智能GIS變電站一次部分設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u28645電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì) 2324601.1作用 225631.2電氣主接線(xiàn)選擇原則 280772.主變壓器的選擇 2236982.1變壓器選擇依據(jù) 27782.2主變壓器型式的選擇 3132433.短路電流計(jì)算 4162043.1線(xiàn)路參數(shù)計(jì)算 4286043.2220kV側(cè)短路電流計(jì)算 633403.335kV側(cè)短路電流計(jì)算： 7105903.4110kV側(cè)短路電流計(jì)算： 8186414.導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 10229604.1斷路器的選擇 10133424.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇 13116814.335kV電流互感器的選擇 15222374.4導(dǎo)體選擇 16187624.5支柱絕緣子的選擇 17228654.6穿墻套管的選擇 1877474.7電壓互感器的選擇 19121705.防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 20240125.1防雷設(shè)計(jì) 20259715.2避雷器的選擇 20115606.智能變電站二次系統(tǒng)的技術(shù)要求 26143976.1智能變電站二次系統(tǒng)的技術(shù)要求 26137806.2GIS設(shè)備智能化配置情況 26205347.保護(hù)配置 27144757.1電力變壓器保護(hù) 27180007.2出線(xiàn)保護(hù)配置 2716679參考文獻(xiàn) 27緒論課題研究背景及意義：隨著世界各國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)越來(lái)越重視，智能變電站作為重要的組成部分雨后春筍般的出現(xiàn)。可以說(shuō)變電站智能化的本質(zhì)是將測(cè)控裝置更多與現(xiàn)場(chǎng)一次裝置進(jìn)行信息交互，使整個(gè)系統(tǒng)能夠高度自動(dòng)化及功能集成化，這也將是未來(lái)發(fā)展的方向。目前，我國(guó)已在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷地提高了系統(tǒng)的性能，有了很大的突破創(chuàng)新技術(shù)，也在一定程度上變革了運(yùn)維模式，但依然存在一些問(wèn)題。在此背景之下，就220kV智能GIS變電站的一次部分設(shè)計(jì)不斷地進(jìn)行探究，為智能變電站在我國(guó)的發(fā)展建設(shè)提供些許借鑒和參考。電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)1.1作用主接線(xiàn)是由高壓電氣通過(guò)連接線(xiàn)，按其功能要求組成的接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流，高電壓的系統(tǒng)。主接線(xiàn)代表的是發(fā)電廠(chǎng)或變電站的高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)。主接線(xiàn)方案對(duì)發(fā)電廠(chǎng)變電站電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，二次接線(xiàn)，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的配置，運(yùn)行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)檢修的安全與方便等，都有著重大的影響，并且也直接關(guān)系到所在電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，主接線(xiàn)設(shè)計(jì)必須要經(jīng)過(guò)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分論證和比較，綜合考慮各個(gè)影響因素，最終得到實(shí)際工程確認(rèn)的最佳方案。1.2電氣主接線(xiàn)選擇原則滿(mǎn)足以下原則：可靠性：滿(mǎn)足系統(tǒng)和用戶(hù)輸供電的可靠性及電能質(zhì)量。靈活性：適用各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)變。操作方便：主接線(xiàn)應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、布置合理、運(yùn)行方便，步驟少，便于運(yùn)行人員掌握，不易出錯(cuò)。經(jīng)濟(jì)性：在滿(mǎn)足以上三個(gè)條件下，應(yīng)力求節(jié)省一次投資，占地面積少，電能損耗少。