(yuǎn)方調(diào)度值班員可以直接實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制變電所各出線的負(fù)荷，因而能進(jìn)一步加強(qiáng)負(fù)荷管理。(3) 不新增投資的條件下可多供電。這種新型的無人值班變電所可以提高負(fù)荷率(一般都大于10%)，使得電網(wǎng)可以在不增加新投資條件下多供電。同時(shí)，提高了自動(dòng)化程度高后，可以大大縮短維修停電和事故處理等時(shí)間，因此也能多供電。(4) 提高了系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。由于變電所自動(dòng)化水平較高，因而可大大減少人員誤觸電和誤操作事故。(5) 進(jìn)一步提高了供電質(zhì)量。由于對(duì)有載調(diào)壓的主變以與無功補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了遙控，

6、因而可以維持母線電壓在較為理想的水平，在常規(guī)變電所基礎(chǔ)上，電壓合格率至少提高5%。以上可以看出，全國圍，農(nóng)村無人值班變電所必將蓬勃發(fā)展。1.2 國外的研究背景在西歐、北美與日本等發(fā)達(dá)一些國家，絕大部分的變電所（500KV、38OkV與以下電壓等級(jí)的變電所)都己實(shí)現(xiàn)無人值班，管理人員很少，但是有著很高的管理水平、自動(dòng)化程度與供電可靠性。比如美國田納西流域管理局管理電壓等級(jí)為161一500KV的電網(wǎng)和部分69、46kV的電網(wǎng)，供電區(qū)域面積達(dá)到了80000平方英里，最高和最低負(fù)荷分別為26000和12000MW，平均負(fù)荷處于16000一1700OMw之間，變電系統(tǒng)自動(dòng)化程度與供電可靠性都相當(dāng)高1。在

7、1995年，TAV用戶的年平均停電時(shí)間僅僅為7min，同時(shí)供電可靠率已達(dá)到99.999%，變電系統(tǒng)基本全部實(shí)現(xiàn)“四遙”。相比與中國，美國農(nóng)村變電所主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1) 占地面積較小。一些變電所采用立體多層設(shè)備布置以節(jié)約占地。(2) 房屋建筑面積較小。主控室較多采用組裝式，多用鐵絲網(wǎng)柵而非實(shí)體磚砌圍墻。(3) 一次設(shè)備質(zhì)量很好且檢修周期較長。(4) 主接線非常簡單，主變一般為雙繞組，高壓側(cè)多采用熔斷器保護(hù)。(5) 基本全部實(shí)現(xiàn)無人值班，遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備體積較小、性能非常優(yōu)良可靠。為數(shù)量日益增加的為人變電所提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)的，是由美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)村電氣化管理局編印的農(nóng)村變電所設(shè)計(jì)導(dǎo)則一體，本次畢設(shè)中，摘

8、引以下相關(guān)要點(diǎn)。(l) 設(shè)計(jì)大多數(shù)變電所連續(xù)運(yùn)行，無需值班人員。由一個(gè)中心樞紐控制系統(tǒng)和系統(tǒng)的各部分，提供遠(yuǎn)距離的指示、控制、測(cè)量以與通信手段。(2) 由于近年來，系統(tǒng)電壓普遍趨向于上升，因此取消中間傳輸變電所，同時(shí)將輸送電壓直接降至一次配電側(cè)的電壓水平。(3) 開關(guān)、控制和降壓設(shè)備的集合組成了配電變電所。配電所將輸送電壓降至一次配電電壓，從而輸送電能給居民、農(nóng)場(chǎng)、商業(yè)與工業(yè)負(fù)荷。農(nóng)村變電所要求電能容量的從1臺(tái)SMvA到3臺(tái)SMvA的變壓器圍，并要求以輻射方式供電。(4) 主變高壓側(cè)保護(hù)裝置可以選擇躍開式熔斷器、斷路器等。當(dāng)主變壓器容量小于12MVA，并且高壓側(cè)電壓低于138kV時(shí)，高壓側(cè)經(jīng)濟(jì)

