【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 護(hù)等。 (3)線路保護(hù)配置 110kV 線路分別配有 WXB01B、 WXB51C 或 LH11 型相間保護(hù)、接地、距離和零序 Ⅰ 、Ⅱ 、 Ⅲ 段保護(hù)。 35kV 線路均為 “ 四合一 ” 集 控臺(tái)中的集成電路保護(hù)（過(guò)流、速斷、重合閘）。 10kV 線路中，有一條使用集控臺(tái)集成電路保護(hù)，其余均為電磁式相間電流保護(hù)，配置為過(guò)流、速斷、重合閘。 其它 (1)計(jì)量部分 分別設(shè)有 110kV 線路電度表屏、主變電度表屏、 35kV 線路電度表屏，其中部分電度表已更換為單輸出式脈沖電度表。 (2)遠(yuǎn)動(dòng)部分 現(xiàn)運(yùn)行南京自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的 WZY1 型交流采樣遠(yuǎn)動(dòng)裝置一套，對(duì)全站主要電氣開關(guān)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了 YC、 YX。 (3)站用電屏及直流屏一套。 5 總的要求 自動(dòng)化系統(tǒng)是在 微機(jī)設(shè)備與先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行工況的監(jiān)測(cè)與控制，因此要求設(shè)備選型質(zhì)量可靠，技術(shù)先進(jìn)，使用軟件功能齊全，人機(jī)界面靈活、美觀大方，組屏合理。 在下列情況下，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能正常工作： (1) 斷路器操作； (2) 隔離開關(guān)操作； (3) 投切母線及空載變壓器； (4) 一次系統(tǒng)異常或發(fā)生事故； (5) 變電站周圍區(qū)域雷電干擾； (6) 一次系統(tǒng)諧波干擾； (7) 變電站區(qū)域強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾； (8) 軟件病毒破壞； (9) 在距系統(tǒng)元件 2m 外的地點(diǎn) 使用各種交直流電器設(shè)備 (如電焊機(jī)、電鉆等 )。 對(duì)變電站層的功能要求 (1)基于 Windows 操作平臺(tái)的分時(shí)多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)； (2) 應(yīng)實(shí)現(xiàn) SCADA 功能； (3) 裝置內(nèi)設(shè)置自檢出錯(cuò)告警和 “ 看門狗 ” ； (4) 依照前述 “ 塊 ” 的概念，建立多層畫面，既可了解全站運(yùn)行工況，又可深入到每一個(gè)電器元件的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)； (5) 畫面漫游； (6) 事件順序記錄 (SOE)和事故追憶； (7) 動(dòng)態(tài)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和列表顯示全站模擬量； (8) 實(shí)時(shí)累加及列表顯示電度量； (9) 典型操作票和隨機(jī)操作票的編制與操作。如果站內(nèi)微機(jī)防誤操作系統(tǒng)得以完善，則變電站層可取消該項(xiàng)功能，但須實(shí)現(xiàn)變電站層與微機(jī)防誤系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)； (10) 驅(qū)動(dòng)外接事故和預(yù)告音響； (11) 不少于二級(jí)口令閉鎖遠(yuǎn)方遙控操作； (12) 不少于二級(jí)口令閉鎖遠(yuǎn)方遙調(diào)操作； (13) 就地與遠(yuǎn)方操作功能互鎖； (14) 主備方式工作電源監(jiān)視及切換； 6 (15) 打包各類有選擇性的數(shù)據(jù)，用不同的規(guī)約和接口傳送到不同的部門。 上述實(shí)用的構(gòu)想是在忻州地區(qū)電力分公司城網(wǎng)改造工程中提出的，三年內(nèi)可望以 較低的改造成本將一批普通 110kV 變電站改造成完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)并可無(wú)人值班的先進(jìn)變電站。 課題來(lái)源及設(shè)計(jì)背景 課題來(lái)源 本課題是來(lái)源于本人 就讀學(xué)校的株洲 荷塘 區(qū)， 關(guān)于 明照鄉(xiāng) 110ＫＶ專用高壓線路工程建設(shè)的問題 。 設(shè)計(jì)背景 明照鄉(xiāng) 現(xiàn)有 110KV 變電站一座，向全鎮(zhèn)范圍內(nèi)供電。共有主變 2 臺(tái)，容量為40+ 目前最大負(fù)荷為 萬(wàn)千瓦，到 2021 年， 明照鄉(xiāng) 的用電量將達(dá) 億千瓦時(shí)，最大負(fù)荷達(dá) 萬(wàn)千瓦。隨著工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)區(qū)的開發(fā)，對(duì)電力電量的需求也相應(yīng)的增加，預(yù) 計(jì)到 2021 年，全鎮(zhèn)用電量將達(dá) 億千瓦時(shí)，最大負(fù)荷達(dá) 萬(wàn)千瓦； 2020年，用電量將達(dá)到 億千瓦時(shí)，最大負(fù)荷達(dá)到 萬(wàn)千瓦。 