【文章內(nèi)容簡介】 ...................46 變電站綜合自動化系統(tǒng)的通 信網(wǎng)絡(luò) ...............................................46 PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用 ..........................................................46 變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .............................................................47 微 機(jī)保護(hù)的設(shè)計 .........................................................................................50 主變壓器保護(hù) ......................................................................................50 保護(hù)配置 ......................................................................................50 差動保護(hù) ......................................................................................50 瓦斯保護(hù) ......................................................................................52 微機(jī)線路保護(hù) ......................................................................................53 線路三段式電流保護(hù)各段保護(hù)范圍 ...............................................53 線路三段式電流保護(hù)動作電流的整定 ............................................54 自動控制 ....................................................................................................55 9 總結(jié) .........................................................................................................................56 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................57 致謝 ................................................................................................................................58 附錄 ............................................................................................................................. 1 35kV 無人值守變電站電氣部分設(shè)計 1 1. 前言 研究的目的與意義 近年來 ， 隨著“兩網(wǎng)”改造的深入和電網(wǎng)運(yùn)行水 平的提高 ， 大量采用遠(yuǎn)方集中控制、操作等自動化技術(shù)的變電站投入運(yùn)行 ， 既提高了勞動生產(chǎn)率 ， 又減少了人為誤操作的可能。采用變電站綜合白動化技術(shù)是變電站計算機(jī)應(yīng)用的方向 ， 也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢 ， 值得人力推廣。因此 ， 認(rèn)真研究農(nóng)村變電所的先進(jìn)設(shè)計方案和綜合自動化技術(shù)方案是一項十分重要工作。 中國農(nóng)網(wǎng)變電所的建設(shè)設(shè)計經(jīng)歷了一個逐步改進(jìn)提高的過程。由 60 年代的簡易化變電所到 70 年代的工業(yè)化模式所 ， 都未發(fā)揮理想的性能。在總結(jié)以上兩種模式的基礎(chǔ)上 ， 80年代以來 ， 根據(jù)“小容量、密布點、短半徑”的建設(shè)原則 ， 全國建成農(nóng)村小型化變電所上千 座。進(jìn)入 90 年代以來 ， 農(nóng)村變電所義在小型化模式基礎(chǔ)上開始朝無人化模式發(fā)展。本課題就是結(jié)合 某地區(qū) 的負(fù)荷特點及 自 然狀況而提出的 ， 其目的就是通過本課題的研究建設(shè)一座省城郊區(qū)的無人值班變電所模式。 無人值班變電所是一種先進(jìn)的運(yùn)行管理模式 ， 它是以提高變電所設(shè)備可靠性和基礎(chǔ)自身化為前提 ， 并借助微機(jī)遠(yuǎn)動技術(shù) ， 由遠(yuǎn)方值班員取代現(xiàn)場值班員實施對變電所設(shè)備運(yùn)行的有效控。無論新建或是將常規(guī)變電所改造成無人值班變電所 ， 均具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益： 1. 運(yùn)行和管理費用低。由于采用新型高壓設(shè)備及完全戶外式設(shè)備布置 ， 運(yùn)行費用僅為常規(guī)變電所的 1/10。 2. 供電可靠性和自動化程度的提高。