60kV智能變電站設計畢業(yè)論文

1、東北農(nóng)業(yè)大學學士學位論文 學號：a0710060660kv智能變電站設計學生姓名：張海燕指導教師：趙玉林教授所在院系：電氣與信息學院電氣工程系所學專業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化與自動化研究方向：地方電力系統(tǒng)及其自動化東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學中國哈爾濱2014 年 6 月northeast agriculture university bachelor degree dissertation student no.:a07100606intelligent 60kv substation designname： zhang haiyantutor： prof. zhao yulindepartment：depa

2、rtment of electrical engineering college of electrical and information major： agricultural electrization andautomationdirection：regional power system and its automation northeast agricultural universityharbinchinajune, 2014摘要 abstract目錄1 前言1.1 智能變電站的發(fā)展和論文研究的背景 智能變電站的概念是從數(shù)字化變電站發(fā)展而來的，數(shù)字化是智能變電站的基礎，變電站的

3、數(shù)字化是指變電站內(nèi)一、二次電氣和保護裝置均應實現(xiàn)數(shù)字化通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺，在此平臺的基礎上實現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。變電站數(shù)字化的概念中全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模是基于標準。標準的技術優(yōu)勢在于（）標準規(guī)范一致性，標準在的基礎之上建立一套適用于電力系統(tǒng)的通信接口，符合標準的各個廠家產(chǎn)品可以非常方便的實現(xiàn)相互操作。（）簡單直觀，標準中每個數(shù)據(jù)均自帶名字和數(shù)據(jù)類型，避免了傳統(tǒng)規(guī)約中使用點號和數(shù)據(jù)包類型號帶來的混淆。同時借鑒了面向?qū)ο缶幊趟枷耄褂脩艨梢愿雍唵沃庇^的讀懂裝置所傳遞的信息。（）規(guī)約調(diào)試的工作量減少。iec61850強調(diào)了一致性測試，理想情況下各個不同廠家裝置及后臺系

4、統(tǒng)可以無縫組網(wǎng)，實現(xiàn)互操作性。以數(shù)字化變電站為基礎，結(jié)合智能電網(wǎng)的要求，發(fā)展出了智能變電站的概念，即采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本需求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量、和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。 當前我國智能變電站建設已近進入了試點啟動階段，部分智能化變電站試點已建成投運，部分正在建設中，智能變電站的建設運行經(jīng)驗正在不斷的積累，而智能變電站相關的關鍵技術和產(chǎn)品也在不斷的發(fā)展和完善之中。1.2 論文的研究意義 進入21世紀以來，國內(nèi)外電力行業(yè)

5、、研究機構(gòu)和企業(yè)占開了一系列研究與實踐，對未來電網(wǎng)的發(fā)展模式進行了積極的思考和探索。智能電網(wǎng)的理念逐步萌發(fā)形成，成為全球電力工業(yè)應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇。建設智能電網(wǎng)，對于保證能源安全、應對氣候變化、促進節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟、提高服務水平具有重大意義，是優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、開發(fā)利用清潔能源的迫切要求，是滿足經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展要求的重大選擇，是電力工業(yè)科學發(fā)展的具體實踐。 作為電網(wǎng)發(fā)展的趨勢和方向，智能電網(wǎng)今天已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略的高度上。根據(jù)國家電網(wǎng)智能化規(guī)劃，智能電網(wǎng)重點是從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度六個環(huán)節(jié)實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。對于變電環(huán)節(jié)，智能電網(wǎng)規(guī)劃的目標一是實現(xiàn)電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的全面采集和實

6、時共享，支撐電網(wǎng)實時控制、智能調(diào)節(jié)和各類高級應用，二是實現(xiàn)變電設備信息和維護策略與電力調(diào)度全面互動，三是全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化、高級應用互動化。 智能變電站是變電環(huán)節(jié)的關鍵技術，是堅強智能電網(wǎng)的重要基礎和支撐。電網(wǎng)建設設計是龍頭，智能變電站的設計直接決定了智能變電站的建設水準和技術水平。對智能變電站設計進行系統(tǒng)研究，形成技術先進經(jīng)濟合理的智能變電站的設計方案，對智能變電站的建設有著重大意義，也可為智能電網(wǎng)的發(fā)展積累寶貴的經(jīng)驗打下良好的基礎。1.3 論文的研究對象和主要內(nèi)容1.3.1 論文的研究對象 本課題選擇66kv智能變電站作為設計研究對象，選取具有普遍性和代表性的6