由此分析，僅靠目前 明照鄉(xiāng) 僅有的一個(gè) 110KV 變電站是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求的。若按照《城 鄉(xiāng) 電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》的要求，主變?nèi)萘堪?~ 來(lái)計(jì)算， 2021 年大沖共需要 110KV 主變?nèi)萘考s 111~129 兆伏安，而目前主變?nèi)萘恐挥?80MVA，還需要增加31~49MVA。為滿足用電負(fù)荷增長(zhǎng)的需要到 2021 年建設(shè)新的 110KV 變電站是十分必要的。而且 明照鄉(xiāng) 現(xiàn)有的 10KV線路大部分是放射形網(wǎng)，無(wú)法形成合理的環(huán)網(wǎng)和分段，結(jié)構(gòu)比較單一和薄弱，供電可靠性差。加上部分線路供電半徑大、用戶多、負(fù)荷重，線路壓降過(guò)高，供電質(zhì)量差，但城南變電站建成后可承擔(dān) 明照鄉(xiāng) 南部的用電負(fù)荷，釋放的供電能力，提高明照鄉(xiāng) 的供電可靠性、改善電能質(zhì)量和降低網(wǎng)損。 綜上所述，新建 110KV 變電站是電源合理分布點(diǎn)，改善 10KV 配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足新增用電需要的必要措施。 7 第 2 章 變電站負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 變電站的負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 明照鄉(xiāng) 的用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下表： 表 1 用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（單位：千瓦） 用電單位 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（ KW） 負(fù)荷類別 機(jī)磚廠 2500 I 石材一廠 3500 II 石材二廠 3000 II 預(yù)制板 廠 12021 II 養(yǎng)殖場(chǎng) 800 II 三塔橋?qū)W校 400 II 水泥廠 1700 II 紡織廠 1800 II 百惠商城 2021 II 鄉(xiāng) 政府 1650 I 博愛醫(yī)院 750 I 派出所 1800 I 中心市場(chǎng) 1000 I 百樂休閑中心 900 I 其他散戶 5000 III 合計(jì) 38800 表 2 負(fù)荷性質(zhì)分析結(jié)果表 負(fù)荷等級(jí) 負(fù)荷值（ KW） 占總負(fù)荷百分比（ %） I 8600 II 30200 8 負(fù)荷計(jì)算 各組負(fù)荷的計(jì)算： P=KX? Σ Pei Q=P? tgФ S= 22 QP? 式中：Σ Pei：每組設(shè)備容量之和，單位為 KW； KX：需用系數(shù)； CosФ :功率因數(shù)。 總負(fù)荷的計(jì)算： PΣ =K1? Σ P QΣ = K1? Σ Q SΣ = ? ?? 22 QP 因數(shù)： CosФ 1= PΣ /SΣ 式中： K1 組間同時(shí)系數(shù)，取為 ～ 。 電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率就是要使系統(tǒng)中無(wú)功電源所發(fā)出的無(wú)功功率與系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗相平衡 。按系統(tǒng)供電負(fù)荷的功率因數(shù)達(dá)到 考慮無(wú)功功率平衡。 變電站所供負(fù)荷的總數(shù)： P 總 =38800KW 變電站所供一類負(fù)荷總數(shù) ： P 總 1=8600KW 變電站所供二類負(fù)荷總數(shù)： P 總 2=30200KW 一類負(fù)荷占總負(fù)荷的百分比： δ = P 總 1/ P 總 =8600／ 38800 100%=% 二類負(fù)荷占總負(fù)荷的百分 比： δ = P 總 2 /P 總 =30200／ 38800 100%=% 無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康? 無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康氖窍到y(tǒng)功率因數(shù)低，降低了發(fā)電機(jī)和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失，這一些原因是電力系統(tǒng)基本的常識(shí)，在這里不多作特別的說(shuō)明。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于 （本次設(shè)計(jì)要求功率因?yàn)闉? 以上），因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設(shè)電容器補(bǔ)償無(wú)功。 