110kv变电站基本设计

1、酒 泉 职 业 技 术 学 院毕业设计（论 文） 12 级 电力系统继电保护与自动化 专业题 目：110KV变电站初步设计 毕业时间： 二O一五年六月 学生姓名： 苟宁宁 指导教师： 马 刚 班 级： 12电力 2014年 6月20日酒泉职业技术学院 2015 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表姓名苟宁宁班级12电力系统继电保护与自动化专业电力系统继电保护与自动化指导教师第一次指导意见年 月 日指导教师第二次指导意见年 月 日指导教师第三次指导意见年 月 日指导教师评语及评分 成绩： 签字（盖章） 年 月 日答辩小组评价意见及评分成绩： 签字（盖章） 年 月 日教学系毕业实践环节指导小组意见签

2、字（盖章） 年 月 日学院毕业实践环节指导委员会审核意见签字（盖章） 年 月 日摘 要4一、主变压器的选择5（一）主变压器的选择5（二）变电所主变压器的容量和台数的确定5二、主接线选择7（一）主接线选择要求：7（二）对变电所电气主接线的具体要求：7（三）选择电压主接线形式7三、短路预防与危害9（一）电力系统中可能发生的短路主要有:9（二）短路的危害及预防：9（三）主变压器的选择9（四）高压断路器的选择10（五）隔离开关选择11（六）线的选择11（七）电压互感器的选择12（八）互感器的选择12四、全所的继电保护13五、变电站自动化16（一）变电站自动化的应用16（二）变电站综合自动化系统应能实现

3、的功能：16参 考 文 献:21摘要：根据变电站电气部分课程的要求，为了让我们能够更好的掌握电气部分的发电、变电、输电、主系统的构成、设计和运行的基本理论及计算方法、并注重加强对电气设备性能和原理灵活应用于实践，培养自己的分析和计算能力，特此制定出了该毕业设计。由于设计时间仓促，难免会有错误和不足之处，恳切希望审阅该设计的老师和同学们提出批评指正意见。关键词：变压器；主接线；变电站；短路危害一、主变压器的选择（一）主变压器的选择概述：在合理选择变压器时，首先应选择低损耗，低噪音的S9,S10,S11系列的变压器，不能选用高能耗的电力变压器。应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式，绕组数，绕

4、组导线材质及调压方式。（二）变电所主变压器的容量和台数的确定1. 主变压器容量的确定（1）主变器容量一般按变电所建成5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期。10-20年的负荷发展（2）根据变电所所带负荷的性质，和电网结构，来确定主变压器的容量。（3）同等电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。35KV负荷计算负荷名称近期最大负荷（MW）功率因数负荷同时率有功功率（KW）无功功率（Kvar）视在功率（KVA）1#出线6.380.80.8554234067.256778.752#出线2.1250.80.851806.251354.72257.813#出线15.

5、00.850.85127507901.74150004#出线12.220.850.85103876437.28122205#出线4.280.850.8536382254.6242806#出线4.350.80.853697.52773.134621.887#出线1.360.80.85115686714458#出线10.20.80.8586706502.510837.59#出线备用小计47527.7532158.225738510KV负荷计算负荷名称近期最大负荷（MW）功率因数负荷同时率有功功率（KW）无功功率（Kvar）视在功率（KVA）1#出线30000.850.8525501580.3530

6、002#出线20000.850.8517001053.5720003#出线20000.90.851700823.351888.894#出线20000.850.8517001053.5720005#出线20000.850.8517001053.5720006#出线20000.80.851700127521257#出线25000.80.8521251593.752656.258#出线20000.80.851700127521259#出线20000.850.8517001053.57200010#出线20000.850.8517001053.572000小计1827510540.321096.772

