變電站自動(dòng)化

1、1.1題目來(lái)源及背景 變電站是輸配電系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它起著電能的聚集和分配等重要作用，對(duì)電網(wǎng)平安和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。變電站是電力系統(tǒng)的一局部，其功能是變換電壓等級(jí)、聚集配送電能，主要包括變壓器、母線、線路開(kāi)關(guān)設(shè)備、建筑物及電力系統(tǒng)平安和控制所需的設(shè)施。因此，本文的主要工作是設(shè)計(jì)新建一個(gè)110kV的降壓變電站，將杭鋼轉(zhuǎn)爐廠其中四臺(tái)LF爐(1#LF爐、2#LF爐、5#LF爐、6#LF爐)的負(fù)荷從總降變分配出去，從而降低總降變供電壓力，并且將四臺(tái)LF爐沖擊性負(fù)荷分配出去后還可以減少大量的諧波，提高供電質(zhì)量及其它用戶的供電穩(wěn)定性，降低電氣系統(tǒng)平安隱患，到達(dá)平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。國(guó)內(nèi)外開(kāi)

2、展?fàn)顩r： 隨著我國(guó)電力系統(tǒng)逐漸向大電網(wǎng)、超高壓、大容量等的迅速開(kāi)展，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備在近些年來(lái)也都有了很大程度上的開(kāi)展，并且不斷向小型化、無(wú)油化、免維護(hù)(或者少維護(hù))、高可靠性等方向開(kāi)展，高耗能的變電設(shè)備也在逐步進(jìn)行淘汰。近幾年來(lái)世界上各個(gè)國(guó)家的著名的電氣設(shè)備公司都在相繼研制、開(kāi)發(fā)了各種類型的高壓或是超高壓型GIS組合電器。隨著GIS氣體封閉式組合電器不斷完善及電力系統(tǒng)的需要，全國(guó)各地區(qū)110kV及以上電壓等級(jí)的變電站的高壓設(shè)備選用GIS組合電器己成為110kV變電站的最主要的開(kāi)展趨勢(shì)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外一些高壓開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠也己經(jīng)可以生產(chǎn)110kV戶外緊湊型組合電器。目前，國(guó)外廣泛采用的110kV緊湊型組

3、合電器的主要產(chǎn)品有COMPASS, COMPACT, MCI等，其中，COMPASS在我國(guó)己得到了廣泛的應(yīng)用。戶外插接式智能型組合電器那么是一種功能更加完備的高壓開(kāi)關(guān)，它包含一次、二次設(shè)備以及相關(guān)的插接式復(fù)合光纜等。戶外插接式智能型組合電器在國(guó)外被稱為PASS (Plug and Switch System)，例如美國(guó)ABB公司從1969年就開(kāi)始提供GIS, 90年代初期，ABB公司在總結(jié)和吸收了世界各國(guó)己投入運(yùn)行的5000多個(gè)SF6GIS間隔運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的根底上，開(kāi)發(fā)研制出了LK-04型GIS，其額定電壓為145kV, LK-04型GIS將所有元件模塊化，并采用組合式的隔離開(kāi)關(guān)/接地開(kāi)關(guān)單元、插

4、接式高壓電纜頭、電壓互感器、就地控制柜也是布置在本體上、智能化運(yùn)行和管理等許多新的技術(shù)，使得GIS組合電器向模塊化、組合化、小型化、智能化等方向又邁進(jìn)了一大步。近幾年內(nèi)，美國(guó)ABB公司又在ELK- 04型(145kV) GIS組合電器的根底上針對(duì)110kV電壓等級(jí)，又設(shè)計(jì)了最新的EXK-O 1型GIS組合電器，其額定電壓為123kV (BIL值為550kV)，該GIS全部通過(guò)型式試驗(yàn)。它使得GIS組合電器的體積、尺寸變得更小、質(zhì)量變得更輕，從而進(jìn)一步提高了110kV GIS的性價(jià)比。西門子公司也在1968年開(kāi)始生產(chǎn)8D型GIS組合電器，90年代后期，西門子公司在總結(jié)世界各國(guó)約6000個(gè)該型號(hào)G

