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1、110KV变电站综合自动化设计摘要变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方 式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将 电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的 枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业 生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前 变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成 的技术基础。110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变 电所担负的任务及用户负荷等
2、情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用 户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再 进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压 电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：总体方案 的确定，负荷分析，短路电流的计算，高低压配电系统设计与系统接线方案选择，继 电保护的选择与整定，防雷与接地保护等内容。关键词：变电站、负荷、输电系统、配电系统、高压网络、补偿装置目录一 绪论 31.1概况 31.2变电站综合自动化系统的设计原则 3二原始资料 4三变电站负荷计算 53.1变电站的负荷计算 5四 主变压器台
3、数和容量的选择 74.1变压器的选择原则 74.2变压器台数的选择 74.3变压器容量的选择 7五主接线方案的确定 95.1主接线的基本要求 95.1.1 安全性 95.1.2可靠性 95.1.3灵活性 95.1.4经济性 95.2主接线的方案与分析 105.3电气主接线的确定 11六短路电流的计算 136.1绘制计算电路 136.2短路电流计算 13七电气设备选择 177.1电气设备选择的原则 177.2断路器的选择 207.3隔离开关的选择 217.4熔断器的选择 227.5电流互感器的选择 237.6电压互感器的选择 23八防雷与接地方案的设计 268.1 防雷保护 268.1.1 直击
4、雷保护 268.1.2 侵入波保护 26致谢 28参考文献 29绪论1.1概况变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻 重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电 力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急 控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。 而且社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应，建国以来，我国的电力事 业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对 电能的质量的要求进一不提高，电网自动化就显得极为重要；近年来我国计算机
5、和通 信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。变 电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对 电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电站自动化既是实现自动化的 重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要， 更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装 置及远动装置等）利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变 电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。它是变电站的一 种现代化技术装备，是自动化
6、和计算机、通信技术在变电站领域的 综合应用，它可以 收集较齐全的数据和信息。它具有功能综合化、，设备、操作、监视微机化，结构分布 分层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。变电站的综合自动化为变电站小 型化、智能化、扩大监视范围及变电站的安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代 化手段和基础保证。1.2变电站综合自动化系统的设计原则1在保证可靠性的前提下，合理和设置网络和功能终端。采用分布式分层结构， 不须人工干预的尽量下放，有合理的冗余但尽量避免硬件不必要的重复。2.采用开放式系统，保证可用性和可扩充性。要求不同制造厂生产的设备能通过 网络互连和互操作，同时还要求以后扩建时，现有系统的硬件
7、和软件能较方便的与新增设备实现互操作。二原始资料大冲镇现有110KV变电站（大冲站）一座，向全镇范围内供电。大冲站共有主变 2台，容量为40+31.5MVA，现有110KV线路2回，分别来自110KV联美变电站（联 冲线）和南丰变电站（冲丰线）。目前大冲站的最大负荷为 3.88万千瓦，到2003年， 大冲镇的用电量将达2.27亿千瓦时，最大负荷达4.53万千瓦。随着工业的发展与工业 区的开发，对电力电量的需求也相应的增加，预计到2005年，全镇用电量将达 3.08亿千瓦时，最大负荷达6.16万千瓦；2010年，用电量将达到5.73亿千瓦时，最大负 荷达到11.46万千瓦。由此分析，仅靠目前大冲