7、6kv變電站接線方式和建設規(guī)模為設計條件進行設計研究。1.3.2 論文的主要內(nèi)容1） 通過分析幾種典型主接線設計方案及特點，總結(jié)比較各種典型主接線方案的運行靈活性和供電可靠性，確定60kv智能變電站的主接線方式。依據(jù)電力系統(tǒng)變電站建設要求，主變壓器選擇要求和變電站供電區(qū)域負荷現(xiàn)狀、負荷預測、用戶對供電可靠性的要求，確定主變壓器臺數(shù)、容量和型號。2） 通過短路電流計算，對變電站主要電氣設備進行選擇，并校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，并了解智能變電站一次設備智能化要求，提出66kv智能變電站一次設備智能化設計方案。3） 對60kv智能變電站防雷及接地進行設計和校驗。 4) 對60kv智能變電站交直流站用和二

8、次系統(tǒng)進行設計2 負荷統(tǒng)計及計算2.1 負荷統(tǒng)計列表表2-1 負荷統(tǒng)計表線路名稱配電容量（kva）需用系數(shù)負荷級別供電距離（km）a 33000.7310b 32000.8312c31000.7528d32000.637e35000.8310f33000.65215g3200 0.7225h30000.75310i31000.6315j34000.82102.2 負荷計算采用需用系數(shù)法求各用戶的計算負荷 (2-1)各用戶需用系數(shù) 各用戶額定容量 sjs1=0.7*3300=2310kvasjs2=0.8*3200=2560kvasjs3=0.75*3100=2325kvasjs4=0.6*32

9、00=1920kvasjs5=0.8*3500=2800kvasjs6=0.65*3300=2145kvasjs7=0.7*3200=2240kvasjs8=0.75*3000=2250kvasjs9=0.6*3100=1860kvasjs10=0.8*3400=2720kvasjs.i=sjs1+sjs2+sjs3+sjs4+sjs5+sjs6+sjs7+sjs8+sjs9+sjs10=23130（kva）3 主變壓器的確定3.1 主變壓器臺數(shù)的確定根據(jù)本變電站負荷中有兩類負荷的特點，為了保證供電的可靠性，變電站一般裝設兩臺主變壓器。3.2 調(diào)壓方式的確定據(jù)設計任務書中：系統(tǒng)60kv母線電壓

10、滿足常調(diào)壓要求，且為了保證供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，保持電壓的穩(wěn)定，所以應選擇有載調(diào)壓變壓器。3.3 主變壓器容量的確定主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，亦要根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。3.3.1 計算負荷 (3-1)-同時系數(shù) , 0.9-線損率，6%最大計算負荷 (3-2)-年均負荷增長率，8%-年數(shù)(本設計取n=5)3.3.2 主變?nèi)萘康倪x擇對裝設兩臺主變壓器的變電站，每臺變壓器容量應按下式選擇：sn=0.6pm。因?qū)σ话阈宰冸娬?，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證70-80%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40

11、%。由于一般電網(wǎng)變電站大約有25%為非重要負荷，因此，采用sn=0.6 pm確定主變是可行的。 (3-3)故應取標準容量 se = 20000kva根據(jù)以上條件，查手冊選擇主變的類型為sz9-20000/63型雙繞組有載調(diào)壓變壓器。表3-1 sz9-20000/63 型電力變壓器參數(shù)型號額定容量(kva)額定電壓(kv)損耗(kw)空載電流(%)阻抗電壓(%)sz9-20000/632000063 6.356.0 16.51.19.04 電氣主接線設計及方案的確定變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成的一個重要部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、靈活、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行以及變電站電氣設備的選擇、配電

12、裝置的布置等將會產(chǎn)生直接的影響。4.1 主接線的設計原則在進行主接線方式設計時，應考慮以下幾點：(1)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。 (2)近期和遠期的發(fā)展規(guī)模。(3)負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響。(4)主變壓器臺數(shù)對主接線的影響。(5)備用容量的有無和大小對主接線的影響。4.2 主接線的設計要求(1) 可靠性：1)斷路器檢修時,能否不影響供電。2)線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。3)變電站全部停電的可能性。4)滿足對用戶的供電可靠性指標的要求。(2) 靈活性：1)調(diào)度要求：可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負荷

