给你一部分参考,如果赏分的话,本人为你设计,给你现成的。
引 言
变电站自动化是自动化的一种具体形式。它是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置,并通过信号系统和数据传输对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、协调、调节和控制,保证变电站安全经济运行和具有合格的电能质量。由于电力系统的结构复杂而庞大,电能不能储存,暂态过程非常迅速,电能对人民日常生活又非常重要,220KV变电站在电力系统中的地位越来越重要,此次设计的题目正是适应电力系统当今发展趋势的一个实用题目。目前,220KV变电站在电力系统中的重要地位更彰显出来,设计一座大型城市变电站,使设计者了解现行变电站的先进技术,培养设计者的创新能力、实践能力和独立工作能力,更使设计者把所学的专业知识有机融合,由此,应运而生了此次毕业设计。
概 述
变电站是以变换电压,交换功率和汇集、分配电能为主的电能设施。在电力系统中,变电站介于发电厂和电力用户之间的中间环节。变电站由主变压器、母线、断路器、隔离开关、避雷器、互感器等设备或元件集合而成。它具有汇集电源、变换电压等级、分配电能等功能。电力系统内继电保护装置、自动装置、调度控制的远动设备等也安装在变电站内,因此变电站是电力系统的重要组成部分。
此次设计所述变电站为一大型城市变电站,位于地区电网的枢纽点上,以高压侧和中压侧接受电能,但以高压侧为主,中压侧还肩负着向地区供电的任务,低压侧则直接向邻近负荷供电,并以此来选择变压器、进行短路计算,和设备选择。
在此次设计的最后一部分,进行了变电站的监控系统设计,把微机技术加入到变电站中,利用微机的人工操作性和电气量在电力系统运行中的变化,完成电力设备的信息采集,使一次设备信息中模拟量和开关量数字化,上送测量和保护信息,接受站控层下传的控制命令和参数。
电气主接线的设计
电气主接线是发电厂、变电站设计的主体。采用何种接线形式,与电力系统原始资料,发电厂、变、电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关,而且对电气设备选择、配电装置布置和控制方式的拟订都有较大的影响。
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,正确处理好各方面的关系,通过技术经济比较,合理地选择主接线方案。
电气主接线概述
变电站电气主接线是电力系统接线的主要部分,它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成变电、输配电的任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定,对电力系统的安全、稳定、灵活、经济、运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。
主接线设计考虑的因素
(1)考虑变电所在电力系统中的地位和作用;② 考虑近期和远期的发展规模;③ 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响;④ 考虑主变台数对主接线的影响;⑤考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。
主接线的设计原则和要求
(1)接线方式
在本次设计中,220KV线路有6回架空线,根据接线原则应选择双母线带旁路接线方式;110KV线路有5回架空线,根据设计原则应选择双母线接线方式,35KV线路有25回出线,由于出线回路多, 所以选择双母分段接线。
(2)中性点接地原则
电网中性点接地方式与电网的电压等级,单相接地故障电流,过电压水平以及保护配置等有密切关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平;电网供电的可靠性、连续性和运行的安全性;电网对通信线路及无线电的干扰。选择接地点时应保证在任何故障形式下,都不应使电网解列成为中性点不接地系统。
(3)断路器的配置
根据电气接线方式,每回线路均应设有相应数量的断路器,用以完成切、合电路任务。
电气主接线设计方案的确定
按照设计任务书中所提供的变电站带负荷数及出线回路数等信息,按变电站设计技术的相关规定,“220KV配电装置出线回路数在4回及以上时,宜采用单母分段、双母线及其他接线形式”,因此在设计变电站时分别考虑了两种方案。
电气主接线设计方案1本变电站220KV侧采用双母线带旁路接线,此接法可靠性高,即使检修母线或断路器时都不会停电;运行操作方便,不影响双母线正常运行。35KV采用双母三分段接线形式,该种接线,负荷分配均匀,调度灵活方便,运行可靠性高,任一条母线或母线上设备检修时,不需要停掉线路,且较方案2投资少;发电厂方案2采用的是35KV侧采用及220KV侧采用双母线的接线形式,双母四分段它是用分段断路器将一般双母线中的两组母线各分为两段,并设置两台母联断路器。正常运行时,电源和线路大致均分在四段母线上,母联断路器和分段断路器均合上,四段母线同时运行。当任一段母线故障时,只有1/4的电源和负荷停电;当任一母联断路其或分段断路器故障时,只有1/2左右的电源和负荷停电(分段单母线及一般双母线接线都会全停电)。但这种接线的断路器及配电装置投资更大,用于进出线回路数甚多的配电装置。图2-1是发电厂电气主接线设计图(方案1)。
图 2-1 发电厂电气主接线方案
变电站中主变的选择
主变的选择原则
(1)变压器原、副边额定电压应分别与引接点和厂(所)用电系统的额定电压相适应。
(2)联接组别的选择,宜使同一电压级(高压或低压)的厂(所)用变压器输出电压的相位一致,220KV主变压器选用三项,应根据变电站在系统中的作用和地位、可靠性要求、制造条件运输条件等选择,经技术经济比较来确定。
(3)阻抗电压及调压型式的选择,宜使引接点电压及厂(所)用电负荷正常波动范围内,厂(所)用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的±5%。
(4)变压器的容量必须保证厂(所)用机械及设备能从电源获得足够的功率,变压器容量、台数、相数、绕组数等的选择,应根据电力负荷情况及潮流变化情况而定。
主变型号的选择
变电所主变压器的容量一般应根据主变电站建成5~10年的规划负荷考虑,并且按照其中一台(组)事故停运后,其余几台变压器应保证承担该所全部负荷的(KV变电所为60%,KV变电所为70%)或重要负荷(当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时)选择,即为了保证供电的可靠性,变电所一般应装设2台主变压器;枢纽变电所应装设台;地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所,可装设3台。
