35KV箱式變電站設計畢業(yè)設計論文論文

./本科畢業(yè)設計題目35KV箱式變電站設計英文題目Thedesignof35KVboxtypesubstation學生姓名學號專業(yè)電氣工程及其自動化指導教師2013年11月本科畢業(yè)設計題目35KV箱式變電站設計英文題目Thedesignof35KVboxtypesubstation學生簽名：指導教師簽名：2013年11月.本科畢業(yè)設計〔論文任務書學生姓名班級專業(yè)電氣工程及其自動化導師姓名職稱單位畢業(yè)設計〔論文題目35KV箱式變電站設計畢業(yè)設計〔論文主要內容和要求：主要內容：〔135KV箱式變電站的總體結構設計〔2箱式變電站主接線設計于一次設備選型〔3二次系統(tǒng)設計〔4箱式變電站智能監(jiān)控功能設計要求：〔1深入了解課題研究的內容,充分查閱有關設計書籍及手冊,學習相關的理論知識?！?研究工藝過程,畫出控制流程圖?！?根據(jù)工藝做系統(tǒng)研究,設計控制系統(tǒng)?！?箱式變電站的發(fā)展應用?！?箱式變電站的結構分類,以及箱式變電站一次系統(tǒng)設計極其設備選型。〔6二次系統(tǒng)設計,以及箱式變電站的智能監(jiān)控系統(tǒng)?！?35kV箱式變電站的設計高壓側額定電壓為35kV?！?低壓側額定電壓為10kV,主變壓器容量為5000kVA,主接線采用單母線分段接線。畢業(yè)設計〔論文主要參考資料：[1]黃紹平.成套電器技術[M].XX工程學院講義〔內部資料,2002[2]費廣標.35kV箱式變電站模式設計[M].中國電力出版社,2003[3]朱寶驊.一種新型箱式變電站-集成變配電站[J].電工技術雜志,2002.2[4]麥艷紅.新型箱式變電站的應用與分析[J].廣西水利水電,2001.1[5]熊作勝.關于35kv箱式變電站的技術改進[J].電氣時代,2001.3[6]呂亞杰.箱變的結構及適用型分析[J].XX職業(yè)技術學院學報,2001.1[7]蔡心一,顏長斌.歐式、美式、國產式箱變的特性分析[J].XX電器,2001.1[8]高頌九.預裝式變電站小區(qū)布點及容量選擇分析[J].變壓器,2002.11[9]趙磊.對箱式變電站設計的建議[J].農村電氣化,2002.4[10]劉滌塵.電氣工程基礎[M].XX理工大學出版社,2002.1[11]輸變電常用標準匯編[M].中國標準出版社,2001.3[12]電力系統(tǒng)一次接線[M].北京,電力工業(yè)出版社,1995[13]賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].北京,水利電力出版社,1994[14]劉健.配電自動化系統(tǒng)[M].北京,中國水利電力出版社,1998[15]蘇文成.工廠供電[M].北京,機械工業(yè)出版社,1981畢業(yè)設計〔論文應完成的主要工作：1．35kV箱式變站總體結構設計2．主接線設計與一次設備選型3.二次系統(tǒng)設計4．箱式變電站智智能監(jiān)控功能設計畢業(yè)設計〔論文進度安排：序號畢業(yè)設計〔論文各階段內容時間安排備注1查閱資料9月15日-9月25日235kV箱式變電站總體結構設計9月25日-10月1日3主接線設計與一次設備選型10月1日-10月5日4二次系統(tǒng)設計10月5日-10月10日535kV箱式變電站綜合自動化系統(tǒng)及微機監(jiān)控系統(tǒng)設計10月10日-10月15日6撰寫畢業(yè)設計論文10月15日-10月20日課題信息：課題性質：設計■論文課題來源：教學科研生產其它發(fā)出任務書日期：指導教師簽名：年月日教研室意見：教研室主任簽名：年月日學生簽名：.摘要箱式變電站又稱戶外成套變電站,也有稱做組合式變電站,它是發(fā)展于20世紀60年代至70年代歐美等西方發(fā)達國家推出的一種戶外成套變電所的新型變電設備,由于它具有組合靈活,便于運輸、遷移、安裝方便,施工周期短、運行費用低、無污染、免維護等優(yōu)點,受到世界各國電力工作者的重視。進入20世紀90年代中期,國內開始出現(xiàn)簡易箱式變電站,并得到了迅速發(fā)展。關鍵詞：箱式變電站；結構；一次系統(tǒng)；二次系統(tǒng)ABSTRACTBox-typetransformersubstationcallsagainoutdooratransformersubstation,alsocalltodothesectionaltransformersubstation.Itisadevelopmenttowaitto70'sEuropeandAmericawesternprosperinthe60'sof20centuriesthenationreleaseakindofoutdoorthesetchangestogiveorgetanelectricshockofnewchangetogiveorgetanelectricshocktheequipments,becauseithavethecombinationvivid,easytoconveyance,move,installconvenience,startconstructionconstructiontheperiodisshortandcirculatetheexpenseslow,freefrompollution,donotneedmaintenanceetc.advantage,suffertheinternationalcommunityelectricpowertheworkervalues.Enterthemiddleof90'sof20centuries.Thedomesticstartsappearingthesimplebox-typetransformersubstation,andgotthequickdevelopment.Keywords：box-typetransformersubstation；construction；firstsystem；secondsystem.目錄1緒論11.1供配電技術的發(fā)展11.2箱式變電站的類型、結構與技術特點11.2.1箱式變電站的類型11.2.2箱式變電站的結構11.2.3箱式變電站的技術特點21.3箱式變電站的技術要求與設計規(guī)范41.3.4箱體要求7235kV箱式變電站總體結構設計92.1.箱式變電站對主接線的基本要求92.2.主接線的選擇92.3.高壓接線方式102.4.箱式變電站箱體的確定112.4.1箱體結構的確定112.4.2合理配置112.5.箱式變電站總體布置11335kV箱式變電站設備選型133.1設備選型133.1.1箱式變電站設備選型應注意的方面133.1.2設備選型的基本原理133.1.3高低壓電器設備選擇的要求173.1.4斷路器的選型183.1.5熔斷器的選型193.1.6互感器的選型203.1.7隔離開關的選型203.1.8開關柜的選型21435kV箱式變電站一次系統(tǒng)及二次系統(tǒng)設計224.1主電路設計224.1.1一次系統(tǒng)設計原則224.1.2一次系統(tǒng)設計224.2電氣二次系統(tǒng)設計224.2.1二次系統(tǒng)定義及分類224.2.3二次系統(tǒng)設計235箱式變電站綜合保護245.1變電站綜合自動化技術介紹245.1.1變電站綜合自動化概述245.1.2變電站綜合自動化的優(yōu)越性255.1.3變電站綜合自動化的基本功能255.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展及結構形式265.2.1變電站綜自系統(tǒng)發(fā)展的基本趨勢265.2.2變電站綜合自動化系統(tǒng)結構形式275.3TDI-3000型變配電所微機保護及綜合自動化系統(tǒng)285.3.1TDI-3000系統(tǒng)構成285.3.2TDI-3000系統(tǒng)主要功能285.3.3瞬時電流速斷保護的工作原理315.3.5瞬時電流速斷保護的整定計算32結束語36致謝37參考文獻38附錄A35KV箱變自動化設計方案39附錄B電氣主接線圖40.1緒論1.1供配電技術的發(fā)展隨著經濟建設發(fā)展,中國當前城市建設發(fā)展迅速,其規(guī)模之大,范圍之廣,均是空前的,而無論是工業(yè)、農業(yè)、服務業(yè)或是家庭用戶,都離不開電能,沒有電能很多事情都不能進行,所以供配電技術給予是由其他形式能源轉換而來的,又可以轉換成其他形式的能源而利用,這就是自然規(guī)律中的能源雙向流動性；電能的輸送既簡單又經濟,又便于控制、調節(jié)和測量,有利于實現(xiàn)生產過程中的自動化。