13、，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。2)檢修要求：可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。3)擴建要求：應留有發(fā)展余地，便于擴建。(3) 經(jīng)濟性：1)投資?。?)占地面積??；3)電能損失小。4.3 擬定主接線方案主接線的基本形式，概括地可分為兩大類：(1) 有匯流母線的接線形式：單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設旁路母線或旁路隔離開關。 (2) 無匯流母線的接線形式：變壓器線路單元接線、橋形接線、角形接線等。接下來對以上幾種接線方式的優(yōu)、缺點及適用范圍簡單論述一下，看看是否符合原始資料的要求。(1) 單母線接線。

14、優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，投資省，運行操作方便，且便于擴建。缺點：可靠性及靈活性差。適用范圍：只有一臺主變壓器，10kv出線不超過5回，35kv出線不超過3回，110kv出線不超過2回。(2) 單母線分段接線。優(yōu)點：1)用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2)當一段母線故障時，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。缺點：1)當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該母線的回路都要在檢修期間停電。2)當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。3)擴建時需兩個方面均衡擴建。適用范圍：適用于6-10kv配電裝置出線6回及以下，35-60kv配電

15、裝置出線4-8回，110-220kv配電裝置少于4回時。(3) 雙母線分段接線。由于當進出線總數(shù)超過12回及以上時，方在一組母線上設分段斷路器，根據(jù)原始資料提供的數(shù)據(jù)，此種接線方式過于復雜，故不作考慮。(4) 雙母線接線。優(yōu)點：供電可靠，調(diào)度靈活，擴建方便，便于檢修和試驗。缺點：使用設備多，特別是隔離開關，配電裝置復雜，投資較多，且操作復雜容易發(fā)生誤操作。適用范圍：出線帶電抗器的6-10kv出線，35-60kv配電裝置出線超過8回或連接電源較多，負荷較大時，110kv-220kv出線超過5回時。(5) 增設旁路母線的接線。由于6-10kv配電裝置供電負荷小，供電距離短，且一般可在網(wǎng)絡中取得備用

16、電源，故一般不設旁路母線；35-60kv配電裝置，多為重要用戶，為雙回路供電，有機會停電檢修斷路器，所以一般也不設旁路母線；采用單母線分段式或雙母線的110-220kv配電裝置一般設置旁路母線，設置旁路母線后，每條出線或主變間隔均裝設旁路隔離開關，這樣一來，檢修任何斷路器都不會影響供電，將會大幅度提高供電可靠性。優(yōu)點：可靠性和靈活性高，供電可靠。缺點：接線較為復雜，且操作復雜，投資較多。適用范圍：1)出線回路多,斷路器停電檢修機會多；2)多數(shù)線路為向用戶單供，不允許停電，及接線條件不允許斷路器停電檢修時。(6) 變壓器線路單元接線。優(yōu)點：接線簡單，設備少，操作簡單。缺點：線路故障或檢修時，變壓

17、器必須停運；變壓器故障或檢修時，線路必須停運。適用范圍：只有一臺變壓器和一回線路時。(7) 橋形接線：分為內(nèi)橋和外橋兩種。1) 內(nèi)橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺斷路器，線路的投入和切除比較方便。缺點： 變壓器的投入和切除較復雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路暫時停運； 出線斷路器檢修時，線路需長時間停運； 連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。適用范圍：容量較小的變電站，并且變壓器容量不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的情況。2) 外橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的外側(cè)。優(yōu)點：設備少，且變壓器的投入和切除比較方便。缺點：線路的投入和切除較復

18、雜，需動作兩臺斷路器，且影響一臺變壓器暫時停運；變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運；連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。適用范圍：容量較小的變電站，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較低的情況，當電網(wǎng)中有穿越功率經(jīng)過變電站時，也可采用此種接線。(8) 角形接線：由于保證接線運行的可靠性，以采用3-5角為宜。優(yōu)點：投資少，斷路器數(shù)等于回路數(shù)；在接線的任一段發(fā)生故障時，只需切除這一段及其相連接的元件，對系統(tǒng)影響較??；接線成閉合環(huán)形，運行時可靠、靈活；每回路都與兩臺斷路器相連接，檢修任一臺斷路器時都不致中斷供電；占地面積小。缺點：在開環(huán)、閉環(huán)兩種運行狀態(tài)時，各支流通過的電流差別很大

