變電壓綜合自動化系統(tǒng)相關問題研究與應用目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 I第一章、緒論 1第二章、始資料分析 2一、變電站的初步預想 21.待建變電站的電壓等級 22.待建變電站設備預想設計圖的分布情況 2二、初步預想的分析 2第三章、主變壓器的選擇 2一、選擇主變壓器的基本原則 2二、主變臺數(shù)的確定 3三、待建變電站變壓器容量的計算 3第四章、電氣主接線 3一、對電氣主接線的要求 3二、電氣主接線的原則 4三、待建變電站的主接線形式 41.110kV側 42.35kV側 43.10kV側 4第五章、短路電流計算 4第六章、電氣設備的配置與選擇 6一、電氣設備選擇的條件 6二、設備的選擇 71.斷路器的選擇 72.選擇變電站的隔離開關 83.選擇導線 9三、變電站高壓配電裝置的設計方案 111.高壓配電裝置的設計原則 112.高壓配電裝置的配置 113.設計屋內(nèi)配電裝置的原則 11第七章、繼電保護裝置的設計 11一、變壓器保護裝置的設計鋪設的基本原則 11二、三繞組變壓器的設計鋪設的基本原則 12第八章、防雷保護 12一、變電站避雷針的保護 12二、變電站避雷器的保護 12三、變電站進線段保護 12第九章、結束語 13參考文獻 14致謝…………………………15II 摘要在供電系統(tǒng)中，變電站的發(fā)展起著至關重要的作用，它關系著供電系統(tǒng)當中的控制、運輸以及電壓等級的轉換等一系列重要的功能，可以說是整個供電系統(tǒng)當中的神經(jīng)中樞系統(tǒng)一點也不為過。變電站需要改變之前所落后不能滿足社會生產(chǎn)需求的管理控制方法和電氣設備的設計結構，需要對當下的整個變電站進行更新?lián)Q代。本次變電站的設計初衷就是為了滿足社會生產(chǎn)需求以及人民生活日益增加的用電量，進以來緩解高用電量區(qū)域的變電站壓力，防止了季節(jié)性用電量增大的供電不足的社會生活問題。變電站綜合自動化系統(tǒng)的呈現(xiàn)是電力系統(tǒng)中的全新革命。它實現(xiàn)了變電站的小型化和智能化，為變電站的安全運行提供了數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能，同時也為實現(xiàn)變電站的全面管理工作打下了整實的基礎。除此之外，變電站綜合自動化是實現(xiàn)電力調度自動化的基礎性工作，通過廠站自動化裝置和系統(tǒng)向自動化調度系統(tǒng)提供更加準確的信息，調度控制中也才可以更好地了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和變電站設備的具體的運行情況，才可以對其進行的調整與控制工作做出相應的決策；同樣，也只有借助于變電站的自動化控制裝置，才可完成調度控制中也發(fā)出的操作任務，達到協(xié)調其指令的作用。關鍵詞：變電站；高壓網(wǎng)絡；供電系統(tǒng)；配電裝置PAGE1PAGE1第一張緒論用電用戶對電力的需求在日常生活當中日益增長，持續(xù)增加的用電量對供電系統(tǒng)的壓力不斷增大，本次變電站設計為了滿足日益生活當中增長的需要，對以往的變電站進行了改進，采用更加先進的設備以及新興的技術來滿足當下多供電量的需求。由于在供電系統(tǒng)當中變電站的存在顯得尤為重要，本次設計參考了大量的相關資料文獻，為了達到預期效果，設計當中進行了大量的數(shù)據(jù)計算以及實際情況的分析比較來進行最佳的設備選擇使用。本次設計的變電站設備新、技術新進、情況復雜，所以將會采取更加專業(yè)的人士在變電站進行值班看守，這樣才能在日常當中安全可靠的保證人民生活用電以及工業(yè)用電的需求，為社會安全可靠穩(wěn)定的發(fā)展支應了有力的后盾。