5、IS組合電器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)后，開(kāi)發(fā)了新型的8DN8型GIS，其額定電壓為145kV (BIL值為650kV)，該GIS也全部通過(guò)了型式試驗(yàn)。其每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)得出線間隔(電纜出線)外形尺寸為:長(zhǎng)3. 5米、寬0. 8米、高2. 85米，體積為7. 98立方米，重量(靜荷載)為3噸。這是世界上至今為止尺寸、體積最小，重量最輕的110kV GIS組合電器。此外，法國(guó)的阿爾斯通公司、口本的三菱公司、伊林公司燈都相繼開(kāi)發(fā)出了新一代的110kVGIS。國(guó)家電力公司目前也GIS組合電器，并在500kV變電站逐步進(jìn)行工業(yè)性應(yīng)用試驗(yàn)。這些GIS組合電器運(yùn)行可靠性高、施工安裝簡(jiǎn)單、節(jié)省占地面積和空間、運(yùn)行維護(hù)方便，是高壓電

6、氣設(shè)備未來(lái)開(kāi)展的一個(gè)主要方向，也符合我國(guó)國(guó)情和技術(shù)開(kāi)展的大方向。1.3.2變電所一次設(shè)備主接線方式的現(xiàn)狀 通常，110kV變電站最常用的主接線方式主要有:單母線、單母線分段帶旁路、單母線分段、雙母線分段帶旁路、雙母線、1個(gè)半斷路器接線、線路變壓器組接線及橋形接線等。隨著生產(chǎn)廠生產(chǎn)的高壓電氣設(shè)備質(zhì)量的不斷提高以及電網(wǎng)可靠性要求的增加，變電站主接線方式簡(jiǎn)化趨于可能。例如，高壓斷路器是變電站主要的電氣設(shè)備，其制造技術(shù)再近年來(lái)有了很大程度的開(kāi)展，可靠性也大大提高，維護(hù)時(shí)間較少甚至免維護(hù)。特別是國(guó)外一些知名生產(chǎn)廠家的超高壓斷路器一般均可到達(dá)20年左右不大修，更換元件費(fèi)時(shí)也很短。因此，從形式上看，變電站一

7、次系統(tǒng)主接線的開(kāi)展過(guò)程經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，再由復(fù)雜回到簡(jiǎn)單的過(guò)程。在70年代，由于當(dāng)時(shí)受到制造技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)等條件的制約，為了提高供電系統(tǒng)的可靠性，產(chǎn)生了主接線從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的演變過(guò)程。在當(dāng)今的技術(shù)環(huán)境下，隨著新技術(shù)、高質(zhì)量電氣產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，某些條件下采用簡(jiǎn)單的主接線方式會(huì)比復(fù)雜主接線方式更加可靠、更加平安。因此，變電所主接線方式也就口趨簡(jiǎn)化。變電所電氣主接線方式應(yīng)該根據(jù)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性及技術(shù)環(huán)境統(tǒng)一性來(lái)決定。為了進(jìn)一步控制工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過(guò)專家反復(fù)論證，我國(guó)少數(shù)變電站設(shè)計(jì)目前己經(jīng)逐漸采用了一些新的、更為簡(jiǎn)單的主接線方式。近期，國(guó)內(nèi)新建的局部110kV電壓等級(jí)的樞紐變

8、電站的主接線采用雙母線不帶旁路母線。在采用GIS的情況下，優(yōu)先采用單母線分段接線。而在終端變電站中，應(yīng)盡量采用線路變壓器組接線方式等。1.3.3變電站二次回路的開(kāi)展現(xiàn)狀 綜合自動(dòng)化變電站與傳統(tǒng)的變電站在二次回路進(jìn)行比擬，綜合自動(dòng)化變電站具有接線較為簡(jiǎn)單，設(shè)備相對(duì)減少，接線方式更合理，系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的變電站的二次回路可以說(shuō)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，它既包含了控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)與監(jiān)察系統(tǒng)，又包含了繼電保護(hù)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動(dòng)裝置系統(tǒng)及操作電源系統(tǒng)等。其中光是信號(hào)系統(tǒng)就包含了位置信號(hào)、瞬時(shí)預(yù)警信號(hào)、事故音響信號(hào)、延時(shí)預(yù)警信號(hào)等。這些二次回路中，各系統(tǒng)之間都是靠硬件連接，因此二次接線就比擬復(fù)雜。而