因此,電能在現(xiàn)代工廠生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛了我們很好怎么去認識電網中的知識,掌握一些電能的安全性和可靠性。與此同時,由于信息化、網絡化和智能化住宅小區(qū)發(fā)展,因此不僅要求箱變安全可靠,同時要求具有"四遙"<遙測、遙訊、遙調、遙控>的智能化功能。這種智能箱式變電站<簡稱智能箱變>環(huán)網供電時,在特定自主軟件配合下,能完成故障區(qū)段自動定位、故障切除、負荷轉帶、網絡重構等功能,從而保證在一分鐘左右恢復送電。1.2箱式變電站的類型、結構與技術特點1.2.1箱式變電站的類型箱式變電站有美式箱式變電站和歐式箱式變電站。美式預裝式變電站在我國叫做"預裝式變電站"或"美式箱變",一區(qū)別歐式預裝式變電站。它將變壓器器身、高壓負荷開關、熔斷器及高低連線置于一個共同的封閉油箱內,構成一體式布置。用變壓器油作為帶電部分相間及對地的絕緣介質。同時,安裝有齊全的運行檢視儀器儀表,如壓力計,壓力釋放閥,油位計,油溫表等。歐式預裝式變電站以前在我國習慣稱為"組合式變電站",它是將高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個不同的隔室內,通過電纜或母線來實現(xiàn)電氣連接。1.2.2箱式變電站的結構美式預裝式變電站的結構型式大致有三種：〔1變壓器和負荷開關、熔斷器共用一個油箱；〔2變壓器和負荷開關、熔斷器分別裝在上下兩個不同的油箱內；〔3變壓器和負荷開關、熔斷器分別裝在左右兩個不同的油箱內。其中〔1型為美式箱變的原結構,它的特點是結構緊縮、簡潔、體積小、重量輕?！?型和〔3型為〔1的變形。這種變型的理論根據(jù)是：開關操作和熔斷器的動作造成的游離碳會影響整個箱變的壽命。由于采用普通油和難燃油作為絕燃介質,使之既可用于戶外,又可用于戶內,適用于住宅小區(qū)、共礦企業(yè)及各種公共場所,如機場、車站、碼頭、港口、高速公路、地鐵等。1.2.3箱式變電站的技術特點箱式變電站的高壓室一般是由高壓負荷開關、高壓熔斷器和避雷器等組成的,可以進行停送電操作并且有過負荷和短路保護。低壓室由低壓空氣開關、電流互感器、電流表、電壓表等組成的。變壓器一般采用S9或干式的等。箱式變中的電器設備元件,均選用定型產品,元器件的技術性能均滿足相應的標準要求。為了可靠實現(xiàn)五防要求,各電器元件之間采用了機械聯(lián)鎖,各電器元件都安裝在有足夠強度和剛度的結構上,以便于導線的連接。操作采用電動方式,不需另配電源,由TV引出即可。另外箱式變還都具有電能檢測、顯示、計量的功能,并能實現(xiàn)相應的保護功能,還設有專用的接地導件,并有明顯的接地標志。此外為適應戶外工作環(huán)境,箱式變電站的殼頂一般都采用隔層結構,內裝有隔熱材料,箱體底部和各室之間都有冷卻進出風口,采用自然風冷和自動控制的強迫風冷等多種形式,以保證電氣設備的正常散熱,具有防雨、防塵、防止小動物進入等措施。目前,國內生產的箱式變的電壓等級：高壓側為3～35kV、低壓側為0.4～10kV。變壓器的容量：當額定電壓比為35/10、6、0.4kV時可從幾百kVA～上萬kVA、當額定電壓比為10、6/0.4kV時可從幾十kVA～幾千kVA。箱式變電站有如下特點：〔1技術先進安全可靠箱體部分采用目前國內領先技術及工藝,外殼一般采用鍍鋁鋅鋼板,框架采用標準集裝箱材料及制作工藝,有良好的防腐性能,保證20年不銹蝕,內封板采用鋁合金扣板,夾層采用防火保溫材料,箱體內安裝空調及除濕裝置,設備運行不受自然氣候環(huán)境及外界污染影響,可保證在－40℃～＋40℃的惡劣環(huán)境下正常運行。箱體內一次設備采用單元真空開關柜、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器<彈簧操作機構>等國內技術領先設備,產品無裸露帶電部分,為全絕緣結構,完全能達到零觸電事故,全站可實現(xiàn)無油化運行,安全性高,二次采用微機綜合自動化系統(tǒng),可實現(xiàn)無人值守?！?自動化程度高全站智能化設計,保護系統(tǒng)采用變電所微機綜合自動化裝置,分散安裝,可實現(xiàn)"四遙",即遙測、遙信、遙控、遙調,每個單元均具有獨立運行功能,繼電保護功能齊全,可對運行參數(shù)進行遠方設置,對箱體內濕度、溫度進行控制,滿足無人值班的要求?！?工廠預制化設計時,只要設計人員根據(jù)變電站的實際要求,作出一次主接線圖和箱外設備的設計,就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號,所有設備在工廠一次安裝、調試合格,真正實現(xiàn)變電所建設工廠化,縮短了設計制造周期；現(xiàn)場安裝僅需箱體定位、箱體間電纜聯(lián)絡、出線電纜連接、保護定值校驗、傳動試驗及其它需調試的工作,整個變電站從安裝到投運大約只需5～8天的時間,大大縮短了建設工期?！?組合方式靈活箱式變電站由于結構比較緊湊,每個箱體均構成一個獨立系統(tǒng),這就使得組合方式靈活多變,我們可以全部采用箱式,即35kV及10kV設備全部箱內安裝,組成全箱式變電所；也可以采用35kV設備室外安裝,10kV設備及控保系統(tǒng)箱內安裝,這種組合方式,特別適用于農網改造中的舊所改造,即原有35kV設備不動,僅安裝一個10kV開關箱即可達到無人值守的要求?！?投資省、見效快箱式變電站<35kV設備戶外布置,10kV設備箱內安裝>較同規(guī)模綜自變電站<35kV設備戶外布置,10kV設備布置于戶內高壓開關室及中控室>減少投資40％～50％。1.2.4箱式變電站與常規(guī)變電站的對比分析箱式變電站〔在IEC及歐洲稱為高壓/低壓預裝式變電站是一種集成化程度高,工廠預安裝、節(jié)能、節(jié)地的發(fā)展中設備與常規(guī)變電站相比,占地為1/20,工期為1/7,投資為1/2。在國外應用極度為廣泛,在西歐占變電站總數(shù)的70%以上,美國為90%。在我國應用為10%,是一種方興未艾的裝備。三種類型的箱式變電站的特點如下:〔1歐洲式：特點是防護性好,多了一個外殼,變壓器散熱不易,要降低容量運行；〔2美國式：特點是變壓器保持戶外設備本質,散熱好,結構緊湊,但是在我國10kV電網系中性不接地系統(tǒng),因此一相熔絲熔斷時不能跳開三相負荷開關,造成非全相運行,危及變壓器及用電設備,并且不易實現(xiàn)配電自動化；〔3中國式：從歐洲式派生而來,結合中國用戶需要改進而成,但是符合中國電力部門各種法規(guī)標準要求,可鉛封電能計量箱,無功補償,一應俱全。箱式變電站與常規(guī)變電站性能比較見表1.1。預裝式變電站是輸變電設備發(fā)展方向,由前所述,我國應用僅10%左右,而國外已達到的70-90%,所以預裝式變電站其社會效益顯著,市場前景廣闊。表1.1箱式變電站與常規(guī)變電站性能對比表序號對比項目常規(guī)變站組合式〔箱變變電站1設計工作需要土建、電氣二方面設計、工作量較大土建工作僅一個安裝基礎,箱變本身有典型設計,只須根據(jù)用戶要求,作一些調整,設計工作也大為減少。2基建時間6個月以上預先基礎做好以后,只需4-6小時就可以安裝完畢送電。3占地面積〔10kV800K為例≥100一般箱變12m2ZBW174m24安裝地點和負荷中心距離不能十分接近負荷中心,供電線路半徑較長,電壓降落及電能損失較高。能貼近負荷中心,甚至直接置于建筑物處,供電線路半徑可以很短電壓降落及電能損失較少,提高了供電質量。5生產方式土建施工后,現(xiàn)場裝配。大規(guī)模、工作化生產,質量容量得到保證。1.3箱式變電站的技術要求與設計規(guī)范根據(jù)國家標準《高壓/低壓預裝式變電站》〔GB/T12467-1998,箱式變電站的技術要求與設計規(guī)范如下。1.3.1額定值 〔1額定電壓：對高壓開關設備和控制設備,按GB/T11022。對低壓開關設備和控制開關設備,按GB/T14048.1和GB7251.1?！?額定絕緣水平：對高壓開關設備和控制設備,按GB/T11022；對低壓開關設備和控制設備,按GB/T14048.1和GB7251.1。低壓開關設備和控制設備的最低額定沖擊耐受電壓至少應為GB/T16935.1—1997的表1中IV類過電壓的給定值?！?