無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 CosФ 1： P1=PΣ +Δ Pb Q1=QΣ +Δ Qb 9 CosФ 1= P1 /√ P12+Q22 ： CosФ 2為 ； ： Qc=K1PΣ ? (tgФ 1+ tgФ 2) 式中 ： K1=～ ： Nc=Qc / qc 式中： qc 單個(gè)電容器的容量，單位 kavr。 按照 3 的整數(shù)倍取定補(bǔ)償器的個(gè)數(shù) Nc s，然后計(jì)算出實(shí)際的補(bǔ)償容量： Qc s = Nc s * qc ，補(bǔ)償后實(shí)際的功率因數(shù) 大于 為合理 CosФ 2= PΣ / 22 )( Cxx P ?? 10KV： COSφ 1≥ ∴選 COSφ 1= 來(lái)考慮： P=38800KW S=38800247。 =43111KVA Q=43111 tang=20822Kvar 110KV： COSφ 2≥ ∴選 COSφ 2= 來(lái)考慮 。 P=38800KW S=38800247。 =45647KVA Q=45647 tang=28301Kvar 表 3 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果表 電壓等級(jí) 有功功率（ KW） 無(wú)功功率（ KW） 視在功率（ KVA） 10KV 38800 20822 43111 110KV 38800 28301 45647 主接線采用兩臺(tái)高壓并聯(lián)補(bǔ)償電容器，每臺(tái)主變安裝一臺(tái)。 電容器組的額定容量： 4800kvar,單 Y 接線 10 第 3 章 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 變壓器的選擇原則 為了 保證每年電容按 10%的增長(zhǎng)，并在 10 年內(nèi)能滿足要求， 并按下例方案進(jìn)行綜合考慮： ，即 2 臺(tái)主變壓器的容量都滿足（ 21）式的要求，任何情況下都只有 1臺(tái)運(yùn)行，兩臺(tái)主變壓器互相備用。 ，即 2 臺(tái)主變壓器的容量之和滿足（ 21）式的要求。正常情況下兩臺(tái)主變運(yùn)行，故障情況下一臺(tái)運(yùn)行，因此，每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足安全用電的要求 ,即保證Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷的供電，一般要求能滿足全部負(fù)荷的 70%80%。 ，初期主變壓器可采用明備用方式，隨著負(fù)荷的增加和發(fā)展，后期可采用暗備用方式。 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 ，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以兩臺(tái)主變壓器為宜。 ，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。 ，其變壓器基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的 12 級(jí)設(shè)計(jì)，以便符合發(fā)展時(shí)更換變壓器的容量。 變壓器容量的選擇 按照上述原則確定變壓器容量后，最終應(yīng)選用靠近的國(guó)家的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。變壓器容量系列有兩種，一種是按 R8容量系列，它是按 R8= 810 ≈ 的倍數(shù)增加的，如 100KVA、135KVA、 180KVA、 240KVA、 320KVA、 420KVA 等；另一種是國(guó)際通用的 R10容量系列，它是按 R10= 1010 8≈ 的倍數(shù)增加的。如容量有 100KVA、 125KVA、 160VA、 200KVA、250KVA、 315KVA 等。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1094《電力變壓器》確定采用 R10容量系列。 綜合上述各種因數(shù)，確定該站主壓器采用 2 臺(tái) 50000MVA 的變壓器。 當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)基本都是三相制接線，尤其我省電力系統(tǒng)還 沒有單相供電的系統(tǒng)，故為了能接入系統(tǒng)運(yùn)行，并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以該站選擇三相供電。結(jié)合該 11 地區(qū)的實(shí)際情況，故采用雙卷變壓器，電壓等級(jí)為 110KV 與 10KV。 因?yàn)樵摰貐^(qū) 110KV 電壓不是很穩(wěn)定，為了保證 10KV 供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量，本站采用有載調(diào)壓方式，這樣才能達(dá)到隨時(shí)調(diào)整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。變壓器110KV 側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)接地，同時(shí)裝設(shè)避雷器保護(hù)。 