19、，使電器選擇困難，并使繼電保護復雜化，且不便于擴建。適用范圍：出線為3-5回且最終規(guī)模較明確的110kv以上的配電裝置中。綜上所述八種接線形式的優(yōu)缺點，結(jié)合原始資料所給定的條件進行分析，擬定主接線方案。原始資料：變電站類型：降壓變電站電壓等級：60kv/10kv出線情況：60kv出線兩回，10kv出線10回負荷性質(zhì)：重要城鎮(zhèn)及一般城鎮(zhèn)（農(nóng)村）生活用電結(jié)合原始資料所提供的數(shù)據(jù)，權衡各種接線方式的優(yōu)缺點，將各電壓等級適用的主接線方式列出：(1)60kv只有兩回出線，且作為降壓變電站，60kv側(cè)無交換潮流，兩回線路都可向變電站供電，亦可一回向變電站供電，另一回作為備用電源。所以，從可靠性和經(jīng)濟性來定

20、，60kv部分適用的接線方式為內(nèi)橋接線和單母線分段兩種。(2)10kv部分定為單母線分段。這樣，擬定兩種主接線方案： 方案i：60kv采用內(nèi)橋接線，10kv為單母線分段接線。 方案i方案ii：60kv采用單母線分段接線，10kv為單母線分段接線。方案ii4.4 主接線方案的確定對方案i、方案ii的綜合比較列表，對應比較一下它們的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性，如表4-1，從中選擇一個最終方案（因10kv側(cè)兩方案相同，不做比較） 表4-1 方案i、方案ii的綜合比較列表方案項目方案i方案ii可靠性 簡單清晰，設備少 任一主變或60kv線路停運時，均不影響其它回路停運 各電壓等級有可能出現(xiàn)全部停電的概率不

21、大 操作簡便，誤操作的機率小 簡單清晰，設備多 任一主變或60kv線路停運時，均不影響其它回路停運 全部停電的概率很小 操作相對簡便，誤操作的機率大靈活性 運行方式簡單，調(diào)度靈活性強 便于擴建和發(fā)展 運行方式復雜，操作煩瑣 便于擴建和發(fā)展經(jīng)濟性高壓斷路器少，投資相對少設備投資比第i方案相對多通過以上比較，經(jīng)濟性上第i方案遠優(yōu)于第ii方案，在可靠性上第ii方案優(yōu)于第i方案，靈活性上第ii方案不如第i方案該變電站為降壓變電站，60kv母線無穿越功率，選用內(nèi)橋要優(yōu)于單母線分段接線。又因為10kv負荷為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電，在供電可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，現(xiàn)在10kv全為sf6或真

22、空斷路器，停電檢修的幾率極小，再加上電網(wǎng)越來越完善，n+1方案的推行、雙電源供電方案的實施，第i方案在可靠性上完全可以滿足要求，第ii方案增加的投資有些沒必要。經(jīng)綜合分析，決定選第ii方案為最終方案，即60kv系統(tǒng)采用單母線分段接線、10kv系統(tǒng)為單母線分段接線。5 短路電流計算5.1 短路電流計算的目的（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，需要進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，需要全面的短路電流計算。（3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗

23、軟導線的相間和相對地的安全距離。（4）設計接地裝置時，需用短路電流。（5）在選擇繼電保護和整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5.2 短路電流計算的一般規(guī)定（1）計算的基本情況1）系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。2）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。3）所有電源的電動勢相位角相同。4）應考慮對短路電流值有影響的所有元件。（2）接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應是最大運行方式，不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（3）計算容量按該設計規(guī)劃容量計算。（4）短路種類均按三相短路計算。（5）短路計算點在正常運行方式時，通過電氣設備的短路電流為最大接地點。5.3 短路電流計算5.

24、3.1 短路點的確定短路點應選在電氣主接線上，在最大運行方式下發(fā)生短路的短路電流。短路點的確定如圖5-1所示（由于主接線兩側(cè)對稱，故計算一側(cè)短路電流）： 圖5-1 短路點確定5.3.2 參數(shù)的計算（1）系統(tǒng)阻抗標幺值系統(tǒng)最大運行方式下：系統(tǒng)最小運行方式下：電源進線阻抗標幺值為：xl=0.440100/632=0.403 （5-1）變壓器阻抗標幺值為 （5-2） （5-3）（2）10kv出線阻抗標幺值的計算 5.3.3 短路電流的計算（1）f1點短路 （2）f2點短路 （3）f3 點短路 同理，可計算出f4 f5 f6 f7 點的短路電流。 計算結(jié)果如表5-1所示。表5-1 短路計算統(tǒng)計表短路點