變電站綜合自動化系統(tǒng)的呈現(xiàn)是電力系統(tǒng)中的全新革命。它實現(xiàn)了變電站的小型化和智能化，為變電站的安全運行提供了數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能，同時也為實現(xiàn)變電站的全面管理工作打下了整實的基礎。除此之外，變電站綜合自動化是實現(xiàn)電力調度自動化的基礎性工作，通過廠站自動化裝置和系統(tǒng)向自動化調度系統(tǒng)提供更加準確的信息，調度控制中也才可以更好地了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和變電站設備的具體的運行情況，才可以對其進行的調整與控制工作做出相應的決策；同樣，也只有借助于變電站的自動化控制裝置，才可完成調度控制中也發(fā)出的操作任務，達到協(xié)調其指令的作用。因此，只有一個完整的、先進的、可靠的變電站綜合自動化，才可以建立起一個先進的、高水平的電網(wǎng)調度自動化。在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，變電站運行參數(shù)、運行狀態(tài)、事件記錄等數(shù)據(jù)信息都存放在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫是變電站實現(xiàn)遙測、遙控、遠動、管理自動化的基礎。所以，優(yōu)質的數(shù)據(jù)庫體系，可以提髙變電站自動化系統(tǒng)的工作效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫結構是由實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫兩部分組成，如今出現(xiàn)的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫在存儲速度上有十分顯著的優(yōu)勢，逐漸被應用到電力自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲體中，與實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫配合使用。隨著變電站自動化的運行模式將會由以前的有人值守變?yōu)楫斍暗臒o人值守。因此遙視警戒技術也就在這樣的環(huán)境下產(chǎn)生，而且還會得到快速發(fā)展。隨著計算機和網(wǎng)絡技術的全面發(fā)展，站內(nèi)RTU可以直接與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)，經(jīng)過網(wǎng)絡與后臺機可以完成通信功能，去除以往的前置處理環(huán)節(jié)。第二章始資料分析一、變電站的初步預想1.待建變電站的電壓等級本次設計的待建變電站電壓等級可分成三種是110千伏、35千伏、10千伏這三種。2.待建變電站設備預想設計圖的分布情況圖2-1待建變電站設備預想設計圖二、初步預想的分析通過相關文獻資料以及實際參考，本次的設計的變電站將會采取110kV、35kV以及10kV三種電壓等級在變電站之中進行電壓之間的轉換。轉換電壓等級的變壓器通過查閱相關的文獻資料可以知道如果只投入使用一臺變壓器的話，當發(fā)生突發(fā)事件是變電所癱瘓后果不堪設想，電能用戶會受到巨大的影響損失不可預計，變電站將失去原有的供電功能，所以要考慮到這種問題的發(fā)生，解決方法那就再添加一臺備用變壓器來防止這中事件的突發(fā)從而保證對用戶供電質量的萬無一失。第三章主變壓器的選擇（一）選擇主變壓器的基本原則1）通過上述方案的預計，該變電站將會擁有兩臺變壓器假設突發(fā)事件引起其中一臺變壓器的爆炸損壞無法正常工作，這個是時候另一臺變壓器要承擔自己的職責為用戶提供優(yōu)質不竭的電力。