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1、个人收集整理勿做商业用途封面个人收集整理勿做商业用途作者： Pan Hongliang仅供个人学习110kv 变电站毕业设计绪论个人收集整理勿做商业用途1.1 变电站在电力系统中的背景变电站是电力系统组成的一个重要环节， 是电力网中线路的重要连接部分，其作用是变换电压、 汇集和分配电能。 变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，由此可见变电站具有十分重要的意义。 然而一座变电站的落成需要很多方面的技术的支持， 怎么样才能将各方面技术融合到一起， 这就和变电站前期设计息息相关了。1.2 国内变电站现状自 20 世纪 90 年代以来，变电站自动化技术一直是我国电力行业的热点技术之一。目前全国
2、已投入运行的 35500kV 变电站约 20000 座(不包括用户变 )，而且每年新增变电站的数量约为 3%5% ，也就是说每年都有千百座新建变电站投入电网运行， 新建变电站基本上都采用了自动化系统模式， 同时每年还有许多老变电站的技术改造， 也基本上以自动化系统模式为主。 而我们的设计也是按其要求采用了自动化系统模式，从而实现无人值班。变电站大致分为一次部分和二次部分， 由于二次部分技术更新比较快， 所以给大家了解下其发展状况及现状。变电站二次部分传统按功能分为四大类产品：继电保护、 故障录波、当地监控和远动。按系统模式出现顺序可将变电站自动化发展分为三个阶段：第一阶段：面向功能设计的集中式
3、RTU 加常规保护模式80 年代及以前， 是以 RTU 为基础的远动装置及当地监控为代表。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU 装置，功能主要为与远方调度通信实现 “二遥 ”或“四遥 ”(遥测、遥信、遥控、遥调 )；与继电保护及安全自动装置的联结通过硬接点接入或串行口通信较多。此类系统称为集中 RTU 模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此阶段为自动化的初级阶段。第二阶段：面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式第二阶段始于 90 年代初期，单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得以广泛应用， 保护与测控装置相对独立， 通过通信管理单元能够将各自信息送到后
4、台或调度端计算机。特点是继电保护 (包括安全自动装置 )按功能划分的测控装置独立运行， 应用了现场总线和网络技术， 通过数据通信进行信息交个人收集整理勿做商业用途换。此系统电缆互联仍较多，扩展性功能不强。第三阶段：面向间隔、面向对象(Object-Oriented) 设计的分层分布式结构模式第三阶段始于 90 年代中期，随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用按间隔为对象设计保护测控单元，采用分层分布式的系统结构，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。目前国内外主流厂家均采用了此类结构模式。110kV 以下电压等级变电站，保护测控装置要求一体化、110kV 几以上电压等级保护测控大多按间
5、隔分别设计，对超高压变电站的规模比较大的系统，为减少中间环节，避免通信瓶颈， 要求装置直接上以太网与监控后台通信，甚至要求保护和监控网络独立组网， 由于采用了先进的网络通信技术和面向对象设计，系统配置灵活、扩展方便。现在的变电站， 分层分布式技术成为潮流。 若按变电站自动化系统二次设备分布现状可纵向分为三层：变电站层、网络层、间隔层；也有厂家或学者将网络层归入变电站层进行描述，即纵向分为变电站层、间隔层二层。(1) 变电站层横向按功能分布为当地监控、保护信息管理及远方通信。变电站层功能分布的形式取决于网络层的结构、 变电站电压等级以及用户的实际需求。 当地监控功能作为当地运行人员的人机交互窗口
6、，以图形显示、报表打印、语音报警等各种方式实现当地的 “四遥 ”。通过 “五防 ”系统联锁控制开关及刀闸的跳合，并对断路器合闸操作自动检同期， 按 VQC 原理调节变压器档位或投切电容器组，以及与 MIS 系统安全联接实现信息共享。 保护信息管理功能作为当地继保人员的人机交互窗口， 也可以图形显示、 报表打印、 语音报警等各种方式对继电保护及安全自动装置的运行状况如装置是否故障、 定值是否改变、 采样是否准确等进行实时监视， 根据运行需要决定保护投退和定值修改， 故障发生后通过故障录波及保护动作信息进行故障分析和诊断。 远方通信功能是将当地监控和保护信息管理功能通过通信在远方实现， 是变电站实