8、镇仅有的一个110KV变电站是远远不够满足负荷增长需 求的。若按照城市电网规划设计导则的要求，主变容量按1.82.1来计算，2005年大冲共需要 110KV主变容量约111129兆伏安，而目前大冲站主变容量只有 80MVA，还需要增加3149MVA。为满足用电负荷增长的需要到2005年建设新的110KV变电站是十分必要的。而且大冲镇现有的10KV线路大部分是放射形网，无法形成合理的环网和分段，结构比较单一和薄弱，供电可靠性差。加上部分线路供电半 径大、用户多、负荷重，线路压降过高，供电质量差，但城南变电站建成后可承担大 冲镇南部的用电负荷，释放大冲站的供电能力，提高大冲镇的供电可靠性、改善电能
9、 质量和降低网损。并且，城南站建成后，可以与大冲站的10KV形成环网，有效的提高负荷转移能力，从而进一步提高供电可靠性。综上所述，新建110KV城南变电站是电源合理分布点，改善10KV配电网络结构， 满足新增用电需要的必要措施。三变电站负荷计算3.1变电站的负荷计算用电负荷统计如下表：表1用电负荷统计（单位：千瓦）用电单位负荷统计（KW）负荷类别火车站2500I洗衣机厂3500II首饰厂3000II鞋厂12000II市一中800II市中心小学400II市水泥厂1700II旅店1800II商城2000II市政府1650I医院750I市公安局1800I中心市场1000I休闲中心900I其他散户50
10、00III合计38800表2负荷性质分析结果表负荷等级负荷值（KW）占总负荷百分比（%）I860022.16II3020077.84各组负荷的计算：1有功功率P=KX 工Pei2. 无功功率Q=P tg3.视在功率S= P2 Q2式中：工Pei:每组设备容量之和，单位为KW ； KX :需用系数；Cos:功率因数 总负荷的计算：1.有功功率P艺=K1艺P2.无功功率Q艺=K1艺Q3. 视在功率4. 自然功率因数：S 艺= P2 Q2Cos1= P艺/S艺式中：K1组间同时系数，取为0.850.9。电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相平衡
11、；按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率平衡。变电站所供负荷的总数：P总=38800KW变电站所供一类负荷总数：P总 仁8600KW变电站所供二类负荷总数：P总2=30200KW一类负荷占总负荷的百分比：S = P总1/ P总=8600/38800X 100%=22.16%二类负荷占总负荷的百分比：S = P总2 /P总=30200/38800X 100%=77.84%表3负荷计算结果表电压等级有功功率（KW）无功功率（KW）视在功率（KVA）10KV388002082243111110KV388002830145647四主变压器台数和容量的选择4.1变压器的选择原则为了保证每年电容
12、按10%的增长，并在10年内能满足要求， 并按下例方案进行 综合考虑：1明备用方式，即2台主变压器的容量都满足（2-1）式的要求，任何情况下都只 有1台运行，两台主变压器互相备用。2暗备用方式，即2台主变压器的容量之和满足（2-1）式的要求。正常情况下两 台主变运行，故障情况下一台运行，因此，每台变压器的容量应满足安全用电的要求 即保证I、U类负荷的供电，一般要求能满足全部负荷的70%-80%。3在设计中，初期主变压器可采用明备用方式，随着负荷的增加和发展，后期可 采用暗备用方式。4.2变压器台数的选择1.对于大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以 两台主变压器为宜。
13、2.对于孤立的一次变电站或大型工业专业用变电站，在设计时要考虑设三台主变 压器的可能性。1-2级设计，以便符合发展时更换变压器的容量4.3变压器容量的选择按照上述原则确定变压器容量后，最终应选用靠近的国家的系列标准规格。变压 器容量系列有两种，一种是按 R8容量系列，它是按R8=8101.33的倍数增加的， 如 100KVA、135KVA、180KVA、240KVA、320KVA、420KVA 等；另一种是国际通10用的R10容量系列，它是按 R10= 108 1.26的倍数增加的。如容量有 100KVA、 125KVA、160VA、200KVA、250KVA、315KVA 等。我国国家标准
14、GB1094电力变 压器确定米用R10容量系列。综合上述各种因数，确定该站主压器采用2台50000MVA的变压器。当前我国电力系统基本都是三相制接线，尤其我省电力系统还没有单相供电的系统，故为了能接入系统运行，并能保证系统的安全稳定运行。 所以该站选择三相供电。 结合该地区的实际情况，故采用双卷变压器，电压等级为110KV与10KV。因为该地区110KV电压不是很稳定，为了保证10KV供电系统电压质量，本站采 用有载调压方式，这样才能达到随时调整电压的目的。 冷却方式采用自冷型冷却方式。 变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，同时装设避雷器保护。综合上述几种情况，结合厂家的一些产品情况，故本站的主变压器选用的型号：SZ10-50000/11Q变电站全部负荷S3 =45647KVA变压器的初选容量 S=80%S 3 =0.80X 45647=36517KVA选两台50000KVA的变压器。主变压器：2X 50000KVA三相双卷自冷型油浸变压器。电压等级：110KV/10KV出线：110KV2 回，10KV12 回。无功补偿容量：4X 4800Kvar表4主变压器的选择额定容量电压组合及分接范围联接组标号空载损耗KW负载损耗KW空载电流%阻抗电压%KVA咼压KV中压KV低压KV500001108X1.25%38.5 5%10
