110KV智能自动化变电站设计

重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）题目110KV智能变电站设计学生所在校外学习中心四川内江校外学习中心批次层次专业132批专科起点本科电气工程及其自动化专业学号W1326490学生冯蔺指导教师杨子康起止日期2015.3.7-3.18摘要本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，确定了110kv降压变的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kv电气一次及二次设计。关键词：变电站设计变压器电气主接线设备选择11引言································31.1变电站的作用·························31.2我国变电站及其设计的发展趋势·················51.3变电站设计的主要原则和分类··················71.4设计思路及工作方法·······················82任务书·······························92.1原始资料···························92.2设计内容及要求·······················103电气主接线设计··························113.1电气主接线设计概述·····················113.2电气主接线的基本形式····················143.3电气主接线选择·······················154变电站主变压器选择························194.1主变压器的选择·······················194.2主变压器选择结果······················215短路电流计算···························225.1短路的危害·························225.2短路电流计算的目的·····················225.3短路电流计算方法······················225.4短路电流计算························235.4.1110kv侧母线短路计算·················255.4.235kv侧母线短路计算··················275.4.310kv侧母线短路计算··················296电气设备的选择··························316.1导体的选择和校验······················316.1.1110kv母线选择及校验·················336.1.235kv母线选择及校验··················336.1.310kv母线选择及校验··················336.2断路器和隔离开关的选择及校验················346.2.1110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验·········346.2.235kv侧断路器及隔离开关的选择及校验··········356.2.310kv侧断路器及隔离开关的选择及校验··········366.3电压互感器和电流互感器的选择················376.3.1电流互感器的选择····················376.3.2电压互感器的选择····················397继电保护的配置··························407.1继电保护的基本知识·····················407.2110kv线路的继电保护配置及整定计算·············407.2.1110kV线路继电保护配置················407.2.2110kV线路继电保护整定计算··············407.3变压器的继电保护及整定计算·················457.3.1变压器的继电保护····················4527.3.2变压器的继电保护整定计算················467.4母线保护··························487.5备自投和自动重合闸的设置··················507.5.1备用电源自动投入装置的含义和作用············507.5.2自动重合闸装置·····················51参考文献······························5231引言1.1变电站的作用1.1.1变电站在电力系统中的地位电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：（1）枢纽变电站；位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330—500kv的变电站，成为枢纽，全所停电后，将引起系统解列，甚至出项瘫痪。（2）中间变电站：高压侧以交换潮流为主，其系统变换功的作用。或使长距离输电线路分段，一般汇聚2—3个电源，电压为220—330kv，同时又降压供当地供电，这样的变电站起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全所停电后，将引起区域电网解列。（3）地区变电站：高压侧一般为110—220kv，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。（4）终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧的电压为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是用户受到损失。1.1.2电力系统供电要求（1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。（2）保证良好的电能质量：电能质量包括电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定的数来衡量，例如给定的允许4电压偏移为额定电压的正负5%，给定的允许频率偏移为正负0.2—0.5%HZ等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标，都必须采取一切手段来予以保证。（3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3，而且在电能变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当可观。因此，降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换，输送，分配时的损耗，又极其重要的意义。1.1.3电力系统的额定电压（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率一定时，电压越高，电流越小，线路、电气的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小，同时由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损耗也较小。另一方面，电压越高，对绝缘水平的要求就越高，变压器、开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，当从设备制造角度考虑，为保证产品的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压。（2）用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端，系统标称电压与用电设备的额定电压取值一致，使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。（3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负荷供电，有相当于电源，因此变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压，由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为5%，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压较系统标称电压高5%，以便补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压较用电设备额定电压高10%，只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1.05倍。51.2我国变电站及其设计的发展趋势1.2.1我国变电站的发展趋势近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用，越来越多的新技术新产品应用到变电站方面，具体来说，使我国变电站设计呈现以下发展趋势：1.智能化智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的，特别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用，使变电站的所有信息采集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。智能化主要体现在以下几个方面：1、紧密联结全网。2、支撑智能电网。3、高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。4、中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。5、远程可视化。6、装备与设施标准化设计，模块化安装。另外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监控系统，这促使了电力综合监控的网络化发展。以IP数字视频方式，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应，适应许多地区变电站的需要。不过我国目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现，一般采用智能终端的模式。目前在国内进行的数字化变电站项目，虽然大多数采用此种方式，但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低，还有很大的发展空间。2.数字化通过采用现代化的精密仪器仪表，以及实时性较高的通信网络，因此在此基础上出现了数字化变电站，数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑6意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。3.装配化装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节约了土地资源。随着国网公司“两型一化”的推广，装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。1.2.2我国变电站设计的发展趋势依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和经验，可以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。1、变电站接线方案趋于简单化随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。2、大量采用新的电气一次设备近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设