25、最大運行方式 最小運行方式id3(ka) id2(ka) ich(ka) id3(ka) id2(ka) ich(ka)f11.1410.9881.7230.9140.7911.380f21.5451.3382.0201.4631.2672.209f30.7640.6621.1540.7420.6431.120f40.6930.6001.1540.6790.5881.025f50.8520.7381.2870.8270.7161.249f60.9020.7821.3620.8740.7571.320f70.7660.6631.1570.7450.6451.1256 設備的選擇與校驗6.1 設備

26、選擇的原則和規(guī)定導體和設備的選擇設計，應做到技術先進，經(jīng)濟合理，安全可靠，運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。6.1.1 一般原則（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，考慮遠景發(fā)展的需要。（2）應力求技術先進和經(jīng)濟合理。（3）選擇導體時應盡量減少品種。（4）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。（5）擴建工程應盡量使新老電器型號一致。（6）選用的新產(chǎn)品，均應有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。6.1.2 有關規(guī)定（1）技術條件：選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓過電流的情況下保持正常運行。1）長期工作條件電壓：選用的電器允許的最高工作電壓umax不得低

27、于該回路的最高運行電壓，即umaxug，當額定電壓在220kv及以下時為1.15un。表6-1額定電壓與設備最高電壓受電設備或系統(tǒng)額定電壓供電設備額定電壓設備最高電壓1010.511.5606669電流：選用的電器額定電流ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流ig，即ieig。由于高壓電器沒有明顯的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種方式下回路持續(xù)工作電流。機械負荷：所選電器端子的允許負荷，應大于電器引下線在正常運行和短路時的最大作用力。2）短路穩(wěn)定條件校驗的一般原則電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定檢驗，檢驗的短路電流，一般取三相短路時的短路電流。短

28、路的熱穩(wěn)定條件：在計算時間tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應（ka2.s）t秒內(nèi)設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka）t設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）短路的動穩(wěn)定條件 短路沖擊電流峰值（ka）短路全電流有效值（ka）電器允許的極限通過電流峰值（ka）電器允許的極限通過電流有效值（ka）絕緣水平在工作電壓和過電壓下，電氣的內(nèi)、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合計算選用適當?shù)碾妷罕Ｗo設備。（2）環(huán)境條件選擇導體和電阻時，應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。原始資料提供環(huán)境條件如下：年最高溫

29、度+30，最低氣溫-5，當?shù)乩妆┤諗?shù)30日/年。6.2 導線的選擇和檢驗載流導體一般采用鋁質(zhì)材料比較經(jīng)濟，60kv高壓配電裝置一般采用軟導線，當負荷電流較大時，應根據(jù)負荷電流選用較大截面的導線。矩形導線一般只用于35kv及以下，電流在4000a及以下時；槽形導體一般用于4000-8000a的配電裝置中；管形導體用于8000a以上的大電流母線。6.2.1 導線的選擇（1）按回路最大持續(xù)工作電流選擇 其中導體回路持續(xù)工作電流（a）相應于導體在某一運行溫度、環(huán)境條件下長期允許工作電流（a）若導體所處環(huán)境條件與規(guī)定載流量計算條件不同時，載流量應乘以相應的修正系數(shù)。（2）按經(jīng)濟電流密度選擇其中按經(jīng)濟電流

30、密度計算得到體截面（）經(jīng)濟電流密度（）以下分別對各電壓等級的導線進行計算選擇。60kv系統(tǒng)：由于連線與60kv進線所承受的電流相同，故60kv所有連線與進線選擇型號相同的導線,即lgj-300型（長期允許載流量770a2320a）。10kv系統(tǒng)：進線：由于按主變額定容量計算太大，故按10kv側(cè)=25mw計算，cos=0.85查電力工程電氣設計手冊第337頁表，按最高允許溫度為+70，當?shù)丨h(huán)境溫度最高為+30，修正系數(shù)k=0.94所以導線的最大載流量查電力工程電氣設計手冊第333頁表，得矩形導體10010兩條橫放（長期允許載流量1946a）出線：10kv出線按主變額定容量選擇(按經(jīng)濟電流密度選擇

31、)為lmy-10010型。架空線路：由于t=6000，查軟導線經(jīng)濟電流密度表，得j=0.95（）所以查表得lgj-300型導線(長期允許最大載流量770a)因為按經(jīng)濟電流密度選擇的導線載面，應盡量接近經(jīng)濟計算載面，當無合適規(guī)格導體時，允許小于。6.2.2 電力電纜的選擇要求：電纜截面應滿足持續(xù)允許電流、短路熱穩(wěn)定、允許電壓降等要求，當最大負荷利用小時tm5000h且長度超過20m時，還應按經(jīng)濟電流密度選取。（1）按持續(xù)允許電流選擇計算公式敷設在空氣中和土壤中的電纜允許載流量按下式計算：計算工作電流：電纜在標準敷設條件下的額定載流量：不同敷設條件下綜合校正系數(shù)，對于土壤中單根敷設的電纜查電力工程