9、合理的保護(hù)是采用熔斷器。目前，中國的無人值班變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)，從整體上可以劃分為以下兩種模式：1.集控臺(tái)模式集控臺(tái)模式產(chǎn)生并發(fā)展于我國農(nóng)網(wǎng)變電所小形化模式方案試點(diǎn)過程中，具有“四合一”功能，也就是集控制、信號(hào)、測(cè)量和保護(hù)于一體。它實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)電的控制時(shí)，采用的是弱電選線技術(shù)。集控臺(tái)模式的逐步發(fā)展經(jīng)歷了由低級(jí)向高級(jí)逐步的歷程。目前，形成了多型式、多檔次產(chǎn)品并存的局面。2.RTU模式RTU(RemoteTermmalUnit)即為遠(yuǎn)方終端裝置，是核心為微機(jī)的自動(dòng)智能化遠(yuǎn)動(dòng)裝置。今年來，隨著微機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，RTU功能也越來越完善，實(shí)現(xiàn)變電所的自動(dòng)化時(shí)采用RTU模式的性價(jià)比也越來越高。新產(chǎn)品RTU除

10、了最基本的四遙(即遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào))功能外，還有著較為完善的當(dāng)?shù)毓δ?如屏幕顯示、打印制表等)、轉(zhuǎn)發(fā)信息功能、存數(shù)據(jù)功能、裝置部功能以與事故順序記錄功能等。3.分層分布式微機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式分層分布式微機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式的主要特征是，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把分層管理(變電所層和間隔層)的分布式微機(jī)聯(lián)系起來，構(gòu)成一個(gè)變電所通信網(wǎng)，以共同對(duì)變電所所有設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)控、信患、處理與智能化管理。由于該模式涉與到了變電所的控制、保護(hù)、測(cè)量以與信號(hào)的綜合管理，因此也稱作變電所綜合自動(dòng)化。分層分布式微機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式起步較晚，但功能非常完善，技術(shù)很先進(jìn)、規(guī)模容量也較大。目前，已將該模式引入了農(nóng)網(wǎng)變電所。1.3 本次論

11、文的主要工作選某變電所作為設(shè)計(jì)對(duì)象，做有關(guān)這個(gè)變電所的電氣設(shè)計(jì)。 本論文主要研究無人值班變電所的電氣部分的電氣設(shè)計(jì)。本文概述了變電所設(shè)計(jì)的主要容，其中包括變電所總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、 電氣設(shè)備選擇、配電裝置和總平面設(shè)計(jì)等。對(duì)實(shí)際變電所設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。2 電氣設(shè)計(jì)的主要容電氣設(shè)計(jì)主要包括強(qiáng)電和弱電兩個(gè)部分，強(qiáng)電部分的主要設(shè)計(jì)容有：變配電系統(tǒng)、電力和照明以與防雷接地系統(tǒng)等。變配電系統(tǒng)主要部分有：高低壓系統(tǒng)、變壓器、備用電源系統(tǒng)等；而電力系統(tǒng)主要包括電力系統(tǒng)配電和控制；照明系統(tǒng)則包括室外各類照明等；防雷接地系統(tǒng)主要包括防雷電感應(yīng)、防雷電波侵入、接地、等電位聯(lián)結(jié)和局