一方面 ， 變電所設(shè)備可靠性和基礎(chǔ)自動化的提高 ，可極大地縮短事故停電時間和縮小事故停電范圍 ， 另一方面 ， 遙控的實現(xiàn)使調(diào)度值 1班員能直接對變電所各出線的負(fù)荷進(jìn)行實時監(jiān)測和控制 ， 因而能進(jìn)一步加強(qiáng)負(fù)荷管理。 3. 能在不新增投資的條件下多供電。新型無人值班變電所提高了負(fù)荷率 (一般都在10%以上 )， 使電網(wǎng)在不增加新的投資條件卜多供電。而且 ， 白動化程度提高后 ， 維修停電和事故處理等時間大大縮短 ， 因而也能多供電。 4. 提高安全運(yùn)行水平。由于變電所有較高的自動化水平 ， 因而可減少人員誤觸電事故和誤操作事故 。 5. 供電質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。由于有載調(diào)壓的主變壓器及無功補(bǔ)償裝置實現(xiàn)遙控 ， 因而母線電壓能維持在較為理想的水平 ， 電壓合格率在常規(guī)變電所基礎(chǔ)上至少提高 5%。 可以預(yù)見 ， 農(nóng)村無人值班變電所必將在全國蓬勃發(fā)展。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國的智能變電站的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 ： 國家電網(wǎng)公司在《國家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》中明確提出在 “ 十一五 ” 期間要研究、實施示范智能變電站。國內(nèi)各網(wǎng)省公司紛紛開始智能變電站試點工程的建設(shè)。目前 ， 智能變電站技術(shù)很多 ， 存些已成熟 ， 有些還在研究階段 ， 有的還處于概念階段。如 ： 1. 一次設(shè)備智能化的實踐 ： 目前已有應(yīng)用。 35kV 無人值守變電站電氣部分設(shè)計 2 2. 二次功能網(wǎng)絡(luò)化的實踐 ： 目前已有工程應(yīng)用。 3. 設(shè)備狀態(tài)檢修的實踐 ： 智能一次設(shè)備狀態(tài)檢修的實踐 ， 繼電保護(hù)二次設(shè)備狀態(tài)檢修的實踐 ， 目前正在 展研究。 4. 站內(nèi)智能高級應(yīng)用方案研究 ： 智能告警及分析決策經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制等 ， 正在研究階段。 5. 分布協(xié)同智能控制與智能保護(hù)研究 ： 目前正在研究階段。 6. 主變壓器應(yīng)用新型光柵式溫度在線監(jiān)控系統(tǒng) ： 目前正在研究階段。 7. GIS 組合電氣應(yīng)用 SF6 壓力、微水在線監(jiān)測系統(tǒng)。 智能變電站研究、建設(shè)工作尚處于赴階段 ， 重點工作主要集中在智能化開關(guān)設(shè)備的研究開發(fā) ， 尚不具備大范圍推廣應(yīng)用的基 本條件。主要問題表現(xiàn)在 ： 1. 智能變電站沒有相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范、驗收規(guī)范、裝置檢驗規(guī)程、計量檢定規(guī)程、運(yùn)行規(guī)范等 ， 需要在實踐中不斷研究、摸索并制定。 2. 智能變電站技術(shù)尚不成熟 ， 在智能設(shè)備檢測裝置、一體化信息、平臺開發(fā)等方面還存在不足之處。 3. 智能變電站的投產(chǎn) ， 使得原有的檢驗手段已不能滿足現(xiàn)場檢驗的需要 ， 亟待研究新的檢測方法 ， 配置相應(yīng)的檢測儀器。 4. 智能變電站與傳統(tǒng)變電站的導(dǎo)致在維護(hù)界限、人員分工等方面需要重新劃分。 國外的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展 ： 國外的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展是從 20世紀(jì) 80 年代開始的 ， 以德國西門子公司為例 ， 該公司于 1985年投運(yùn)了第一套變電站自動化系統(tǒng) LSA678，此后陸續(xù)在德國及歐洲投運(yùn)的該型變電站自動化系統(tǒng)達(dá) 300多套 ， LSA678變電站綜合自動化系統(tǒng) 1995 年在中國正式投運(yùn)。 LSA678 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類 ： 一類是全分布式系統(tǒng) ； 另一類是集中與分布式相結(jié)合的系統(tǒng)。這兩類系統(tǒng)均由 64MB 測控系統(tǒng)、 7S/7U 保護(hù)系統(tǒng)和 8TK開關(guān)閉鎖系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 20 世紀(jì) 90 年代 ， 日本在多座高壓變電站采用了以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的運(yùn)行系統(tǒng) ， 其主要特點是繼電保護(hù)裝置下放至 關(guān)站 ， 并設(shè)置微機(jī)控制終端 ， 采集測量值和斷路器觸點信息 ， 通過光纜傳輸?shù)街骺刂剖业暮笈_計算機(jī)系統(tǒng)中 ， 斷路器及隔離 關(guān)的操作命令也由主控制室通過光纜下達(dá)至終端執(zhí)行?？傮w上來看 ， 國外變電站自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢同國內(nèi)的發(fā)展趨勢基本上一致 ， 分布式變電站自動化系統(tǒng)已逐步成為技術(shù)發(fā)展的主流。 設(shè)計 (論文 )的主要研究內(nèi)容 本變電站初步設(shè)計包括了 ： 1. 