【正文】 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 0 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 題 目 ： 無人值班變電站的初步設(shè)計(jì) 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、 設(shè)計(jì)、論文題目： 無人值班變電站的初步設(shè)計(jì) 二、 參考資料： 《電力工程設(shè)計(jì)手冊》 《供用電工程》 《微機(jī)保護(hù)》 《電力系統(tǒng)自動化及遠(yuǎn)動原理》 《電力系統(tǒng)分析》 三、 設(shè)計(jì)、論文要求： 設(shè)計(jì)要求： 1） 電廠電氣主接線方案的確定 2） 設(shè)備選型 3） 系統(tǒng)繼電保護(hù) 4） 自動裝置的簡單配置 5） 綜合自動化 論文要求： 1） 論述部分： 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 2 闡述設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)結(jié)論，要求思維清晰，邏輯清楚，文筆流暢，詳略得當(dāng)，字跡工整，有效、全面的反映設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)理念。 2） 計(jì)算書及其他附件 ： 強(qiáng)調(diào)正確性及完整性。 3） 附圖： 要求嚴(yán)格遵照制圖規(guī)范繪制和標(biāo)注。 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 3 原始資料簡介 ： 該變電站為 110kV／ 10kV 電壓等級的綜合自動化無人值班終端降壓變電站，主要承擔(dān)城區(qū)供電任務(wù)。本期主變?nèi)萘繛?2*50MVA，型號為 SFZT 50000/110 UK％ =17． 5％；：10kV 出線８回，且 10kV 側(cè)短路電 流不超過 28kA，上一級電源為區(qū)域變電站，距本變電站 6kM，雙回路同桿架設(shè)，導(dǎo)線為 LGJ120。 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 4 前 言 隨著我國電力事業(yè)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)運(yùn)行需要傳送的實(shí)時(shí)信息成倍增多，對實(shí)時(shí)性要求越來越高，常規(guī)的有人值守變電站已不適應(yīng)目前的現(xiàn)狀。另外，隨著電力市場化改革的不斷深入，對新建和擴(kuò)建的 110KV 變電站無可置疑地需要無人值守，必須采用綜合自動化技術(shù)。 變電站自動化內(nèi)容包括電氣量的采集和電氣設(shè)備（如斷路器、變壓器、刀閘）狀態(tài)的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)變電站的正常運(yùn) 行監(jiān)視和操作，保證變電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在發(fā)生事故時(shí)，瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，由繼電保護(hù)、安全自動裝置、故障錄波等來完成，迅速切除故障，完成事故后變電站的快速恢復(fù)到正常運(yùn)行的操作。從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，還應(yīng)包括高壓電氣設(shè)備本身的監(jiān)視信息（如斷路器、變壓器、避雷器等的絕緣狀態(tài)監(jiān)視等）。此外，變電站內(nèi)的所有信息量，可通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度中心，運(yùn)行方式科和繼電保護(hù)工程師那里。 本次設(shè)計(jì)依據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中提供的設(shè)計(jì)資料、技術(shù)無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 5 參數(shù)來對一次電氣設(shè)備和二次電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。變電站是一座負(fù)荷末端的 110KV 降壓變電 站，一次設(shè)備采用了維護(hù)量少，占地面積小的 GIS 組合電氣，二次設(shè)備采用了技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行成熟的 CSC20xx 綜合自動化系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了無人值守。 本設(shè)計(jì)分為兩部分，第一部分為設(shè)計(jì)說明書，共分九章；第二部分為短路電流計(jì)算書，是本次設(shè)計(jì)過程中所涉及到的一些計(jì)算內(nèi)容。 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 6 目 錄 前言 原始資料簡介 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 第一部分 設(shè)計(jì)說明書 第一章 無人值班變電站的基本知識 第二章 一次設(shè)備的選型原則 第三章 電氣一次主接線的選擇 第四章 主變壓器的選擇 第五章 電氣設(shè)備的選擇 第六章 繼電保護(hù) 第七章 自動裝置 第八章 保護(hù)設(shè)備的確定 第九章 綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第二部分 短路電流計(jì)算書 第一章 短路電流的計(jì)算 第二章 導(dǎo)線選擇 參考文獻(xiàn) 一次電氣設(shè)備布置圖 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 7 第一部分 設(shè)計(jì)說明書 第一章．