當發(fā)生突發(fā)事件時主變壓器無法正常運行另外一臺變壓器可以及時的滿足供電的要求。2）電壓等級小于330kV的變電站當達到一定條件時全部都裝設三相變壓器。3）備用變壓器的參數(shù)容量應該要達到本次待建變電站總容量的百分之六十，如果突發(fā)事件主變壓器故障無法正常運行需要進行維修時備用變壓器可以達到備用供電的需求。4）變電站綜合自動化的基礎是由數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、繼電保護系統(tǒng)和站用電源系統(tǒng)單元組成的。通信控制管理是橋梁，他將變電站內(nèi)部各系統(tǒng)之間、變電站與調度控制中也聯(lián)系起來，使之數(shù)據(jù)間可以相互交換。該變電站汁算機監(jiān)控系統(tǒng)，做好了全變電站系統(tǒng)的協(xié)調與管理、操作人員提供變電站運行中的各種數(shù)據(jù)、接線團及表格等畫面，使操作員能夠控制遙控斷路器，同時也提供了操作和維護人員在監(jiān)控、控制自動化系統(tǒng)裝置技術措施：過去由操作人員完繁瑣的工作取代；按照操作人員的操作命令或者預先設計好的程序執(zhí)行各種復雜的工作。（二）主變臺數(shù)的確定由于本次設計的變電站供電量較大，而且用戶的對于用電量的需求受到了季節(jié)性的影響，工廠持續(xù)用電的高耗電將會對變電站的供電量有很大的壓力，所以裝設兩臺大型變壓器。當突然發(fā)生特殊情況主變壓器出現(xiàn)故障損壞時無法正常供電，此時就需要備用的變壓器達到本次所設計的變電站供電量的總負荷百分之六十以上，可以完全可靠的保障短時間內(nèi)用戶正常的用電量需求，又同時能夠保障一、二級負荷用戶的用電質量不受變電站故障的影響。（三）待建變電站變壓器容量的計算當變電站的主變壓器因突發(fā)事件造成故障沒有辦法正常運行供電的時候，就需要備用的變壓器在此時能夠及時的運轉供電并且能夠達到整個變電站的供電量總負荷的百分之六十及以上，因此可以計算出變壓器的容量是： （公式3-1）變壓器的在正常運轉時必須要時刻不能影響到一級負荷用戶和二級負荷用戶對用電量的需求和保障。通過查閱相關的文獻資料可以知道，設計變電站位置的一級和二級負荷用戶用電量為：28MVA。第四章電氣主接線（一）對電氣主接線的要求變電站的電氣主接線要能夠做到可靠、靈活、經(jīng)濟、可擴展這四個方面。為了變電站的供電達到可靠與靈活的要求,電網(wǎng)規(guī)劃及設計工作人員在實施相關的設計工作的時候,經(jīng)常會出現(xiàn)電氣主接線圖復雜化現(xiàn)象。這樣雖然符合這兩點要求,但復雜的主接線形式存在著較多缺點,例如:會造成運行操作工作變得繁瑣,同時加大了檢修維護的工作量,占地面積與財政投資也相應變大。這些缺點會導致運行工作人員在進行相應工作時將大量精力消耗在不必要的麻煩上。所以,對系統(tǒng)中不同等級的110kV變電站電氣主接線的設計工作,相關人員要從負荷性質、損耗、運行方法、負載率、設備的特點、占地、操作、調度、方便性及投資、等各個方面進行考慮,以確定變電站的一次主接線，主要有可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三點。（二）電氣主接線的原則運行安全可靠、日常維護方便；電氣設備元件要具有一定的先進性與可靠性的標準；以施工設計圖為依據(jù)，能夠達到各種技術要求。（三）待建變電站的主接線形式1.110kV側單母線分段帶旁路接線。2.35kV側單母線分段。35kV及其以下的電壓線路稱為配電線路。將額定1kV以上電壓稱為“高電壓”，額定電壓在1kV以下電壓稱為“低電壓”。3.10kV側單母線分段。