12、部等電位聯(lián)結(jié)以與輔助等電位聯(lián)結(jié)等等。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分。變電所電氣一次部分設(shè)計(jì)包括變電所總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置和總平面設(shè)計(jì)等3。2.1 變電所的總體分析與主變選擇設(shè)計(jì)中必須從全局利益出發(fā)進(jìn)行變電所的設(shè)計(jì),妥善處理安全與經(jīng)濟(jì)以與基本建設(shè)與生產(chǎn)運(yùn)行等方面的關(guān)系,需要從實(shí)際情況出發(fā),結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r,采取適宜的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)當(dāng)?shù)匦枰c可能性,應(yīng)該有計(jì)劃和步驟地推行國外的先進(jìn)技術(shù),一定程度上采用鑒定合格的新設(shè)備、新材料和新結(jié)構(gòu)等，逐漸提高地區(qū)的自動(dòng)化水平。變電所的設(shè)計(jì)宜采用經(jīng)過審查的通用設(shè)計(jì)或典型設(shè)計(jì)。主變臺(tái)數(shù)的考慮原則:(1) 對(duì)于大城市郊區(qū)

13、的一次變電所,如果中、低壓側(cè)已經(jīng)構(gòu)成環(huán)網(wǎng),裝兩臺(tái)主變?yōu)橐恕?2) 對(duì)于地區(qū)性孤立的一次變電所以與大型工業(yè)專用變電所,應(yīng)考慮裝三臺(tái)主變壓器的可能性。(3) 對(duì)于只裝兩臺(tái)主變變電所的規(guī)劃,主變基礎(chǔ)應(yīng)按大于變壓器容量的一至二級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì),方便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。2.2 電氣主接線的選擇電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(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(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。2.3 短路電流計(jì)算為了使所選擇的電氣設(shè)備，而足夠的可靠性，經(jīng)濟(jì)性，靈活性，在某一段時(shí)間的電力系統(tǒng)中，以滿足發(fā)展

14、的需要，應(yīng)對(duì)不同的點(diǎn)的短路電流進(jìn)行驗(yàn)證。電力系統(tǒng)短路電流，自20世紀(jì)50年代以來，中國電力行業(yè)引入長期使用前聯(lián)的操作在任何時(shí)間曲線計(jì)算短路電流。所謂的運(yùn)行曲線的電力系統(tǒng)中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得到個(gè)別計(jì)算阻抗在不同的條件下，在一定的時(shí)間的短路電流的發(fā)生器的參數(shù)，然后取平均值，所有這些短路電流，作為運(yùn)行曲線，計(jì)算出在某一時(shí)刻和電抗的情況下的短路電流。制定運(yùn)算曲線有兩種方法,同一變化法以與個(gè)別變化法。2.4 電氣設(shè)備選擇根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定SDGJ14-86 第1.1.2 條規(guī)定：(1) 力求技術(shù)先進(jìn)，安全適用，并且經(jīng)濟(jì)合理；(2) 滿足正常運(yùn)行或檢修、短路和過電壓情況下的各種要求，并要考慮到遠(yuǎn)

15、景的發(fā)展；(3) 按照當(dāng)?shù)丨h(huán)境與條件校準(zhǔn)；(4) 導(dǎo)體種類不宜過多。2.5 配電裝置與總平面布置設(shè)計(jì)進(jìn)行高壓配電裝置的設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，根據(jù)系統(tǒng)條件，自然環(huán)境以與運(yùn)行檢修等的要求，制定合理的布置方案和選用設(shè)備，一定程度上采用鑒定合格的新設(shè)備、新材料和新結(jié)構(gòu)等，逐漸提高自動(dòng)化水平，同時(shí)要注意節(jié)約材料。安全凈距的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)SDJ585中第4.1.14.1.5 條的規(guī)定。各不同電壓級(jí)配電裝置的設(shè)計(jì)和選擇符合高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程SDJ585的規(guī)定。 總平面設(shè)計(jì)需符合變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定SDGJ6384中第101條額規(guī)定，布置變電所的總平面時(shí)，必須全面貫徹洛