額定頻率和相數(shù)：按GB/T11022、GB/T14048.1和GB7251.1?！?額定電流和溫升：額定電流按GB/T11022和GB7251.1。高壓開關設備和控制開關設備的溫升按GB/T11022,低壓開關設備和控制設備的溫升,按GB7251.1?！?額定短時耐受電流：對于高壓開關設備和控制開關設備,按GB/T11022；對低壓開關設備和控制開關設備,按GB7251.1；對變壓器按IEC76-5和GB6450。〔6額定短路持續(xù)時間：對高壓開關設備和控制設備,按GB/T11022；對低壓開關設備和控制設備,按GB7251.1?！?操動機構和輔助回路的額定電源電壓：對高壓開關設備和控制開關設備,按GB/T11022；對低壓開關設備的控制設備,按GB7251.1?！?操動機構和輔助回路的額定電源頻率：對高壓開關設備和控制設備,按GB/T11022；對低壓開關設備的控制設備,按GB7251.1?！?預裝式變電站的額定最大容量：預裝式變電站的額定最大容量是設計變電站時指定的變壓器的最大額定值。1.3.2設計和結構預裝式變電站應設計成能夠安全進行正常使用、檢查和維護?！?接地：除按GB/T11022,還應符合以下規(guī)定。應提供一條連接預裝式變電站的每個元件的接地導體。接地導體的電流密度,如用銅導體,當額定短路持續(xù)時間為1s時不應超過200A/mm2,當額定短路持續(xù)時間為3s時不應超過125A/mm2；但其截面積不應小于30mm2。它的端部應有合適的接線端子,以便和裝置的接地系統(tǒng)連接?！?輔助設備：對于預裝式變電站內的低壓裝置〔例如照明、輔助電源等,適用時,按GB/T14821.1或GB7251.1防護等級：防止人員觸及危險部件、并防止外來物體進入和水分浸入設備的保護是必需的?！?主接線設計與一次設備選型預裝式變電站外殼的防護等級應不低于GB4208—1993中的IP23D更高的防護等級可以按GB4208予以規(guī)定?！?操作通道：預裝式變電站內部的操作通道的寬度應適應于進行任何操作和維護。該通道的寬度應為800mm或更大些。預裝式變電站內部的快關設備和控制設備的門應朝出口方向關閉,或者是轉動的,這樣不致減少通道的寬度。門在任一開啟位置或開關設備和控制設備突出的機械傳動裝置不應將通道的寬度減少到500mm。〔5預裝式變電站的選用導則對于給定的運行方式,選用預裝式變電站時,要按正常負荷條件和故障情況的要求來選擇各元件的額定值。外殼級別的選擇取決于周圍溫度和變壓器的負荷系數(shù)。對某一額定外殼等級,變壓器的負荷系數(shù)取決于變電站安裝處的周圍溫度。對變動的負荷,可按GB/T17211,采用一個修正系數(shù)。可以用本標準的附錄D來確定外殼級別和變壓器的負荷系數(shù)?！?主變壓器與箱體之間應滿足最小防火凈距《35～110kV變電站設計規(guī)范》中規(guī)定,耐火等級為二級的建筑物與變壓器<油浸>之間最小防火凈距為10m。其面對變壓器、可燃介質電容器等電器設備的外墻<符合防火墻要求>,在設備總高加3m及兩側各3m的范圍內不設門窗不開孔洞時,則該墻與設備之間的防火凈距可不受限制；如在上述范圍內雖不開一般門窗,但設有防火門時,則該墻與設備之間的防火凈距應等于或大于5m。配電裝置的最低耐火等級為二級,箱式配電站箱體內部一次系統(tǒng)采用單元真空開關柜結構,每個單元均采用特制鋁型材裝飾的大門結構,每個間隔后部均設有雙層防護板,即可打開的外門,我們在設計工作中,主變與箱體之間最小防火凈距建議采用10m,以確保變電所安全運行?！?10kV電纜出線應穿鋼管敷設為求美觀,變電所內10kV箱式配電站箱體四圍一般均設計為水泥路面,10kV線路終端桿一般在變電所圍墻外10m處。如果將電纜直埋,引至線路終端桿,將給檢修帶來很大不便。因此10kV電纜出線應穿鋼管敷設,以方便用戶維護檢修。如10kV線路終端桿距離變電所較遠,則箱體至變電所圍墻段的10kV電纜出線必須穿鋼管敷設。在電纜出線末端的線路終端桿上裝設新型過電壓保護器,以防止過電壓。〔8操作通道預裝式變電站內部的操作通道的寬度應適于進行任何操作和維護。該通道的寬度應為800mm或更大些。預裝式變電站內部的開關設備和控制設備的門應朝出口方向,或者是轉動的,這樣不致減小通道的寬度。門在任一開啟位置或開關設備突出的機械傳動裝置不應將通道的寬度減小到500mm。1.3.3使用條件〔1正常使用條件①外殼：預裝式變電站應設計成能在按GB/T11022規(guī)定的正常戶外使用條件下使用。②高壓開關設備和控制設備：在外殼內部按GB7251.1規(guī)定的正常戶外使用條件。③變壓器：外殼內的變壓器在額定電流下,其溫升比無外殼條件下的要求高,會超過GB1094.2或GB6450規(guī)定的溫度極限。變壓器的使用條件應按安裝地點外部的使用條件和外殼級別來確定。變壓器的制造廠或用戶能夠據(jù)此計算降低變壓器的使用容量?！?特殊使用條件高壓開關設備和低壓開關設備和控制設備在海拔超過1000m的地區(qū)按GB/T11022的規(guī)定。低壓開關設備和控制設備在海拔超過2000m的地區(qū)按GB/T7251.1的規(guī)定。變壓器在海拔超過1000m的地區(qū),按GB1094.2或GB6450的規(guī)定[11]。1.3.4箱體要求〔1箱體內照明、通風、防沙、散熱應滿足正常運行、維護要求,并應加裝溫度、濕度測量表計、凝露器、煙霧報警裝置,并將溫度、濕度、凝露、煙霧報警探頭信號接入綜合自動化系統(tǒng),要考慮安裝通訊設備的位置?！?箱頂應考慮自然排水功能?！?要抗紫外線輻射、抗暴曬性能好,不易導熱可避免因外部溫度過高而引起箱體溫升高?！?防潮性能好,不會因冷熱突變而產生凝露?！?防腐、防裂、阻燃、防凍性能好?！?要機械強度高,耐壓抗張,抗沖擊?！?對環(huán)境有良好的協(xié)調性,能美化環(huán)境,可適應各種氣候條件,外形美觀,結構緊湊,箱體占地面積少,節(jié)約土地。1.3.5箱式變電站內部電器設備箱式變電站高壓配電裝置接線應盡量簡單,既有終端變電站接線,也應有適應環(huán)網供電的接線。高壓配電裝置宜采用符合開關加熔斷器組合結構,油浸式變壓器容量在800kVA及以上時,應采用能切斷電源的裝置與變壓器瓦斯保護相配合。高壓配電裝置應具有防止誤拉、合開關設備,帶負荷拉、合刀閘,帶電掛地線,帶地線合閘和工作人員誤入帶電間隔的五防措施。負荷開關和熔斷器之間也應有可靠的連鎖。箱體門內側應附有主回路線路圖、控制線路圖、操作程序及注意事項。母線宜采用絕緣導線〔或絕緣母線。高壓進出線應考慮電纜的安裝位置和便于進行試驗。變壓器應采用損耗低、體積小、適合箱體內安裝的結構。根據(jù)不同的用戶要求,可以采用油浸式、干式或氣體絕緣式、無載調壓式或有載調壓式。變壓器如有油枕,其油標應便于監(jiān)視。變壓器的銘牌應面向箱門一側。容量315kVA及以上變壓器,宜裝設電接點溫度計,以監(jiān)測變壓器上層油溫〔或氣體溫度和啟動通風冷卻裝置。235kV箱式變電站總體結構設計2.1.箱式變電站對主接線的基本要求概況地說,對主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經濟四個方面安全包括設備安全及人身安全。要滿足這一點,必須按照國家標準和規(guī)范的規(guī)定,正確選擇電氣設備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護系統(tǒng),考慮各種人身安全的技術措施?？煽烤褪侵鹘泳€應滿足對不同負荷的不中斷供電,且保護裝置在正常運行時不誤動、發(fā)生事故時不拒動,能盡可能的縮下停電范圍。為了滿足可靠性要求,主接線應力求簡單清晰。靈活是用最少的切換,能適應不同的運行方式,適應調度的要求,并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式,使發(fā)生故障時停電時間最短,影響范圍最小。經濟是指在滿足了以上要求的條件下,保證需要的設計投資最少。在主接線設計時,主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間2.2.主接線的選擇單母線接線是一種原始、最簡單的接線,所有電源及出線均接在同一母線上,其優(yōu)點是簡單明顯,采用設備少,操作簡便,便于擴建,造價低。缺點是供電可靠性低。母線及母線隔離開關等任一元件發(fā)生故障或檢修時,均需使整個配電裝置停電。因此,單母線接線方式一般只在發(fā)電廠或變電所建設初期無重要用戶或出線回路數(shù)不多的單電源小容量的廠中采用。