第五章短路電流計算首先計算各個回路的電抗圖5-1回路的電抗圖根據(jù)相關的資料文獻所提供的參數(shù)來進行下邊的計算過程：（公式5-1）（公式5-2）（公式5-3）（公式5-4）由于本次所設計的變電站的兩臺變壓器的型號相同，所以可以將上邊的電路圖進行簡化圖5-2電路圖簡化圖（公式5-5）（公式5-6）（公式5-7）（公式5-8）（1）當K1點短路時（公式5-9）（公式5-10）短路側次暫態(tài)的電流為：全電流最大的有效值為：短路沖擊電流：kAISH.S=10短路的電流容量為：（2）當K2點短路時（公式5-11）（公式5-12）短路的次暫態(tài)電流為：短路的沖擊電流為：全電流最大的有效值為：短路的電流容量為：（3）K3點短路時（公式5-13）（公式5-14）短路的次暫態(tài)電流為:短路的沖擊電流為：全電流最大的有效值為：短路的電流容量為：通過上邊的數(shù)據(jù)實驗計算所得的結果以及通過查閱相關的文獻資料的對比可以看出當三相短路時的瞬時電流是最大的，所以在設計本次待建的變電站的電氣設備時首先要考慮到與三相短路電流所相關的實際情況。第六章電氣設備的配置與選擇（一）電氣設備選擇的條件保證安全按照最嚴格的突發(fā)情況來考慮怎樣設置，短路最為嚴重，設置短路實驗變電站的電氣設備。（二）設備的選擇1.斷路器的選擇（1）選擇電壓等級是110kV側的斷路器1）在110kV電壓等級側裝設六氟化硫斷路器投入使用。2）由于斷路器將不會安裝在室內(nèi)而是安裝到了戶外，所以會選擇使用戶外式斷路器投入使用。3）進行校算實驗的計算=1\*GB3①通過計算可以知道三相短路的電流比著兩相短路的電流更大，所以將會選用前者短路電流的數(shù)據(jù)來進行下邊的校驗實驗。因為本次所設計的先進的變電站預計將會投入建設所選的斷路器的開斷電流，即本次所選擇的斷路器能夠完全達到了正常條件下安全可靠穩(wěn)定的運行要求。=2\*GB3②如果在斷路器閉合之前，斷路故障就已經(jīng)在實驗當中的電路發(fā)生了，那么將會在斷路器的閉合當程中將會產(chǎn)生巨大的瞬時短路電流，并且如果當靜觸點和動觸點之間不會接觸的話，接觸損壞和電力傷害會更容易造成觸頭的損傷和引起電動力所造成巨大的破壞。=3\*GB3③如果此次選擇的斷路器的后備保護動作的時間是1.9s查閱相關數(shù)據(jù)可以知道所選擇投入使用的斷路器的熄弧的間隔是0.04秒鐘分閘間隔是0.06秒鐘，通過計算可以知道該斷路器發(fā)生短路時的持續(xù)時間是兩秒鐘。通過上邊的計算實驗所得的數(shù)據(jù)以及相關的文獻資料可以知道以上計算此次所選擇的斷路器實驗所得的各個參數(shù)經(jīng)過校驗試驗全部都達到了設計的要求。（2）給電壓等級為35kV側選擇斷路器1）通過相關的文獻資料和專業(yè)人士的咨詢可知為電壓等級是35kV側回路的斷路器選擇投入使用六氟化硫斷路器2）由于斷路器將不會安裝在室外而是安裝到了戶內(nèi)，通過相關的文獻資料和專業(yè)人士的咨詢可知該側將會選擇使用室內(nèi)式斷路器投入使用。3）因為該回路側的電壓等級是35kV，通過相關的文獻資料和專業(yè)人士的咨詢可知該回路側的斷路器應該選擇使用額定電壓大于等于35kV的斷路器投入使用，并且穿越它固定的電流一定會大于通過該側的最大連續(xù)電流，就是2.選擇變電站的隔離開關（1）選擇電壓等級是110kV側的隔離開關1）因為要保證本次所設計的先進的變電站的電氣設備的運行和日常當中維修安全可靠的保障，通過查閱相關的資料文獻和各種型號隔離開關的對比，得出帶接地刀閘方式的隔離開關是最佳的選擇。2）因為該電壓等級側的隔離開關不會裝設在室內(nèi)，通過查閱相關的資料文獻和各種型號隔離開關的對比所以該側要選擇戶外式的隔離開關來投入使用。3）因為該側回路所設定的額定電壓等級是110kV，通過查閱相關的資料文獻可以知道該側的隔離開關的額定電流一定要比流過該側斷路器的最大電流大，就是，并且投入使用的110kV側隔離開關的額定電壓必須大于110kV。