便于擴(kuò)建：主接線(xiàn)除滿(mǎn)足當(dāng)前地需要外，還應(yīng)考慮將來(lái)有發(fā)展地可能性。2.主變壓器的選擇2.1變壓器選擇依據(jù)首先保證其可靠性。變壓器的臺(tái)數(shù)，容量直接影響電氣主接線(xiàn)的形式和配置結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)原始資料外，還應(yīng)考慮未來(lái)5至10年的發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小，饋線(xiàn)回路數(shù)，電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。相數(shù)容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)，一般采用三相變壓器；容量為600MW機(jī)組單元連接的主變壓器和500kV電力系統(tǒng)中的主變壓器應(yīng)綜合考慮運(yùn)輸和制造條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可采用單相變壓器組成三相變壓器。組數(shù)與結(jié)構(gòu)機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠(chǎng)多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個(gè)繞組的通過(guò)容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15%及以上；機(jī)組容量為200MW以上的發(fā)電廠(chǎng)采用發(fā)電機(jī)—雙繞組變壓器單元接入系統(tǒng)。調(diào)壓方式對(duì)于220kV及以上的降壓變壓器，僅在電網(wǎng)電壓有較大變化的情況時(shí)采用有載調(diào)壓，一般均采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓；110kV及以下變壓器應(yīng)至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。冷卻方式容量在31.5ＭＶ·A及以上的大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻；容量在350MW·A及以上的特大變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。2.2主變壓器型式的選擇相數(shù)：選擇三相變壓器繞組數(shù)：三繞組該變電站中有兩個(gè)負(fù)荷等級(jí)，分別是和：：：兩個(gè)變電站應(yīng)有相互配合的作用，一個(gè)變電站應(yīng)在另外一個(gè)變電站發(fā)生問(wèn)題時(shí)其本身具有的容量仍能維持其工作的70%~80%。根據(jù)查閱電氣手冊(cè)及原始資料要求比對(duì)，最終選擇容量為180MVA的變壓器作為主變壓器。主變型號(hào)為參數(shù)如下：表2-1所以選作為主變壓器。智能GIS變壓器在智能變電站的組合集成設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)功能等整合的發(fā)展原則下,有越來(lái)越多的智能變電站將智能組件集成于GIS智能控制柜。GIS設(shè)備防污性能好、電磁輻射小，相較于傳統(tǒng)方案，新的方案將保護(hù)、測(cè)量以及GIS智能控制全部集成于智能控制柜中，安放在GIS室，由此達(dá)到了優(yōu)化了一二次回路的設(shè)計(jì)的目的。智能GIS變壓器的功能特點(diǎn)GIS設(shè)備的元件是全封閉式的，因此不受污染、塵霧、潮濕等環(huán)境的影響。GIS設(shè)備的導(dǎo)電部分外殼屏蔽好，接地良好，導(dǎo)體產(chǎn)生的輻射、電場(chǎng)干擾、噪音均被外殼屏蔽了。而且其重心低，強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的抗震性能，尤其適合在城市中心或居民區(qū)使用，更容易滿(mǎn)足城市環(huán)保的要求。GIS占地面積小，為常規(guī)設(shè)備的，110kVGIS設(shè)備占地面積為常規(guī)的，極大地節(jié)約了資源與征地、拆遷方面的費(fèi)用。SF6氣體為絕緣介質(zhì)，不易燃，具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能，運(yùn)行安全可靠，維護(hù)工作量少，檢修周期長(zhǎng)，減少了工作人員的工作量。施工工期短，GIS設(shè)備的各個(gè)元件通用性較強(qiáng)，采用積木式結(jié)構(gòu)，組裝在一個(gè)運(yùn)輸單元中，現(xiàn)場(chǎng)的工作量比傳統(tǒng)設(shè)備減少左右。3.短路電流計(jì)算當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或線(xiàn)路連接錯(cuò)誤時(shí)，電路中造成短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流，此時(shí)需要有短路電流計(jì)算并來(lái)修正以減少危害，避免出現(xiàn)更大的故障甚至系統(tǒng)癱瘓等難以挽回的損失。