110kV变电所的电气二次部分初步设计方案

一、课题的提出、目的意义（包括应用前景）、国内外现状及水平课题的提出：随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展支配，城网和农网110kV变电所的建设迅猛发展。在城市人口集中、高楼大厦林立、用地特别惊慌的状况下，城市的凹凸压线路走廊受到限制，给城市凹凸压网络的发展和变电所建设带来肯定困难。农村自身的特点也给农网和变电所建设带来肯定困难。如何设计城网和农网110kV变电所，是城网和农网建设、改造中须要探讨和解决的一个重要课题。

本毕业设计为邵阳学院二○○三级电气工程及自动化专业毕业设计，设计题目为：110kV变电站（电气二次部分）设计。此设计任务旨在体现自己对本专业各科学问的驾驭程度，培育自己对本专业各科学问进行综合运用的实力，同时检验本专业学习四年以来的学习结果,是毕业前的一次综合性训练，是对在高校几年所学学问的全面检查。通过本次毕业设计，既有助于提高自己综合运用学问的实力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。目的意义：110kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，干脆关系到电力系统的平安、稳定、敏捷和经济运行，为满意城镇负荷日益增长的须要，提高对用户供电的牢靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长须要，迫切要求增长供电容量，拟新建110kV变电所。变电站是电力系统的重要组成部分，它干脆影响整个电力系统的平安与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和安排电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定干脆关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电爱护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的确定性因素。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。

发展、现状及水平：目前，我国小城市和西部地区经济的不断发展对电能资源的要求也越来越高，西部主要是高原地带，在高海拔的条件下，农村现有的变电技术远达不到经济的快速发展，这也在肯定程度上影响了西部地区和中小城市变电技术的推广和应用技术的深化。因此，一方面须要创建条件有针对性地提高对小城市以及农村的变电站的建设，加强专业学问的培训来提高变电技术；另一方面，可以通过媒介主动开展技术沟通，通过实践去体验、探究。当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业，在国外变电所技术有特别猛烈的竞争，而世界范围内的变电所都采纳了新技术;其次，不同的环境要求给全部的电力供应商增加了额外的责任，使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的市场开发空间大大拓展。另外高压变电所的最终用户对变电站的自动限制、节能、环保意识越来越猛烈，迫使其上游供应者尤其是系统集成商更加重视地区性电能安排技术方面的须要，所以变电所在世界上飞速的发展，从而要求我国变电技术上也要加入世界先进的变电技术行业。随着电网建设改造和110kV变电所深化负荷中心与电网配电自动化系统的实施，要求电网变电所既要平安牢靠地向用户供电，又能与配电网自动化系统资源共享，实现变电所远动通信，实时数据测量和采集，电气设备运行监控，一、二次设备实时运行状态监测，防误操作闭锁、电容器的自动投退，主变有载开关的自动调整，小电流接地系统的选线以及继电爱护和自动装置的投退，定值的检查和远方修改等功能，从而在配电网络正常运行时，能监视各种运行工况，优化运行方式，合理限制负荷，调整电压和无功功率，自动计量计费。在配电网发生异样或故障时，能快速查出异样状况并快速切除，隔离故障，快速复原非故障线路供电。要实现这些功能，采纳常规变电所的一、二次设计，选用传统的二次设备是很难满意要求的，必需利用先进的计算机技术，研制和开发变电所自动化系统，以全微机化的新型二次设备代替常规设备，尽量做到硬件资源、信息资源共享，用不同的模块软件实现常规设备的各种功能，用计算机局域网代替大量信号电缆的联接，用主动模式代替常规设备的被动模式。

