110KV无人值守变电站设计

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1、110KV无人值守变电站设计胡欣勇 07电气工程及自动化 学号：1307210221001摘要：随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本文主要进行110kv/10kv无人值班降压变电站的设计。主要内容包括：变电站电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、PT、CT、支柱绝缘子、套管、母线导体、避雷器、电抗器、高压熔断器等。本文简单介绍了采用综合自动化设备实现变电站无人值班。附件包括：变电站电

2、气主接线图、变电站平面布置图、110kv侧进线间隔断面图关键词：降压变电站、电气部分设计、无人值班、综合自动化系目录摘要1ABSTRACT第一章前言31.1 无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则31.2 基本概念3第二章 变电站一次系统的设计52.1 原始材料分析及主变的选择52.2 电气主接线设计52.3 所用电设计及功率因数的补偿72.4 短路电流的计算82.5 电气设备的选择102.5.1 高压断路器的选择102.5.2 隔离开关的选择112.5.3 电流互感器的选择112.5.4 电压互感器的选择122.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择132.5.6 母线导体的选择142.5.7

3、 避雷器的选择142.5.8 电抗器的选择152.6 高低压配电装置的设计17第三章 变电所二次系统的设计173.1 继电保护规划设计173.2 变电所调度自动化系统的设计193.3 RCS9700综合自动化系统20第四章 计算书264.1 短路电流计算264.2 电气设备的选择校验274.2.1 高压断路器的选择校验274.2.2 隔离开关的选择校验：284.2.3 电流互感器的选择校验294.2.4 支柱绝缘子的选择校验294.2.5 10KV穿墙套管的选择294.2.6 母线导体的选择校验：30工作总结32致谢参考资料及文献33附 录34第一章 前言1.1 无人值班变电站的发展过程、特点

4、、设计原则1.1.1 无人值班变电站的发展过程变电站无人值班运行管理，早在50年代末60年代初，许多供电局就进行了无人值班的试点，当时采用的是从原苏联引进的有接点远动技术，型号是SF-58,但由于技术手段不完善，管理体制不适应，认识上的种种原因，除上海、郑州等少数地区外都没有坚持。80年代以来，自动化技术的完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高，郑州、深圳、大连、广东出现无人值班，1996年底全国有60余座，97年底有1000余座。1.1.2 特点增强了设备可靠性：无论是正常操作或事故处理，均通过自动化系统，减少了人为失误，降低了出差错的概率，及时准确可靠；简化生产管理环节：以实现远动和自

5、动化为基础，人到自动化的转变使生产管理环节得以解放；降低了电力建设造价：采用先进的远动及自动化设备，优化系统结构，减少设备可用空间，减少占地面积和生产辅助设备及生活设施，降低工程造价；推进供电网络科学化管理；在供电网络中，降压变电站进线由地区电网接入降至配电电压与用户连接，将降压变电站、开关站及相关馈线综合考虑实行自动化管理，增强供电可靠性，提高科学管理水平。1.1.3 设计原则结合本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划，根据电网结构、变电站地理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况，因地制宜地制定设计方案；除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外，其与电网配

6、合、继电保护及安全自动装置等均应能满足运行方式的要求；自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合；节约用电，减少建筑面积，既降低电网造价，又满足了电网安全经济运行；对一、二次设备及土建进行必要简化，取消不必要措施；应满足备用电源自投、无功功率和电压调节。1.2 基本概念1.2.1 按突然中断供电造成的损失程度分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。1.2.2 一级负荷供电可靠性要求

7、高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电）。1.2.3 同时率-各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。 对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：1.2.4 枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330-500kv的变电所，成为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统的瘫痪。1.2.5 中间变电所：高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长距离输电线路分段，一般汇集2