3.1線(xiàn)路參數(shù)計(jì)算圖3-1原始資料：110kV側(cè)：220kV側(cè)：取參數(shù)如下：系統(tǒng)：線(xiàn)路：變壓器：3.2220kV側(cè)短路電流計(jì)算圖3-23.335kV側(cè)短路電流計(jì)算：圖3-33.4110kV側(cè)短路電流計(jì)算：圖3-4表3-1短路電流計(jì)算導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇導(dǎo)體是電力系統(tǒng)中重要的介質(zhì)，電氣設(shè)備是重要的組成成分，在21世紀(jì)快速發(fā)展的變電站技術(shù)的背景之下，資源的合理利用也成為了在建設(shè)變電站過(guò)程中重要的考慮因素。因此在安全第一的原則下選擇合適的導(dǎo)體和電氣設(shè)備，同時(shí)注重節(jié)約資源，合理分配資源，將導(dǎo)體設(shè)備的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性同時(shí)兼顧成為了新時(shí)代建設(shè)變電站的主流。為了設(shè)備能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，我們要考慮其在能夠正常工作的前提下，再對(duì)動(dòng)、熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)，篩選出合適的導(dǎo)體及設(shè)備。4.1斷路器的選擇220kV側(cè)：根據(jù)選擇型號(hào)為斷路器。參數(shù)入下：表4-1額定開(kāi)斷電流的校驗(yàn)：滿(mǎn)足要求。短路關(guān)合電流：滿(mǎn)足要求。熱穩(wěn)定，動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。110KV側(cè)：根據(jù)選擇型號(hào)為斷路器。參數(shù)如下：表4-2額定開(kāi)斷電流的校驗(yàn)：滿(mǎn)足要求。短路關(guān)合電流：滿(mǎn)足要求。熱穩(wěn)定，動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。35KV側(cè)：根據(jù)選擇型號(hào)為斷路器。參數(shù)如下：表4-3額定開(kāi)斷電流的校驗(yàn)：滿(mǎn)足要求。短路關(guān)合電流：滿(mǎn)足要求。熱穩(wěn)定，動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。4.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇220kV側(cè)：根據(jù)選擇型號(hào)為斷路器。參數(shù)如下：表4-4動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。110kV側(cè)：根據(jù)選擇型號(hào)為斷路器。參數(shù)如下：表4-5動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。35kV側(cè)：根據(jù)選擇型號(hào)為斷路器。參數(shù)如下：表4-6動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。4.335kV電流互感器的選擇根據(jù)選擇型號(hào)為斷路器。參數(shù)如下：表4-7動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。4.4導(dǎo)體選擇本變電站年最高氣溫+40℃，最低-15℃。選擇導(dǎo)體，單條矩形導(dǎo)體，平放。熱穩(wěn)定校驗(yàn):工作溫度：熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體的最小化截面積，滿(mǎn)足要求。校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：（根據(jù)發(fā)電廠(chǎng)電氣部分查表得。）可見(jiàn)，該母線(xiàn)可不計(jì)共振影響。母線(xiàn)相間應(yīng)力：合適。4.5支柱絕緣子的選擇額定電壓額定電流熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，滿(mǎn)足。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：4.6穿墻套管的選擇額定電壓額定電流熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，滿(mǎn)足。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：4.7電壓互感器的選擇母線(xiàn)電壓互感器：選單相電容式電壓互感器。T：成套式；YD：電容式電壓互感器；選初級(jí)繞組：次級(jí)繞組：剩余電壓繞組：準(zhǔn)確度等級(jí)：1級(jí)母線(xiàn)電壓互感器：選初級(jí)繞組：次級(jí)繞組：剩余電壓繞組：準(zhǔn)確度等級(jí)：1/3級(jí)5.