变电所自动化系统，不仅功能上满意了配电自动化的要求，而且集微机监控、数据采集和微机爱护于一体，将调度自动化、继电爱护、变电管理和通信等综合为一体，做到硬、软件资源共享。实现了配电网自动化系统和城网变电所的遥控、通测、通信、遥调的要求，并实现了变电所的无人值班运行，同时简化了变电所二次部分的硬件配置，减轻了施工安装和运行维护的工作量，降低了变电所的总造价和运行费用。随着科学技术的不断进步，断路器沟通操作技术的成熟，爱护和监控系统平安牢靠性的提高和对室外环境的适应范围扩大，小型化无人值班110kV变电所必定向"三无"(即无人值班、无房屋建筑、无电缆沟道)方向发展。

二二、课题探讨的主要内容、探讨方法或工程技术方案和打算实行的措施课题探讨的主要内容：1.确定电气主接线。2.确定电压互感器和电流互感器的配置。3.变压器、出线继电爱护配置。4.操作电源系统设计。5.限制、信号系统设计。探讨方法：首先依据任务书上所给系统与线路及全部负荷的参数，分析负荷发展趋势。然后通过对拟建变电站的概括以及出线方一直考虑，并通过对负荷资料的分析，平安，经济及牢靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，最终，依据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对电压互感器，电流互感器进行了选型，确定电压互感器和电流互感器的配置，配置系统继电爱护及自动装置，从而完成了110kV电气主接线和二次部分的设计：1、依据任务书的要求，拟定3～4个初步方案，经初步经济技术比较，得出两个较优方案，并进行主接线方案设计论证。

2、配置各电压等级的电压互感器和电流互感器。

3、配置主变压器爱护,110kV线路继电爱护（选用微机爱护）。4、配置系统继电爱护及自动装置。5、设计操作电源系统。6、设计限制、信号系统。打算实行的措施：本次110kV变电站的设计，经过四年的专业课程学习，在已有专业学问的基础上，了解了当前我国变电站技术的发呈现状及技术发展趋向，依据现代电力系统设计要求，确定设计一个110kV变电所电气二次部分，采纳微机监控技术及微机爱护，选用目前较为先进的二次设备。将此变电站做为一个枢纽变电站考虑，三个电压等级，即110kV/35kV/10kV。设计中依据《变电所总布署设计技术规程》、《沟通电气装置的过电压爱护和绝缘协作》、《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》、《高压配电装置设计技术规程》、《110kV-330kV变电所计算机监控系统设计技术规程》及本专业各教材。1、系统继电爱护及自动装置继电爱护是电力系统平安稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电爱护结合我国目前继电爱护现状突出继电爱护的选择性，牢靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电爱护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。2、继电爱护配置原则依据GB14285《继电爱护和平安自动装置技术规程》中有关条款《继电爱护二十五项反事故措施要点》、《电力系统继电爱护》教材。3、110千伏系统爱护110千伏线路配置阶段式距离爱护，要求能反应相间及接地故障。对于110千伏双母线接线，配置一套能快速有选择性切除故障的母线爱护。每条线路配置功能齐全，性能良好的的故障录波装置。4、主变压器爱护电力变压器是电力系统中大量运用的重要的电气设备,它的故障将对供电牢靠性和系统正常运行带来严峻的后果,同时大容量变压器也是特别珍贵的设备,,因此必需依据变压器的爱护的容量和重要程度装设性能良好、动作牢靠的爱护。变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下爱护：（1）为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低，对于0.8MVA及以上的油侵式变压器和户内0.4MVA以上变压器,应装设瓦斯爱护。（2）为反应变压器绕组和引线的相间短路,以及中性点干脆接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差爱护或电流速断爱护。对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器,以及6.3MVA及以上的所用变压器,应装设纵差爱护。（3）为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差爱护(或电流速断爱护)的后备应装设过电流爱护.例如,复合电压起动过电流爱护或负序过电流爱护。（4）为反应大接地电流系统外部接地短路,应装设零序电流爱护。（5）为反应过负荷应装设过负荷爱护。5、互感器的选择：互感器是电力系统中测量仪表、继电爱护等一次设备获得电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、100/）和小电流（5、1A）。电流互感器的二次侧肯定不能够开路。电压互感器的二次侧肯定不能够短路。（1）种类和型式的选择选择电流互感器时，应依据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式）选择其型式。当一次电流较小时，宜优先采纳一次绕组多匝式，弱电二次额定电流尽量采纳1A，强电采纳5A。（2）一次回路额定电压和电流的选择≥，≥式中、—分别为电气设备和电网的额定电压,、—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流。（3）精确级和额定容量的选择互感器所选定精确级所规定的额定容量应大于等于二次侧所接负荷，即≥（4）热稳定和动稳定的校验≥，≥为电流互感器1S通过的热稳定电流，为电流互感器的动稳定电流。6、爱护配置：主变爱护部分采纳微机爱护装置：（1）差动爱护防止变压器绕组和引出线相间短路，干脆接地系统侧和引出线的单相接地短路及绕组见的短路。（2）瓦斯爱护防止变压器油箱内部或断线故障及油面降低。（3）零序电流爱护、零序电压爱护防止干脆接地系统中变压器外部接地短路并作为瓦斯爱护和差动爱护的后备。（4）防止变压器过励磁。（5）过电流爱护（或阻抗爱护）防止变压器外部相间短路并作为瓦斯爱护和差动爱护的后备。（6）过负荷爱护防止变压器对称过负荷。（7）反映变压器油温及油箱内压力上升和冷却系统故障的相应爱护。110kV、35kV线路爱护部分：（1）距离爱护（2）零序过电流爱护（3）自动重合闸（4）过电压爱护在变电所四周装设独立避雷针，为防止直击雷和雷电波的危害，在35kV和10kV出线均安装金属氧化物避雷器；变压器安装金属氧化物避雷器；10kV母线也用一组金属氧化物避雷器进行过压爱护。10kV线路爱护部分：（1）10kV线路爱护：采纳微机爱护装置，实现电流速断及过流爱护、实现三相一次重合闸。（2）10kV电容器爱护：采纳微机爱护装置，实现电流过流爱护、过压、低压爱护。（3）10kV母线装设小电流接地选线装置，发送有选择性的单相接地遥信。