7、. 主变压器台数的确定（1）对大城市郊区的一次变电所在中低压侧，构成环网的情况下，变电所应装设2台主变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次性变电所，或大型工业专用变电所，在设计时应考虑，装设3台主变压器的可能性。（3）对于规划只装设2台主变压器的变电所，其变压器基础，应按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。单台容量设计应按单台额定容量的70%85%计算。S96300/110变压器参数参数连接组标号额定电压（）阻抗电压（%）空载电流（%）损耗（）高压低压空载负载，100.44.01.90.21.04二、主接线选择（一）主接线选择要求：1.可靠性 2.灵活性 3.经济性（

8、二）对变电所电气主接线的具体要求：1.按变电所在电力系统的地位和作用选择。2.考虑变电所近期和远期的发展规划。3.按负荷性质和大小选择。4.按变电所主变压器台数和容量选择。5.当变电所中出现三级电压且低压侧负荷超过变压器额定容量15%时，通常采用三绕组变压器。6.电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡，变电所中常需装设无功补偿装置。7.当母线电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时，为了保证电压质量，则采用有载调压变压器。 8.如果不受运输条件的限制，变压器采用三相式，否则选用单相变压器。 9.对220kv及以上的联络变压器通常采用自耦变。 10.各级电压的规划短路电流不能超过

9、所采用断路器的额定开断容量。 11.各级电压的架空线包括同一级电压的架空出线应尽量避免交叉。（三）选择电压主接线形式1. 双母线接线优点：可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作2.单母线分段带旁母：优点：供电可靠性高，运行灵活，但是主要用于出线回路数不多。但负荷叫重要的中小型发电厂及35110kv的变电所所以两个比较所以两个比较，双母线接线更

10、加适用，所以选择双母线接线。接线图如下：3.单母分段带旁路母线：优点：供电可靠性高，运行灵活，但是主要用于出线回路数不多。但负荷叫重要的中小型发电厂及35110kv的变电所。4.单母线带旁路母线：优点：供电可靠性高，断路器故障检修时，可不停负荷进行检修，供电可靠运行灵活，适用于重要用户供电，出线回数较多的变电所。所以选择单母线分段带旁路母线，三、短路预防与危害短路：短路是电力系统常见的，并且对系统正常运行产生重要影响的故障。（一）电力系统中可能发生的短路主要有:1.三相短路，2.两相短路，3.和单相短路。一般情况下三相短路电流大于两相和单相短路电流。三相短路时，由于短路回路中各相的阻抗相等，尽

11、管三相的短路电流比正常时的电流大，幅度增大，电压也比正常时急剧降低，但三相仍然保持对称，故称之为对抗短路。（二）短路的危害及预防：短路的原因：主要是电气设备载流部分之间的绝缘被损坏，引起绝缘损坏的原因有过电压，绝缘的自然老化和污秽，运行人员维护不同及机械损伤。短路的危害：1.短路时往往伴随有电弧的产生，能量极大，温度极高的电弧不仅可能烧坏故障元件本身，还可能烧坏周围设备危害人身安全。2.电力系统发生短路故障时，由于短路电流来势迅猛，电路中的阻抗主要是感性的。因此，短路电流基本上是感性的，它所产生的去磁的电枢反映使发电机端电压下降，同时巨大的短路电流会增大电力系统中各元件的电压损失，使系统电压大

12、幅下降，严重时，可能造成电力系统电压崩溃直至系统瓦解，出现大面积停电的严重事故。3.短路时电力系统中功率分布的突然变化和电压严重下降，可能破坏各发电机并列运行的稳定性，使整个系统分裂成不同运行的几个部分。这时某些发电机可能过负荷，因此必须切除部分负荷，另一些发电机可能由于功率送不出去，而被迫减少出力，短路时，电压下降得越多，持续时间越长，系统运行的稳定性受到破坏的可能性越大。（三）主变压器的选择1.电气的选择原理：（1）应满足正常运行，检修。，短路和过电压情况下要求，并考虑远景发展。（2）应按当地环境条件校验.（3）应力求技术先进和经济合理。（4）与整个工程的建设标准协调一致。（5）同类设备应