16、神現(xiàn)行各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，因地制宜，努力創(chuàng)新，做到合理布置，并充分利用荒地、坡地或劣地，盡量不占或少占良田，做好技術(shù)的經(jīng)濟(jì)論證，認(rèn)真選擇最佳的設(shè)計(jì)方案以提高經(jīng)濟(jì)效益，從而為安全運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。需在滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，盡量簡化。3 變電所的總體分析與主變選擇3.1 變電所的總體情況分析變電所的設(shè)計(jì)必須從全局利益出發(fā)，正確處理安全與經(jīng)濟(jì)，基本建設(shè)與生產(chǎn)運(yùn)行，近需要與今后發(fā)展等方面的關(guān)系，從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合國情，采用中等適用的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有步驟地推廣國外先進(jìn)技術(shù)，并采用經(jīng)實(shí)驗(yàn)鑒定合格的新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)， 根據(jù)需要與可能， 逐步提高自動(dòng)化水平。變電所的設(shè)計(jì)宜采用經(jīng)過審查的通用設(shè)計(jì)或典型設(shè)計(jì)。

17、3.2 主變壓器容量的選擇 當(dāng)變電所的所址與容量確定之后，需考慮主變壓器的容量與臺(tái)數(shù)。一般而言，農(nóng)村變電所可裝設(shè)一臺(tái)或兩臺(tái)土變壓器，這是因?yàn)樽儔浩髋_(tái)數(shù)過多，將使土接線復(fù)雜化，既增加土建和設(shè)備投資，義不會(huì)給經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行帶來多大好處，而且，變壓器的效率隨其容量的增大而提高，故一般都希望增大容量而減少臺(tái)數(shù)(。變電所的土變壓器的容量應(yīng)根據(jù)5一10a的發(fā)展規(guī)劃確定，并根據(jù)當(dāng)前3一sa的負(fù)荷發(fā)展來確定近期單臺(tái)變壓器容量。如果確定變壓器容量時(shí)按照負(fù)荷變化性質(zhì)，負(fù)荷主要以農(nóng)業(yè)用電為主時(shí)，變電站則可以分別配置容量不同的變壓器各一臺(tái)。采用并聯(lián)運(yùn)行，則容量比最好不超過3：l4；負(fù)荷以工業(yè)用電為主時(shí)，變電站可以配置一

18、樣的容量的變壓器。本次畢設(shè)的變電所位于市松花江北岸松北新區(qū)。其電源由江北一次變電所引出，總共8條10kV出線，預(yù)留8條出現(xiàn)。主要承擔(dān)著市政府、電視臺(tái)、以與江北開發(fā)區(qū)等地區(qū)一類負(fù)荷的供電任務(wù)，主要負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下表：網(wǎng)絡(luò)用戶名稱需用系數(shù)負(fù)荷容量kV.A線路長度（km）1，5江北開發(fā)區(qū)0.8600052，6市政府0.8300083電視臺(tái)0.8400054太陽島風(fēng)景區(qū)0.7400087冰雪大世界0.653000108鎮(zhèn)三產(chǎn)0.720008表3-1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表采用需用系數(shù)法進(jìn)行的計(jì)算，第一期負(fù)荷增長率5%，變電所計(jì)算負(fù)荷為：其中,Ki同時(shí)系數(shù)，一般取0.85-0.9X%線損率，高低壓網(wǎng)絡(luò)的綜合線損率在8%

19、-12%Sjm第i條線路的計(jì)算負(fù)荷通過計(jì)算，本期主變安裝容量為2*20MvA?？紤]10年的負(fù)荷增長率5%的情況預(yù)留了更換2*3I.SMVA安裝條件。主變壓器采用有載調(diào)壓、低損耗二相電力變壓器，并能白動(dòng)/手動(dòng)調(diào)壓，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方或就地調(diào)壓。3.3 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇主變臺(tái)數(shù)的考慮原則:(1) 對(duì)于大城市郊區(qū)的一次變電所,如果中、低壓側(cè)已經(jīng)構(gòu)成環(huán)網(wǎng),裝兩臺(tái)主變?yōu)橐恕?2) 對(duì)于地區(qū)性孤立的一次變電所以與大型工業(yè)專用變電所,應(yīng)考慮裝三臺(tái)主變壓器的可能性。(3) 對(duì)于只裝兩臺(tái)主變變電所的規(guī)劃,主變基礎(chǔ)應(yīng)按大于變壓器容量的一至二級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì),方便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。3.4 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)3.4.1常規(guī)