三、现有基础和具备的条件现有基础：在高校几年系统地学习了相关专业学问，打下了肯定的理论基础；老师悉心地指导和谆谆训诲，打下了肯定的思想基础；学校先进的试验设备和老师供应的参考资料，打下了肯定的物质基础。具备的条件：（1）可供参考的资料齐全:[1]能源部西北电力设计院编《电力工程电气设计手册》（电气二次部分），水利电力出版社，1991[2]电力工程电气设计手册（上）.水利电力部西北电力设计院编,1989[3]电力工程电气设计手册（下）.水利电力部西北电力设计院编,1989[4]发电厂电气部分.电力工业出版社.范锡普编，2004[5]电力继电爱护原理.中国水利水电出版社，1998[6]发电厂变电站电气部分.重庆高校出版社，2000[7]变电所设计技术规程.水利水电出版社，2005[8]高压配电装置设计技术规程.水利水电出版社，2001[9]中小型变电所好用设计手册.中国水利水电出版社，2004[10]发电厂变电站电气设备.中国电力出版社，2004[11]工厂电气设备手册.水利电力出版社，1999[12]电气设备设计计算手册.国防工业出版社，2000（2）有专职老师指导和实习场地实习：[1]电气系专业试验室[2]邵阳电业局宝庆变电站（3）供应相应的软件和各种资料。（4）借助于网上或图书馆的相关资料，从试验中总结规律。

四、总的工作任务，进度支配以及预期结果总的工作任务：阅读相关资料，从网上搜集资料，再结合书本所学对系统进行总体设计，再在指导老师的帮助下把设计完成。进度支配：2007年3月12日～4月6日：熟识课题，找参考资料，完成开题报告。2007年4月7日～4月13日：完成主