8、-3个电源，电压为220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。1.2.6 地区变电所：高压侧一般为110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。1.2.7 终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110kv经降压后直接向用户供电的变电所。全所停电后仅使用户中断供电。第二章 变电站一次系统的设计2.1 原始材料分析及主变的选择由原始资料知，新建变电站位于市工业区，临近负荷中心，用于工业和城市生活用电。且该新建变电站有110kv及10kv两个电压

9、等级，110kv有两回线路，10kv有十回线路，可知该变电所为一地区变电所。根据电力工程电气设计手册的要求，并结合本变电站的具体情况及相关要求，选用两台同样型号的无励磁调压的两绕组变压器。2.1.1 主变容量的确定主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变动所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电。对于装设两台变压器的变电所，每台变压器的容量Sn通常按下式进行初选：Sn=Simp式中：Simp变电所全部重要负荷容量变电所某一级电压的最大计算负荷为：Smax=KtPmax(1+

10、)/cos式中Kt同时率； Pmax、cos各用户的最大有功和功率因数该电压级电网的线损率计算如下： Pimp=7.5*80%+2*75%+6*80%+2*80%+3*40%+3.5*80%+4.6*70%+3.4*50%=22.82MW Simp=0.85*22.82*（1+5%）/0.8=25.46MVA 考虑到同一重要负荷不在同一时刻出现，应考虑同时率Kt=0.852.1.2 变压器台数的选择 为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。考虑近期及远景规划，经上述分析，拟选用SF7-40000/110型变压器。2.1.3 变压器相数的选择 对于330k

11、v及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。2.1.4 主变绕组数量的选择 对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，一般采用双绕组变压器。2.1.5 绕组联结方式 我国110kv级以上的电压变压器绕组都采用“Y”连接，35kv及以下电压等级，变压器都采用“Y-”连接，故选择YN，D11连接。2.1.6 结论 根据电压允许波动范围为5%以内，结合本站实际选择两台同样型号的双绕组无励磁电力变压器SF7-40000/110。2.2 电气主接线设计 电气主接线是发电厂、变电站的设计主体。采用何种形式的接线，与电力系统原始资料，发电厂、变电站本身

12、的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确地处理好各方面的关系，合理地选择主接线方案。 电气主接线设计的基本原则:电气主接线设计应以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。主接线设计的基本要求： 在设计主接线时，应使其满足供电可靠

13、、运行灵活和经济等项基本要求。可靠性断路器检修时不宜影响对系统的供电；线路、断路器、母线发生故障或母线检修时，应保证对重要用户的供电。灵活性调度灵活，操作简便：应能；灵活地投入（或切除）某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求；检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电；扩建方便：应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。经济性投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电

14、缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；占地面积少：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用；电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。2.2.1 110kv侧接线这里主要介绍有汇流母线接线中的单母线接线、单母分段接线和无汇流母线的桥型接线。单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方，且有利于扩建等优点。但可靠性、灵活性较差，这种接线只适用于6-220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路数又不多的中、小型发电厂或变电所，它不能满足一、二类用户的要求。单母分段接线对重要用

15、户可以从不同段引出两回馈线回路，由两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。这种接线广泛用于中小容量发电厂的6-10KV接线和6-220KV变电所中。 桥型接线的特点：一般当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线。高压断路器数量少，是比较经济的接线，四个元件只需要三台断路器，线路的投入和切除操作方便，线路故障是仅将故障线路断路器断开，其它线路和变压器不受影响。现将内桥接线和外桥接线作以比较。2.2.1.1 内桥优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器缺点：1）变压器切除投入较复杂，需操作两台断路器并影响一回路暂时停

16、电。2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。3）出现断路器检修时，出线在此期间停运。适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高2.2.1.2 外桥优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器缺点：1）线路切除投入较复杂，需要操作两台断路器，并有一台变压器暂时停运； 2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行； 3）变压器侧断路器检修时，变压器停运。适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况，线路有穿越功率时采用此接线，因为穿越功率只流过一个断路器，断路器检修时对此功率影响小。根据实际情况，110kv有两回路进

