110kV變電所電氣二次部分初步設(shè)計(jì)

1、110kV 變電所電氣二次部分初步設(shè)計(jì)一、 課題的來源、目的意義（包括應(yīng)用前景）、國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 課題的來源 ：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要 求日益提高。 國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造， 拉動(dòng)內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃， 城 網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kV 變電所的建設(shè)迅猛發(fā)展。 在城市人口集中、 高樓大廈林立、 用地 十分緊張的情況下， 城市的高低壓線路走廊受到限制， 給城市高低壓網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 和變電所建設(shè)帶來一定困難。 農(nóng)村自身的特點(diǎn)也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設(shè)帶來一定困 難。如何設(shè)計(jì)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)110kV變電所，是城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)、改造中需要研究和 解決的一個(gè)重要課題。本畢業(yè)設(shè)計(jì)為邵陽學(xué)院二O

2、O三級電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目為：110kV變電站（電氣二次部分）設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)任務(wù)旨在體現(xiàn)自己對本專業(yè) 各科知識(shí)的掌握程度， 培養(yǎng)自己對本專業(yè)各科知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用的能力， 同時(shí)檢 驗(yàn)本專業(yè)學(xué)習(xí)四年以來的學(xué)習(xí)結(jié)果 , 是畢業(yè)前的一次綜合性訓(xùn)練，是對在大學(xué)幾 年所學(xué)知識(shí)的全面檢查。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 既有助于提高自己綜合運(yùn)用知識(shí)的 能力，同時(shí)也有助于以后在工作崗位能很快的適應(yīng)工作環(huán)境。目的意義：110kV變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán) 節(jié)。變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn) 行，為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長的需要， 提高對用戶供電的可靠性

3、和電能質(zhì)量。 隨 著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長需要，迫切要求增長供電容量，擬新建 110kV變電所。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的 安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)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)系著全所電氣 設(shè)備的選擇、 配電裝置的布置、 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定， 是變電站電氣部分 投資大小的決定性因素。 隨著變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步， 變電站 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)， 繼而實(shí)現(xiàn)“無人值班” 變電 所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢。發(fā)展、 現(xiàn)狀及水平：

4、 目前，我國小城市和西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展對電能 資源的要求也越來越高， 西部主要是高原地帶， 在高海拔的條件下， 農(nóng)村現(xiàn)有的 變電技術(shù)遠(yuǎn)達(dá)不到經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 這也在一定程度上影響了西部地區(qū)和中小城 市變電技術(shù)的推廣和應(yīng)用技術(shù)的深化。 因此，一方面需要?jiǎng)?chuàng)造條件有針對性地提 高對小城市以及農(nóng)村的變電站的建設(shè)， 加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)來提高變電技術(shù)； 另 一方面，可以通過媒介積極開展技術(shù)交流，通過實(shí)踐去體驗(yàn)、探索。當(dāng)今世界各方面因素正沖擊著全球電力工業(yè)， 在國外變電所技術(shù)有十分劇烈 的競爭，而世界范圍內(nèi)的變電所都采用了新技術(shù) ; 其次，不同的環(huán)境要求給所有 的電力供應(yīng)商增加了額外的責(zé)任， 使電力自動(dòng)

5、化設(shè)備尤其是高壓大功率變電站的 市場開發(fā)空間大大拓展。 另外高壓變電所的最終用戶對變電站的自動(dòng)控制、 節(jié)能、 環(huán)保意識(shí)越來越強(qiáng)烈， 迫使其上游提供者尤其是系統(tǒng)集成商更加重視地區(qū)性電能 分配技術(shù)方面的需要， 所以變電所在世界上飛速的發(fā)展， 從而要求我國變電技術(shù) 上也要加入世界先進(jìn)的變電技術(shù)行業(yè)。隨著電網(wǎng)建設(shè)改造和 110kV 變電所深入負(fù)荷中心與電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng) 的實(shí)施，要求電網(wǎng)變電所既要安全可靠地向用戶供電， 又能與配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng) 資源共享， 實(shí)現(xiàn)變電所遠(yuǎn)動(dòng)通信， 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測量和采集， 電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控， 一、 二次設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測， 防誤操作閉鎖、 電容器的自動(dòng)投退， 主變有載開關(guān)