在主接線中,斷路器是電力系統(tǒng)的主開關；隔離開關的功能主要是隔離高壓電源以保證其他設備和線路的安全檢修。例如,固定式開關柜中的斷路器工作一段時間需要檢修時,在斷路器斷開電路的情況下,拉開隔離開關；恢復供電時,應先合隔離開關,然后和斷路器。這就是隔離開關與斷路器配合操作的原則。由于隔離開關無滅弧裝置,斷流能力差,所以不能帶負荷操作。單母線分段接線是采用斷路器〔或隔離開關將母線分段,通常是分成兩段。母線分段后可進行分段檢修,對于重要用戶,可以從不同段引出兩個回路,當一段母線發(fā)生故障時,由于分段斷路器在繼電保護作用下自動將故障段迅速切除,從而保證了正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。兩段母線自動同時故障的機遇很小,可以不予考慮。在供電可靠性要求不高時,亦可用隔離開關分段,任一段母線發(fā)生故障時,將造成兩斷母線同時停電,在判斷故障后,拉開分段隔離開關,完好段即可恢復供電。單母線分段接線既具有單母線接線簡單明顯、方便經濟的優(yōu)點,又在一定程度上提高了供電可靠性。但它的缺點是當一段母線隔離開關發(fā)生故障或檢修時,該段母線上的所有回路到要長時間停電。單母線分段接線連接的回路數(shù)一般可比單母線增加一倍。雙母線分段接線有如下優(yōu)點：可輪換檢修母線或母線隔離開關而不致供電中斷；檢修任一回路的母線隔離開關時,只停該回路；母線發(fā)生故障后,能迅速恢復供電；各電源和回路的負荷可任意分配到某一組母線上,可靈活調度以適應系統(tǒng)各種運行方式和潮流變化；便于向母線左右任意一個方向順延擴建。但雙母線也有如下的缺點：造價高；當母線發(fā)生故障或檢修時,隔離開關作為倒換操作電器,容易誤動作。但可加裝斷路器的連鎖裝置或防誤操作裝置加以克服。當進線回路數(shù)或母線上電源較多時,輸送和穿越功率較大,母線發(fā)生事故后要求盡快恢復供電,母線和母線設備檢修時不允許影響對用戶的供電,系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有一定要求時采用雙母線接線。綜上可知,單母線接線造價低而供電穩(wěn)定性低,雙母線供電穩(wěn)定性高但其造價高且接線線路復雜,而單母線分段接線一方面線路簡單,造價低,另一方面其供電穩(wěn)定性也能在一定程度上能夠得以保證。所以35kV母線選用單母線接線方式,10kV采用單母線分段接線。2.3.高壓接線方式高壓側,采用負荷開關+限流熔斷器作為就壓器的主保護,一般有環(huán)網、雙電源和終端三種供電方式,有兩組插入式熔斷器和后備保護熔斷器串聯(lián)進行分段范圍保護。限流熔斷器一相熔斷時必須能聯(lián)動跳開三相負荷開關,不發(fā)生缺相運行。線路側負荷開關必須配有直流電源電動操作機構,可實現(xiàn)無外來交流電源狀態(tài)下自啟動。環(huán)網回路必需配置檢測故障電流用的電流互感器或傳感器。高壓開關選用可靠性高和具有自動化裝置及智能化接口的先進的產品：如ＳＦ6負荷開關、壓氣式負荷開關、真空負荷開關等。環(huán)網供電單元一般至少由三個間隔組成,即二個環(huán)纜進出間隔和一個變壓器回路間隔。其中,負荷開關ＱＬＡ和ＱＬＢ在隔離故障線段時,能及時恢復回路的連續(xù)供電；同負荷開關ＱＬＣ相連的熔斷器Ｆ在中壓/低壓變器發(fā)生內部故障時起保護作用；ＱＬＣ對溶斷器和變壓器還起隔離和接地作用。2.4.箱式變電站箱體的確定箱體結構的確定箱式變電站按結構主要有美式箱變和歐式箱變。歐式箱變造價低而美式箱變體積小,約為同容量歐式箱變的1/3~1/5。常規(guī)土建變電站占地面積最大,歐式箱變次之,美式箱變常規(guī)土建變電站建造周期最長,歐式箱變次之。綜合考慮一般35kV箱式變電站的箱體選擇歐式箱變。合理配置根據(jù)實際情況可以采用不同的箱變配置方案,一般將主變壓器和電容器等充油設備,放置在箱體外,設置兩個箱體,一個35kV箱體,一個10kV箱體,其中一個箱體預留保護裝置的位置。考慮節(jié)省資金,也可以將35kV斷路器等設備放于戶外,只設置10kV箱體。箱體的底座和骨架一般采用槽鋼和角鋼焊接而成,頂蓋和四壁采用金屬板內襯阻燃材料壓制而成,能起到隔熱的作用。根據(jù)當?shù)貙嶋H情況,可在訂貨時對主體結構提出相應的要求。我縣地處鹽堿地帶,對設備的抗腐蝕性能要求較高,因此除主體框架采取了防腐工藝加工外,箱體的整體外層襯板采用了0.5mm厚的不銹鋼板。維護走廊是箱變正常運行和檢修中的重要環(huán)節(jié),箱變的一個缺陷就是空間狹小,廠家從成本和設備緊湊性考慮,維護走廊一般都盡量壓縮。在選型時應該將維護走廊作為一項指標來考慮,不然會給將來的運行和維護,造成很大麻煩。箱體的密封和防塵是一個重要方面,特別是保護裝置對防塵等指標要求較高,應引起重視。箱體的底板下面,一般作為電纜室,在考慮箱體基礎的設計時,應顧及到電纜的安裝和維護方便,應考慮人員出入、通風以及照明等方面的要求。2.5.箱式變電站總體布置35kV箱式變電站高壓室額定電壓35kV,低壓室額定電壓10kV。在結構設計上具有防壓、防雨和防小動物等措施及占地面積小、操作方便,安全可靠、可以移動等特點。箱式變電站主要包括5部分,分別為框架、高壓室、低壓室、變壓器室、監(jiān)控室〔1框架：基本結構是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成,門和頂蓋用鋼板制作?！?高壓室：裝備真空斷路器?！?低壓室：裝備固定式低壓配電屏、包括主開關柜等。變壓器室：配備2500kVA油浸式變壓器。監(jiān)控室：裝備計量柜、后臺監(jiān)控柜、通信柜等。335kV箱式變電站設備選型3.1設備選型3.1.1箱式變電站設備選型應注意的方面電氣設備的選擇是變電所電氣設計的主要內容之一,正確的選擇電氣設備的目的是為了使導體和電器無論在正常情況或故障情況下,均能安全、經濟合理的運行。在進行設備選擇時,應根據(jù)工程實際情況,在保證安全、可靠的前提下,積極而穩(wěn)妥的采用新技術,并注意節(jié)約投資,選擇合適的電氣設備。在發(fā)電廠和變電所中,采用的電氣設備種類很多,其作用和工作條件并不一樣,具體選擇的方法也不同,但對他們的基本要求都是相同的。電氣設備的選擇的一般要求是：〔1滿足工作要求。應滿足正常運行、檢修以及短路過電壓情況下的工作要求?！?適應環(huán)境條件。陰干當?shù)氐沫h(huán)境條件進行校驗?！?先進合理。應力求技術先進和經濟合理。〔4整體協(xié)調。應與整個工程的建設標準協(xié)調一致?！?適應發(fā)展。應適當考慮發(fā)展,留有一定的裕量。〔6電氣設備能安全、可靠的工作,必須按正常工作條件進行選擇,斌干短路條件校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。3.1.2設備選型的基本原理1．額定電壓電氣設備的額定電壓是標示在其銘牌上的線電壓。電器可以長期在其額定電壓的110%-115%下安全運行,這一電壓成為最高允許工作電壓。當在220KV及以下時其為1.05,當為330-500KV是,其為1.1。另外,電氣設備還有一個最高工作電壓,即允許長期運行的最高電壓,一般不得超過其額定電壓的10%-15%。在選擇時,電氣設備的額定電壓不應低于安裝地點的電網額定電壓,即式中,－電氣設備銘牌上所標示的額定電壓〔KV；－電網額定工作電壓〔KV。110KV以下電壓等級的電氣設備絕緣裕度較大。因此,在非高海拔地區(qū),按所在電網的額定電壓選擇電氣設備的額定電壓即可滿足要求。2．額定電流滿足此條件的目的在于使電氣設備的儲蓄溫度不超過長期發(fā)熱的最高允許溫度值。在額定周圍環(huán)境條件下,導體和電氣設備的額定電壓不應小于所在回路的最大工作電流,即式中,－電氣設備銘牌上所標示的額定電流〔A－回路中的最大工作電流〔A在決定時,應以變壓器和線路的負荷作為出發(fā)點,同時考慮這些設備的長期工作狀態(tài)。在確定變壓器回路的最大長期工作電流時,應考慮到變壓器過負荷運行的可能性；母線分段電抗器的最大長期工作電流應為保證該母線負荷所需的電流；出線回路的最大長期工作電流處考慮線路正常過負荷電流外,還應考慮事故時由其他回路轉移過來的負荷。表2.2各支路最大持續(xù)電流回路名稱最大長期工作電流變壓器回路1.3~2倍的變壓器額定電流出線回路1.05倍的最大負荷電流續(xù)表母聯(lián)回路母線上最大一臺變壓器的分段回路變電所應滿足用戶的一級負荷和二級負荷匯流回路按實際潮流分布計算3.