17、线，有穿越功率流过，110kv侧选用外桥型接线。2.2.2 10kv侧电气主接线的选择10kv侧出线有十回，故考虑单母接线和单母分段，优缺点比较如下： 表1 10kv主接线的选择方案比较方案可靠性灵活性经济性单母接线不够灵活可靠，母线或隔离开关故障或检修时均使整个配电装置停电接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置同左单母分段接线用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源；当一段母线故障时分段断路器能将故障切除保证正常段的不间断供电和不致使用户停电简单经济方便实用，克服了单母接线的缺点10kv侧出线有十回，按照规程规定：单母分段既具有单母接线简单经济

18、方便的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，对重要用户从不同段引出两个回路，使重要用户有两个电源，提高了供电可靠性，220kv及以下变电所供应当地的6-10kv配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，地区电网成环网运行检修水平的迅速提高，采用单母分段一般能满足要求。不设旁路的原因：（1）6-10kv回路供电负荷小，供电距离短，并一般可在网络中取得备用电源；（2）向工业供电回路一般比较多，企业内有备用电源，允许一回路停电；（3）6-10kv大多为电缆出线，事故跳闸次数少。综合考虑以上因素：本变电站位于市区，减少配电装置占地和占用空间，消除火灾隐患及环保要求，此接线不带有旁路。2.2.3 结论：

19、110kv采用外桥型接线，10kv采用单母分段接线。2.3 所用电设计及功率因数的补偿2.3.1 所用电的设计确定所用变压器的参数，一般的变电所，均装设有两台变压器，以满足整流操作电源，强迫油循环变压器，无人值班的要求；确定所用变压器容量：根据所用负荷统计和计算，选用合适的变压器容量；确定变压器电源引接方式。当变电所内有较低的电压母线时，一般从这类母线引接电源，这种引线具有经济、可靠的优点。选择结果所用电的引接：为了保证供电的可靠性，所用电分别从10kv母线上引接，为了节省投资，所用变采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。所用电容量：这里选用两台S9-M-50型，参数如下：表2 所用变压器数据表

20、额定容量KVA连接组别号空载损耗KW负载损耗KW空载电流A 短路阻抗50Y,yn00.170.87242.3.2 功率因数的补偿P =（7.5+2+6+2+2.4+3+3.5+4.6+3.4+3.6）*0.85=32.3MW原来的功率因数是0.8，要求补偿到0.9以上，采用在低压侧并联电容器的方法：cos=0.8 =36.87o cos=0.9 =25.84o要求补偿的无功容量为：Qc=P*(tan-tan)=32.3*(tan36.87o- tan25.84o)=8.58Mvar每相补偿的电容值C= Qc/32=8.58*106/（3*314*10*103）=91.08f电容值选择数值至少为

21、91.08f，每相装设一个电容器。2.4 短路电流的计算2.4.1 计算的目的和内容为了选择断路器等电器设备或对这些设备提出技术要求；评价并确定网络方案；研究限制短路电流的措施；为继电保护整定和调试提供数据；分析计算送电线路对通讯设施的影响。在电力系统设计中，短路电流的计算应按照远景规划水平考虑，远景规划水平一般按建成后5-10年。计算内容为系统在最大运行方式时各枢纽点的三相短路电流。工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法。所谓实用计算法是指在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程求解短路电流的完整表达式。2.4.2 计算的假设条件故障前为空载，即负荷略去不计，只计算短路

22、电流的故障分量；故障前所有电压均等于平均额定电压，其标幺值等于1；系统各个元件电阻略去不计（1kv及以上的高压电网）；只计算短路电流的基频分量。2.4.3 各元件参数的计算选取基准电压Ub=Uav=115，Sb=100，则等值图中各计算值为：线路X b =0.4/KM，只计算三相短路电流XS1*=XS1*Sb /Sj=0.6*100/1250=0.048XS2*=XS2*Sb /Sj =0.8*100/350=0.029 X11*=x1l1*SB/U2av=0.4*10*100/1152=0.03X12*=x1l2*SB/U2av =0.4*14*100/1152=0.042X13*=x1l3