7、现无人值班的前提条件。远方监控和保护信息管理功能同样可以各自独立即通过不同的通道和规约分别接至调度中心和保护信息管理主站， 也可以合二为一即通过同一通道接至远方主站。(2) 网络层完成信息传递和系统对时等功能。通过信息交换，实现信息共享，减化变电站的设备配置， 从整体上提高变电站自动化系统的安全性和经济个人收集整理勿做商业用途性。目前国内外产品流行两种网络层结构：即双层网和单层网结构。 目前采用的现场总线有：Lonworks 、Canbus 、WorldFIP 、Profibus 等，速率为 112Mbps ；以太网通信方式，速率大多为 10Mbps/100Mbps 自适应。现场总线具有使用方
8、便、简单、经济的特点，以太网具有网络标准、开放性好、高速率、传输容量大的特点。但目前由于以太网在性能和应用特点上仍不能完全替代现场总线，面向实时控制的工业以太网技术及标准正处于研究和制定过程中， 所以现场总线将会和以太网并存相当长时间。(3) 间隔层主要是继保、监控设备层。可集中组屏也可分布在各继电保护小间内或安装在开关柜上。 继保、监控既可以各自独立也可以合二为一。 它对相关一次设备进行保护、测量和控制，响应就地层、变电站层、远方主站的操作要求，对采集的信息进行处理上送， 并在变电站层、 远方主站控制失效的情况下仍能完成保护、测量和控制功能。三层之间的关系。变电站层、网络层、间隔层既相互独立
9、又相互联系。变电站层功能的实现依赖于网络层和间隔层的完好性；但是间隔层功能的实现， 特别是继电保护及安全自动装置的功能的实现决不能依赖于网络层和变电站层； 远方主站监控功能的实现应不依赖于变电站层设备。1.3 变电站设计的方法首先，我们得根据 110kV 清河输变电工程设计委托书对要设计的系统的功能，指标和成本来确定此系统的总体方案。 这是进行系统设计中最重要、 最关键的一步。总体方案的好坏，直接影响整个系统的投资、质量及实施细节。然后就可以根据总体设计方案要求去构造整体框图。 接下来，我们便可以根据需要进行任务划分，明确我们设计的主要任务。即对变电站的总平面、交通及长度约 20 米的进所道路
10、的设计； 站内各级电压配电装置及主变压器的一、 二次线及继电保护装置；系统通信及远动；站内主控制室、各级电压配电装置和辅助设施；站区内给排水设施及污水排放设施； 站区采暖通风设施、 消防设施； 站区内的规划等等内容的设计；而具体的施工、调试由施工单位与厂家共同完成。1.4 论文的构成及研究内容本次设计为110kV 变电站初步设计，第一部分先对原始资料进行分析，个人收集整理勿做商业用途包括本工程的具体情况、 电力系统的现状及未来的发展情况、当地的环境条件和设备的供应情况；第二部分主要针对该情况进行电气主接线方式的方案的确定与设备选型，其电气主接线图和因选型所做的相关计算都在附页中体现；第三部分为
11、变电站的屋内、 外配电装置的布置和继电保护配置及设计。该变电站有 3 台主变压器，初期上 2 台，分为三个电压等级： 110kV 、35 kV 、10kV ，本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离刀闸、电流互感器、母线等），并同时附带介绍了站用电和直流系统、 继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。2 变电站系统概况2.1 性质和目的根据要求，在 X 市开发区清河工业园区境内建一所 110kV 变电站，主要是为市开发区清河工业园区供电和服务的， 并支持当地工农业的持续发展， 使初具规模的旅游事业上一新台阶， 改善和提高该境内人民的物质和文化生活
12、。 本变电站属新建 110kV 负荷型变电站，主要满足该地区工业和居民用电。2.2负荷发展情况2007 年43000kW2012 年60000kW2017 年90000kW2.3建设规模主变压器容量本期 231.5MVA，远期 350MVA。 110kV 本期两回出线，采用单母线分段接线；远期六回出线。 35kV 本期 4 回出线，采用单母线分二段接线。 10kV 本期 24 回出线，采用单母线分二段接线，远期 36 回出线，采用单母线分三段接线。序号项目最终规模本期规模1主变压器350MVA2 31.5MVA个人收集整理勿做商业用途2110kV 单母线2 段2 段3110kV 出线6 回2
13、回435kV 母线2 段2 段535kV 出线4 回4 回610kV 母线3 段2 段710kV 出线36 回24 回户外设备基础及构架设计原则如下: 110kV 架构及基础本期只安装两回。其余架构及基础只上本期规模，其余均不上，预留位置。三号变基础本期不上，仅预留位置。2.4变电站周围环境110kV 清河变电站地址选在市开发区清河工业园区的北部，西邻一条南北公路。电源由北郊 330kV变 110kV母线出两回，一回直接接入，一回经大明湖变“”接后再接入。导线选择LGJ-300/40 。1、环境条件该站位于市开发区清河工业园区的北部，西邻一条南北公路。占地东西长269m，南北长 66m，面积 4554m，合 6.831 亩。该站出线条件较好， 110kV 南面进出， 35kV 北面进出， 10kV 电缆从西侧进出 ( 电缆沟 ) 。交通方便，靠近乡镇，职工生活方便。围墙内自然高差与公路相差 3m左右，回填土方量较大。（1）环境温度 :-15 C+45 C。（2）相对湿度：月平均 90%，日平均 9
