PAGEPAGEIII題目：工廠車間變配電所設計摘要在不斷發展的現代工業以及經濟等因素的影響下，設計出的相應供電系統愈發系統化以及全面化，工廠用電量在以一種極為迅速的模式增長，同時對于供電可靠性、技術的經濟情況、電能的質量等標準也不斷提升，所以對于供電的設計也有了新的、更高的需求。本文對某110kV地區變電站的電氣一次系統進行了設計，該變電站屬于高壓網絡，所涉及方面和需要考量的因素都極多。針對該變電站，本文首先分析了該工程的相應情況，然后按照正常運行狀況的相應負荷開展了相應的工程計算，對電氣主接線方案進行了確定，相應選擇了變壓器及其相關的補償裝置的型號；最后針對相應的故障狀態開展了關于短路電流的相應計算。并以此為基礎，從工程實際情況出發，對相應的配送點網絡與導線進行了選定，實現對相應自動裝置以及高壓電氣設備的選型和校驗。本文還對該110kV變電站的數字化繼電保護系統進行了設計，并針對數字化變電站給繼電保護造成的相應影響開展了相應介紹，然后對系統保護配置以及常規保護配置這兩種方案就其優缺點進行了相應比較總結，最后得出了站控層、間隔層、過程層的保護配置方案以及在線監測相應設備的相關方案。該110kV變電站當前早就已經處于使用狀態，從其相應的運行結果可知，其相關設備都處于良好狀態，能夠穩定運行整個系統，這些都表明在運行管理變電站的整個過程中，該自動化綜合系統的作用是極為關鍵的。關鍵詞：變電站一次系統繼電保護輸電系統配電系統

目錄184931引言 1116962變電方案設計 234542.1設計范圍 2319552.2設計分界點 212892.3系統接入方式 288193短路電流的計算 4158713.1短路的基本知識 436303.2計算短路電流的目的 4313863.3短路電流實用計算的基本假設 436133.4短路電流的計算步驟 520054.1變電所設計 920054.1電氣主接線的設計 9109804.2短路電流及主要設備選擇 15227224.3電氣一次設計 16307804.4交流所用電及直流系統 1615690結論 1715837致謝 1821601參考文獻 19插圖和附表清單14894圖3.1短路電流計算圖 528511圖3.2等值電路圖 628511圖3.3等值電路圖（K2處發生三相短路） 728511表3.1短路電流計算結果表 76887圖4.1110kV系統接線圖 106887圖4.2110kV分列運行阻抗網絡圖 1131781圖4.36kV并列運行阻抗網絡圖 121687圖4.46kV分列運行阻抗網絡圖 128811表4-1短路電流計算結果 1317773圖4.5主控室平面布置圖 15PAGEPAGE191引言在配電網中，變電所與配電所的地位是尤為關鍵的。它不但是要承擔著變壓器的相應負荷，也能為下級電網提供相應電源。它的自動化水平能夠對自動化配電的相應程度進行直接反映。一九九五年，國家調度中心提出要所有十千瓦到一百一十千瓦變電站在相應條件都被滿足的情況下能夠逐步達成變電所無人值班，并能夠按照相應規劃以及管理調度要求，來對新變電站進行構建，并設計成無人值守。在這種情況下，其自動化綜合水平更是極為關鍵。在不斷發展的國民經濟等因素的影響下，城市用電上承擔著越來越重大的負荷壓力，在城市中心、開發區以及城郊涌現了越來越多的新建變電所。通常情況下，城市變電站的構建應該要符合如下原則：變電容量要符合該區域長遠發展對用電負荷的預期要求；主接線要有著靈活而可靠的方式；設備體積及其占地面積都要控制在較低標準，且結構必須緊湊；主設備要達到極為優越的技術性能標準，擁有較高的可靠性，將維修頻率以及噪音都控制在較低標準；在自動化上要達到較高水平。隨著國民經濟的高速發展，民眾生活水平有了極大幅度的提高，城市在用電負荷上的增長呈現著一種極為迅速的姿態，在這種情況下，電力供應迎來了更高程度的需求以及可靠性要求，從近年來出現了的眾多變電所就能看出這一點。但是，受土地資源有限的影響，相關方面在用地上的相應需求無法同時被滿足，故而，在土地資源較為匱乏，且電力供應較為緊張的城市，要尤為重視變電站占地面積的縮小及其征地拆遷成本的降低。