6、的自動(dòng)調(diào)節(jié)， 小電流接地系統(tǒng)的選線以及繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的投退， 定值的檢 查和遠(yuǎn)方修改等功能， 從而在配電網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)， 能監(jiān)視各種運(yùn)行工況， 優(yōu)化 運(yùn)行方式，合理控制負(fù)荷，調(diào)整電壓和無功功率，自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)。在配電網(wǎng)發(fā)生 異常或故障時(shí)， 能迅速查出異常情況并快速切除， 隔離故障， 迅速恢復(fù)非故障線 路供電。要實(shí)現(xiàn)這些功能，采用常規(guī)變電所的一、二次設(shè)計(jì)，選用傳統(tǒng)的二次設(shè) 備是很難滿足要求的，必須利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)， 研制和開發(fā)變電所自動(dòng)化 系統(tǒng)，以全微機(jī)化的新型二次設(shè)備代替常規(guī)設(shè)備， 盡量做到硬件資源、 信息資源 共享，用不同的模塊軟件實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的各種功能， 用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)代替大量信 號

7、電纜的聯(lián)接，用主動(dòng)模式代替常規(guī)設(shè)備的被動(dòng)模式。變電所自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅功能上滿足了配電自動(dòng)化的要求， 而且集微機(jī)監(jiān)控、 數(shù)據(jù)采集和微機(jī)保護(hù)于一體， 將調(diào)度自動(dòng)化、 繼電保護(hù)、 變電管理和通信等綜合 為一體，做到硬、軟件資源共享。實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)和城網(wǎng)變電所的遙控、 通測、通信、遙調(diào)的要求，并實(shí)現(xiàn)了變電所的無人值班運(yùn)行，同時(shí)簡化了變電所 二次部分的硬件配置， 減輕了施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的工作量， 降低了變電所的總 造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步， 斷路器交流操作技術(shù)的成熟， 保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)安 全可靠性的提高和對室外環(huán)境的適應(yīng)范圍擴(kuò)大， 小型化無人值班 110kV 變電所必 然向&quo

8、t; 三無"（ 即無人值班、無房屋建筑、無電纜溝、課題研究的主要內(nèi)容、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施課題研究的主要內(nèi)容：1. 確定電氣主接線。2. 確定電壓互感器和電流互感器的配置。3. 變壓器、出線繼電保護(hù)配置。4. 操作電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。5. 控制、信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)。研究方法： 首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù) 荷發(fā)展趨勢。 然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮， 并通過對負(fù)荷 資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了 110kV，35kV，10kV 以及站 用電的主接線， 最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果， 對電壓互 感器，電流

9、互感器進(jìn)行了選型， 確定電壓互感器和電流互感器的配置， 配置系統(tǒng) 繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置，從而完成了 110kV 電氣主接線和二次部分的設(shè)計(jì)：1根據(jù)任務(wù)書的要求，擬定34個(gè)初步方案，經(jīng)初步經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，得 出兩個(gè)較優(yōu)方案，并進(jìn)行主接線方案設(shè)計(jì)論證。2 、配置各電壓等級的電壓互感器和電流互感器。3 、配置主變壓器保護(hù) ,110kV 線路繼電保護(hù)（選用微機(jī)保護(hù)）。4、配置系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置。5、設(shè)計(jì)操作電源系統(tǒng)。6 、設(shè)計(jì)控制、信號系統(tǒng)準(zhǔn)備采取的措施：本次110kV變電站的設(shè)計(jì)，經(jīng)過四年的專業(yè)課程學(xué)習(xí)， 在已有專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上， 了解了當(dāng)前我國變電站技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨 向，按照現(xiàn)代電力系統(tǒng)