(1)根据毕业设计任务书可知220KV于110KV之间的潮流变化范围是200~400MW,可以确定220KV最大负荷为400MW,本变电站是通过220KV和110KV接受电能。
根据发电厂电气部分变电站选择原则有
根据发电厂电气部分中220KV三绕组变压器技术数据可知
表2-1 主变压器参数
型号
相数
频率
额定容量
阻抗电压
SFPS7-240000/220
三项
50HZ
240/240/120MVA
(3)负荷率计算
据电力工程电气设计200例中负荷率计算公式可知
(3-2)
1)根据式(3-2),110KV侧最大、最小负荷率计算
2)根据式(3-2),35KV侧最大、最小负荷率计算
① 近期最小
② 远期最大
根据以上负荷计算可得,110KV和35KV的最大负荷、最小负荷均不过载,所以选择的变压器满足过载要求。
变电站所用变的选择
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对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述配电作为电能发变送配中的最后一个环节,在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因,过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述 配电作为电能发变送配中的最后一个环节,在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因,过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后,配电网的布局得到了优化,但要进一步提高配电网的可靠性,还必须全面实现高水平的配电网自动化。 实际上,近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作,也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1],故障恢复时间都在30s以上甚至数分钟,不能满足对供电可靠性要求更高的用户,只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下,笔者单位与有关电力企业合作,在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明,系统功能和指标达到了设计要求,大大提高了配电网运行的可靠性,具有开创性意义。1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标 该区共10km2,区内110kV变电站一座,目前投入MVA变压器2台。110kV进线2回内桥接线,分别引自上级500kV变电站。出线为35kV10回、10kV14回,改造前为架空线路与电缆出线混合方式,中性点不接地;改造后全部以电缆排管方式引出,小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动,仅有遥测、遥信送往上级调度中心,通信通道为载波和扩频,备有商用电话。 拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是: (1)以全闭环运行方式实现区内配电网自动化。 (2)提高供电可靠性,达到“N-1”供电安全准则,供电可靠率。 (3)建立配电监控系统,提高供电质量,电压合格率98%。 (4)线路发生永久性故障时,能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电。 (5)实现对用户侧设备的远方监控、抄表等负荷管理功能。 (6)同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能: 1)SCADA功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印; 2) 馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电; 3) GIS地理信息系统功能; 4) 包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能; 5) 与变电站RTU和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制,本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值,不在本系统中进行调压操作,但提供接入用户侧调压装置的接口,也可传达并执行上级配电中心的调压指令,并保留功能上的扩充余地。2 对原配电网改造的主要内容2.1 变电站综合自动化改造 由于该110kV变电站原有保护远动均采用常规装置,不具备联网、与用户变电室通信等功能,故首先对变电站进行改造,全部采用微机型的远动和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能,并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU等进行通信。2.2 部分用户变电室改造 由于该开发区配网自动化规划设计采用电缆环网方式,所涉及的用户变电室在改造后均以2回电缆出线,与上下家企业连成环网,出线均安装可以遥控的开关。 在每个企业的降压变加装DEP-900型FTU,并以光纤为信道连成环。区内整个配电网采用手拉手环网方案,可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸,动作时间短,不依赖主站,对系统无冲击,避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。2.3 接地方式的改变及接地电阻值的选择 改造后全部改为电缆出线,电容电流要比架空线路高得多,需将原小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。从单相接地故障的情况入手,尝试了多个中性点接地电阻值,对系统的稳态和瞬时二方面进行计算,并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等,然后按照运行规程和继电保护等约束条件进行比较分析,综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等,将接地电阻阻值确定为5Ω[2]。2.4 保护定值的调整 系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU后,对原110kV变电站内的馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整,上级500kV变电站相应出线的保护定值也作了微调。