無人值班變電站的基本知識 引言 變電站自動化和無人值班是當(dāng)今電網(wǎng)調(diào)度自動化領(lǐng)域的必然趨勢，其發(fā)展勢頭正方興未艾。無人值班是電力工業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新型的變電站運(yùn)行方式，在這種運(yùn)行方式里，先進(jìn)技術(shù)成分含量大，它集中包含了工業(yè)自動化，人工智能分析，通訊等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)的結(jié)晶，這是科學(xué)發(fā)展一般規(guī)律所直接導(dǎo)致的必然結(jié)果。對原有變電站有步驟地實(shí)施無人值守改造勢在必行，其原因有兩點(diǎn)：第一，它能更好地適應(yīng)工業(yè)對電能質(zhì)量的要求?，F(xiàn)代工業(yè)，尤其是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對電能的電壓水平 、 頻率、紋波系數(shù)、供電連續(xù)性等指標(biāo)都有較高的要求 ,我們電力企業(yè) 就要適應(yīng)這種要求，工業(yè)自動化以及與之相應(yīng)的變電站自動化有著信息加工量大、信息反饋快等人力不能超越的優(yōu)點(diǎn)。因此，在變電站中引入工業(yè)自動化，實(shí)現(xiàn)無人值班是科學(xué)的選擇；第二，它是電力企業(yè)安全運(yùn)行的要求，統(tǒng)計(jì)表明電力行業(yè)的事故中，由人為因素造成的占有一定的比重，實(shí)踐證明人容易受環(huán)境、情緒、疾病等諸多因素影響，因此本身就是一個(gè)不可靠因素。確實(shí)有不少事故是由人為誤操作引起的，無人值班卻可以提高運(yùn)行可靠性。例如鄭州地調(diào)早在 1959 年就開始采用遙控技術(shù)， 40 多年從未發(fā)生過誤操作，深圳供電局實(shí)現(xiàn)變電站無人值班后，誤操作事故率 降低了60%。因此，我們現(xiàn)在不應(yīng)該再討論無人值班該不該上，而應(yīng)該討論無人值班該怎樣上；第三，從經(jīng)濟(jì)效益的角度看，當(dāng)無人值班變電站達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)減人增效。 第一節(jié) 無人值班變電站的概念及基本條件 概念 無人值班變電站又稱無人值守變電站，是指沒有經(jīng)常性運(yùn)行值班人員的變電站，該站的運(yùn)行狀態(tài)（包括必須的各種量值、潮流方向、開關(guān)電器的位置、變壓器調(diào)壓分接頭位置、補(bǔ)償電容器投切組數(shù)等）經(jīng)本站的微機(jī)遠(yuǎn)動裝置 RTU處理后，再經(jīng)遠(yuǎn)動通信轉(zhuǎn)送至上一級電業(yè)主管部門的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)，并在監(jiān)視器CRT 和系統(tǒng)模擬盤屏上顯示出來，亦可打印制表， 供調(diào)度人員隨時(shí)監(jiān)視查詢，然后做出相應(yīng)的處理 無人值班變電站應(yīng)具有的基本條件 電力變壓器應(yīng)裝設(shè)自動調(diào)整調(diào)壓分接頭的裝置，并在它的周圍和開關(guān)室內(nèi)裝設(shè)自動滅火報(bào)警裝置。 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 8 各種受控電器 應(yīng) 裝設(shè)電動操作機(jī)構(gòu) 各種電量和非電量變送器或傳感 器 的測量精度和可靠性應(yīng)在允許范圍 內(nèi) ，防止誤差超限。 各種開關(guān)電器的位置信號和補(bǔ)償電容器的投切數(shù)目等，均應(yīng)準(zhǔn)確采集出來。 變電站應(yīng)裝設(shè)功能足夠的遠(yuǎn)動終端裝置 RTU，能夠準(zhǔn)確發(fā)送、轉(zhuǎn)收的轉(zhuǎn)換各種遠(yuǎn)動信號。 在變電站與調(diào)度中心之間架設(shè)具有抗干擾能力和質(zhì)量優(yōu)良的遠(yuǎn)動通道，確保遠(yuǎn) 動 通信系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。 上一級調(diào)度中心必須具有功能比較齊全的計(jì)算機(jī)自動監(jiān)控系統(tǒng)，而且遠(yuǎn)動 系統(tǒng) 的質(zhì)量優(yōu)良。 具備一支精干的工程技術(shù)人員隊(duì)伍，熟練掌握有關(guān)安裝調(diào)試的運(yùn)行管理技能 無人值班變電站 通常為位于城市內(nèi)或近郊交通方便地點(diǎn)的 35kv 變電站及 110kv 終端變電站。 實(shí)現(xiàn)無人值班的目的： （ 1）保證安全和防止事故 （ 2）減少人員過失操作事故，提高供電的可靠性。 （ 3）給調(diào)度人員提供電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提高壓送負(fù)荷的速度，提高供電效率單就技術(shù)而言，凡有遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能的變電站，就是具備無人值班運(yùn)行的條件?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的發(fā)展，使“四遙”變成現(xiàn)實(shí)。為實(shí)現(xiàn)無人值班奠定了堅(jiān)定的物質(zhì)基礎(chǔ)。 第二節(jié)．