13、尽量减少品种（6）选用新品应具有可靠的试验数据，并经正式签订合同合格。在特殊情况下，应选用未鉴定的新产品应经上级批准。（7）选择高压电气设备，应满足各项电气技术要求。（8）结构简单体积小，质量轻，便于安装和检修。（9）在制造厂给定的技术条件下，能长期可靠的运行，有一定的机械寿命。2.高压电器的基本参数的选择。（1）按额定电压选择，（2）按最高电压选择（3）按额定电流选择（4）按额定开断电流选择（5）按额定短路关合电流计算（6）按断流容量选择（7）按机械负荷选择（8）按环境温度选择（四）高压断路器的选择 高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常运行，而且也影响在

14、故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并进行动稳定和热稳定的校验。 1.断路器种类和型式的选择 高压断路器应根据断路器安装地点（选择户内式或户外式）、环境和使用技术条 件等要求，并考虑其安装调试和运行维护，并经技术经济比较后选择其种类和型式。 2.按额定电压选择 3.按额定电流选择 4.按开断电流和关合电流选择 5.动稳定校验 6.热稳定校验 （五）隔离开关选择隔开关选择的原则：隔离开关的用途：变电所在有电压无负荷电流的情况下，应用隔离开关分、合电路，达到安全隔离的目的，因此隔离开关是高压电器中应用最多的一种电器。其主

15、要用途为检修和分段隔离，倒换母线，开，合空载电力线路等。选用隔离开关的原则：1. 隔离开关一般不需要专门的灭弧装置。2. 隔离开关在分闸状态下应有足够大的断口，同时不论隔离开关高压接线端电压是否正常，均要满足安全隔离的目的。3. 隔离开关在合闸状态下应能承受负荷电流及短路电流。4. 在环境方面，户外隔离开关应能承受大气污染并应考虑到温度突变，雨，雾，覆冰等因素的影响。5. 在机械结构上，需要考虑引线机械应力，风力，地震力和操作力的联合作用。其中包括隔离开关高压接线端在三个方面的耐受机械力。以及支持绝缘子的机械强度要求，此外，对垂直伸缩式隔离开关，还需提出静触头接触范围的要求。6. 隔离开关应具

16、有手动，电动（气动）操动机构，信号及位置指示器与联、闭锁装置等附属装置。7. 隔离开关应配备接地开关，以保证线路或其他电气设备检修时的安全。8. 应考虑配电装置空间尺寸的要求及引线位置与形式（加空闲或电缆）来选用 合适开关。（六）线的选择1.型号的选择。矩形铝母线：220kv以下的配电装置中，35kv及以下的配电装置一般都是选用矩形的铝母线，铝母线的允许载流量较铜母线小，但价格便宜，安装，检修简单，连接方便，因此在35kv及以下的配电装置中，首先应选用矩形铝母线。2.截面的选择(1)裸导体应根据集体情况，按下列技术调节分别进行选择和校验工作电流、济电流密度、动稳定或机械强度、热稳定裸导体尚应按

17、下列使用环境条件校验(2)温度、日照、风速、海拔高度(3)回路持续作电流选择温度25C、导体表面涂漆、无日照、海拔高度1000及以下条件。（七）电压互感器的选择电压互感器选择的一般原则：电压互感器正常工作条件时，按一次回路电压，二次电压，二次负荷，准确度等级，机械负荷条件选择。电压互感器承受过电压能力。按绝缘水平、泄露爬电比距条件选择。环境条件按环境温度、污秽等级、海拔高度等条件选择，1.10kv配电装置一般采用游侵绝缘结构；在高压开关柜中，可采用树脂浇铸绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。2.35110kv配电装置一般采用油侵绝缘结构电磁式电压互感器。目前采用电容式电压互