10、設(shè)計(jì)要求，確定設(shè)計(jì)一個(gè)110kV變電所電氣二次部分，采用微機(jī)監(jiān)控技術(shù)及微機(jī)保護(hù)，選用目前較為先進(jìn)的二次設(shè)備。將此變電站做為一個(gè)樞紐變電站考慮， 三個(gè)電壓等級， 即 110kV/35kV/10kV 設(shè)計(jì)中依據(jù)變電所總布署設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程、 交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕 緣配合、火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程、 高壓配電裝置設(shè) 計(jì)技術(shù)規(guī)程、110kV-330kV變電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程及本專業(yè) 各教材。1 、系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要屏障， 在此設(shè)計(jì)變電站繼電保護(hù)結(jié) 合我國目前繼電保護(hù)現(xiàn)狀突出繼電保護(hù)的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運(yùn) 用微機(jī)繼電保護(hù)裝

11、置及微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提高變電站綜合自動(dòng)化水平。2、繼電保護(hù)配置原則根據(jù)GB14285繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程中有關(guān)條款繼電保護(hù) 二十五項(xiàng)反事故措施要點(diǎn)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教材。3、110千伏系統(tǒng)保護(hù)110千伏線路配置階段式距離保護(hù)，要求能反應(yīng)相間及接地故障。 對于110千伏雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護(hù)。 每條線路配置功能齊全，性能良好的的故障錄波裝置。4、主變壓器保護(hù)電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要的電氣設(shè)備 , 它的故障將對供電可 靠性和系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的后果 , 同時(shí)大容量變壓器也是非常貴重的設(shè)備 , , 因此必須根據(jù)變壓器的保護(hù)的容量和重要程度裝設(shè)性能良好

12、、動(dòng)作可靠的保護(hù)。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。 油箱內(nèi)部故障包括相間短 路、繞組的匝間短路和單相接地短路； 油箱外部故障包括引線及套管處會(huì)產(chǎn)生各 種相間短路和接地故障。 變壓器的不正常工作狀態(tài)主要由外部短路或過負(fù)荷引起 的過電流、油面降低。對于上述故障和不正常工作狀態(tài)變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)：（1） 為反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種短路和油面降低，對于0.8MVA及以上的油 侵式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA以上變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。（2）為反應(yīng)變壓器繞組和引線的相間短路，以及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組 和引線的接地短路及繞組匝間短路，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。對于6.3M VA及以上并列運(yùn)

13、行變壓器和10MVAJ以上單獨(dú)運(yùn)行變壓器,以及6.3MVA及以上 的所用變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。（3）為反應(yīng)變壓器外部相間短路引起的過電流和同時(shí)作為瓦斯、縱差保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù).例如,復(fù)合電壓起動(dòng)過電流保護(hù)或 負(fù)序過電流保護(hù)。（4）為反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。（5）為反應(yīng)過負(fù)荷應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。5、互感器的選擇：互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等一次設(shè)備獲取電氣一次回路信息 的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷骸⒋箅娏靼幢壤兂傻碗妷海?00、100/ ）和小電流（5、1A）。電流互感器的二次側(cè)絕對不能夠開路。電壓互感器的二次側(cè)絕對不 能夠短路。（1

14、）種類和型式的選擇選擇電流互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻 式、支持式、裝入式）選擇其型式。當(dāng)一次電流較小時(shí)，宜優(yōu)先采用一次繞組多 匝式，弱電二次額定電流盡量采用 1A，強(qiáng)電采用5A。（2）一次回路額定電壓和電流的選擇>， >式中 、一分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，、一分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流。（3）準(zhǔn)確級和額定容量的選擇互感器所選定準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量應(yīng)大于等于二次側(cè)所接負(fù)荷，即（ 4） 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)> , >為電流互感器 1S 通過的熱穩(wěn)定電流，為電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流。6、保護(hù)配置： 主變保護(hù)部分采用微機(jī)保