所設(shè)計變電站的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)分析。 2. 所設(shè)計變電站負(fù)荷計算及變壓器選擇。 3. 所設(shè)計變電站電氣主接線的設(shè)計。 4. 所設(shè)計變電站短路電流計算。 5. 所設(shè)計變電站主要電氣設(shè)備選擇。 6. 所設(shè)計變電站主要變壓器的保護(hù) ， 等內(nèi)容。 35kV 無人值守變電站電氣部分設(shè)計 3 1 負(fù)荷 分析 負(fù)荷分析是確定供 電對象（即用戶）的用電負(fù)荷大小和重要性的一個過程 ， 供電對象（即用戶）的用電負(fù)荷大小和重要性反映了該變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 ， 進(jìn)而影響到變電所內(nèi)電氣設(shè)備的選擇 ， 因此它是確定電力系統(tǒng)的首要條件。 負(fù)荷的分級 本次變電站設(shè)計為一 35kV 區(qū)域性變電站 ， 以供給附近地區(qū)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和民用電。由于不可能對所有的用電單位和用電設(shè)備都采取相同的供電措施，所以供配電設(shè)計應(yīng)首先對用電單位和用電設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷分級。負(fù)荷分級應(yīng)根據(jù)用電單位（即建筑物）和用電設(shè)備的規(guī)模、功能、性質(zhì)及其在政治、經(jīng)濟(jì)上的重要性進(jìn)行確定。負(fù)荷分級的目的 和意義在于根據(jù)不同的負(fù)荷級別確定用電單位和用電設(shè)備的供電要求和供電措施，以保證供電系統(tǒng)的安全性、可靠性、先進(jìn)性和合理性。國際上普遍的做法是將負(fù)荷按應(yīng)急電源自動切換的允許中斷供電時間劃分為 0s、小于 、 、 15s 和大于 15s 五個級別，而我國則是沿用前蘇聯(lián)的做法，按用電單位或用電設(shè)備突然中斷供電所導(dǎo)致后果的危險性和嚴(yán)重程度分為一、二、三級： 1 一級負(fù)荷：是指突然中斷供電將會造成人身傷亡或會引起周圍環(huán)境嚴(yán)重污染的；將會造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失的；將會造成社會秩序嚴(yán)重混亂或在政治上產(chǎn)生嚴(yán)重影響的。 2 二級負(fù)荷：是指突然中斷供電會造成經(jīng)濟(jì)上較大損失的；將會造成社會秩序混亂或政治上產(chǎn)生較大影響的。 3 三級負(fù)荷：是指不屬于上述一類和二類負(fù)荷的其他負(fù)荷。 經(jīng)過調(diào)查統(tǒng)計后， 根據(jù) 相關(guān) 規(guī)定，我們將把 35KV 變電站的電力負(fù)荷進(jìn)行分級，結(jié)果如下表 21 所示 ： 表 21 35KV 變電站的電力負(fù)荷分級表 順序 負(fù)荷名稱 負(fù)荷級別 順序 負(fù)荷名稱 負(fù)荷級別 1 2 3 4 市政府 一級 5 汽車客運(yùn)站 一級 學(xué)校 一級 6 圖書館 二級 電影院 二級 7 電視臺 一級 多層建筑 二級 8 醫(yī)院 一級 負(fù)荷計算 這里所說的用電負(fù)荷，是指在某一段時間內(nèi)的最大負(fù)荷的平均值，通常采用 15min的最大平均負(fù)荷。用電設(shè)備負(fù)荷的計算是確定供電線路接線方式，選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面的主要依據(jù)，負(fù)荷計算的是否合理，直接影響到電氣設(shè)備及供電系統(tǒng)35kV 無人值守變電站電氣部分設(shè)計 4 的運(yùn)行是否經(jīng)濟(jì)、合理。 負(fù)荷計算方法 電氣負(fù)荷計算方法有 ： 需要系數(shù)法 ， 利用系數(shù)法 ， 二項式法 ， 單位面積功率計算法 ，單位產(chǎn)品功率計算法等，它們的應(yīng)用范圍各不一樣。 1. 需要系數(shù)法 ： 用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù) ， 直接求出計算負(fù)荷 ； 需要系數(shù)法計算簡單，是最為常用的一種計算方法 ，適合用電設(shè)備較多，但設(shè)備容量相差不大的情況。 2. 利用系數(shù)法 ： 是通過平均負(fù)荷來計算負(fù)荷的，這種方法的依據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，借助于計算機(jī)進(jìn)行計算，計算結(jié)果精確但過程繁瑣，一般不予以采用。 3. 二項式法 ： 將負(fù)荷分為基本負(fù)荷和附加負(fù)荷 ， 后者考慮一定數(shù)量大容量設(shè)備影響，只有在用電設(shè)備容量相差懸殊時采用。 4. 單位面積功率法 ， 單位指標(biāo)法 ， 單位產(chǎn)品耗電量法等 ， 可用于初步設(shè)計用電量指標(biāo)的估算 ， 對于住宅建筑 ， 在設(shè)計各階段均可使用單位面積功率法 。 本設(shè)計中，用電負(fù)荷較多且容量相差不大，故宜采用需要系數(shù)法。 負(fù)荷的計算 要選擇變壓器容 量 ， 確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側(cè)的負(fù)荷 ， 包括站用電負(fù)荷 (動力負(fù)荷和照明負(fù)荷 )。通過統(tǒng)計得到負(fù)荷統(tǒng)計表如下： 表 22 負(fù)荷統(tǒng)計表 用戶名稱 功率因數(shù) 符合容量（ MV ? A） 出現(xiàn)方式 市政府 架空線路 電視臺 3 架空線路 汽車客運(yùn)站 架空線路 醫(yī)院 3 架空線路 區(qū)域內(nèi)三產(chǎn) 2 架空線路 其他 架空線路 在變電