23、*SB/U2av =0.4*6*100/1152=0.018X14*=x1l4*SB/U2av =0.4*20*100/1152=0.06主变的计算：Xt*=Uk(%)*SB/(100* SN)=10.5*100/(100*40)=0.2625短路电流的计算分为次暂态电流-短路电流周期分量的有效值和短路冲击电流，前者用于检验断路器开端容量和继电保护的整定热稳定计算，后者用于动稳定的计算。2.4.4 短路电流的计算步骤短路电流计算的基准值Ub= Uav=115kv, Sb=100MVA;计算各元件参数的标幺值，做出等值电路；进行网络简化，求出电源点与短路点之间的电抗，此电抗称为入端电抗；求出短路

24、电流标幺值，进而求出短路电流有名值;计算冲击电流有效值。2.4.5 系统等值图 图1 系统等值图计算结果如下列表：（计算过程见计算书） 表3 各短路点计算结果短路点次暂态电流有效值 (KA)冲击电流幅值ish (KA)d 110.6827.18d 22.827.182.5 电气设备的选择 正确地选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态进行校验动稳定和热稳定。电气设备选择的一般要

25、求如下：应满足各种运行、检验、短路和过电压情况的要求，并考虑远景发展；应按照当地环境条件（如海拔、大气污染程度和环境污染程度等）校验；应力求技术先进和合理；与整个工程建设标准应协调一致；同类设备应尽量减少品种；选择的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。2.5.1 高压断路器的选择 高压断路器的主要功能：正常运行时，用来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，能起保护作用。高压断路器是开关设备中功能最为完善的一种，其最大特点是能断开负荷电流和短路电流。1）断路器种类和型式的选择： 除满足各项技术条件外，还应考虑安装调试和运行维护方便。一般6-35kv采用真空断路器，35-500k

26、v采用SF6断路器。2) 额定电压的选择： UN= UNS UNS-电网额定电压3）额定电流的选择： IN= IMAX IMAX-各种合理方式下最大持续工作电流4）开断短路电流的选择 INbr= IPT（或I） IPT为实际开断瞬间的短路电流周期分量，开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故断路器的开断计算时间t应为主保护时间和断路器固有分闸时间之和。热稳定校验 I2t*t= QK It、t-电器允许通过的热稳定电流和时间 QK-短路电流热稳定效应动稳定校验 Ies= Ish Ies、 Ish-短路冲击电流幅值和电器允许通过的动稳定电流幅值7）110kv侧高压断路器选择结果如下 表4 列出

27、的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下计算数据SW6110UNS 110KVUN 110KVIMAX 210AIN 1200AI 10.68KAINbr 15.8KAQK 351.31(KA)2*SIt2*t 998.56(KA)2*SIsh 27.18KAIes 41KA由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故110KV侧选用SW6110型断路器。8）10kv侧高压断路器选择结果如下 表5 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下计算数据SN1010UNS 10KVUN 10KVIMAX 2309AIN 3000AI 2.82KAINbr 40KAQK 24.81(KA)2*S

28、It2*t 6400(KA)2*SIsh 7.18KAIes 125KA由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故10KV侧选用SN1010型断路器。2.5.2 隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电所的常用电器，它需要与断路器配套使用。但是隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流、短路电流，其主要用途是：隔离电压倒闸操作分合小电流 隔离开关的型号应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较后确定。其选择的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）6）相同，不再重复。根据对隔离开关操作控制的要求，还应选择其配用的操动机构。屋内式80000A以下的隔离开关一般采用手动的操作