32、電氣設計手冊第1001頁表，50時 查電力工程電氣設計手冊第934頁表,選用yjv-3185電力電纜(額定載流量2811.29=362.5 (a)（2）按持續(xù)經(jīng)濟電流密度選擇公式:：計算工作電流：經(jīng)濟電流密度 （）查電力工程電氣設計手冊第942頁表 截面積太大,故其工作電流按最大負荷計算故仍選用yjv-3185電力電纜。6.2.3 導線的校驗短路熱穩(wěn)定校驗裸導線熱穩(wěn)定校驗公式為其中：根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導體最小允許載面（）熱穩(wěn)定系數(shù)，查表得=87短路電流等值時間集膚效應系數(shù)。軟導線取1，矩形母線取1.2(雙層)60kv側(cè)：10kv側(cè)：故熱穩(wěn)定校驗合格。6.2.4 電力電纜的校驗熱穩(wěn)定校驗：由于電纜

33、芯線一般系多股膠線構(gòu)成，截面在400以下時，ks1，滿足電纜熱穩(wěn)定的最小截面可簡化。 式中計及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數(shù)，對于3-6kv廠用回路，取0.93，35kv及以上回路可取1.0。短路熱效應（ka2/s）熱穩(wěn)定系數(shù)電纜芯單位體積的熱容量，鋁芯取0.59 j/(cm3),對銅芯取0.81 j/(cm3)；電纜芯在20時的電阻溫度系數(shù)，鋁芯為0.00403 j/(cm3);銅芯為0.00393 j/(cm3)；20時電纜芯線的集膚效應系數(shù)，s100mm2的三芯電纜k=1，對yjv-3185電力電纜k=1.008電纜芯在20時的電阻系數(shù)，鋁芯??；對銅芯取電纜芯線

34、在短路時的最高允許溫度（）35kv及以下電纜芯在短路前的實際運行溫度（）電纜敷設地點的環(huán)境溫度（）電纜芯線在額定負荷下最高允許溫度（）電纜實際計算電流（a）電纜長期允許工作電流（a）查電力工程電氣設計手冊第937頁表，c=82 qt=32.920.1=108.2=126.8185 故熱穩(wěn)定校驗合格。6.3 斷路器的選擇和校驗6.3.1 斷路器選擇的技術條件（1）電壓：（為電網(wǎng)工作電壓）（2）電流：（3）開斷電流（或開斷容量）：（或）斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量斷路器額定開斷電流斷路器額定t秒的開斷容量斷路器額定開斷容量（4）短路關合電流選擇：（5）動穩(wěn)定校驗：（6）熱穩(wěn)定校驗：6.

35、3.2 斷路器型式和種類的選擇按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、sf6斷路器等。斷路器型式的選擇，除應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調(diào)試和運行維護，并以技術經(jīng)濟比較后確定。6.3.3 斷路器的選擇和校驗（1）電壓選擇60kv側(cè)：10kv側(cè)：（2）電流選擇由于高壓斷路器沒有連續(xù)過流的能力，在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。60kv側(cè)：進線：橋開關：10kv側(cè)：主變側(cè)：出線：（3）開斷電流（由短路電流計算得）60kv側(cè)：10kv側(cè)：（4）最大短路沖擊電流（由短路電流計算得）60kv側(cè)

36、：10kv側(cè)：通過以上所得數(shù)據(jù)，根據(jù)有關資料選擇斷路器，選擇情況見下表：表6-2 斷路器列表安裝位置型號電壓（kv）額定 最大額定電流(a)額定開斷電流(ka)極限通過電流(ka)額定短時耐受電流(ka)固有分閘時間(s)合閘時間(s)進線橋lw6-60i606931501.14110040（3）0.030.09主變分段zn28-101011.550001.545300120(5)0.050.1出線zn28-101011.510001.545300120(5)0.050.1（5）動穩(wěn)定校驗 ：60kv側(cè)： 則10kv側(cè)： 則所以動穩(wěn)定校驗全部合格。（6）熱穩(wěn)定校驗 ：60kv側(cè)： 因， 查表得