15、護(hù)裝置：（1）差動(dòng)保護(hù)防止變壓器繞組和引出線相間短路， 直接接地系統(tǒng)側(cè)和引出線的單相接地短路及繞組見的短路。（2）瓦斯保護(hù)防止變壓器油箱內(nèi)部或斷線故障及油面降低。（3）零序電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)防止直接接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路并作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的后備。（4）防止變壓器過勵(lì)磁。（5）過電流保護(hù)（或阻抗保護(hù)） 防止變壓器外部相間短路并作為瓦斯保 護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的后備。（6）過負(fù)荷保護(hù) 防止變壓器對稱過負(fù)荷。（7）反映變壓器油溫及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障的相應(yīng)保護(hù)。110kV、35kV線路保護(hù)部分：（1 ）距離保護(hù)（2）零序過電流保護(hù)（3）自動(dòng)重合閘（4）過電壓保護(hù) 在變電所周圍裝設(shè)獨(dú)立

16、避雷針， 為防止直擊雷和雷電波 的危害，在35kV和10kV出線均安裝金屬氧化物避雷器；變壓器安裝金屬氧化物 避雷器；10k V母線也用一組金屬氧化物避雷器進(jìn)行過壓保護(hù)。10kV線路保護(hù)部分：（1）10k V線路保護(hù)：采用微機(jī)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)電流速斷及過流保護(hù)、實(shí)現(xiàn)三相 一次重合閘。（2）10kV電容器保護(hù)：采用微機(jī)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)電流過流保護(hù)、過壓、低壓保 護(hù)。（3）10kV母線裝設(shè)小電流接地選線裝置，發(fā)送3）10kV母線裝設(shè)小電流接地選線裝置，發(fā)送有選擇性的單相接地遙信。三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件現(xiàn)有基礎(chǔ)：在大學(xué)幾年系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了相關(guān)專業(yè)知識(shí)，打下了一定的理論基礎(chǔ)；老師悉心地指導(dǎo)和諄諄教誨，打下了

17、一定的思想基礎(chǔ)；學(xué)校先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和老師提 供的參考資料，打下了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。具備的條件：（1）可供參考的資料齊全：1 能源部西北電力設(shè)計(jì)院編電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣二次部分） 水利電力出版社，19912 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（上）.水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編，19893 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（下）.水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編,19894 發(fā)電廠電氣部分.電力工業(yè)出版社.范錫普編，20045 電力繼電保護(hù)原理.中國水利水電出版社，19986 發(fā)電廠變電站電氣部分.重慶大學(xué)出版社，20007 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.水利水電出版社，20058 高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.水利水電出版社，20019

18、 中小型變電所實(shí)用設(shè)計(jì)手冊.中國水利水電出版社，200410 發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備.中國電力出版社，200411 工廠電氣設(shè)備手冊.水利電力出版社，199912 電氣設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算手冊.國防工業(yè)出版社，2000（2）有專職老師指導(dǎo)和實(shí)習(xí)場地實(shí)習(xí)：1 電氣系專業(yè)實(shí)驗(yàn)室2 邵陽電業(yè)局寶慶變電站（3）提供相應(yīng)的軟件和各種資料。（4）借助于網(wǎng)上或圖書館的相關(guān)資料，從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)規(guī)律。四、總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果總的工作任務(wù)：閱讀相關(guān)資料，從網(wǎng)上搜集資料，再結(jié)合書本所學(xué)對系統(tǒng)進(jìn) 行總體設(shè)計(jì)，再在指導(dǎo)老師的幫助下把設(shè)計(jì)完成。進(jìn)度安排：2007年3月12日4月6日：熟悉課題，找參考資料，完成開題報(bào)告。2007 年4月7日4月13日：完成主接線方案。2007 年4月14日4月20日：確定電壓互感器和電流互感器的配置。2007 年4月21日5月2日：保護(hù)