2變電方案設計2.1設計范圍具體來看，該變電所本體設計主要涉及到以下內容：第一，主變壓器以及相應的電壓配電設備部分的設計；第二，系統繼電保護、電氣以此結線以及通信等相關部分的設計；第三，主流系統、照明動力以及防雷接地等的設計；第四，和以上內容有關聯的給排水、建筑物、暖通以及消防等相應設計。2.2設計分界點對于一百一十千伏的線路而言，其進線掛點對應的相應絕緣子串就是其分界點，而該變電所和六千伏出線則是以其對應的電纜接頭為分界點。通信外線則是將一號路預留通信井當作是分界點：OPGW以110kV變電1所及110kV變電2所至110kV喇南變進線終端塔為界。給水將一號路東側整體規劃出的給水管網接口當作是分界點。排水將一號路東側整體規劃出的排水管網檢查井當作是分界點。道路設計是將變電所臨近主干路當作是分界點。建筑設計是將變電所圍墻當作是分界點。2.3系統接入方式2.3.1變電所電源接入及負荷引出情況（1）110kV進線從變電所所需主變容量以及該地的實際情況來看，其接入電源實際上能夠擁有兩種方案。具體來看，電源接入情況如下：一個110kV回路的線路是從該變電2所引進來的，線路重新構建十千米。拎一個回路的線路則是從該變電1所引進來的，線路重新構建六千米。兩個變電所的出現間隔都是自預留位置處開始擴建的，該線路重新構建的長度達到了十六千米。2.3.2通信系統接入方式（1）油田電網專用通道接入運用光通信等相應方法，通信系統能夠與油田電網的相應專用通道相連接，使得其在電話調度、系統遙視以及數據調度等上擁有通常的通道。（2）通信外線接入其相應系統市話電話通常按照就近原則來從相應通信井與油田主網相連接，并對外線通信電話進行相應安裝。2.3.3給排水網接入情況該開發區統一將給水系統規劃成生活消防合用系統，該建筑生活用水以及消防用水都是來自于該系統。這個項目的排水是來自變電站的生活污水。污水將排入化糞池并進入該廢水排放系統里。3短路電流的計算3.1短路的基本知識在變電站中，其相應電氣設備需要可對短路電流造成的相應影響進行承受，以此來保護其不會由于動力以及過熱等因素而出現毀損。在對主接線方案及其相應的運行方式進行對比分析的時候，短路電流的規模應該受到重視。系統在短路的時候，會導致電壓下降，這種情況在越接近短路點的地方會越嚴重。在這種情況下，供電的有效性以及安全性會受到沖擊。為了控制故障影響范疇，維護裝置安全，就要讓繼電保護裝置能夠對主回路中短路電流的相應動作進行精準整定。綜上所述，計算短路電流在設計變電站中占據了基礎的地位。在對電氣裝置開展相應選擇時，一般都是要用到相應的三相短路電流。而在對繼電保護靈敏性進行驗證的時候，通常使用的則是單相接地、單相短路或者是兩相短路電流。在實際設計工程時，要注重開展三相短路電流的相應計算。3.2計算短路電流的目的具體來看，其相應計算應該要包含如下目的：第一，合理確定電氣裝置。以開關裝置、絕緣子以及電纜等為例的相應電氣設備需要具備足夠的動電和熱穩定性。電氣設備的電動和熱穩定性是基于短路電流的計算。第二，設置好繼電保護的相應情況并開展整定。而這都需要計算系統相應短路故障，并對其開展相應分析。這不但要涉及到相應短路點的計算，也要涉及到相應分支的計算，并進行各種相應的運行短路計算。第三，通信干擾。在對一百一十伏特以及之上的架空輸電線進行設計的時候，要注重對短路電流開展相應計算，從而對電力線不會不威脅到附近通信線進行判定。3.3短路電流實用計算的基本假設一般而言，在計算短路電流的實際效用的時候，必須堅持以下基礎性假設：第一，在未產生短路的時候，作為一個三相系統，電力系統應該是對稱的。第二，在短路時，該系統的全部發電機都要具備一樣的電勢相角，并和正常運行的時候有著相同的頻率。第三，對于變壓器以及架空線而言，其相應電阻都可以不去考慮，用純電抗來進行相應表示。第四，系統相應部件在磁路上都處于不飽和狀態。第五，只大約估量負荷，遠離短路點的可以不計入其中。第六，短路點的阻抗等于零。