37、，則 所以10kv側(cè)： 因,查表得, 則 所以所以熱穩(wěn)定校驗全部合格。6.4 隔離開關的選擇和校驗（1）種類和型式的選擇隔離開關按安裝地點的不同，可分為屋內(nèi)和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。其型式的選擇應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合經(jīng)濟比較。額定電壓選擇：額定電流選擇：動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定校驗：（2）隔離開關的選擇及校驗根據(jù)前面斷路器計算數(shù)據(jù)，將選擇的隔離開關列表如下：表6-3 隔離開關列表安裝位置型號額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流(a)熱穩(wěn)定電流(ka)極限電流峰值(ka)60kv出線、橋及主變60kv側(cè)gw4-606069125031.5

38、(4)8060kv ptgw4-60606963020(4)50主變60kv側(cè)中性點gw8-6060694004.2(10)15.5分段及主變10kv側(cè)gn10-10t10115000100(5)20010kv出線及10kv pt站用變gn19-101011125040(4)100動穩(wěn)定校驗：60kv側(cè)： 則10kv側(cè)： 則所以動穩(wěn)定校驗全部合格。熱穩(wěn)定校驗：60kv側(cè)： 因， 由設計手冊查表得，則 所以10kv側(cè)： 因, 查表得， 所以 ，熱穩(wěn)定校驗全部合格。6.5 互感器的選擇及校驗6.5.1 電壓互感器的選擇（1）一次電壓：un電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓的波

39、動范圍，即為10%。（2）二次電壓：電壓互感器在高壓側(cè)接入方式接入相電壓。因此，所選電壓互感器副繞組二次額定電壓為，60 kv電壓互感器輔助繞組二次額定電壓為100v， 10 kv電壓互感器輔助繞組二次額定電壓為100/ 3 v依據(jù)以上條件，所選各電壓等級電壓互感器如下表：表6-4 電壓互感器型號額定電壓（kv）原繞組 副繞組 輔助繞組jcc2-60 60/ 0.1 / 0.1jdzj-10 10/ 0.1/ 0.1/36.5.2 電流互感器的選擇（1）電流互感器選擇的技術條件：1）按一次回路額定電壓和電流選擇 其中為電流互感器原邊額定電流；為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流；為電流互感

40、器額定電壓；為電流互感器安裝處的一次回路工作電壓。2）二次額定電流選擇：一般弱電系統(tǒng)1a，強電系統(tǒng)5a。3）準確等級：電流互感器準確級不得小于所供儀表的類型要求。4）二次負荷：其中 根據(jù)前面的數(shù)據(jù)，選擇電流互感器如下表：表6-5 電流互感器型號額定電流（a）級次組合準確等級二次負荷（）0.5 1 310%倍數(shù)二次負荷 倍數(shù)熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)lcwb6-602400/5p/p/p/0.5ppp0.51.221531.580laj-104000/50.5/d0.5d2.4105090la-10400/50.5/30.530.40.610751356.5.3 電流互感器的校驗（1）熱穩(wěn)定校驗其中為

41、電流互感器在t=1s時允許通過一定額定電流的倍數(shù)60kv側(cè)：10kv側(cè)：則，故熱穩(wěn)定校驗全部合格。（2）動穩(wěn)定校驗1）內(nèi)部動穩(wěn)定檢驗： 其中為動穩(wěn)定倍數(shù)60kv側(cè)：10kv側(cè)：2)外部動穩(wěn)定校驗：其中a取40cm，l取50cm60kv側(cè)： 所以 10kv側(cè)： 所以故外部動穩(wěn)定合格。7 變電站一次設備智能化設計7.1 智能一次設備的概念 智能一次設備：指變電站高壓電器設備(主要包括斷路器、隔離開關、變壓器)具有自動測量、自動控制、自動調(diào)節(jié)、自身狀態(tài)監(jiān)測及預警、通信功能。 (1)結(jié)構(gòu)方面：一次設備+智能組件的靈活方案； (2)功能方面：監(jiān)視、控制和管理設備的狀態(tài)； (3)智能方面：使電網(wǎng)元件可觀測