20、變電站組成常規(guī)變電站的三次部分土要由四人部分組成，即繼電保護(hù)、故障錄波、就地監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)5。長期以來，由于這些裝置功能、原理的不同，在電力技術(shù)部門已經(jīng)形成了不同的專業(yè)與管理模式。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電力部門中分別相繼研制了微機(jī)繼電保護(hù)裝置、微機(jī)故障錄波裝置、微機(jī)監(jiān)控裝置以與微機(jī)自動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng)裝置等，雖然這些裝置的原理和用途不盡一樣，但其硬件配置卻基本一樣，所采集的量以與控制的對(duì)象也大致一樣。由此，人們開始考慮和研制全微機(jī)化的變電站一次部分設(shè)計(jì)和運(yùn)行的相關(guān)問題，從而開始形成“變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)”的概念。采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把分層管理(變電所層和間隔層)的分布式微機(jī)聯(lián)系起來，構(gòu)成一個(gè)變電所通

21、信網(wǎng)，以共同對(duì)變電所所有設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)控、信患、處理與智能化管理。該系統(tǒng)也稱為分層分布式微機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式，其起步較晚，但功能非常完善，技術(shù)很先進(jìn)、規(guī)模容量也較大。變電所綜合自動(dòng)化廣泛了采用微機(jī)保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，分別對(duì)變電所的模擬量、脈沖量、開關(guān)狀態(tài)量以與一些非電量信號(hào)進(jìn)行采集，并經(jīng)過重新組合其功能，按照預(yù)定的程序和要現(xiàn)變電所的自動(dòng)化監(jiān)視、測(cè)量、協(xié)調(diào)與控制。變電站綜合自動(dòng)化最鮮明的特征如以下四點(diǎn)。(1) 功能綜合化。由于變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)建立和發(fā)展在計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)以與模塊化軟件上的基礎(chǔ)上，取代了變電所的電磁式保護(hù)，其監(jiān)控裝置也綜合了儀表屏、模擬屏、操作屏、變送器、有載調(diào)壓無功補(bǔ)償、遠(yuǎn)

22、動(dòng)裝置、中央信號(hào)系統(tǒng)以與光字牌等各個(gè)方面。微機(jī)保護(hù)和監(jiān)控裝置綜合在一起，還有故障錄波和故障測(cè)距、小電流接地等功能。(2) 結(jié)構(gòu)微機(jī)化。該系統(tǒng)的主要部件是微機(jī)化和分布式的結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)總線連接，各個(gè)環(huán)節(jié)如微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、與控制等的CPU同時(shí)并列運(yùn)行6。(3) 操作監(jiān)視屏幕化。操作人員在變電所或是主控站，面對(duì)彩色大屏幕顯示器全方位監(jiān)視與操作變電所的各個(gè)設(shè)備。屏幕數(shù)據(jù)取代了常規(guī)方式下的指針讀數(shù)；CRT屏幕上的實(shí)時(shí)接線畫面取代了常規(guī)龐大的模擬屏；CRT屏幕上光標(biāo)操作取代了常規(guī)在操作屏上完成的跳合閘?？傊?，通過計(jì)算機(jī)的彩色屏幕可以監(jiān)視變電所的所有變化。(4) 運(yùn)行管理智能化。該系統(tǒng)的智能化不僅僅為常