18、感器，实现无油化运行，减少电磁谐振。3.220kv配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。4.按在110kv及以上线路侧的电压互感器，当线路装有载波通信时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。（八）互感器的选择选择的电流互感器应满足变电所中电器设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。1. 额定电压的选择选择电流互感器一次回路允许最高工作电压应大于或等于该回路的最高运行电压，既式中 电流互感器最高电压，单位。回路工作电压，几系统称标准电压，单位。2. 动稳定的校验电流互感器可按式校验式中：电流互感器允许通过的最大动稳定电流 系统短路冲击电流四、

19、全所的继电保护 电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生或扩大起重大作用。1.10kv侧进出线及母线的继电保护据电力装置的继电保护和自动装置设计规范分析，对变电所的35110kV电压母线，在110kV双母线接线情况下应装设专用的母线保护。安装地点保护分类保护类型动作条件动作结果故障范围110kV侧母线上主保护完全电流差动保护常用作单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护动作于跳闸反应各电流互感器之间的电气设备故障时的短路电流110kV侧进出线上接地短路保护发生单相接地发出预告信号由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供

20、电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行12小时，不必立即跳闸相间短路保护线路上发生三相短路或两相短路动作于跳闸故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长零序电流保护发生相间短路时产生很大的不平衡电流动作于跳闸零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用三段式零序电流保护，可以保护线路全长并与相邻线路保护配合2. 35kV侧进出线及母线的继电保护安装地点保护分类保护类型动作条件动作结果故障范围35kV侧母线上主保护完全电流差动保护常用做单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护动作于跳闸反应各电流互感器之间的电气设备故障时的短路电流35kV侧进出线相间

21、短路保护线路上发生三相短路或两相短路动作于跳闸故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长接地短路保护发生单相接地发出预告信号由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行12小时，不必立即跳闸后备保护过负荷保护线路产生过负荷引起电流过大作用于信号过负荷保护只用一个电流继电器接于一相电流，经延时作用于信号3. 10kV侧出线的继电保护安装地点保护分类保护类型动作条件动作结果故障范围10kV侧出线主保护相间短路保护线路上发生三相短路或两相短路动作于跳闸故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽

22、快切除故障，可以保护线路全长接地短路保护发生单相接地发出预告信号由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行12小时，不必立即跳闸后备保护过负荷保护线路产生过负荷引起电流过大作用于信号过负荷保护只用一个电流继电器接于一相电流，经延时作用于信号4. 变压器的继电保护安装地点保护分类保护类型重合闸方式变压器主保护瓦斯保护三相一次重合闸纵联差动保护三相一次重合闸后备保护过电流保护三相一次重合闸零序保护三相一次重合闸过负荷保护三相一次重合闸 五、变电站自动化（一）变电站自动化的应用变电站自动化是指应用自动控制技术、信息处理和传输技术，

23、通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。变电站自动化的范畴包括综合自动化技术；变电站综合自动化是指将二次设备（包括控制、保护、测量、信号、自动装置和远动装置）利用微机技术经过功能的重新组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统，它是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用（二）变电站综合自动化系统应能实现的功能1.微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。2.故障记录（1）存储多套定值（2）显示和当地修改定值（3）与

24、监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。 （4）状态量采集状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。保护动作信号则采用串行口（RS-232或RS485）或计算机局域网通过通信方式获得。（5）模拟量采集常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。模拟量采集精度应能满足SCADA系统的

25、需要。 （6）脉冲量脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。3.事件记录和故障录波测距事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。其SOE分辨率一般在110ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。4.控制和操作闭锁操作人员可通过CRT屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设

26、备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容：（1）电脑五防及闭锁系统（2）根据实时状态信息，自动实现断路器，刀闸的操作闭锁功能。（3）操作出口应具有同时操作闭锁功能5.同期检测和同期合闸该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。6.电压和无功的就地控制无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。7.数据处理和记录历史数

27、据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：(1)断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数(2)输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间。 (3)独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间 (4)控制操作及修改整定值的记录 (5)根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现人机联系8.系统的自诊断功能：系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也象被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。9.与远方控制中心的通信本功能在常规远动四遥的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信