環(huán)境條件選擇電氣設備時,還應考慮其安裝地點的環(huán)境條件,當氣溫、風速、污穢、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣的基本使用條件時,應采取相應的措施?！?空氣溫度。標準的電氣周圍空氣溫度為40℃。若安裝地點日最高溫度高于40℃,但不超過60℃,則因散熱條件較差,最XX續(xù)工作電流應適當減少,則設備的額定電流應按下式修正：式中,Ial—電氣設備的額定電流經實際的周圍環(huán)境溫度修正后的允許電流〔AKt—溫度修正系數(shù)al—電氣設備的長期發(fā)熱最高允許溫度〔℃—實際的周圍環(huán)境溫度,取所在地方最熱月平均最高溫度〔℃—電氣設備的額定環(huán)境溫度〔℃設備的額定環(huán)境溫度一般取40℃,如周圍環(huán)境溫度高于40℃,但小于或等于60℃時,其允許電流一般可按每增加1℃,其額定電流減少1.8%進行修正；當環(huán)境溫度低于40℃,每降低1℃,額定電流可增加0.5%,但其最大負荷不得超過其額定電流的20%。裸導體的額定環(huán)境溫度一般取25℃,如安裝地點的環(huán)境溫度在-5℃~50℃范圍內變化時,其允許通過的電流可按上市進行修正?！?海拔高度。在電氣設備使用條件中,制造廠規(guī)定的基準海拔高度為1000沒。當海拔升高時,空氣密度降低,散熱條件變壞,是高壓電器在運行中溫升增加,但應空氣溫德隨海拔高度升高而遞減,其值足以補償海拔升高對電氣溫升的影響,因而高壓電在高海拔地區(qū)〔不超過4000米使用時,其額定電流可以保持不變。當海拔高度超過規(guī)定值時,由于大氣壓力空氣密度和濕度相應減少,使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降,顯然對內絕緣影響較小,但對外絕緣影響較大。在海拔高度為1000~3500米的范圍內,海拔高度每升高100米,電器最高工作電壓要下降1%,以此修正電器最高工作電壓值。4短路條件進行校電氣設備按短路故障情況進行校驗,就是要按最大可能的短路故障〔通常為三相短路故障時的動、熱穩(wěn)定度進行校驗。但有熔斷器和有熔斷器保護的電器和導體〔如電壓互感器等,以及架空線路,一般不必考慮動穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度的校驗,對電纜,也不必進行動穩(wěn)定度的校驗。在電力系統(tǒng)中盡管各種電氣設備的作用不一樣,但選擇的要求和條件有諸多是相同的。為保證設備安全、可靠的運行,各種設備均按正常工作的條件下的額定電壓和額定電流選擇,并按短路故障條件校驗其動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。1、熱穩(wěn)定校驗校驗電氣設備的熱穩(wěn)定性,就是校驗設備的載流部分在短路電流的作用下,其金屬導電部分的溫度不應超過最高允許值。如果滿足這一條件,則選出的電氣設備符合熱穩(wěn)定的要求。作熱穩(wěn)定校驗時,已通過電氣設備的三項短路電流為依據(jù),工程計算中常用下式校驗所選的電氣設備是否滿足熱穩(wěn)定的要求,即：式中,——三相短路電流周期分量的穩(wěn)定值〔KA；——等值時間〔亦稱假想時間s,可由圖4-1查得；——制造廠規(guī)定的在ts內電器的熱穩(wěn)定電流〔KA；t為與Ith相對應的時間〔s。短路計算時間。校驗短路熱穩(wěn)定的短路計算時間應為繼電保護動作時間top和斷路器全開斷時間toc之和,即式中,——保護動作時間,主要有主保護動作時間和后備保護動作時間,當為主保護動作時間時一般取0.05s；當為后備保護時間時一般取2.5s；——斷路器全開斷時間〔包括固有分閘時間和燃弧時間。如果缺乏斷路器分閘時間數(shù)據(jù),對快速及中速動作的斷路器,取toc=0.1-0.5s,對低速動作的斷路器,取toc=0.2s。校驗導體和110KV以下電纜的短路熱穩(wěn)定性時,所用的計算時間,一般采用主保護的動作時間加上相應地斷路器的全分閘時間.如主保護有死區(qū)時,則應采用能對該死區(qū)起作用的后備保護的動作時間,并采用相應處的短路電流值。校驗電器和110KV以上沖油電纜的短路電流計算時間,一般采用后備保護動作時間加相應的斷路器全分閘時間。2、動穩(wěn)定校驗當電氣設備中有短路電流通過時,將產生很大的電動力,可能對電氣設備產生嚴重的破壞作用。因此,各制造廠所生產的電器,都用最大允許的電流的幅值imax或最大有效值Imax表示其電動力穩(wěn)定的程度,它表明電器通過上述電流時,不至因電動力的作用而損害。滿足動態(tài)穩(wěn)定的條件為ish≤imax或Ish≤Imax式中ish及Ish——三相短路時的沖擊電流及最大有效值電流。電氣設備的選擇除了要滿足上述技術數(shù)據(jù)要求外,尚應根據(jù)工程的自然環(huán)境、位置〔氣候條件、厭惡、化學污染、海拔高度、地震等、電氣主接線極短路電流水平、配電裝置的布置及工程建設標準等因素考慮。3.1.3高低壓電器設備選擇的要求〔1高壓一次設備的選型高壓一次設備的選擇,必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求,同時設備應安全可靠的運行,運行維護方便,投資經濟合理。高壓電器的選擇和校驗可按表3.1所列各項條件進行。現(xiàn)僅對選擇的特殊條件或簡要步驟予以介紹。表3.1高壓電器選擇與校驗條件項目設備額定電壓額定電流開斷電流動穩(wěn)定熱穩(wěn)定高壓斷路器UN,et≥UNIN,et≥ImaxIbr≥I∞iet≥ishI2t≥I2∞tima隔離開關—負荷開關Ibr≥I∞高壓熔斷器Ibr≥I∞或Ish〔2低壓一次設備選型低壓一次設備的選擇,與高壓一次設備的選擇一樣,必須考慮安裝地點并滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求；同時設備工作安全可靠,運行維護方便,投資經濟合理。低壓一次設備的選擇校驗項目如表表3.2低壓一次設備的選擇校驗項目設備名稱電壓〔V電流〔A斷流能力〔kA短流電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓熔斷器√√√——低壓刀開關√√√√√低壓負荷開關√√√√√低壓斷路器√√√√√3.1.4斷路器的選型〔135kv側斷路器的選擇流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：額定電壓選擇：額定電流的選擇：開斷電流選擇：<點短路電流>選用ZN12-35型斷路器,其技術參數(shù)如下表所示：表3.3ZN12-35型斷路器的技術參數(shù)斷路器型號額定電壓KV額定電流A最高工作電壓KV額定斷流容量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SZN12-3535300040.56.6176.60.06熱穩(wěn)定效驗：電弧持續(xù)時間取0.04s,熱穩(wěn)定時間為：因此需要計入短路電流的非周期分量,查表得非周期分量的等效時間T=0.05S,所以,滿足熱穩(wěn)定效驗。動穩(wěn)定效驗：滿足動穩(wěn)定效驗,因此所選斷路器合適。3.1.5熔斷器的選型熔斷器額定電流的選擇,除了根據(jù)環(huán)境條件確定采用戶內或戶外、根據(jù)用于保護電力線路和電氣設備還是保護互感器確定采用RN1〔及其改進型RN3、RN5、RN6或RN2等項目外,還包括熔管的額定電流和熔體的額定電流選擇?！?熔管額定電流為了保證熔斷器殼不致過熱毀壞,要求熔斷器熔管的額定電流IN,f1不小于熔體的額定電流IN,f2即：IN,f1≥IN,f2〔3.6〔2熔體的額定電流IN,f2=kImax〔3.7式中Imax—熔斷器所在電路最大工作電流；k—可靠系數(shù)。為防止熔體誤動作而考慮留有一定裕度。對于變壓器回路k的取值,在不計電動機自起動時k=1.1~1.3,記入自起動時k=1.5~2.0；對于電力電容器回路,一臺電容器時k=1.5~2.0,一組電容器時k=1.3~1.8?！?熔斷器開斷電流校驗Ibr≥I∞〔或Ish〔3.8對于沒有限流作用的熔斷器,選擇時用沖擊電流的有效值Ish進行校驗；對于有限流作用的熔斷器,在電流過最大值之前已截斷,故不計非周期分量的影響,而取I∞〔Ik進行校驗。