毕业设计某用户35kv变电所及其综合自动化系统设计

1某用户35kV变电所及其综合自动化系统设计摘要:35kV变电所综合自动化系统主要为无人值班形式，其设计应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此,本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。整个设计过程包括总降压变电所电气设计、10kV中性点接地设计与所用电设计、微机保护及综合自动化系统设计。我们将从各种相关方案中比较确定出最佳设计方案。其中总降压变电所采用内桥式的接线方式，10kV中性点采用经过小电阻接地，所用电采用接地变压器兼所用变压器的形式。本设计提供一整套可用于指导施工的工程设计图纸。关键词：变电所，综合自动化，微机保护，中性点接地DesignonCustomer35kVSubstationAndTheSynthesizeAutomationSystemAbstract:Thecomplexautomaticsystemnobody'sformonduty35kVtransformersubstationmainlyitdesignsoveralldesignthatshouldobeyautomationofdispatchingofpowernetwoks,itdispose,includingequipmenttodecorateandshouldmeetelectricwirenettingsafe,high-quality,economicaloperationandinformationstratatransmit,principleofresource-sharingfunction.Designweregardthisasanddesignguidelinelaunchthedesignworkthistime.Wholedesignprocessincludingelectrictodesigntostepdowntransformersubstationalways,10kVneutralsomeearthdesignwithpowerconsumingdesign,computerprotectandcomplexautomaticsystemdesign.Wewillrelativelydeterminethebestplanofdesignfromvariouskindsofrelevantschemes.Stepdowntransformersubstationwiringwayofbridgetypeinadoptingalwaysamongthem,10kVneutraltoadoptthroughdisappeararccoilearthabit,adopttheearthvoltagetransformerandconcurrentlyformofthevoltagetransformersusedwiththeelectricity.Designandofferawholesetofcanwithuseforprojectdesigndrawingconstructedtoguideoriginally.Keyword:Thetransformersubstation,comprehensiveautomation,thecomputerprotect2第一章设计指导思想变电站及配电所在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源，其自动化程度的高低直接反映了配电自动化的水平。1995年，国家调度中心要求现有35kV~110kV变电站在条件具备时逐步实现无人值班变电站，新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求，按无人值班设计。欲实现无人值班变电站，其中变电站的综合自动化程度很重要。变电站自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统，应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全实现无人值班，即使是无人值班，也有一个现场维护、调试和应急处理的问题，因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样，保护单元亦应具有远方、就地投切和在线修改整定值的功能，以远方为主，就地为铺，并应从设计、制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器，对电量计费、功率总加等有精度要求的量可接量测电流互感器，供监测用的量可合用保护电流互感器。变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术，减轻电流互感器和电压互感器的负载，提高测量精度。同时可取消以前经常采用的光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，由计算机承担信号监视功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的实时性、可靠性，节约占地空间，减少屏柜，二次电缆和设计、安装、维护工作量。变电站内存在强大的电磁场干扰。从抗电磁干扰角度考虑，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，这一点对分散式变电站自动化系统尤为适用。例LSA678，DISA－2，DISA－3型等均采用了光纤通信方式。但鉴于光纤安装、维护复杂及费用相对较高，因此本次设计的变配电站宜以电缆为通信介质。由上面的设计指导思想可以看到我们这里无人值班变电所的设计应尽量使一些现实问题得以解决，使供配电质量能进一步提高。3第二章总降压变电所设计§2.1负荷分级及供电要求根据负荷资料可知：由用户确定主要为一、二级负荷，根据《工业与民用配电设计手册》一书我们可以很清楚地看到一级负荷应由两个电源供电，这样当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏，以维持继续供电。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有发电机组、干电池、蓄电池或供电网络中有效地独立于正常电源的专用馈电线路。