【正文】 作用。 變電站綜合自動化是將變電站二次設備（包括控制、信號、測量、保護、自動裝置及遠動裝置等）利用計算機技術和現(xiàn)代通信技術，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和調節(jié)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。它具有功能綜合化、設備、操作、監(jiān)視微機化，結構分布分層化，通信網(wǎng)絡光纜化及運輸管理智能化等特征。 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計原則 ，合理和設置網(wǎng)絡和功能終端。 ，保證可用性（ Interoperability）和可擴充性（ Expandability）。 4 課題來源及設計背景 課題來源 本課題是來源于本人聯(lián)系的實習單位中山電力設計院正在研究和開發(fā)的項目，具有一定的實踐性和可行性。大沖站共有主變 2臺，容量為 40+，現(xiàn)有 110KV 線路 2 回，分別來自 110KV 聯(lián)美變電站（聯(lián)沖線）和南豐變電站（沖豐線）。隨著工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)區(qū)的開發(fā)，對電力電量的需求也相應的增加，預計到 2021 年，全鎮(zhèn)用電量將達 億千瓦時，最大負荷達 萬千瓦； 2021 年，用電量將達到 億千瓦時，最大負荷達到 萬千瓦。若按照《城市電網(wǎng)規(guī)劃設計導則》的要求，主變容量按 ~ 來計算， 2021 年大沖共需要 110KV 主變容量 約 111~129 兆伏安，而目前大沖站主變容量只有 80MVA，還需要增加 31~49MVA。而且大沖鎮(zhèn)現(xiàn)有的 10KV 線路大部分是放射形網(wǎng)，無法形成合理的環(huán)網(wǎng)和分段，結構比較單一和薄弱，供電可靠性差。并且，城南站建成后，可以與大沖站的 10KV 形成環(huán)網(wǎng)，有效的提高 負荷轉移能力，從而進一步提高供電可靠性。 5 第 2 章 變電站負荷計算和無功補償?shù)挠嬎? 變電站的負荷計算 負荷統(tǒng)計 大沖鎮(zhèn)的用電負荷統(tǒng)計如下表： 表 1 用電負荷統(tǒng)計（單位：千瓦） 用電單位 負荷統(tǒng)計（ KW） 負荷類別 火車站 2500 I 洗衣機廠 3500 II 首飾廠 3000 II 寶元鞋廠 12021 II 市一中 800 II 市中心小學 400 II 市水泥廠 1700 II 明珠旅店 1800 II 百惠商城 2021 II 市政府 1650 I 博愛醫(yī)院 750 I 市公安局 1800 I 中心市場 1000 I 百樂休閑中心 900 I 其他散戶 5000 III 合計 38800 表 2 負荷性質分析結果表 負荷等級 負荷值（ KW） 占總負荷百分比（ %） I 8600 II 30200 6 負荷計算 各組負荷的計算： P=KX? Σ Pei Q=P? tgФ S= 22 QP? 式中：Σ Pei：每組設備容量之和，單位為 KW； KX：需用系數(shù)； CosФ :功率因數(shù)。 電力系統(tǒng)中的無功功率就是要使系統(tǒng)中無功電源所發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)的無功負荷及網(wǎng)絡中的無功損耗相 平衡 。 變電站所供負荷的總數(shù)： P 總 =38800KW 變電站所供一類負荷總數(shù) ： P 總 1=8600KW 變電站所供二類負荷總數(shù)： P 總 2=30200KW 一類負荷占總負荷的百分比： δ = P 總 1/ P 總 =8600／ 38800 100%=% 二類負荷占總負荷的百分比： δ = P 總 2 /P 總 =30200／ 38800 100%=% 無功補償?shù)哪康? 無功補償?shù)哪康氖窍到y(tǒng)功率因數(shù)低，降低了發(fā)電機和變壓器的出力，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，在這里不多作特別的說明。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設電容器補償無功。 按照 3 的整數(shù)倍取定補償器的個數(shù) Nc s，然后計算出實際的補償容量： Qc s = Nc s * qc ，補償后實際的功率因數(shù)大于 為合理 CosФ 2= PΣ / 22 )( Cxx P ?? 10KV： COSφ 1≥ ∴選 COSφ 1= 來考慮： P=38800KW S=38800247。 P=38800KW S=38800247。 電容器組的額定容量： 4800kvar,單 Y 接線 8 第 3 章 主變壓器臺數(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，并在 10 年內能滿足要求， 并按下例方案進行綜合考慮： ，即 2 臺主變壓器的容量都滿足（ 21）式的要求，任何 情況下都只有 1臺運行，兩臺主變壓器互相備用。正常情況下兩臺主變運行，故障情況下一臺運行，因此，每臺變壓器的容量應滿足安全用電的要求 ,即保證Ⅰ、Ⅱ類負荷的供電，一般要求能滿足全部負荷的 70%80%。 變壓器臺數(shù)的選擇 ，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以兩臺主變壓器為宜。 ，其變壓器基礎宜大于變壓器容量的 12 級設計，以便符合發(fā)展時更換變壓器的容量。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；另一種是國際通用的 R10容量系列，它是按 R10= 1010 8≈ 的倍數(shù)增加的。我國國家標準 GB1094《電力變壓器》確定采用 R10容量系列。 當前我國電力系統(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)運行，并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。結合該 9 地區(qū)的實際情況，故采用雙卷變壓器，電壓等級為 110KV 與 10KV。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。 綜合上述幾種情況，結合廠家的一些產(chǎn)品情況，故本站的主變壓器選用的型號：SZ1050000/110。 主變壓器： 2 50000KVA 三相雙卷自冷型油浸變壓器。 