29、机构；220KV及以上高位布置的隔离开关宜采用电动机构和液压机构。将以上各个选择条件与短路电流的计算结果相比较，经过计算后，设备选型如下表6 隔离开关选择结果设备选型技术数据UN（KV）IN（A）Ies（KA）5s热稳定电流（KA）GW5-110/6301106305020GN2-10/300010300010050隔离开关的校验：隔离开关的校验的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）相同，不再重复。查表得：110KV采用GW5-110/630型，10KV采用GN2-10/3000型。2.5.3 电流互感器的选择电流互感器（CT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供

30、电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装； 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。1）型式选择根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油浸式），安装方式（户内式、户外式、装入式、穿墙式），结构形式（多匝式、单匝式、母线式），测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态特性等）。一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用LQ线圈式和LM母线式：6-20KV户内配电装置和高压开关柜中，常用的LD单匝贯穿式

31、或复杂贯穿式：35KV及以上电流互感器多采用油浸式结构。在条件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节省占地和投资。2）额定电压和额定电流的选择： UN1= UNS IN1= IMAX 式中UN1、 IN1-电流互感器的一次额定电压和额定电流3）二次额定电流的选择CT二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当配电装置（例如超高压）距离控制系统室较远时，为了能使CT能多带二次负荷或减少电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。4）按准确度级选择CT的准确度应符合二次测量、继电保护等的要求，用于电能计量的CT，准确度级不应低于0.5级，用于继电保

32、护的CT误差应在一定的限值内，以保证过电流测量准确度的要求。5）检验二次负荷的容量为保证CT工作准确度要求，CT的二次负荷不超过允许的最大负荷，CT的二次负荷包括测量仪表、继电器电流线圈，二次电缆和接触电阻等电阻；检验二次负荷的公式：按容量检验：S2= SN2按阻抗检验：Z2= ZN2式中 S2-CT的二次最大一相负荷，VA； SN2-CT的二次额定负荷，VA； Z2-CT的二次最大一相阻抗，；ZN2-CT的二次额定阻抗，。6）热稳定校验：CT的内部热稳定能力用热稳定倍数Kr表示，热稳定倍数Kr等于互感器1s热稳定电流与一次额定电流IN1之比，故热稳定条件为： （Kr* IN1）2*1= QK

33、 式中QK-短路热效应动稳定校验： CT的内部动稳定能力用动稳定倍数Kd表示, Kd等于CT内部允许通过的极限电流（峰值）与Kd倍一次额定电流IN1之比， 故：CT的内部动稳定条件为： （Kd*1.414*IN1）= im 式中im-通过二次侧绕组的最大冲击电流综上，经过计算，设备选型如下（计算过程详见计算书） 表7 CT的选择结果安装地点型号绕次组合110KV侧LCW1100.5/110KV侧LAJ101/D2.5.4 电压互感器的选择电压互感器（PT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 将一次回路的高电压变为二次

34、回路的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装： 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。1）型式选择： 根据安装的场所和使用条件，选择电压互感器绝缘结构和安装方式，一般6-20KV户内配电装置多用油浸式或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35KV配电装置选用电磁式电压互感器；110KV及其以上的配电装置中尽可能地选用电容式电压互感器。2）按额定电压选择： 为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压在所安装电网额定电压的90%-110%之间。 PT二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网相电

35、压时，二次绕组额定电压应选为100/1.732v。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/1.732v；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/3v。3）按容量和准确度级选择： PT按容量和准确度级选择与CT相似，要求互感器二次最大一相负荷S2应该不超过设计要求的准确度级的额定二次负荷SN2，而且S2应该尽量最接近SN2，因S2过小也会使误差增大，PT的二次负荷S2计算式为： S2=(P0)2+（Q0)2）1/2 式中P0 、Q0-同一相一表和继电器电压线圈的有功功率、无功功率。4）PT不校验动稳定和热稳定5）经过计算，选择结果如下：表8