高壓熔斷器選用RW5-35/50如表表3.4高壓熔斷器技術參數(shù)型號額定電壓額定電流溶絲額定電流額定開斷電流斷路容量上限下限RW5-35/503550A40A6.3kA200MVA15MVA3.1.6互感器的選型電流互感器1、選擇：根據(jù)電網額定電壓等其他條件,查《常用設備手冊》選擇35kv:LCZ--35當電流互感器用于測量時,其一次側額定電流應盡量選擇比回路中工作電流大1/3左右,以保證測量儀表最佳工作,并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹甘?。電流互感器〔CT是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡元件,用以分別向測量儀表、繼電器線圈供電,正確反映電氣設備正常運行和故障情況。作用是：將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈返男‰娏鳌?A或1A,使測量儀表和保護裝置標準化,小型化,并使其結構巧,價格便宜和便于屏內安裝；使二次設備與高壓部分隔離,且互感器二次側均接地,從而保證設備和人身的安全。電壓互感器根據(jù)電網額定電壓、一次電壓、二次電壓等條件,查《常用設備手冊》,選擇電壓互感器型號如下：JDJJ—35電壓互感器〔PT是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡元件,用以分別向測量儀表、繼電器線圈供電,正確反映電氣設備正常運行和故障情況。作用是：將一次回路的高電壓變?yōu)槎位芈返牡碗妷?使測量儀表和保護裝置標準化,小型化,并使其結構巧,價格便宜和便于屏內安裝：使二次設備與高壓部分隔離,且互感器二次側均接地,從而保證設備和人身的安全。3.1.7隔離開關的選型額定電壓選擇：額定電流的選擇：極限通過電流選擇：<點短路電流>選用型,具體參數(shù)如下表表3.5型隔離開關的技術參數(shù)隔離開關型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4S35200010031.5熱穩(wěn)定效驗：動穩(wěn)定效驗：滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求,因此所選隔離開關合適。3.1.8開關柜的選型制造廠生產各種不同電路的開關柜、配電屏或標準元件,品種很多。設計時可按照主接線選擇相應電路的柜、屏或元件,組成一套配電裝置。高壓開關柜和低壓配電屏的選擇,應滿足變配電所一次電路圖的各要求并經幾個方案的技術經濟比較后,優(yōu)選出柜、屏的型式及其一次線路方案編號,同時確定其中所有一、二次設備的型號和規(guī)格。向開關電器廠訂購高壓開關柜時應向廠家提供一、二次電路的圖紙及有關技術資料。435kV箱式變電站一次系統(tǒng)及二次系統(tǒng)設計4.1主電路設計4.1.1一次系統(tǒng)設計原則概括地說,對主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經濟四個方面。安全包括設備安全及人身安全。要滿足這一點,必須按照國家標準和規(guī)范的規(guī)定,正確選擇電氣設備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護系統(tǒng),考慮各種人身安全的技術措施?？煽烤褪侵鹘泳€應滿足對不同負荷的不中斷供電,且保護裝置在正常運行時不誤動、發(fā)生事故時不拒動,能盡可能的縮下停電范圍。為了滿足可靠性要求,主接線應力求簡單清晰。電器是電力系統(tǒng)中最薄弱的元件,所以不應當不適當?shù)卦黾与娖鞯臄?shù)目,以免發(fā)生事故。靈活是用最少的切換,能適應不同的運行方式,適應調度的要求,并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式,使發(fā)生故障時停電時間最短,影響范圍最小。因此,電氣主接線必須滿足調度靈活、操作方便的基本要求。經濟是指在滿足了以上要求的條件下,保證需要的設計投資最少。在主接線設計時,主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間。欲使主接線靈活、可靠,必須要選用高質量的設備和現(xiàn)代化的自動裝置,從而導致投資費用的增加。因此,主接線的設計應滿足可靠性和靈活性的前提下,做到經濟合理。主要應從投資聲、占地面積少、電能損耗小等幾個方面綜合考慮。4.1.2一次系統(tǒng)設計35kV母線采用單母線接線,10kV側母線采用單母線分段接線。箱體采用了雙層密封,雙層鐵板間充入高強度聚胺脂,具有隔溫、防潮等特點。外層采用不銹鋼體,底盤鋼架采用金屬噴鋅技術,有良好的防腐性能。內層采用鋁合金扣板箱體內安裝空調及除濕裝置,從而是設備運行不受自然環(huán)境及外界污染的影響。4.2電氣二次系統(tǒng)設計4.2.1二次系統(tǒng)定義及分類箱式變電站的設備通?？煞譃橐淮卧O備和二次設備兩大類。主接線所連接的都是一次設備,而二次設備是指測量表計、控制及信號設備、繼電保護設備、自動裝置和運動裝置等。根據(jù)測量、控制、保護和信號顯示的要求,表示二次設備相互連接關系的電路,稱為二次接線或二次回路。按二次接線電源性質分,有交直流回路,按二次接線的用途來分,有操作電源回路、測量表計回路、斷路器控制和信號回路、中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路等。4.2.3二次系統(tǒng)設計全站智能化設計,保護系統(tǒng)采用變電站微機自動化保護裝置,該系統(tǒng)做為分層、分布式多CPU的綜合自動化系統(tǒng),包括了變電站所需的各種繼電保護如變壓器保護、35kV/10kV線路保護、電容器保護等,具有變電站的測量、實時數(shù)據(jù)采集、運行工況監(jiān)視、控制操作、自動控制與調節(jié)及全部遠動功能。系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng),配置、擴展、組態(tài)靈活、控制管理集中、功能分散,數(shù)據(jù)處理實時性強,傳輸安全可靠,操作靈活方便。對于變電站的整個保護系統(tǒng)主要采用以下幾個裝置,它們都具有以下特點：裝置有抗系統(tǒng)諧波的能力；裝置有自檢功能,自檢出錯報警及閉鎖保護；裝置出口及動作回路可設投切壓板；裝置保護動作出口與監(jiān)控動作出口各自獨立；裝置集測量、計量、保護、控制功能于一體。5箱式變電站綜合保護5.1變電站綜合自動化技術介紹5.1.1變電站綜合自動化概述變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現(xiàn)對變電站二次設備〔包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等的功能進行重新組合、優(yōu)化設計,對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內各設備間相互交換信息,數(shù)據(jù)共享,完成變電站運行監(jiān)視和控制任務。變電站綜合自動化替代了變電站常規(guī)二次設備,簡化了變電站二次接線,是提高變電站安全穩(wěn)定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。國外變電站綜合自動化公司主要有：德國：西門子、ABB、AEG美國：GE、西屋瑞士：BBC法國：阿爾斯通日本：三菱電氣、關西1975年,日本關西、三菱公司開始研究,1979年12月SDCS-1在那須其竹克里變電站投運。1985年德國西門子公司的LSA678在德國漢諾威投運。國內主要有：北京四方：CSC2000XX南瑞集團：BSJ-2200南瑞繼保：RCS-9000國電南自：PS6000許繼集團：CBZ-8000XX東方電子：DF3000上海惠安：PowerComm2000北京德威特：DVPS-6001987年由清華大學電機工程系研制的我國第一套變電站綜合自動化系統(tǒng)在XX威海的望島變電站〔35KV城市變投運。90年代我國的變電站綜合自動化蓬勃發(fā)展。目前技術已比較成熟。5.1.2變電站綜合自動化的優(yōu)越性〔1提高變電站的安全、可靠運行水平。〔2提高供電質量,提高電壓合格率?！?提高電力系統(tǒng)運行、管理水平?！?縮小占地面積,減少總投資?！?