3.4短路電流的計算步驟第一，在其主接線圖中將與相應計算沒有關聯的裝置被忽略掉，繪制出相應計算圖，其具體情況可見下圖3-1。圖3.1短路電流計算圖第二，針對相應元件，對其電抗標么值進行相應計算。讓等于一百兆伏安，則存在在K1出現三相短路的時候，將等值電路圖繪制出來，具體可見下圖3.2：圖3.2等值電路圖在最大運行模式的狀態下，電源到短路點的相應電抗總值是：容量無限大的電源短路電流周期分量對應的標么值則是形成的有名值滿足產生的沖擊電流是短路全電流對應如下有效最大值是：形成的短路容量滿足在最小運行模式狀態下，電源到短路點的相應電抗總值是：==0.175容量無限大的電源短路電流周期分量對應的標么值則是形成的有名值滿足產生的沖擊電流是形成的短路容量滿足在K2出現三相短路的時候，將等值電路圖繪制出來，具體可見下圖3.3：圖3.3等值電路圖（K2處發生三相短路）在最大運行模式的狀態下，電源到短路點的相應電抗總值是：容量無限大的電源短路電流周期分量對應的標么值則是形成的有名值滿足產生的沖擊電流是短路電流的有效最大值是形成的短路容量滿足在最小運行模式狀態下，電源到短路點的相應電抗總值是：容量無限大的電源短路電流周期分量對應的標么值則是形成的有名值滿足產生的沖擊電流是短路電流的有效最大值是形成的短路容量滿足表3.1短路電流計算結果表4變電所設計4.1電氣主接線的設計4.1.1110kV配電裝置110kV有2回進線，使用的接線方式是單母線分段式，這就要用到SF6斷路器。間隔的建設共有7回，其中線路、主變側以及PT都是2回，母聯是1回。4.1.26kV配電裝置使用的接線方式是單母線分段式，計劃出線間隔是二十三回，使用金屬開式移動成套開關設備，室內布置成雙排面對面，目前施工時間為二十六回，其中有十七回出線、兩回主變側、PT、電容器以及所用變、1回母聯。預留六回土建。十五回出現分成兩類，讓庫及后四廠十回，開發區五回。4.1.3并聯電容器裝置在該變電所中，主變低壓一側主要是對無功補償并聯電容器進行配備，而6KV第一段以及第二段配備的都是三千千乏的電容器，在戶內設置相應的無功補償設備，使用的是自動補償。4.2短路電流及主要設備選擇4.2.1短路電流對于電力系統而言，其電氣設備要尤為關注運行過程中相應異常以及故障的產生。從具體情況來看，多種類型的短路是所有故障中最為普遍以及危險的，其會對用戶正常運行電氣設備以及電源產生極為關鍵的影響。由此可知，電氣系統最為關鍵的一大故障就是短路，其通常發生在異常相位的情況下。從二相系統的角度來看，較為常見的短路有四種，其一是二相短路，其二是兩相短路，其三是兩相接地短路，其四是單相接地短路。其中，二相短路屬于對稱短路，系統仍然處于與正常工作相同的階段，也是對稱的，而其他短路則是屬于非對稱短路。從該系統運行的相關情況可知，在相關短路中，出現最多的是單相短路，相對較少的是兩相短路，機率最低的是二相短路。雖然兩相短路很少發生，但情況更為嚴重，必須要尤為關注它。故而，要運用二相短路來對短路電流進行相應計算，然后對電氣設備的穩定狀況進行相應驗證。在電網出現相應故障的時候，相應部分電力參數會出現相應變動，這就是所謂的短路電流反應。在設計電力系統的時候，短路電流計算是最為復雜且最基礎的一環。其主要能夠起著如下作用：第一，比選電氣主接線。第二，選擇導體以及相應的電氣設備。第三，對中性點接地方式進行確定。第四，對接地設備的相應跨步以及接觸電壓進行驗算。第五，繼電保護設備的選擇以及整定計算等。故而，對于電氣設計而言，計算結果的精準是極為關鍵的。4.2.2短路電流計算在該變電所中，兩個回路的進線一個是從變電1所一變引進的，一個是從變電2所一變引進的。主變壓器要根據規劃容量是兩萬20000千伏安開展相應歸算。而6kV則要根據并列以及分列兩種情況來分別開展相應計算。110kV變電所1回110kV進線是從變電1所一變引進的，另一回路進線則是從變電2所一變引入的。圖4.1110kV系統接線圖（1）進線取自變電2所一次變1段的1條110kV線路，該線路的運行有兩種形式。一種是并列使，另一個中則是分列式。