防雷保護(hù)設(shè)計(jì)5.1防雷設(shè)計(jì)從某種角度來(lái)說(shuō)，雷電是高電壓系統(tǒng)及設(shè)備是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行的一大影響因素，由于雷電具有高電壓，大電流的特殊性，一旦對(duì)電力系統(tǒng)造成威脅，后果和損失將是極大的，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及工作人員的人身安全，因此防雷保護(hù)的設(shè)置也成為了必不可少的措施。所以我們要從本質(zhì)上，原則上了解防雷措施，才能制定合理有效的防雷設(shè)計(jì)，將危害和損失降到最小，最大程度的保護(hù)電力系統(tǒng)，電力設(shè)備及人身安全。5.1.1設(shè)計(jì)原則保護(hù)器不能影響被保護(hù)設(shè)備的正常工作。防護(hù)器件要有低阻抗，以將沖擊電流直接導(dǎo)入大地。防護(hù)器件應(yīng)有較強(qiáng)承受沖擊的能力。有規(guī)范的接地系統(tǒng)。5.2避雷器的選擇側(cè)氧化鋅避雷器選擇：中性點(diǎn)：額定電壓：持續(xù)運(yùn)行電壓：選擇避雷器型號(hào)為：參數(shù)如下：表5-1最大雷電流沖擊殘壓：操作沖擊殘壓：電荷率：：雷電沖擊絕緣配合系數(shù)；：操作沖擊絕緣配合系數(shù)。均參考于《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》。相對(duì)地：額定電壓：持續(xù)運(yùn)行電壓：選擇避雷器型號(hào)為：參數(shù)如下：表5-2最大雷電流沖擊殘壓：操作沖擊殘壓：電荷率：側(cè)避雷器選擇：中性點(diǎn)：額定電壓：持續(xù)運(yùn)行電壓：選擇避雷器型號(hào)為：參數(shù)如下：表5-3最大雷電流沖擊殘壓：操作沖擊殘壓：電荷率：相對(duì)地：額定電壓：持續(xù)運(yùn)行電壓：選擇避雷器型號(hào)為：參數(shù)如下：表5-4最大雷電流沖擊殘壓：操作沖擊殘壓：電荷率：側(cè)避雷器選擇：相對(duì)地：額定電壓：持續(xù)運(yùn)行電壓：選擇避雷器型號(hào)為：參數(shù)如下：表5-5最大雷電流沖擊殘壓：操作沖擊殘壓：電荷率：6.智能變電站二次系統(tǒng)的技術(shù)要求6.1智能變電站二次系統(tǒng)的技術(shù)要求智能變電站是采用集成，可靠，先進(jìn)及環(huán)保的智能設(shè)備，以自動(dòng)化，信息化和分析技術(shù)為基礎(chǔ)，高效地完成對(duì)整個(gè)輸電網(wǎng)的測(cè)量，調(diào)節(jié)，保護(hù)，穩(wěn)定等功能，實(shí)現(xiàn)全站資源優(yōu)化配置水平的目的。智能變電站能夠高效自動(dòng)完成信息的采集，系統(tǒng)的保護(hù)，數(shù)據(jù)的計(jì)量和監(jiān)測(cè)，還能夠在線(xiàn)對(duì)站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備的檢修周期進(jìn)行可靠評(píng)估，從而完成全站設(shè)備資產(chǎn)的周期管理；除此之外，同時(shí)還支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、在線(xiàn)分析決策、智能調(diào)節(jié)、協(xié)同互動(dòng)等傳統(tǒng)變電站不具備的高級(jí)應(yīng)用功能。不同于傳統(tǒng)變電站，智能變電站能夠完成的功能任務(wù)范圍更寬，層次也更深，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了更為復(fù)雜的信息采集與處理，由此，變電站內(nèi)，站與站之間，站與調(diào)度之間，站與用戶(hù)之間以及分布能源的交集互動(dòng)能力更為強(qiáng)大，除此之外，信息的交換和融合也更加的方便快捷，控制手段更加的靈活可靠。與傳統(tǒng)變電站相比，智能化變電站設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊化，信息數(shù)字化，狀態(tài)可視化，功能先進(jìn)化等幾個(gè)主要的技術(shù)特征，易擴(kuò)建、易改造、易維護(hù)等工業(yè)化應(yīng)用要求也大大地節(jié)約了資源，有效地實(shí)現(xiàn)了變電站的經(jīng)濟(jì)化。針對(duì)傳統(tǒng)變電站的諸多不便問(wèn)題，如應(yīng)用系統(tǒng)眾多、信息難以實(shí)現(xiàn)快捷有效交互而孤島鄰里等問(wèn)題，智能變電站采用了一體化的監(jiān)控系統(tǒng)，在統(tǒng)一信息平臺(tái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了SCADA、同步向量采集、電能量采集、設(shè)備自動(dòng)投入運(yùn)行、故障錄波、安全穩(wěn)定控制、“五防”閉鎖、低頻解列等功能的集成，實(shí)現(xiàn)了道閘操作程序化的控制，通過(guò)電力調(diào)度與設(shè)備信息和運(yùn)維的全面互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更為綜合優(yōu)化的管理。