（2）對所選的隔離開關進行校驗實驗1）動穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的校驗實驗動穩(wěn)態(tài)電流的極限電流峰值是55kA流過該電壓等級側隔離開關的短路沖擊電流是11kA.s所以動穩(wěn)態(tài)電流的極限電流峰值大于流過該電壓等級側隔離開關的短路沖擊電流，因此動穩(wěn)態(tài)的實驗達到了設計標準安全運行的要求。2）熱穩(wěn)定數(shù)據(jù)額的校驗實驗通過查閱相關的數(shù)據(jù)可以知道因為這次設計的先進的變電站在該電壓等級側所選擇使用的該型號的隔離開關的所允許的最大熱效應是400kA2.s通過計算可知短路熱效應是35kA2.s所以該電壓等級側所選擇使用的該型號的隔離開關的所允許的最大熱效應大于該電壓等級側隔離開關的短路熱效應，因此通過實驗數(shù)據(jù)額的對比可以知道熱穩(wěn)定數(shù)據(jù)達到了設計標準安全運行的要求。因此可以從上邊數(shù)據(jù)的校驗實驗可以看出，該電壓等級側所選擇使用的隔離開關能夠完全達到了設計標準安全可靠運行條件的要求。（3）選擇電壓等級35kV側的隔離開關1）為了防止本次所設計的變電站先進的電氣設備和復雜的母線鋪設條件因突發(fā)狀況所造成的事故維修，所以本次所設計的變電站的將會選擇隔離開關帶接地刀閘的方式的隔離開關進行使用防止跳閘事故所帶來的停電影響。2）因本次所設計的變電站的隔離開關會裝設到戶內(nèi)使用，所以變電站將會選用戶內(nèi)式的隔離開關來進行投入使用防止跳閘事故所帶來的停電影響。3）由于本次所設計的先進變電站在該側回路所設計的固定的電壓等級是35kV，Imax＝1.5kA,而且本次所設計的先進變電站所選擇投入使用的隔離開關回路在電壓等級為35kV的那邊的隔離開關的額定電壓必須大于等于35KV。3.選擇導線由于本次所設計的先進的變電站的配電設備是屋外配電裝置，通過查閱相關的文獻資料和相關人士的咨詢得知母線導線的設計最佳的選擇就是使用軟母線型中的鋼芯鋁絞線LGJ型，同時得知在電壓等級10kV和35kV側會選擇投入使用屋內(nèi)配電裝置，所以導線的設計選擇將會是矩型硬母線。（1）選擇與校驗電壓等級側110KV的母線：1）母線截面積按照本次所設計的先進的變電站的在最大負荷運行時的電流進行參考選擇使用。通過查閱相關的文獻資料本次所設計的先進的變電站地區(qū)的全年夏季平均氣溫是三十一攝氏度，所選擇的相關導線提供的數(shù)據(jù)說明在長期運行的條件先允許平均氣溫是八十攝氏度，所以要進行溫度修正系數(shù)的數(shù)據(jù)實驗計算：所以在本次所設計的先進的變電站的母線型號是LGJ—185的母線將會在電壓等級是110KV的一邊投入使用通過實驗數(shù)據(jù)查閱相關的文獻資料可以知道所以該電壓等級側所選擇的母線完全達到了本次所設計的先進的變電站安全可靠的運行要求。2）進行熱穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)校驗實驗通過進行的各種實驗所得到的數(shù)據(jù)與相關的文獻資料所對比該側所選擇的母線在正常運行的條件下完全滿足熱穩(wěn)定的要求。（2）選擇與校驗電壓等級35KV側母線1）本次所設計的先進的變電站的母線選擇的截面積參考值按照在變電站在最大負荷運行時的電流進行實驗數(shù)據(jù)所選擇使用。所以在電壓等級為35kV側選擇使用母線型號為h100×b10的母線投入變電站的建設使用，通過查閱相關的文獻資料可以知道IY=60A。Imax＜kθIY所以本次所設計的先進的變電站電壓等級35kV側選擇的母線完全達到了變電站正常運行條件的安全可靠的要求2）進行熱穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)校驗實驗：所以本次所設計的先進的變電站電壓等級為35kV側所選擇的母線的實驗數(shù)據(jù)完全達到了熱穩(wěn)態(tài)的設計標準要求。