同样，我们也可以看到二级负荷也需要有两个电源供电。做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电或中断后能迅速恢复。§2.2供电电源取得根据所给的资料可知，当地供电部门可提供两个35kV供电电源，分别来自距离用户4km外的220/35kV地区变电所和5.5km外的110/35kV地区变电所。§2.3电压选择从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地电网现状等多方面的因素考虑，对于该用户的变电所设计，我们拟订35/10kV降压变电所一座，供电给8个35/10kV车间变电所，这样我们就可以兼顾到一、二级负荷的要求了。采用这中做法还有一个好处就是：使高压电源深入负荷中心，减小配电半径，降低电缆投资，提高供电质量。§2.435kV变配电所主接线方案确定通过阅读各类相关资料可知，为了降低电能损耗，应选用低损耗节能变压器。在电压偏差不能满足要求时，35kV降压变电所的主变压器应首先采用有载调压变压器。35kV变电所主接线应根据变电所在电力网中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。变电所主接线要满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求。其中，安全包括设备安全及人身安全；可靠应满足一次接线应符合一、二级负荷对供电可靠性的要求；灵活即用最少的切换来适应各种不同的运行方式，检修时操作简便，另外，还应能适应负荷的发展，便于扩建。；经济尽量做到接线简化、投资省、占地少、运行费用低。在我们这组设计中35kV变电所主接线一般有单母线、单母线分段、双母线接线、单元接线、内桥式、外桥式方式可以考虑其可行性。具体分析如下：单母线优点是简单、清晰、设备少，但可靠性与灵活性不高。（见下图1、2）一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。由于在该设计中用户不仅有二级负荷而且还有一级负荷，并且这里我们要考虑到无人值班变电所的因素，可靠性和灵活性显得尤为重要，鉴于这些方面的原因，单母线的优点显然不足以使用户满意，也有背于我们设计无人值班变电所的基本思想和初衷，因此我们这里不考虑单母线的方式。单母线分段，母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。两路电源一用一备时，分段断路器接通运行。任一段母线故障，分段断路器可在继电保护装置作用下自动断开。两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行。任一电源故障，分段断路器可自动投入。见图2.4.1和图2.4.24图a一路电源图a一路电源图b两路电源一用一备图b两路电源一用一备图2.1一路电源图2.2两路电源一用一备图2.3单母线分段从上图2.4.3可以看出单母线分段虽然也能供给一级负荷，并且由于采用分段形式，变压器一用一备，较之单母线确实也在一定程度上大大提高了供电的可靠性和灵活性，与我们的设计似乎有些相投，但我们也可以看到母线分段后带来的问题，比如母线分段后，我们需要在母线分段部位采用联络柜，这样就增加了投资经费，而且也会增加选择时的计算，并且还要考虑到和母线之间的匹配问题。因此我们再将其它几种接线方式做一翻讨论，看看有没有那一种接线方式能比单母线分段更出色，既能提高供电的可靠性和灵活性又能使投资建设经费降到最低，使变电所的接线方式尽量在最大程度上满足设计要求。双母线接线方式能保证所有出线的供电可靠性，用于有大量一、二级负荷的大型变配WB2WB1出线3出线1出线2QFQS出线6供一级负荷出线4出线5QFQSQS1电源1QF1电源2QF2QF3QS25电所。但我们也知道，我们设计的变电所并非大型变配电所，而是中小型变配电所，而且双母线在形式上多了一根母线，这样也增加了投资成本，这也是用户所不愿意看到的。因此，即使双母线能保证可靠性，并且适用于一、二级负荷，这里也不考虑采用。单元接线，当有两路电源进线和两台主变压器时，可采用双回线路－变压器组单元接线，再配以变压器二次侧的单母线分段接线，则可靠性大大提高，见图2.4.4所示。这种接线方式同样也与单母线分段方式相同的是投资成本并不会随着没有母线的存在而减少，因此我们还有必要继续讨论桥式接线。桥式接线，分内桥式和外桥式两种：能实现电源线路和变压器的充分利用，如变压器T1故障，可以将T1切除，由电源1和电源2并列给T2供电以减少电源线路中的能耗和电压损失。（接线方式见图2.4.5）但我们也可以从接线图中看出两者之间的区别：内桥式，当变压器发生故障时，倒闸操作多，恢复时间长，而当线路发生故障时，倒闸操作少，恢复时间短。而外桥式的操作特点则恰恰与内桥式相反。因此内桥式接线适用于线路较长或不需要经常切换变压器的情况。由本次设计的基本思想可以看到，我们这里所要设计的是无人值班边电所，对于变压器自然不会有多次的切换操作，而且我们这里35kV总降压变电所是由供电部门提供的，因此线路长是在所难免的，加上内桥式接线是无母线制，这样可以省去母线的投资费用，在形式上，它比单母线分段又少了分段部分的联络部分，这样又可以省去联络柜，综合以上多方面的因素，我们认为内桥式接线方式基本综合了前面所述的各种接线方式的优点，满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求，因此决定采取内桥式的接线方式。图2双回线路－变压器组单元接线图2双回线路－变压器组单元接线图2.4：单元接线6a)内桥a)内桥b)外桥b)外桥图2.5：桥式接线根据前面的概括，我们已经知道35kV变电所的主接线方式采取内桥式，那么在本章中我们将重点讨论35kV变电所一次系统设计的具体过程。§2.5变电所结构形式选择从用户所给出的工程概况我们可以看到，所供给的车间变电所都为动力照明。变配电所所址选择根据规范我们可以得出以下结论：变配电所所址的选择应尽量满足以下条件：①.接近负荷中心或大容量用电设备处，以减小低压供电半径，降低电缆投资，节约电能损耗，提高供电质量；②.进出线方便；③.接近电源侧；④.设备运输方便；⑤.还应注意防尘、防腐、防火、防爆，防水等。变配电所型式选择：35kV变配电所型式一般分为户内式