36、PT的选择结果型号额定电压（KV）副绕组额定容量(VA)最大容量(VA)原绕组副绕组辅助绕组0.513YDR110110/1.7320.1/1.7320.11502204401200JDZJ1010/1.7320.1/1.7320.1/34060150300 备注：YDR110 Y-电压互感器 D-单相 R-电容式 JDZJ10 J-电压互感器 D-单相 Z-环氧浇注绝缘 J-接地保护用2.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择支柱绝缘子额定电压和类型选择，进行短路动稳定校验。穿墙套管按额定电压、额定电流和类型选择，按短路电流条件进行动稳定和热稳定校验。1）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管： 支

37、柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应大于等于电网额定电压即 UN= UNS ；2）按额定电流选择穿墙套管： 穿墙套管额定电流IN大于等于回路最大持续工作电流IMAX，即IMAX= QK5）支柱绝缘子和套管的动稳定校验： 要求：FMAX= IMAX 式中Iy-导线的长期允许载流量，A按经济电流密度选择：Sj= IMAX/J (mm2)4) 热稳定检验应满足条件：Smin= Q1/2K/C 式中 C-母线的热稳定系数 QK-短路电流热效应 (KA)2*s Smin -满足热稳定最小截面，mm25）动稳定校验应满足条件： MAX=（IB/ I-X*）IBL* UB*100%/(UNL* IB)式中 UB-

38、基准电压，KV； IB-基准电流，KA； X*-以UB、IB为基准，从电源计算到所选用电抗器前的电抗标幺值； UNL-电抗器额定电压，KV；INL-电抗器额定电流，KA； I-电抗器后短路的次暂态电流，KA。电压损失校验：U%=U*100%/UNL= XL%*IMAX*sin/INL=60%校验动稳定： 电抗器的动稳定电流ies不小于通过电抗器的最大三相短路电流ish,即 ies=ish热稳定校验：电抗器允许的最大短路热效应I2t*t 不小于电抗器实际的最大短路热效应QK,即 I2t*t=QK电抗器选择如下： （主要用于10KV馈线电缆线路） 表11 电抗器选择结果产品型号额定容量KVA线路电

39、压KV端子电流A电抗(%)动稳定电流KA热稳定电流KAXKGK-10-200-63*115510.5200612.75182.5.9 高压熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在变电所常用于保护电力电容器，配电线路和变压器，而在电厂多用于电压互感器。额定电压选择：UN= UNS 额定电流选择：按熔管额定电流选择：INFT=INFS为了保证熔断器不被损坏，高压熔断器的熔断额定电流应大于等于熔体的额定电流。熔体额定电流选择INFS=KImax式中 K-可靠系数，K=1.11.3 Imax-电力变压器回路最大工作电流熔断器开断电流校验：IN

40、br=Ish对于保护PT的高压熔断器，只按额定电压及按开断电流容量来选择高压熔断器选择结果 表12 高压熔断器选择结果型号额定电压KV额定电流KA最大开断容量MVA最大开断电流KA备注RN2100.550085保护至内TV5) 最大开断容量500MVA40MVA满足要求。2.5.10 接地刀闸的选择为保证电器和母线的检修安全，每段母线装设12组接地刀闸，63KV及以上断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀。对于35KV及以上隔离开关的接地刀，应根据其安装处的短路电流进行动，热稳定校验。计算方法同110KV,10KV隔离开关相同，这里不再赘述。表13 接地刀闸选择结果型号UN KV

41、IN AIes KA5s热稳定电流 KA操动机构型号 GW5-110/6301106305020CS17GN2-10/2000010200008536CS6-22.6 高低压配电装置的设计 配电装置是发电场和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必备辅助设备组建而成，用来接收和分配电能的装置。 配电装置按装设地点不同分为屋内式和屋外式，按组装方式分为装配式和成套式。其型式选择因考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行要求及检修确定，一般35KV及以下配电装置采用屋内式；110KV及以上采用屋外式，配电装置应满足以下要求：必须符