綜合上述幾種情況，結(jié)合廠家的一些產(chǎn)品情況，故本站的主變壓器選用的型號(hào)：SZ1050000/110。 變電站全部負(fù)荷 Sδ =45647KVA 變壓器的初選容量 S=80%Sδ = 45647=36517KVA 選兩臺(tái) 50000KVA 的變壓器。 主變壓器： 2 50000KVA 三相雙卷自冷型油浸變壓器。 電壓等級(jí)： 110KV/10KV 出線： 110KV2 回， 10KV12 回。 無(wú)功補(bǔ)償容量： 4 4800Kvar 表 4 主變壓器的選擇 額定容量 電壓組合及分接范圍 聯(lián)接組 標(biāo)號(hào) 空載 損耗 KW 負(fù)載 損耗 KW 空載 電流 % 阻抗 電壓 % KVA 高壓 KV 中壓 KV 低壓 KV 50000 110177。 8 % 177。 5% YN,d11 250 14 12 第 4 章 主接線方案的確定 主接線的基本要求 安全性 高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；低壓斷路器（自動(dòng)開關(guān)）的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須設(shè)低壓刀開關(guān)；裝設(shè)高壓熔斷器 —負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)，線路上避雷器前不必裝隔離開關(guān)。 可靠性 斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性；大機(jī)組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠的特殊要求；采用綜合自動(dòng)化，優(yōu)化變電所設(shè)計(jì)：國(guó)內(nèi)變電所自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程分為三個(gè)階段。第一階段由集中配屏以裝置為核心的方式，向分散下放到開關(guān)柜以系統(tǒng)為核心的方式發(fā)展；第二階段由單一功能、相互獨(dú)立向多功能、一體化過(guò)渡；第三階段由傳統(tǒng)的一次、二次設(shè)備相對(duì)分立向相互融合方式發(fā)展。變電所綜 合自動(dòng)化就是在第二階段。 靈活性 變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線；兩路電源進(jìn)線，裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所，當(dāng)兩路電源同時(shí)供電時(shí)，兩臺(tái)主變壓器一般分列運(yùn)行；當(dāng)只一路電源供電，另一路電源備用時(shí)，則兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行；帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)；主接線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求相適應(yīng)。 經(jīng)濟(jì)性 主接線方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單，采用的一次設(shè)備特別是高壓斷路器少，而且應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品；由于工廠變配電所一般都選用安全可靠 且經(jīng)濟(jì)美觀的成套配電裝置，因此變配電所主接線方案應(yīng)與所選成套配電裝置的主接線方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供電可靠性要求較高時(shí)，才采用手車式或抽屜式；中小型工廠變電所一般才用高壓少油斷路器，在需頻繁操作的場(chǎng)合，則應(yīng)采用真空斷路器或 SF6 斷路器。斷路器一般采用就地控制，操作多用手力操作機(jī)構(gòu)，但這只適用于三相短路電流不超過(guò) 6KA 13 （ 10KV 的 SK3≤ 100MVA）的電路中。如短路電流較大或有遠(yuǎn)控、自控要求時(shí)，則應(yīng)采用電磁操作機(jī)構(gòu)或彈簧操作機(jī)構(gòu)；工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜，其互感器只供計(jì)費(fèi)的電度表 用，應(yīng)考慮無(wú)功功率的人工補(bǔ)償，使最大負(fù)荷時(shí)功率因素達(dá)到規(guī)定的要求；優(yōu)化接線及布置，減少變電所占地面積 總之，變電所通過(guò)合理的接線、設(shè)備無(wú)油化、布置的緊湊以及綜合自動(dòng)化技術(shù)，并將通信設(shè)施并入主控室，簡(jiǎn)化所內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計(jì)，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運(yùn)行，避免不必要的定期檢修，達(dá)到降低投資的目的。 主接線的方案與分析 單母線 ：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置； ：不夠靈活可靠，任一元件（母線及 母線隔離開關(guān)等）故