23、規(guī)的自動(dòng)化功能，如自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)表或是電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)、事故判別與處理、小電流接地選線等方面，還可以表現(xiàn)為在線自診斷，并將自診斷的結(jié)果傳送至遠(yuǎn)方的主控端。以上是與常規(guī)二次系統(tǒng)區(qū)別的重要特征。也就是說，常規(guī)系統(tǒng)只可以進(jìn)行一次設(shè)備監(jiān)測(cè)，但本身發(fā)生故障時(shí)必須靠維護(hù)人員去檢查發(fā)現(xiàn)，但綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅可以監(jiān)測(cè)一次設(shè)備，還可以每時(shí)每刻檢查自己是否有故障，充分體現(xiàn)了其智能性。3.4.2 集中式變電所綜合自動(dòng)化方案與其主要缺點(diǎn)：該方案按照變電所的規(guī)模配置了相應(yīng)容量、功能的微機(jī)保護(hù)以與微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置，安裝于變電所的主控制室7。通過電流互感器、電壓互感器以與相應(yīng)變送器傳輸和檢測(cè)主變壓器、各進(jìn)出線路與變電所各種電

24、氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并經(jīng)電纜傳送至主控制室的微機(jī)保護(hù)與遠(yuǎn)動(dòng)裝置，初步處理后前置機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行與調(diào)度端的主計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信。這種集中監(jiān)控的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1) 由于系統(tǒng)的信息集中處理，需要敷設(shè)大量電纜，投資量很大。 (2) 系統(tǒng)以模擬量傳輸采集的信號(hào)，精度較低，易受到外界的干擾和信號(hào)的影響。(3) 調(diào)試較麻煩，維護(hù)工作量比較大、擴(kuò)容的靈活性也較差。(4) 信息得傳輸速率較低。實(shí)現(xiàn)變電所高可靠性的小型化與無人化是變電所綜合自動(dòng)化的目標(biāo)，針對(duì)以上所述集中式系統(tǒng)的許多缺點(diǎn)，90年代，我國已開始研究分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)8。3.4.3分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分布式變電所綜合自動(dòng)化的軟硬件配

25、置特點(diǎn)如下：(1)每個(gè)開關(guān)柜上分別安裝微機(jī)繼電保護(hù)裝置和微型RTU。(2)各種不同的電氣設(shè)備都單獨(dú)加裝微機(jī)保護(hù)裝置和微型RTU。(3)所有的RTU和保護(hù)裝置由兩條光纜連接。(4) 該系統(tǒng)的各裝置單獨(dú)運(yùn)行。 （5)分散安裝，節(jié)省了大量的控制室面積、電纜與安裝費(fèi)用，因此降低了系統(tǒng)的總造價(jià)。 分布式變電所綜合自動(dòng)化的主要特點(diǎn)如下：(l)由于不同的電氣設(shè)備單獨(dú)安裝了對(duì)應(yīng)的微機(jī)保護(hù)裝置和微型RTU，如果其中任一裝置發(fā)生故障，都不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。(2)由于系統(tǒng)裝置間以數(shù)字信號(hào)傳送信息，系統(tǒng)的抗干擾能力較強(qiáng)。(3)該系統(tǒng)為多CPU的工作方式，每個(gè)裝置都具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因而可以大大減輕主控制機(jī)的負(fù)

26、擔(dān)9。(4)擴(kuò)充靈活方便。(5)在數(shù)據(jù)庫中存放實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)和保護(hù)信息，獲取時(shí)調(diào)度中心直接從前置機(jī)中獲取，因此建立了可靠的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。(6)該系統(tǒng)自診斷能力很強(qiáng)，可以自動(dòng)巡檢系統(tǒng)所有裝置，自動(dòng)檢查出發(fā)現(xiàn)的故障，并加以隔離。(7)該系統(tǒng)可以進(jìn)行事件順序記錄，分辨率可達(dá)lms，可以為事故的分析提供有效數(shù)據(jù)。綜上所述，由于分布式綜合系統(tǒng)具有以上所述的投資少、裝置維護(hù)方便、功能強(qiáng)、擴(kuò)充靈活以與可靠性高等各種優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)今的主流發(fā)展方向。3.4.3繼電保護(hù)功能相對(duì)獨(dú)立繼電保護(hù)具有特殊的重要性，因而綜合自動(dòng)化系統(tǒng)絕不能降低繼電保護(hù)裝置的的可靠性。(1) 該系統(tǒng)的繼電保護(hù)分別獨(dú)立設(shè)置被保護(hù)的電力設(shè)備