6.2GIS設(shè)備智能化配置情況GIS是氣體絕緣變電站的英文名字簡(jiǎn)稱(chēng)，在GIS智能變電站中，大部分電氣設(shè)備都被直接或間接密封在金屬管道以及套管組成的管道樹(shù)中，從外部看不到任何線(xiàn)路，開(kāi)關(guān)以及接地端子。其管道樹(shù)的內(nèi)部都將SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，并將所有的高壓設(shè)備元件密封在接地金屬筒中。在中對(duì)于智能斷路器的定義為“具有較高性能的斷路器和控制設(shè)備，不僅具有斷路器的基本功能，還具有附加功能，尤其在監(jiān)測(cè)和診斷方面”。定義了智能開(kāi)關(guān)的邏輯節(jié)點(diǎn)，對(duì)于在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了的斷路器，就稱(chēng)為智能斷路器；同樣，實(shí)現(xiàn)了中定義的只能隔離開(kāi)關(guān)的邏輯節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為智能隔離開(kāi)關(guān)。智能斷路器最重要的功能之一就是實(shí)現(xiàn)智能操作重合閘，即能夠根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)提供的信息快速判斷故障的永久性以及瞬時(shí)性，進(jìn)確定斷路器是否重合，提高重合閘的成功率，進(jìn)而減少對(duì)斷路器的短路合閘沖擊與電網(wǎng)的沖擊。其另一個(gè)重要功能是分、合閘相角控制，以實(shí)現(xiàn)斷路器選相合閘和同步分?jǐn)?。?duì)于敞開(kāi)式設(shè)備，一個(gè)智能組件只隸屬于一個(gè)短路器間隔，包括其相應(yīng)的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)等。7.保護(hù)配置7.1電力變壓器保護(hù)0.4MVA及以上車(chē)內(nèi)油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。帶符合跳崖變壓器充油調(diào)壓開(kāi)關(guān)，也應(yīng)該裝設(shè)瓦斯保護(hù)。電壓在10kV及以下、容量在10MVA及以下的變壓器，采用電流速斷保護(hù)。電壓在10kV及以上、容量在10MVA及以上的變壓器，采用縱差保護(hù)。對(duì)于電壓為10kV的重要變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時(shí)也可采用縱差保護(hù)。電壓為220kV及以上的變壓器裝設(shè)數(shù)字式保護(hù)時(shí)，除非電量保護(hù)以外，應(yīng)采用雙重化保護(hù)配置。當(dāng)斷路器具有兩組跳閘線(xiàn)圈時(shí)，兩套保護(hù)宜分別動(dòng)作于斷路器的一組跳閘線(xiàn)圈。35kV~66kV及以下中小容量的降壓變壓器，宜采用過(guò)電流保護(hù)。保護(hù)的整定值要考慮變壓器可能會(huì)出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷。110kV~550kV升壓變壓器、降壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，相間短路后備保護(hù)用過(guò)電流不能滿(mǎn)足靈敏度要求時(shí)，宜采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)。7.2出線(xiàn)保護(hù)配置（1）35kV出線(xiàn)保護(hù)：對(duì)相間短路，當(dāng)是單側(cè)電源線(xiàn)路時(shí)，可裝設(shè)一段或兩段式電流電壓速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)，必要時(shí)可增加復(fù)合電壓閉鎖元件。當(dāng)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的單線(xiàn)回路時(shí)，可裝設(shè)一段或兩段式電流電壓速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)，必要時(shí)，保護(hù)可增加閉鎖元件和方向元件。如果不滿(mǎn)足選擇性、靈敏性和速凍性的要求或保護(hù)構(gòu)成過(guò)于復(fù)雜時(shí)，宜采用距離保護(hù)。（2）110kV出線(xiàn)保護(hù)：對(duì)于雙側(cè)電源，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求有必要時(shí)；線(xiàn)路發(fā)生三相短路，且其他保護(hù)不能無(wú)時(shí)限和有選擇性地切除短路時(shí)，應(yīng)裝設(shè)一套全線(xiàn)速動(dòng)保護(hù)。對(duì)多級(jí)