無人值班變電站的設(shè)計(jì)原則及基本要求 設(shè)計(jì)原則： 無人值班變電站設(shè)計(jì)應(yīng)以地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃及調(diào)度自動化規(guī)劃為基礎(chǔ)，以電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，變電站的性質(zhì)、規(guī)模及調(diào)度管理模式為依據(jù)進(jìn)行，并遵守以下原則： 應(yīng)結(jié)合本地電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)調(diào)度自動化規(guī)劃和 通信規(guī)劃，依據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，變電站的地理、交通、消防條件、站地區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境等情況，因地制宜的確定滿足電網(wǎng)要求的設(shè)計(jì)方案。 除按電網(wǎng)規(guī)劃中所規(guī)定的變電站在電網(wǎng)中的地位和作用考慮其控制方案之外，其中電網(wǎng)的配合、繼電保護(hù)及安全自動裝置的配置等均應(yīng)滿足變電站設(shè)計(jì)投運(yùn)方案的要求。 變電站自動化技術(shù)裝備上要求安全，可靠，經(jīng)濟(jì)，適用，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系。 堅(jiān)持節(jié)約用地，節(jié)約投資，又能達(dá)到電網(wǎng)安全運(yùn)行的目的。 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 9 設(shè)計(jì)要求： 二次設(shè) 備及土建應(yīng)進(jìn)行必要的簡化，取消必要的設(shè)施，簡化變電站操作，以降低事故率和變電站造價(jià)。 選用可靠性高，維護(hù)工作量少的設(shè)備。 考慮在任意條件下的某些特殊要求，如防火，防盜，保安電源等。 應(yīng)滿足無人值班變電站的某些運(yùn)行要求。如備用電源自動投入，無功功率和電壓的調(diào)節(jié)等。在變電站設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量考慮由變電站的自動裝置完成。 應(yīng)考慮提高控制系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)變電站自動化系統(tǒng)處理故障的能力和自動化系統(tǒng)自身管理的能力。 應(yīng)考慮電氣通信方面 的特殊性，如遠(yuǎn)動通道的可靠性應(yīng) 高于有人值班變電站，不專門裝設(shè)調(diào)度電話，只設(shè)置用于維護(hù)、檢修的電話通信。 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 10 第二章 一次設(shè)備選型原則 接線和平面布置應(yīng)節(jié)約占地面積，減少建筑面積： 在滿足安全可靠運(yùn)行的前提下，簡化電氣一次主接線。只有兩條 110KV 線路和兩臺變壓器時(shí)應(yīng)采用橋式接線， 10KV 出線采用單母分段接線；在城市負(fù)荷中心時(shí) 110KV 電氣設(shè)備采用屋內(nèi)布置， 10KV 采用全戶內(nèi)布置。 一次設(shè)備選型應(yīng)保證供電安全、可靠，并提高電壓質(zhì)量，同時(shí)安裝、運(yùn)行、搶 修方便，選擇技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，免維護(hù)或少維護(hù)設(shè)備，并滿足以下要求： 主變壓器應(yīng)裝有具備遙信、遙控借口的有載調(diào)壓開關(guān)， 110KV 斷路器采用 GIS 組合電氣設(shè)備， 10KV 開關(guān)采用真空斷路器，彈簧儲能結(jié)構(gòu)。 隔離開關(guān)應(yīng)配有能滿足遙信、閉鎖要求的輔助開關(guān)，主變中性點(diǎn)的刀閘應(yīng)配有電動操作機(jī)構(gòu)。 110KV 電壓互感器應(yīng)采用電容式電壓互感器，能很好的消除鐵磁諧振， 10KV 電壓互感器也應(yīng)配有性能開靠的消諧裝置。 各電壓等級的電流互感器應(yīng)選用帶 級的二次線圈，以滿足計(jì)量準(zhǔn)確需要 。 避雷器采用氧化鋅避雷器，配有在線檢測裝置，計(jì)數(shù)器應(yīng)裝有通信借口。 站用電系統(tǒng)應(yīng)具有兩路電源，互為備用，自動切換。站用變應(yīng)選用干式變或接地變，消弧線圈應(yīng)配有自動補(bǔ)償裝置。 其他設(shè)備的選擇 電容器應(yīng)選用密集型電容器。 直流系統(tǒng)的接線方式要安全可靠，合閘母線和控制母線分開，要用二段供電方式，互為備用。采用免維護(hù)的鉛酸蓄電池，配有直流電壓自動調(diào)整裝置和浮充電自動調(diào)整裝置，一定要具有遙信借口。 無人值班變電站初步設(shè)計(jì) 11 第三章 電氣一次主接線的選擇 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣 設(shè)計(jì)的首要部分，是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)的整體及發(fā)電廠、變電站本身運(yùn)行的可靠型、靈活型和經(jīng)濟(jì)型密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和遠(yuǎn)動的設(shè)計(jì)有很大影響。因此主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題，必須滿足技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠： 主接線設(shè)計(jì)依據(jù)：《電力電氣工程設(shè)計(jì)手冊》 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用 負(fù)荷大小和重要性，對一級負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源，當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷的不間斷供電。 系統(tǒng)專業(yè)對電氣主