2.5 其他 少数企业原采用架空线路,这次统一改为排管电缆。此外,在小区内敷设了多模光纤的环网信道,既为配网自动化提供高速可靠的数字信道,又为抄表、MIS系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。 由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源,以保证在配电网出现线路故障,导致保护动作、出线开关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时,仍能提供FTU工作电源、通信电源和开关操作电源,故在各用户变配置了专用的小型220VDC高频开关式直流操作电源。对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述配电作为电能发变送配中的最后一个环节,在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因,过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述 配电作为电能发变送配中的最后一个环节,在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因,过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后,配电网的布局得到了优化,但要进一步提高配电网的可靠性,还必须全面实现高水平的配电网自动化。 实际上,近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作,也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1],故障恢复时间都在30s以上甚至数分钟,不能满足对供电可靠性要求更高的用户,只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下,笔者单位与有关电力企业合作,在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明,系统功能和指标达到了设计要求,大大提高了配电网运行的可靠性,具有开创性意义。1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标 该区共10km2,区内110kV变电站一座,目前投入MVA变压器2台。110kV进线2回内桥接线,分别引自上级500kV变电站。出线为35kV10回、10kV14回,改造前为架空线路与电缆出线混合方式,中性点不接地;改造后全部以电缆排管方式引出,小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动,仅有遥测、遥信送往上级调度中心,通信通道为载波和扩频,备有商用电话。 拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是: (1)以全闭环运行方式实现区内配电网自动化。 (2)提高供电可靠性,达到“N-1”供电安全准则,供电可靠率。 (3)建立配电监控系统,提高供电质量,电压合格率98%。 (4)线路发生永久性故障时,能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电。 (5)实现对用户侧设备的远方监控、抄表等负荷管理功能。 (6)同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能: 1)SCADA功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印; 2) 馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电; 3) GIS地理信息系统功能; 4) 包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能; 5) 与变电站RTU和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制,本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值,不在本系统中进行调压操作,但提供接入用户侧调压装置的接口,也可传达并执行上级配电中心的调压指令,并保留功能上的扩充余地。2 对原配电网改造的主要内容2.1 变电站综合自动化改造 由于该110kV变电站原有保护远动均采用常规装置,不具备联网、与用户变电室通信等功能,故首先对变电站进行改造,全部采用微机型的远动和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能,并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU等进行通信。2.2 部分用户变电室改造 由于该开发区配网自动化规划设计采用电缆环网方式,所涉及的用户变电室在改造后均以2回电缆出线,与上下家企业连成环网,出线均安装可以遥控的开关。 在每个企业的降压变加装DEP-900型FTU,并以光纤为信道连成环。区内整个配电网采用手拉手环网方案,可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸,动作时间短,不依赖主站,对系统无冲击,避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。2.3 接地方式的改变及接地电阻值的选择 改造后全部改为电缆出线,电容电流要比架空线路高得多,需将原小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。从单相接地故障的情况入手,尝试了多个中性点接地电阻值,对系统的稳态和瞬时二方面进行计算,并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等,然后按照运行规程和继电保护等约束条件进行比较分析,综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等,将接地电阻阻值确定为5Ω[2]。2.4 保护定值的调整 系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU后,对原110kV变电站内的馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整,上级500kV变电站相应出线的保护定值也作了微调。2.5 其他 少数企业原采用架空线路,这次统一改为排管电缆。此外,在小区内敷设了多模光纤的环网信道,既为配网自动化提供高速可靠的数字信道,又为抄表、MIS系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。 