而6KV線路則主要是按照分列式進行相應運行。在對短路電流進行相應計算的時候，可以不計線路電路，但必須要考慮線路阻抗。具體來看，如果線路長度是十千米，電纜長度是三百五十米，則可以求出阻抗等于零點二九四。如果線路長度是六千米，電纜長度是兩百五十米，則可以求出阻抗等于零點一七六六六。由此就可以得出LGJ-150型號的導線存在每千米零點零二六二的電抗，而YJLV29型號的電纜存在每千米零點零零五八四的電抗。（2）阻抗標么值在最大運行模式的狀態下，對于變電2所一次變一百一十千伏母線而言，其存在有效值等于十點零八千安的短路電流周期分量。此時的系統阻抗為零點一五四七四零。假定系統容量是無限大，也就是讓Si等于一百兆伏安三相短路的阻抗為將之轉化成有名值則是同樣的，在最大運行模式的狀態下，對于變電1所一次變一百一十千伏母線而言，其存在有效值等于九點八一千安的短路電流周期分量。此時的系統阻抗為零點一五九零九。變壓器阻抗電壓等于8，則其標么值為（3）最大運行方式下短路電流計算變電2所變電1所圖4.2110kV分列運行阻抗網絡圖（a）110kV母線dl點短路電流計算公式（4）（b）110kV母線dl點短路電流計算公式（5）變電2所變電1所圖4.36kV并列運行阻抗網絡圖（a）6kV母線d2點短路電流計算值公式（6）（b）6kV母線d2點短路電流計算值公式（7）變電2所變電1所圖4.46kV分列運行阻抗網絡圖（a）6kV母線d2點短路電流計算值公式（8）（b）6kV母線d2點短路電流計算值公式（9）表4-1短路電流計算結果4.2.3主要設備選擇（1）主變壓器該主變壓器使用的是油浸式，它是一百一十千伏的，能夠將損耗控制在較低標準，SFZ9-20000/35是其對應的型號，電壓等級為三十八點五加減零點一零五到六點三千伏，接線組別對應為YN,dll。為確保電壓質量得到保障，還要對相應的有載調壓開關進行配備。（2）110kV配電裝置ZCW10-40.5戶外敞開式組合電器是極為理想的代替傳統電氣設備的產品。通常情況下，敞開式組合電器的優越性如下：第一，占地面積小。基于原系統，該系統增加了單母線相應分段系統，無需額外占用征地范圍。第二，地基埋設較為簡便，施工周期短。從所有設備到位到送點條件都被滿足，用時2天，縮短建設周期百分之七十。第三，改善了其整體性能。所有斷路器以及隔離開關都可實現手動以及電動等多種相應操作，并可以實現機電雙鏈功能。由一個人在電腦前完成各種操作指令，各種控制線全部由控制柜集中信號組成，每間隔一次后送到主控室，布局緊湊，可靠性高。第四，大大提高了其外觀質量。由于采用了可互相替代的支承母線以及規范間隔，擁有統一的外形，并將門型構架以及相應母線省略了，簡化了該變電所的相應結構。第五，可移動，容易擴展。每個區間可以根據需要的位置進行更改。換句話說，在建成該變電所之后，框架并未被固化，事前只要做好相應規劃，就能夠對進出線回路進行相應添加。第六，擁有極佳的社會效率。該變電所不會導致溫室氣體以及有色金屬被大量使用，也對高耗能材料的使用進行了相應扣工資，這與社會主流需求是一致的。綜上所述，35kV配電單元最終選擇的就是這種敞開式組合電器，ZCW10-40.5就是其型號，要對SF6斷路器進行配置，1600A是其額定電流，31.5kA則是其額定分斷電流。（3）6kV配電裝置母線，又有載流排之稱，它是一種導體。其主要是用來對電流進行相應承載。而在相應的開關以及控制裝置中，其則通常是用來對電能進行傳送以及集中，并接通相應的一個裝置。當前城市用地愈發困難。在投資受到約束的環境下，選擇無法大量占用土地且外形極好的配電設備是非常關鍵的。通常情況下，管式母線優勢如下：第一，擁有較大的載流量。鋁管母線通常是空心導體，有著較大的表面積，導體表面存在著均勻分布的電流密度。第二，擁有較低的集膚效應，可將功率損失控制在較低標準。第三，冷卻條件極好，溫升不高。第四，允許有巨大的應力，在機械上能夠達到較高強度。第五，強電絕緣。鋁管母線使用的是絕緣密封屏蔽，能均勻分布電場，控制及限制電位以及電場，預防絕緣表面局部出現放電現象，防護接觸式危險電壓，這些特性其擁有較強的電絕緣性。