3）進行動穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的校驗實驗所以本次所設計的先進的變電站電壓等級為35kV側所選擇的母線完全達到了動穩(wěn)定的要求。（3）選擇與校驗實驗電壓等級是10kV側的母線因為本次所設計的先進的變電站電壓等級為10kV側的母線要裝設到屋里邊，所以母線將會選擇投入使用的母線為硬母線1）按照本次所設計的先進的變電站在高負荷的持續(xù)工作運行條件下的電流來選擇該電壓等級為10kV側的母線截面為:所以本次所設計的先進的變電站在電壓等級是10kV側的母線選擇h63×b10的型號來進行建設投入使用。通過查閱相關的文獻資料的數(shù)據(jù)和實驗計算所得到的數(shù)據(jù)進行對比，本次所選擇投入的母線完全達到在正常運行條件下的設計標準。2）進行動穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)校驗實驗因此通過查閱相關的文獻資料的數(shù)據(jù)和上述的校驗實驗所得到的數(shù)據(jù)進行對比，本次所設計的先進的變電站在電壓等級是35kV側所選擇的母線完全達到了動穩(wěn)態(tài)條件下安全可靠運行的設計標準。（三）變電站高壓配電裝置的設計方案1.高壓配電裝置的設計原則1）節(jié)約用地2）運行安全和操作巡視方便。3）便于檢修和安裝。2.高壓配電裝置的配置通過查閱相關的文獻資料和詢問相關的專業(yè)人士可以知道本次所設計的先進的變電站的配電裝置在電壓等級為110kV側的配電裝置確定將會選擇室外普通中型配電裝置。3.設計屋內(nèi)配電裝置的原則1）在配電裝置同一側回路的電氣設備應該要裝設到同一個間隔的里邊，這樣就可以確保日后因為突發(fā)事件而導致故障的發(fā)生跳閘事故，對設備的缺陷范圍進行縮小以便進行檢修和故障進一步破壞配電裝置設備的范圍。2）對于大重量的配電設備要裝設到底層，以防止樓層隔板因設備的負荷過大造成壓塌事故所帶來的安全隱患，并且方便裝設維護。3）應該要充分的利用各個配電裝置設備之間間隔位置4）配電裝置一定要設備對應設計圖紙，以方便日后作業(yè)的操作第七章繼電保護裝置的設計（一）變壓器保護裝置的設計鋪設的基本原則1）要對各個分相之間發(fā)生的短路進行有效的保護2）能夠及時的應對變壓器變壓油油箱里邊所發(fā)生的故障和變壓器里邊的絕緣油層因消耗減少而帶來的影響進行瓦斯保護3）對變壓器進行的后備保護4）過負荷保護（二）三繞組變壓器的設計鋪設的基本原則1）因為本次所建造的先進的變電站三繞組型裝設比較多，所以要在將會建設的變壓器每一面都要設置備用的防護裝置。2）對于變電站單側電源的三繞組變壓器，通過查閱相關的資料文獻可以知道應該要設計的后備保護裝置裝設兩套，應該分別安裝到負荷側和電源側以此來保護變壓器在正常條件下的安全可靠的運行。第八章防雷保護一、變電站避雷針的保護避雷針對于變電站至關重要，雷電來臨時避雷針發(fā)揮作用犧牲自我吸引閃電保護了整個變電站的安全。二、變電站避雷器的保護避雷器要發(fā)揮巨大作用萬無一失保護最大面積的設備使供電可靠安全。三、變電站進線段保護為了減少因雷擊所造成的侵入波對變電站的影響，當發(fā)生雷擊時，避雷器此時開始自動發(fā)生運作，這樣以來變電站就可以減少被雷擊和繞擊的概率。第九章結束語在這次的畢業(yè)變電站設計當中，將我在整個大學課堂當中所學習的電力知識完完全全的進行了一此輸出，在這次的110kV變電站的初步設計期間，到圖書館進行了大量的相關資料文獻以及詢問了指導老師相關的專業(yè)性知識，自己在電氣設備的布置和變電站的設計方面能力有了從碎片化知識到系統(tǒng)化組成的質變；本次的110kV變電站初步設