27、單元(間隔)，輸入電氣量時(shí)，直接通過相關(guān)的電流互感器與電壓互感器，輸出時(shí)通過觸點(diǎn)，直接操作著相對(duì)應(yīng)斷路器的跳閘線圈。(2) 該系統(tǒng)保護(hù)裝置設(shè)有通信接口，可以用于接入站的通信網(wǎng)，在保護(hù)動(dòng)作后提供給變電所層的微機(jī)設(shè)備各類報(bào)告，但是保護(hù)的功能卻又完全不依賴通信網(wǎng)。(3) 系統(tǒng)為了提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性以與降低造價(jià)，避免不必要的硬件重復(fù)，應(yīng)該配給保護(hù)裝置一些其他功能，但以不能降低保護(hù)裝置可靠性為前提。(4) 系統(tǒng)除保護(hù)裝置外，如備用電源的自動(dòng)投入裝置、控制電容器投切裝置、以與變壓器分接頭有載切換的電壓控制裝置等其他一些重要控制設(shè)備，也不依賴通信網(wǎng)，而在相應(yīng)的間隔層上設(shè)置專用的裝置。4 電氣主接線設(shè)計(jì)4.

28、1 引言電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(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(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。變電站電氣主接線是由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按一定順序連接而成的,電氣主接線的不同形式，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定等都有決定性的影響。因此電氣主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較方可。4.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的原則和基本要求本次進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí),

29、考慮了以下四個(gè)方面的因素:(l)必須保證供電的可靠性和電能質(zhì)量電力生產(chǎn)的首要任務(wù)就是安全可靠, 對(duì)電氣主接線最基本的要求便是保證供電的可靠性和良好的電能質(zhì)量。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),除了要對(duì)主接線的基本接線形式進(jìn)行定性評(píng)價(jià)外,對(duì)一些比較重要的變電所，更需要進(jìn)行定量的分析和計(jì)算。雖然我們討論的屬于農(nóng)村電網(wǎng)變電所,但是這些變電所擔(dān)負(fù)許多郊區(qū)工廠和企業(yè)、風(fēng)景名勝、以與農(nóng)業(yè)排澇抗旱等重要的供電任務(wù),滿足供電的可靠性十分必要。隨著農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,加之使用了自動(dòng)化裝置和一些先進(jìn)的技術(shù),這都非常有利于主接線可靠性的提高。但可靠性的提高不完全等價(jià)于元件或設(shè)備用得越多、越新、接線也越復(fù)雜，相反地,不必要地使用多余設(shè)

30、備,使主接線復(fù)雜,運(yùn)行發(fā)生不便,更會(huì)導(dǎo)致供電可靠性的降低。(2)靈活、方便,可以滿足遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求好的主接線應(yīng)該不僅可以滿足各種不同的運(yùn)行狀態(tài),而且能夠靈活地轉(zhuǎn)換運(yùn)行方式。正常運(yùn)行時(shí)可以安全可靠地供電，故障情況或是設(shè)備檢修時(shí)也都能滿足遠(yuǎn)方監(jiān)控的要求，可以簡單、靈活并且迅速地進(jìn)行運(yùn)行方式的倒換,使得停電時(shí)間最短，停電影響圍也最小。顯然,過于復(fù)雜的接線不僅不能保證操作方便，反而會(huì)增加誤操作率，但太簡單的接線，也不一定可以滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式的要求，因此，合理地安排主接線十分重要。(3)經(jīng)濟(jì)性良好進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間發(fā)生貌似。如果要使主接線靈活可靠，必然會(huì)在一定程度上導(dǎo)致投資的增