由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源,以保证在配电网出现线路故障,导致保护动作、出线开关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时,仍能提供FTU工作电源、通信电源和开关操作电源,故在各用户变配置了专用的小型220VDC高频开关式直流操作电源。对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述配电作为电能发变送配中的最后一个环节,在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因,过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述 配电作为电能发变送配中的最后一个环节,在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因,过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高,对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后,配电网的布局得到了优化,但要进一步提高配电网的可靠性,还必须全面实现高水平的配电网自动化。 实际上,近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作,也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1],故障恢复时间都在30s以上甚至数分钟,不能满足对供电可靠性要求更高的用户,只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下,笔者单位与有关电力企业合作,在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明,系统功能和指标达到了设计要求,大大提高了配电网运行的可靠性,具有开创性意义。1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标 该区共10km2,区内110kV变电站一座,目前投入MVA变压器2台。110kV进线2回内桥接线,分别引自上级500kV变电站。出线为35kV10回、10kV14回,改造前为架空线路与电缆出线混合方式,中性点不接地;改造后全部以电缆排管方式引出,小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动,仅有遥测、遥信送往上级调度中心,通信通道为载波和扩频,备有商用电话。 拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是:另外,站长团上有产品团购,便宜有保证
低压配电由配电变电所(通常是将电网的输电电压降为配电电压)、高压配电线路(即1千伏以上电压)、配电变压器、低压配电线路(1千伏以下电压)以及相应的控制保护设备组成1. 低压断路器 :低压断路器又称自动开关,它是一种既有手动开关作用,又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能,不频繁地启动异步电动机,对电源线路及电动机等实行保护,当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路,其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件,一获得了广泛的应用。1) 断路器附件2) 微型断路器 :微型断路器,简称MCB,是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器3) 塑壳断路器 :塑壳断路器能够自动切断电流在电流超过跳脱设定后。塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳,用来隔离导体之间以及接地金属部分。塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元,而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。4) 框架断路器5) 智能型万能断路器2. 智能配电 :1) 低压无功补偿成套装置2) 复合开关3) 操作手柄4) 无功补偿控制器3. 低压配电开关 :1) 负荷开关 :负荷开关,顾名思义就是能切断负荷电流的开关,要区别于高压断路器,负荷开关没有灭弧能力,不能开断故障电流,只能开断系统正常运行情况下的负荷电流,负荷开关由此而得名2) 隔离开关 :隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器,它本身的工作原理及结构比较简单,但是由于使 用量大,工作可靠性要求高,对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力,只能在没有负荷电流的情况下分、合电路3) 刀开关4. 熔断器 :熔断器是根据电流超过规定值一定时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中,作为短路和过电流保护,是应用最普遍的保护器件之一。熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时,将熔断器串联于被保护电路中,当被保护电路的电流超过规定值,并经过一定时间后,由熔体自身产生的热量熔断熔体,使电路断开,起到保护的作用。1) 熔芯2) 熔断器底座3) 低压熔断器5. 变压器 :1) 电子变压器 :电子变压器,输入为AC220V,输出为AC12V,功率可达50W。它主要是在高频电子镇流器电路的基础上研制出来的一种变压器电路,其性能稳定,体积小,功率大,因而克服了传统的硅钢片变压器体大、笨重、价高等缺点2) 控制变压器3) 隔离变压器 : 隔离变压器的原理和普通变压器的原理是一样的。都是利用电磁感应原理。隔离变压器一般是指1:1的变压器。由于次级不和地相连。次级任一根线与地之间没有电位差。使用安全。常用作维修电源。隔离变压器不全是1:1变压器。控制变压器和电子管设备的电源也是隔离变压器。如电子管扩音机,电子管收音机和示波器和车床控制变压器等电源都是隔离变压器。如为了安全维修彩电常用1比1的离变压器。隔离变压器是使用比较多的,在空调中也是使用的。6. 漏电保护装置 : 用于防止触电事故的漏电保护装置只能作为附加保护。加装漏电保护装置的同时不得取消或放弃原有的安全防护措施。
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