減少維護工作量,減少值班人員勞動量5.1.3變電站綜合自動化的基本功能1監(jiān)視和控制功能〔1數(shù)據(jù)采集〔模擬量、狀態(tài)量、脈沖量采集。在廠站端的遙測信息按重要程度分別在3--20s內在調度中心實現(xiàn)更新?！?事件順序記錄〔SOE,斷路器及保護動作順序記錄。〔3故障記錄〔35KV以下配電、故障錄波和測距〔110KV以上輸電?！?操作控制〔操作防誤、操作權限控制。五防：①防帶負荷拉、合隔離開關；②防誤入電間隔；③防誤分、合斷路器；④防帶電掛接地線；⑤防帶地線合隔離開關?！?安全監(jiān)視〔測量越限告警、越限記錄,裝置異常監(jiān)視?！?人機聯(lián)系〔顯示數(shù)據(jù)及畫面、輸入數(shù)據(jù)、人控操作、診斷與維護。〔7打印功能?！?數(shù)據(jù)處理與記錄?！?諧波分析與監(jiān)視。2微機保護功能微機保護功能是變電站綜合自動化系統(tǒng)最基本、最重要的功能。高壓輸電線主保護、后備保護；主變壓器主保護、后備保護；母線保護、配電線路保護、無功補償電容器組保護、小電流接地系統(tǒng)單相接地選線。3其他安全自動裝置控制功能〔1電壓、無功綜合控制〔有載調壓變分接頭調整,無功補償裝置?！?低頻減載控制。〔3備用電源自動投入控制〔明備用,暗備用?！?時鐘對時功能〔5各種裝置的自診斷功能4通信功能〔1現(xiàn)場級通信：系統(tǒng)內部的現(xiàn)場級通信。解決監(jiān)控主機與各子系統(tǒng)及各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信、信息交換問題。〔2與上級調度通信：綜合自動化系統(tǒng)兼有RTU〔遠程終端單元全部功能,可將采集的模擬量、開關量等信息及事件記錄等上傳至調度中心,同時接受調度中心下達的各種操作、控制、定值修改等命令。5.2變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展及結構形式5.2.1變電站綜自系統(tǒng)發(fā)展的基本趨勢1保護監(jiān)控一體化這種方式在35kV及以下的電壓等級中已普遍采用,今后在llOkV及以上的線路間隔和主變三側中采用此方式也已是大勢所趨,它的好處是功能按一次單元集中化,利于穩(wěn)定的進行信息采集以及對設備狀態(tài)進行控制,極大地提高了性能效率比。其目前的缺點也是顯而易見的：此種裝置的運行可靠性要求極高,否則任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停役。可靠性、穩(wěn)定性要求高,這也是目前11O千伏及以上電壓等級還采用保護和監(jiān)控分離設置的原因之一。隨著技術的發(fā)展,冗余性、在線維護性設計的出現(xiàn),將使保護監(jiān)控一體化成為必然。2人機操作界面接口統(tǒng)一化、運行操作無線化無人無建筑小室的變電站,變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作,將通過一個手持式可視無線終端,邊監(jiān)視一次設備邊進行操作控制,所有相關的量化數(shù)據(jù)將顯示在可視無線終端上。3就地通訊網絡協(xié)議標準化強大的通訊接口能力,主要通訊部件雙備份冗余設計<雙CPU、雙電源等>,采用光纖總線等等,使現(xiàn)代化的綜合自動化變電站的各種智能設備通過網絡組成一個統(tǒng)一的、互相協(xié)調工作的整體。4數(shù)據(jù)采集和一次設備一體化除了常規(guī)的電流電壓、有功無功、開關狀態(tài)等信息采集外,對一些設備的在線狀態(tài)檢測量化值,如主變的油位、開關的氣體壓力等等,都將緊密結合一次設備的傳感器,直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫中。高技術的智能化開關、光電式電流電壓互感器的應用,必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。5.2.2變電站綜合自動化系統(tǒng)結構形式由前面變電站綜合自動化技術的發(fā)展歷程可以知道其發(fā)展形成的結構形式,根據(jù)綜合自動化系統(tǒng)的設計思想和安裝的物理位置的不同,其硬件結構可以分為很多種類。但從國內外變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展的過程來看,其結構形式可以分為集中式結構形式、分層分布式結構形式,分層分布式結構形式又分為集中組屏、分散安裝、分散安裝與集中組屏相結合等幾種。集中式結構形式可以及時采集變電站中各種模擬量、開關量,完成對變電站的數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)控、制表、打印、時間順序記錄等功能；能完成對變電站主要設備和進、出線的保護任務；系統(tǒng)還有自診斷和自恢復功能,結構緊湊,體積小,可大大節(jié)省占地面積；造價低,實用性強,適合小型變電站的新建和對老站的改造。但是存在好多不足:每臺計算機的功能較集中,如果一臺計算機出現(xiàn)故障,影響面大,可靠性降低；所用的軟件復雜,修改工作量大,系統(tǒng)調試麻煩；組態(tài)不靈活,對不同主接線會有不同規(guī)模的變電站,軟硬件都必須另行設計,工作量大,不利于批量生產；集中式與傳統(tǒng)式相比不直觀,調試和維護不方便,程序設計麻煩,只適合于保護算法比較簡單的情況。所以不選擇集中式的結構形式。分層分布式結構形式,所謂分布式是指在結構上采用主、從CPU協(xié)同工作方式,各功能模塊之間采用網絡技術或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力,解決了集中式結構中計算機處理的瓶頸問題,方便系統(tǒng)擴展和維護,局部故障不影響其他模塊的正常運行。整個變電站的一、二次設備可分為三層,即變電站層,單元層〔或間隔層和設備層,如下圖〔3-1所示,每一層完成不同的功能,每一層由不同的設備或子系統(tǒng)組成。變電站稱為2層,單元層為1層,設備層為0層。設備層主要指變電站內的變壓器、斷路器、隔離開關、電壓互感器和電流互感器等一次設備。變電站綜合自動化系統(tǒng)主要位于單元層和變電站層。單元層一般按斷路器的間隔劃分,具有測量、控制部件和繼電保護部件。測量、控制部件負責該單元的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和連鎖及事件順序記錄等；繼電保護部件負責該線路或變壓器或電容器的保護、故障錄波等。因此單元層本身是由各種不同的單元裝置組成,通常把繼電保護、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能組合在一起的裝置稱為保護單元,而把測量和控制功能組合在一起的裝置稱為控制單元。兩者統(tǒng)稱為間隔級單元。這些獨立的單元裝置直接通過局域網絡或串行總線與變電層聯(lián)系；也可設有數(shù)采管理機或保護管理機,分別管理各測量、監(jiān)視單元和保護單元,然后集中由管理機與變電層通信。因此,單元層本身實際上就是兩級系統(tǒng)的結構。管理機承擔者上傳下達的重要任務,對下它可以管理各種間隔單元裝置,對上則通過設立開放式結構的站級網絡接口,將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控主機或調度端。變電層包括全站性的監(jiān)控主機、工程師機、遠動控制機等。該層設現(xiàn)場總線或局域網,供各主機之間與間隔層之間交換信息。5.3TDI-3000型變配電所微機保護及綜合自動化系統(tǒng)5.3.1TDI-3000系統(tǒng)構成TDI-3000型變配電所微機保護及綜合自動化系統(tǒng)是專門為鐵路電力變配電所研制的,集保護、測量、控制、通信于一體的新型鐵路變配電所綜合自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分層分布式結構,運用面向對象的設計思想,本著分散控制、集中監(jiān)控的原則設計,能適用于各電力變配電所綜合自動化系統(tǒng)的實際需求,完成各變配電所變壓器、進線、饋線、自閉貫通線、母聯(lián)、電容器、調壓器等一次設備的保護、測量、控制、報警功能。系統(tǒng)包括當?shù)乇O(jiān)控后臺、通信管理單元、間隔單元。