42、、可控制。7.2 設備智能化演變 圖 7-1 顯示了設備智能化演變趨勢。設備層的智能組件集成合并單元和智能終端包括操作插件功能于一體，過程層設備和間隔層設備不但可以一體化設計安裝，也可以是外置安裝。就是說，考慮到現(xiàn)有的一次設備狀況，設備層設備采用“傳統(tǒng)一次設備本身智能綜合組件”的模式，智能綜合組件可以集成，可以分散，可以內(nèi)嵌，可以外掛等任意組合靈活架構(gòu)。智能綜合組件構(gòu)成，包含了傳統(tǒng)間隔層的設備，符合現(xiàn)狀與未來的發(fā)展。設備層的概念并沒有排斥間隔的概念，也沒有取消測控裝置、保護裝置。圖7-1設備智能化演變7.3 設備智能化演變 智能一次設備的結(jié)構(gòu)中：智能組件為外置(維護、升級、擴展)，傳感器可以內(nèi)

43、置或外置，通過光纖與外系統(tǒng)相連，智能組件采集來自傳感器的信息，智能組件復制 pms 的設備指紋信息(生產(chǎn)管理系統(tǒng)(pms)自動復制主設備其它狀態(tài)信息的能力，包括指紋信息、家族缺陷信息、現(xiàn)場試驗信息等)，由智能組件對設備狀態(tài)就地做出判斷，通過光纖使電網(wǎng)設備狀態(tài)可視化。圖7-2智能一次設備的結(jié)構(gòu)7.4 智能一次設備的現(xiàn)況 為適應智能變電站及智能電網(wǎng)發(fā)展的需要，必須將一次設備監(jiān)測的相關數(shù)據(jù)信息整合到以 iec61850 通訊為基礎的智能化變電站體系中來，完善一次設備的通信、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等多個單元組成的智能綜合組件。目前采用全新原理的電子式互感器技術上已經(jīng)日趨成熟，但開關設備和變壓器、

44、電抗器的智能化還處于初級階段，智能化變電站中只是通過智能終端和 goose 網(wǎng)的構(gòu)建實現(xiàn)了開關和間隔層設備之間的數(shù)字化傳輸，而對包括開關設備在內(nèi)的一次設備本身沒有做太多數(shù)字化和智能化的改造，遠未達到一次設備智能化的目標。同時目前針對斷路器、變壓器等一次設備的狀態(tài)監(jiān)測信息的應用尚不是很理想，也抑制了一次設備制造商在智能化技術方面的技術進步。因此，應推進這方面工作的進展，實現(xiàn)智能變電站相關技術的協(xié)調(diào)發(fā)展。開關和變壓器是數(shù)量最多、應用面最廣的重要電力設備，如果能夠靈活可控，會給電網(wǎng)帶來重大效益。例如，開關如能在指定的相位開斷，就可以基本上消除電力系統(tǒng)操作過電壓，大幅度降低設備的絕緣水平，帶來重大效益

45、；電力變壓器如果能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，無疑會使電網(wǎng)發(fā)生重大變化。但是，傳統(tǒng)的一次電氣設備要實現(xiàn)“智能化”仍有許多技術問題亟待解決。變壓器由鐵芯和初/次級繞組構(gòu)成，變比固定，無法靈活控制；斷路器的操作機構(gòu)至今仍是機械式的，動作速度與電子開關相差 2-3 個數(shù)量級，不具備靈活控制的條件。變壓器和斷路器這種重要設備如果不能靈活控制，“智能電網(wǎng)”的功能就要大打折扣。所以，“智能斷路器”和“智能變壓器”將成為研究重點。7.5 60kv智能變電站一次設備的智能化方案 根據(jù)目前智能設備技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，結(jié)合智能變電站技術導則中的相關要求，60kv 變電站高壓設備與智能組件的結(jié)合方式采用以下方案： 一次設備加上內(nèi)

46、嵌的包含狀態(tài)檢測單元的智能組件，再加上外置的一個或多個智能組件。傳感器的嵌入，可以有效實時的反映高壓設備在線診斷信息，其余組件可根據(jù)智能一次設備技術發(fā)展情況，可部分并入高壓設備，也可安裝于就地智能組件柜或保護小室中。雖不能實現(xiàn)真正意義上的智能設備，但此方案仍體現(xiàn)了智能設備緊湊化、集成化的發(fā)展趨勢。 (1)開關設備(斷路器及隔離開關)：開關設備融合了在線檢測元件，如圖 7-3 所 示。設備的狀態(tài)檢測信息由一次設備直接提供，可記錄每次斷路器及隔離開關開斷 情況等信息，實現(xiàn)對設備狀態(tài)實時檢測，保證設備可靠性。部分智能組件可安裝于就地智能終端，也可安裝于保護小室。 (2)互感器：采用常規(guī)互感器+就地合并單元，實現(xiàn)互感器部分的數(shù)字化。 (3)就地智能終端