第六，抗振動能力強。能夠將鋁管母線直接固定在混凝土托架或鋼架上，將支柱絕緣子以及墻套管取消，可以很好地抗震動。（4）并聯電容器裝置從與電力系統相關的相應規定來看，并聯電容器裝置的時候，通常要符合兩點配置原則：一個是容量及其分要符合就地補償原則，一個是要能夠便于對電壓和不共振進行調節。除此之外，當相應設計計算條件沒有得到滿足的時候，安裝的電容器的相應容量要根據百分之十到百分之三十的變壓器容量來進行判定。在本文中，變電站補償電容器使用的是分組集中補償模式，根據百分之十五的主變容量來配置其相應容量。在6kVI、II母線上安裝了一套無功補償設備，每臺能夠達到三千千乏的容量。電容器根據三百、六百、九百以及一千兩百千乏的標準來分層次給予相應補償，使用的電容器是浸入式的各電容器要對6％電抗器進行配置。在一個獨立的電容器空間中，需要安裝兩套自動跟蹤式無功補償裝置安裝。4.3電氣一次設計4.3.1變電所綜合自動化系統該自動化主要是運用新興的計算以及電子等相應技術，是其核心裝置以及相應的電線路實現多樣化的綜合自動化功能，比如：自動監測、控制以及通信調度等。基于計算機控制以及通訊等相應科技而構建的該系統實現了對傳統變電裝置的替代，這是一種必定會面臨的發展趨勢。對于變電所自動化而言，綜合自動化是一種占據主要地位的基礎。從實際發展情況來看，分層式綜合自動系統當前在極大范圍內應用得尤為廣泛。該設計最顯著的特點就是面向對象。這主要體現在其是為一次回路裝置開展相應設計的。而間隔層的數據采集、控制及其相應的保護單元在開關柜或相關一次裝置周圍進行安裝，主要是利用通訊網絡來相互連接，并通信監控主機。4.3.2主控室設備布置在主控室中，通常要配備如下裝置：兩臺直流電源柜以及站用電柜，一臺綜合設備柜以及電壓柜，三臺光端通訊屏。柜廳通常要符合長兩千兩百六十毫米、寬八百毫米以及高六百毫米的規格。具體來看，該主控室平面布置情況可見下圖1。圖4.4主控室平面布置圖4.3.3遠方監控終端（1）遠方監控裝置使用的遠程終端是分布式的，能夠實現遠程調控等相應功能，其裝設位置一般都是相應的間隔單元。可以利用微控單元將全部信息都傳遞給該終端，實現遠距離監控變電站的相應目標。本地計算機內置用戶界面，離開則遙控界面監控。（2）系統配置使用的是分層分布式結構，最上層就是系統管理層。利用監控采集單元以及相應的本地監控接口等能夠對上層開展相應管理，從而確保通信調度以及遙測等相應功能的實現。下層就是采集監控以及保護交流數據的管理系統。擁有110kV線路機組、主變壓器機組以及直流系統等相關自動化設備，它們都配備在對應的配電設備上，能夠將一次電流互感器以及電纜長度的負荷降到降低標準。相關系統以及單元之間都是使用雙絞線來實現互聯傳輸。4.4交流所用電及直流系統4.4.1交流所用電系統及低壓配電在該變電所中，使用了兩臺6KV變壓器，每臺達到了一百千伏安的容量。一個與6KV第一段母線相連接，另一個則與6KV第二段母線相連接。系統低壓接線使用的是二相四線制三百八十伏特的零制線接地系統。低壓柜選擇的是固定式低壓配電柜，其型號為PK-10。其正常照明主要依靠交流屏來對電源進行提供。而事故照明則主要依靠直流屏來對電源進行提供，其能夠自動實現對交流以及直流的切換。主控室會對動力配電箱進行配備，而配電裝置室則對電源箱進行相應配備，以此來對動力、照明以及通風電源進行提供。4.4.2直流系統該變電所配備了一整套的直流系統，主要用來在變電控制、斷路器合閘、事故照明以及信號保護等上實現安全用電。變電站運行對應220V的直流電壓，直流系統按照單母線分段方式進行接線，設置電池兩個以及充電裝置兩組，通過相應切換能夠互相備份。電池控制閥式密封鉛酸蓄電池，處于負載正常以及電站相應放電需求的考量，通過相應計算可知，系統使用的直流電是二百二十伏特，蓄電池組是六十五安時。其接線方式是單母線的，并使用相應的微機高頻開關電源來對相應的充電裝置進行配置。其共擁有五路輸出合閘回路、四路控制回路、一路事故照明以及