31、加。因此，設(shè)計(jì)中必須綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩種因素，在滿足了供電持續(xù)可靠、運(yùn)行方便靈活的基礎(chǔ)上,盡可能使得設(shè)備的投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用最少。(4)可以發(fā)展和擴(kuò)建目前，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,往往會(huì)對(duì)已投產(chǎn)的變電所有擴(kuò)建的需求,從主變的容量、臺(tái)數(shù)、以與饋線的數(shù)量均有擴(kuò)建的需求的可能性,因此在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，應(yīng)該保留發(fā)展的余地,不僅要實(shí)現(xiàn)最終接線的目標(biāo)，同時(shí)還要考慮到分期過渡接線的可能性，以與施工的方便性。4.3 電氣主接線設(shè)計(jì)說明該變電所承擔(dān)著許多工廠企業(yè)、政府機(jī)關(guān)的一類負(fù)荷供電任務(wù)，因此供電必須保證必要的可靠性，同時(shí)主接線在該條件下可以簡化設(shè)計(jì)，以保證運(yùn)行的靈活方便，如下圖4-l所示。由2回輸電線的分支

32、線將66kV接入變電所，采用雙T接線，雙線路雙變壓器組的接線方式。同時(shí)，在雙變壓器66kV母線上，設(shè)置了隔離開關(guān)以聯(lián)絡(luò)高壓負(fù)荷，便于一回檢修時(shí)，另一同線可帶雙變運(yùn)行。變電所本期10kV側(cè)出線8回，預(yù)留8回，一律為電纜出線。因?yàn)楸酒谠O(shè)計(jì)饋電線路較多，而且負(fù)荷很重要，采用了單母線分段帶旁路的接線方式。供電可靠性和靈活性高，檢修出線斷路器時(shí)可不中斷供電。本次設(shè)計(jì)中，如果沒有一類負(fù)荷，也可采用單電源側(cè)進(jìn)線，高壓側(cè)單母線接線、低壓側(cè)單母線分段不帶旁路的主接線方式。圖4-1 主接線圖5 短路電流計(jì)算5.1 短路計(jì)算的目的為了使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性并在一定的時(shí)期滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要

33、，應(yīng)對(duì)不同點(diǎn)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。5.2 變電所短路短路電流計(jì)算在校驗(yàn)電氣設(shè)備的短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定時(shí)，按具體的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算所用短路電流電源容量，并將電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃考慮在。進(jìn)行短路電流計(jì)算選擇短路點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使得所選擇的電氣設(shè)備可以通過可能的最大短路電流。變電所的電氣連接圖如圖5-1所示，等值網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過程如下圖：選取=I00MVA，=Vav，計(jì)算各元件參數(shù)的標(biāo)么值系統(tǒng)：上級(jí)變壓器=0.045，上級(jí)線路=0.01747 變壓器：=并聯(lián)運(yùn)行下=2.2587/2=0.14285圖5-1 系統(tǒng)的等值阻抗圖本研究中系統(tǒng)的等值阻抗圖如圖所示。計(jì)算可得：進(jìn)線路：并列運(yùn)行下： 0.1836÷2=0.1836 (L=5KM)出線路： (L=8KM) (L=10KM)對(duì)于無限容量系統(tǒng)，二相短路周期分量的計(jì)算過程如下：圖5-2 系統(tǒng)等值阻抗圖KI點(diǎn)短路下，雙線分列運(yùn)行的合成阻抗為：短路電流的有效值為：K3點(diǎn)短路下，雙線分列運(yùn)行的合成阻抗為：短路電流的有效值為：一般系統(tǒng)的沖擊電流瞬時(shí)值為 計(jì)算結(jié)果如表所示表5-1 各種運(yùn)行方式下計(jì)算結(jié)果6 結(jié)論 本論文主要研究無人值班變電所的電氣部分的