通信網絡所內通信采用10/100M工業(yè)以太網進行數(shù)據(jù)交換,保證了通信大量數(shù)據(jù)的吞吐能力及效率；綜合自動化系統(tǒng)的所內通信支持分層分布式控制,符合ISO相關國際標準；綜合自動化系統(tǒng)的所內通信媒質全部采用屏蔽線纜,通信容量大,抗干擾能力強保護配置TDI-3000型變配電所微機保護及綜合自動化系統(tǒng)以一次設備為對象配置保護測控,保護測控裝置主要包括：TDI-3611電鐵線路保護測控裝置TDI-3612電鐵貫通線保護測控裝置TDI-3641電鐵電容器保護測控裝置TDI-3661電鐵調壓器保護測控裝置系統(tǒng)具備雙重閉鎖功能：保護測控單元之間重要的閉鎖功能都由硬線接線實現(xiàn),同時軟件聯(lián)動閉鎖功能作為硬線閉鎖的后備。5.3.2TDI-3000系統(tǒng)主要功能TDI-3000型變配電所微機保護及綜合自動化系統(tǒng)在變配電所內設置國際知名品牌工業(yè)計算機與22英寸液晶顯示器,并配置當?shù)乇O(jiān)控軟件,完成當?shù)乇O(jiān)控功能。當?shù)乇O(jiān)控后臺完成的主要監(jiān)控功能如下：<1>測量量監(jiān)視及處理功能實時監(jiān)視所內各電壓、電流、功率、溫度等測量量,并顯示在畫面上；對各測量量形成實時數(shù)據(jù),并實現(xiàn)越限告警。〔2信號量監(jiān)視及處理功能實時監(jiān)視各信號及保護出口,并在畫面中顯示變位點的變位狀態(tài)；實時監(jiān)視各保護測控單元的保護信號、自檢報告、事件報告,并發(fā)出預告報警、事故報警、設備故障報警等信息,提示維護人員及時處理?！?控制功能維護人員可實現(xiàn)的控制功能有：斷路器、隔離開關的合閘/分閘操作；調壓器的黨委調節(jié)；軟壓板的投入/退出操作；開關的程控操作；信號復歸；保護測控單元復歸；保護測控單元定值修改及查詢；定值區(qū)切換?！?畫面顯示功能當?shù)乇O(jiān)控軟件提供人性化的畫面顯示,能實時監(jiān)視變配電所內的開關運行狀態(tài),多窗口動態(tài)顯示各種故障信息、信息告警信息,顯示故障錄波、負荷錄波及諧波分析信息；動態(tài)顯示全所的遙測量〔5權限管理功能系統(tǒng)操作員根據(jù)實際需要給安全等級不同的維護人員、值班人員設定不同的操作權限,當維護人員進行各種控制操作時必須首先輸入密碼,只有通過了監(jiān)控軟件的權限和密碼檢查后方可進行,以確保系統(tǒng)的安全性。〔6數(shù)據(jù)存儲功能可將各保護測控單元的自檢報告、事件報告、故障報告、整定值存為計算機文件或存入數(shù)據(jù)庫,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份或轉儲。系統(tǒng)維護功能當?shù)乇O(jiān)控軟件中的系統(tǒng)維護軟件可完成整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的建立及修改、畫面建立及修改、歷史數(shù)據(jù)庫的管理、系統(tǒng)運行參數(shù)的定義、修改及系統(tǒng)程序的維護。系統(tǒng)維護軟件人機界面友好,使用方便,所有數(shù)據(jù)的建立、修改、畫面的建立均無需編程,而是采用人機對話方式用專用工具直觀編輯。不需編程的專業(yè)知識,用戶便可組態(tài)完成所需系統(tǒng)的建立、修改?！?中央信號報警功能當微機保護測控裝置出口動作、告警信號出口動作、重要遙信變位時會啟動所內中央信號報警裝置,發(fā)出警鈴、警笛報警音響信號,人工語音同步播報?！?通信管理單元功能TDI-3011遠動通信單元及工業(yè)以太網交換機、接口轉換設備等通信設備,完成變配電所內部網絡和外部網絡的互連,收集變配電所內所有保護/測控/IED裝置/其它智能設備等的信息,并上正確執(zhí)行調度及當?shù)乇O(jiān)控后臺下達的各種控制命令。TDI-3011遠動通信單元同時具有雙機熱備功能。綜合自動化系統(tǒng)配置的各種通信管理單元具有通信規(guī)約的轉換與系統(tǒng)內外的隔離功能,防止將系統(tǒng)外部故障引入系統(tǒng)內部。與PSCADA調度所系統(tǒng)通信、與PMMIS綜合維修段系統(tǒng)通信、與相鄰電力遠動監(jiān)控終端RTU通信〔可選、所內數(shù)據(jù)通信、與其它智能設備通信的功能。主要間隔單元設備功能TDI-3611線路保護測控裝置三段低電壓閉鎖方向過流保護：每段低電壓閉鎖或方向閉鎖可單獨投退,具有后加速功能；三相一次自動重合閘功能：有保護啟動和不對應啟動重合閘方式兩種,重合閘還具有檢同期和檢無壓功能,彈簧長時間未儲能閉鎖重合閘；兩時限低周減載功能：具有低壓閉鎖和無流閉鎖功能,低周減載一時限經滑差閉鎖,二時限不經滑差閉鎖,出口跳閘或告警可選擇；兩段零序過流保護功能：零序過流動作告警或跳閘可選擇；過負荷告警功能：過負荷告警或跳閘可選擇；小電流接地選線功能：可選用基波或5次諧波零序功率方向判斷,選線后發(fā)告警信號；母線絕緣監(jiān)察功能：可監(jiān)視系統(tǒng)某相接地；失壓保護功能：母線失壓跳閘；監(jiān)控功能：裝置具有遙信功能、遙控功能,以及脈沖電能采集功能；GPS時鐘同步輸入；具有操作箱、控制回路斷線、故障錄波、信號、PT斷線檢測等功能；面板上具有漢字液晶顯示和鍵盤,還具有運行、告警、跳位、合位、保護跳閘和保護重合閘指示燈；裝置通過CAN總線與TDI-3011通訊,可完成遠方監(jiān)視、控制和操作功能。TDI-3612潰線保護測控裝置三段低電壓閉鎖方向過流保護：每段低壓閉鎖、方向閉鎖可單獨投退,并具有后加速功能；三相一次自動重合閘功能,重合閘具有檢無壓功能；備用電源自投功能：當裝置工作于備供側時設有備自投功能；同期合閘功能：具有檢頻差、檢角差、檢壓差和檢無壓功能；零序過流保護功能：零序過流動作告警或跳閘可選擇；過負荷告警功能：過負荷告警或跳閘可選擇；小電流接地選線功能：可選用基波或5次諧波零序功率方向判斷,選線后發(fā)告警信號；失壓保護功能：母線失壓跳閘；監(jiān)控功能：裝置具有遙信功能、遙控功能,以及脈沖電能采集功能；GPS時鐘同步輸入；具有操作箱、控制回路斷線、故障錄波、信號、PT斷線檢測和絕緣監(jiān)察等功能；面板上具有漢字液晶顯示和鍵盤,還具有運行、告警、跳位、合位、護跳閘和保護重合閘指示燈；裝置通過現(xiàn)場總線與TDI-3011通訊,可完成遠方監(jiān)視、控制和操作功能。5.3.3瞬時電流速斷保護的工作原理瞬時電流速斷保護又稱Ⅰ段電流保護,它是反應電流增大而能瞬時動作切除故障的電流保護。圖形符號：Ｉ＞當系統(tǒng)電源電勢一定,線路上任一點發(fā)生短路故障時,短路電流的大小與短路點至電源之間的電抗〔忽略電阻及短路類型有關,三相短路和兩相短路時,流過保護安裝地點的短路電流可用下式表示5-15-2式中——系統(tǒng)等電源相電勢；——系統(tǒng)等效電源到保護安裝處之間的電抗；——線路千米長度的正序電抗；——短路點至保護安裝處距離。由式〔5.1-1、式〔5.1-2可見,當系統(tǒng)運行方式一定時,和是常數(shù),流過保護安裝處的短路電流,是短路點至保護安裝處距離的函數(shù)。短路點距離電源越遠〔越大,短路電流值越小。5.3.4原理接線圖5.1——1瞬時電流速斷保護原理接線圖瞬時電流速斷保護單相原理接線,如圖〔5.1—1所示,它是由電流繼電器KA〔測量元件、中間繼電器KM、信號繼電器KS組成。正常運行時,流過線路的電流是負荷電流,其值小于其動作電流,保護不動作。當在被保護線路的速斷保護范圍內發(fā)生短路故障時,短路電流大于保護的動作值,KA常開觸電閉合,啟動中間繼電器KM,KM觸電閉合,啟動信號繼電器KS,并通過斷路器的常開輔助觸電,接到跳閘線圈YT構成通路,斷路器跳閘切除故障線路。因電流繼電器的觸電容量比較小,若直接接通跳閘回路,會被破壞,而KM的觸點容量較大,可直接接通跳閘回路。另外,考慮當線路上裝有管型避雷器時,當雷擊線路使避雷器放電時,而避雷器放電的時間約為0.01s,相當于線路發(fā)生順勢短路,避雷器放電完畢,線路即恢復正常工作。在這個過程中,瞬時電流速斷保護不應誤動作,因此可利用帶延時0.06～0.08s中間繼電器來增大保護裝置固有動作時間,以防止管型避雷器放電引起瞬時電流速斷保護的誤動作。信號繼電器繼電器KS的作用以指示保護動作,以便運行人員處理和分析故障。5.3.5瞬時電流速斷保護的整定計算在繼電保護裝置的整定計算中,一