42、合国家的经济技术政策和电力工程设计的规范要求；保证运行可靠； 便于检修、巡视、操作；在保证安全的前提下，布置紧凑，节约材料和造价；安装和扩建方便。2.6.1 设计步骤根据配电装置的电压等级、电器形式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境 条件选择配电装置型式； 拟定配电装置的配置图；按照所选择设备的外形尺寸、运输方法、检修巡视的安全和方便等要求，遵守配 电装置技术规定的有关规定，并参考各种配电装置的典型设计手册，设计并绘制配电装置的平断面图。2.6.2 选择结果：外桥式接线的110KV配电装置采用屋外中型布置，10KV的单母分段接线采用屋内成套开关柜JYN-10型手车式开关柜单层布置。第三章

43、 变电所二次系统的设计3.1 继电保护规划设计3.1.1 变压器的保护配置变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障而破坏造成的损失更大。根据继电保护和安全自动装置技术规程的要求，并考虑微机保护的具体情况，采用双主双后的配置方式。主保护： 瓦斯保护 、 差动保护后备保护： 110KV复合电压闭锁过流 110KV零序方向 110KV中性点间隙保护 10KV复合电压闭锁过流 10KV过负荷保护对主保护解释如下：瓦斯保护：当变压器内产生轻微的瓦斯或油面下降时，应瞬间动作于信号；当变压器产生大量的瓦斯时，应动作于变压器的各侧断路

44、器。差动保护：正常运行及外部故障时，两个CT构成桥臂流过电流大小相等，方向相同；内部故障时，流过CT二次侧电流大小将不相等，使差动回路继电器动作。3.1.2输电线路保护：3.1.2.1 110KV侧：由于110KV是中性点直接接地系统电网，线路的相间短路及单相接地短路均应动作于断路器跳闸，110-220KV线路保护配置的原则：反映阶梯短路的保护配置：对110KV线路，如不装设全线速动保护，则可装设阶段式反时限零序电流保护作为阶梯短路的主保护；也可采用接地距离作为主保护及后备保护。反映相间短路的保护配置：对于单侧电源单回110-220KV线路，可装设相间距离保护作为本线路的主保护及后备保护。距离

45、保护是根据电力保护装置的距离远近来确定保护动作与否，较少受运行方式的影响。综上所述：110KV选用相间距离保护，接地距离、零序方向保护。3.1.2.2 10KV侧35KV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置原则：35KV及以下中性点非直接接地电网中的相间短路保护必须动作于断路器跳闸，单相接地时，由于接地电流小，三相电压仍能保持平衡，对用户没有很大的影响，因此单相接地一般动作于信号，但单相接地时对人身和设备的安全产生危害时，就应动作于断路器跳闸。相间短路的电流电压保护配置原则：保护的电流回路中的CT采用不完全星型接线，各线路保护用CT均装设在A、C相上，以保证在大多数两点接地时直接切除一个故

46、障点；远后备保护；线路上发生短路时，应快速切除故障，以保证非故障部分电动机能正常运行；相间短路的电流电压保护通常是三段式保护；综上所述：10KV线路采用速断、过流保护。3.1.3 母线保护母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障时，将使连接到母线上的所有元件停电。对发电厂和主要变电所的3-10KV分段母线并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。下列情况下应装设专用母线保护：必须快速而有选择地切除一组或一段母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全稳定和重要负荷的可靠性供电；当线路断路器不允许切除线路电抗器前短路时。综上所述：110KV侧采用桥型接线没有母线，

47、不配置母线保护。但要设置一个备用电源自动投入装置。10KV侧母线保护采用完全电流差动保护作为主保护，其后备保护可由变压器的过负荷保护实现。3.2 变电所调度自动化系统的设计3.2.1 变电所综合自动化技术的特点及设计原则 变电所综合自动化系统是指利用变电所自动化技术，对变电所的二次设备（包括控制、信号、保护、自动装置、远动装置）的功能重新组合和优化设计成的以计算机为核心的，综合性的变电所自动化系统。它替代的变电所电磁式二次系统，对变电所的运行进行自动化监视、测量和控制、协调以及与院方控制中心同心，收集到较安全的数据和信息，由计算机高速计算能力和判断能力可以方便地控制和监视变电所内各种运行和操作