無功補償容量： 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 標號 空載 損耗 KW 負載 損耗 KW 空載 電流 % 阻抗 電壓 % KVA 高壓 KV 中壓 KV 低壓 KV 50000 110177。 5% YN,d11 250 14 10 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及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關；低壓斷路器（自動開關）的電源側及可能反饋電能的另一側，必須設低壓刀開關；裝設高壓熔斷器 —負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關；變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設避雷器。 可靠性 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷 及全部大部分二級負荷的供電；盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性；大機組超高壓電氣主接線應滿足可靠的特殊要求；采用綜合自動化，優(yōu)化變電所設計：國內變電所自動化發(fā)展進程分為三個階段。變電所綜合自動化就是在第二階段。 經(jīng)濟性 主接線方案應力求簡單，采用的一次設備特別是高壓斷路器少，而且應選用技術先進、經(jīng)濟適用的節(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)濟美觀的成套配電裝置，因此變配電所主接線方案應與所選成套配電裝置的主接線方案配合一致。斷路器一般采用就地控制，操作多用手力操作機構，但這只適用于三相短路電流不超過 6KA 11 （ 10KV 的 SK3≤ 100MVA）的電路中。 主接線的方案與分析 單母線 ：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴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等）故障檢修，均需要使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關 將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。 單母線分段接線 ：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路自動將故障段切斷，保障正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 ： 6— 10KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 及以上時； 35— 63KV 配電裝置出線回路數(shù)為 4— 8 回時； 110— 220KV 配電裝置出線回路數(shù)為 3— 4 回時。 該設計的電氣主接線： 110KV 采用線路變壓器組接線，進線側設斷路器； 10KV 接線為單母線分段接線， 1主變 10KV 側單臂進 10KV 母線，各帶 10KV 出線 12 回，無功補償電容器組 2 組； 2 主變 10KV 雙臂各進一段 10KV 母線，每段母線各帶 10KV 出線 6 回，無功補償電容器 1 組。主變壓器 110KV 側中性點采用避雷器保護，并可經(jīng)隔離開關接地。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。 造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。當它通過電氣 設備時，設備的載流部分變形或損壞，選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。 繪制計算電路 圖 1 短路電流計算圖 大沖站 ~ Y Y Δ Δ 城南站 10kV 110kV 14 短路電流計算 進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計算方法叫做標幺值法。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。 電力電纜及控制電纜全部選用銅芯電纜。微機監(jiān)控和微機保護的電流、電壓、信號接點引入線均采用屏蔽電纜。 架空線的主要優(yōu)點是： （ 1）設備簡單，造價低； （ 2）有故障易于檢修和維護； （ 3）利用空氣絕緣，建造比較容易。 LG 型鋁絞線在 35KV 以上架空線路用得較多，在需要高機械強度的地方，如跨越時則用加強型 LGJ。 LG 型鋁絞線在 35 所以 110KV 進線選用 LGJ240/30 型號的架空線。 放射式 放射式配電方式的優(yōu)點是： （ 1）線路上的故障不影響其他用戶； （ 2）容易進行繼電保護裝置的 整定，并易于實現(xiàn)自動化； （ 3）根據(jù)實際運行經(jīng)驗，即使在廠區(qū)內采用電纜的單回路放射式，可靠性也較高。 18 樹干式 樹干式配電系統(tǒng)有可能降低投資費用和有色金屬消耗量，使變、配電所的饋出線路減少，結構簡化，但車間變電所的位置必須恰當。 單樹 干式配電不像放射式那樣，能在 380V 側取得聯(lián)絡線，所以它只能用于三級負荷，為了減少干線故障時影響用戶范圍，干線上接連的變壓器不能超過 5 臺，總容量不應大于3000KVA。環(huán)式供電與樹干式供電一樣，正常是開環(huán)運行，環(huán)中連接的變壓器數(shù)目和容量亦與樹干式供電系統(tǒng)一樣。 高壓側配電系統(tǒng)設備 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設備的安全運行。 （ 1） .高壓斷路器的主要參數(shù)： 額定電壓：是指斷路器正常工作時的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在 40 度時，斷路器允許長期通過的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標志，其大小與滅弧室的結構和介質有關；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示，brNNbrN IUS .. 3? ；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能隨短路電流熱效應 的能力；