110KV无人值守变电站设计

110KV无人值守变电站设计

胡欣勇 07电气工程及自动化 学号：1307210221001

摘要：随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。

变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本文主要进行110kv/10kv无人值班降压变电站的设计。主要内容包括：变电站电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、PT、CT、支柱绝缘子、套管、母线导体、避雷器、电抗器、高压熔断器等。本文简单介绍了采用综合自动化设备实现变电站无人值班。

附件包括：变电站电气主接线图、变电站平面布置图、110kv侧进线间隔断面图

关键词：降压变电站、电气部分设计、无人值班、综合自动化系

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目录

摘要 .......................................................................................................................................................... 1 ABSTRACT ............................................................................................................................................... 第一章 前言 ......................................................................................................................................... 3 1.1 无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则 ...................................................................... 3 1.2 基本概念 ...................................................................................................................................... 3 第二章 变电站一次系统的设计 .......................................................................................................... 5 2.1 原始材料分析及主变的选择 ...................................................................................................... 5 2.2 电气主接线设计 .......................................................................................................................... 5 2.3 所用电设计及功率因数的补偿 .................................................................................................. 7 2.4 短路电流的计算 .......................................................................................................................... 8 2.5 电气设备的选择 ........................................................................................................................ 10 2.5.1 高压断路器的选择 ............................................................................................................ 10 2.5.2 隔离开关的选择 ................................................................................................................ 11 2.5.3 电流互感器的选择 ............................................................................................................ 11 2.5.4 电压互感器的选择 ............................................................................................................ 12 2.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择 ........................................................................................ 13 2.5.6 母线导体的选择 ................................................................................................................ 14 2.5.7 避雷器的选择 .................................................................................................................... 14 2.5.8 电抗器的选择 .................................................................................................................... 15 2.6 高低压配电装置的设计 ............................................................................................................ 17 第三章 变电所二次系统的设计 .................................................................................................... 17 3.1 继电保护规划设计 .................................................................................................................. 17 3.2 变电所调度自动化系统的设计 .............................................................................................. 19 3.3 RCS—9700综合自动化系统 .................................................................................................. 20 第四章 计算书 .................................................................................................................................... 26 4.1 短路电流计算 ............................................................................................................................ 26 4.2 电气设备的选择校验 ................................................................................................................ 27 4.2.1 高压断路器的选择校验 .................................................................................................... 27 4.2.2 隔离开关的选择校验： .................................................................................................... 28 4.2.3 电流互感器的选择校验 .................................................................................................... 29 4.2.4 支柱绝缘子的选择校验 .................................................................................................... 29 4.2.5 10KV穿墙套管的选择 ..................................................................................................... 29 4.2.6 母线导体的选择校验： .................................................................................................... 30 工作总结 ................................................................................................................................................ 32 致谢 ............................................................................................................................................................ 参考资料及文献 .................................................................................................................................... 33 附 录 .................................................................................................................................................... 34

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第一章 前言

1.1 无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则

1.1.1 无人值班变电站的发展过程

变电站无人值班运行管理，早在50年代末60年代初，许多供电局就进行了无人值班的试点，当时采用的是从原苏联引进的有接点远动技术，型号是SF-58,但由于技术手段不完善，管理体制不适应，认识上的种种原因，除上海、郑州等少数地区外都没有坚持。80年代以来，自动化技术的完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高，郑州、深圳、大连、广东出现无人值班，1996年底全国有60余座，97年底有1000余座。

1.1.2 特点

增强了设备可靠性：无论是正常操作或事故处理，均通过自动化系统，减少了人为失误，降低了出差错的概率，及时准确可靠； 简化生产管理环节：以实现远动和自动化为基础，人到自动化的转变使生产管理环节得以解放；

降低了电力建设造价：采用先进的远动及自动化设备，优化系统结构，减少设备可用空间，减少占地面积和生产辅助设备及生活设施，降低工程造价； 推进供电网络科学化管理；在供电网络中，降压变电站进线由地区电网接入降至配电电压与用户连接，将降压变电站、开关站及相关馈线综合考虑实行自动化管理，增强供电可靠性，提高科学管理水平。

1.1.3 设计原则

结合本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划，根据电网结构、变电站地理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况，因地制宜地制定设计方案；

除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外，其与电网配合、继电保护及安全自动装置等均应能满足运行方式的要求；

自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合；

节约用电，减少建筑面积，既降低电网造价，又满足了电网安全经济运行； 对一、二次设备及土建进行必要简化，取消不必要措施； 应满足备用电源自投、无功功率和电压调节。

1.2 基本概念

1.2.1 按突然中断供电造成的损失程度分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负

荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。

1.2.2 一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电

所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电）。

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1.2.3 同时率----各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户

多少、各用户的用电特点有关。

对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：

1.2.4 枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇

集多个电源，电压为330--500kv的变电所，成为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统的瘫痪。

1.2.5 中间变电所：高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长距离输电线

路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。

1.2.6 地区变电所：高压侧一般为

110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个

地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。

1.2.7 终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110kv经降压后直接向

用户供电的变电所。全所停电后仅使用户中断供电。

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第二章 变电站一次系统的设计

2.1 原始材料分析及主变的选择

由原始资料知，新建变电站位于市工业区，临近负荷中心，用于工业和城市生活用电。且该新建变电站有110kv及10kv两个电压等级，110kv有两回线路，10kv有十回线路，可知该变电所为一地区变电所。

根据《电力工程电气设计手册》的要求，并结合本变电站的具体情况及相关要求，选用两台同样型号的无励磁调压的两绕组变压器。

2.1.1 主变容量的确定

主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变动所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。

对于装设两台变压器的变电所，每台变压器的容量Sn通常按下式进行初选： Sn>=Simp

式中：Simp—变电所全部重要负荷容量

变电所某一级电压的最大计算负荷为：Smax=Kt∑Pmax(1+α)/cosα 式中Kt—同时率； Pmax、cosα各用户的最大有功和功率因数 α—该电压级电网的线损率 计算如下：

Pimp=7.5*80%+2*75%+6*80%+2*80%+3*40%+3.5*80%+4.6*70%+3.4*50%=22.82MW Simp=0.85*22.82*（1+5%）/0.8=25.46MVA

考虑到同一重要负荷不在同一时刻出现，应考虑同时率Kt=0.85

2.1.2 变压器台数的选择

为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。考虑近期及远景规划，经上述分析，拟选用SF7-40000/110型变压器。

2.1.3 变压器相数的选择

对于330kv及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。

2.1.4 主变绕组数量的选择

对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，一般采用双绕组变压器。

2.1.5 绕组联结方式

我国110kv级以上的电压变压器绕组都采用“Y”连接，35kv及以下电压等级，变压器都采用“Y-Δ”连接，故选择YN，D11连接。

2.1.6 结论 根据电压允许波动范围为5%以内，结合本站实际选择两台同样型号的双

绕组无励磁电力变压器SF7-40000/110。2.2 电气主接线设计 电气主接线是发电厂、变电站的设计主体。采用何种形式的接线，与电力系统原始资料，发电厂、变电站本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的选择、

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