48、。主要特征是：功能综合化；结构微机化；操作监视屏幕化；运行管理职能化。 具有设计简洁、维护方便、占地面积少、变电运行可靠的优点。它主要有集中式、集中分布式、分布分散式三种模式。自动化系统的设计应满足以下要求：变电所综合自动化系统已能全面地代替常规二次设备；变电所微机保护的软硬件设施设置既要与监视系统相对独立，又要相互协调；微机保护装置应具有串行接口或现场总线接口，向计算机监视系统或RTU提供保护动作信息或保护定值等信息；变电所综合自动化系统的功能应满足无人值班的总体要求；要有可靠先进的通信网络和合理的通信协议；系统可扩展性和适应性要好；系统的标准化程度和开放性能要好；充分利用数字化通信的优势，

49、实现数据库共享。3.2.2 无人值班变电站应具备的条件：变压器应装设自动调整分接头的位置，并在其周围和开关室内装设灭弧装置；各种受控电器必须装设电动操作机构，以便实现遥控。各种电量和非电量变送器或传感器的测量精度和可靠性应在允许的范围内，防止误差越限；各种开关电器、位置信号、补偿电容组投切数目均应能准确采集；装设RTU准确发送、接收和转换各种信号；在变电站和调度中心之间架设具有抗干扰性能的远动通道，确保远动通信安全可靠；上一级调度中心具有功能齐全的计算机监控系统；具备一支精干的工程技术人员。3.3 RCS9700综合自动化系统3.3.1 系统概述RCS9700型分布式变电所综合自动化系统是南瑞

50、继保有限公司为适应变电所综合自动化的需要，在总结多年从事变电所综合自动化系统开发、研究的基础上，基于变电所自动化整体解决方案，运用新一代计算机、网络通信技术、最新国际标准而推出的新一代集保护、测控功能于一体的新型变电所综合自动化系统，实用于高压、超高压等各种电压等级变电所，满足35-500KV各种电压等级变电所综合自动化的需要。3.3.1.1 系统特点分布式系统将机电保护功能和测控功能按对象进行设计，集保护，测控功能于一体，保护，测控既相互独立，又相互融合，保护，测控借助于计算机网络与变电所层计算机监控系统交换数据，减少大量的二次接线，增加了功能，节省了投资，提高了系统的可靠性。RCS9700

51、的规约采用电力行业标准DL/T667-1999的规约，提供保护和测控的综合通信，实时性强，可靠性高，具有不同厂家的不同种规约的互相操作，是一种开放式的总线。双网设计站层提供双以太网结构，可选用光纤网络；间隔层所有设备采用双World现场总线，通信速度为2.5M；双层网络的设计减少相互影响。对时网络为GPS硬件对时提供网络方式，GPS装置只需给出一对触点，通过一个网络，即可对所有设备提供硬件时，避免了以往为每一个设备提供一对触点及一对连线的麻烦。监控系统 开放式系统设计，组成完成监控功能，完整提供保护信息及保护录波分析，基于WindowsNT,UNIX设计，可靠，安全。3.3.1.2 系统组成系统典型结构之一如图所示。该系统从总体上分为三层：变电所层，通信层，间隔层。间隔层主要由保护单元，测控单元组成。RCS系列保护，测控装置解决了装置在恶劣环境下（高温，强电场磁场干扰，潮湿）长期可靠运行的问题，并在整体设计上通过保护，测控装置的有机结合，信息交换，较少重复设备，简化了设备，减少了电缆。通信层支持单网或双网结构，支持以太网，也提供其网络平；双网均采用平衡流量管理，有效地保证了网络传输的实时性和可靠性；通信协议采用电力行业标准规约，可方便地实现不同厂家的设备连接；可选用光纤电网，增强通信抗干扰能力；提供远程通信功能，可以不同的规约向不