9、綜合自動(dòng)化的變電站在根本原理上打破原來(lái)的框架。如原來(lái)靠硬件連線的系統(tǒng)，現(xiàn)在可以通過(guò)數(shù)字通信進(jìn)行聯(lián)系，原來(lái)控制屏、保護(hù)屏、信號(hào)屏等各屏內(nèi)設(shè)備間的連線由保護(hù)裝置內(nèi)部的電路板取代，這樣二次回路的接線就更簡(jiǎn)單得多了。傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備，是分散地裝設(shè)在控制屏、信號(hào)屏及保護(hù)屏上，每一個(gè)電氣元件都要配置測(cè)量?jī)x表、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、光字牌、位置指示燈等。而每一套繼電保護(hù)都是需要要有假設(shè)干個(gè)中間繼電器、交流測(cè)量繼電器、信號(hào)繼電器等組成。一個(gè)變電站包括多個(gè)電氣單元就會(huì)有很多的二次設(shè)備。而綜合自動(dòng)化變電站一個(gè)電氣單元的控制、測(cè)量、保護(hù)及信號(hào)可以在一個(gè)保護(hù)測(cè)控裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)，繼電保護(hù)那么是由一套微機(jī)保護(hù)裝置組成。綜合自動(dòng)化變電

10、站中，也可以取消中央信號(hào)屏及控制屏。這樣，二次設(shè)備相應(yīng)減少了很多。綜合自動(dòng)化變電站中，二次設(shè)備是按照每一個(gè)電氣單元配置，二次接線也是按電氣單元，一對(duì)一的方式進(jìn)行連接。不同的電氣單元之間，只有操作閉鎖回路的連接，保護(hù)之間配合的連接，相應(yīng)之間的連接大為減少。對(duì)變電站的一些公用二次設(shè)備和一些不屬于各個(gè)電氣單元的二次設(shè)備將它們組合為公用屏。這樣，從變電站整體來(lái)看，二次回路的接線比擬合理，系統(tǒng)性強(qiáng)，也有規(guī)律，使得運(yùn)行維護(hù)人員易于掌握。1.3.4變電站綜合自動(dòng)化的開(kāi)展現(xiàn)狀 變電站綜合自動(dòng)化是在計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信的根底上開(kāi)展起來(lái)的。國(guó)外從80年代初就開(kāi)始進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，迄今為止，各大電力設(shè)備生產(chǎn)廠家都陸續(xù)地

11、推出了系列產(chǎn)品。如ABB,德國(guó)AEG公司、SIEMENTS、法國(guó)阿爾斯通公司、美國(guó)西屋公司、口本口立等公司，都分別推出自己的變電站綜合自動(dòng)化產(chǎn)品。世界各國(guó)新建的變電站也大都是采用了全數(shù)字化的二次設(shè)備，相應(yīng)采用了變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)。并且隨著工EC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷公布，工業(yè)國(guó)家的變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)己進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展的階段。我國(guó)對(duì)變電站綜合自動(dòng)化的研究及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)相對(duì)于世界興旺國(guó)家來(lái)說(shuō)比擬晚，大約從90年代開(kāi)始，初期階段主要研制和生產(chǎn)集中式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。90年代中期，開(kāi)始研制分散式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，自動(dòng)化產(chǎn)品的差距不斷減小。許多高校、制造廠家、科研單位以及規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)

12、部門和基建在學(xué)習(xí)與借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，正在結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，共同努力繼續(xù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)更加符合我國(guó)國(guó)情的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)科研院校及制造廠商如南瑞、清華紫光、四方及許繼等生產(chǎn)廠家，經(jīng)過(guò)多年的研究開(kāi)發(fā)己經(jīng)逐漸形成了技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠的自動(dòng)化產(chǎn)品，并取得了珍貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，也得到了廣闊用戶的肯定。目前特別是微機(jī)保護(hù)、防誤操作、監(jiān)控、小電流接地選線、故障錄波等功能的不斷完善，為一體化的設(shè)計(jì)提供了良好的根底。同時(shí)，在劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，許多生產(chǎn)廠家也深感唯有一體化的設(shè)計(jì)，才能夠大幅度地降低本錢，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高性價(jià)比，保持并擴(kuò)大市場(chǎng)份額。ABB, GE, S工MENTS等外國(guó)知名廠家早在幾年前就己

13、推出了一體化產(chǎn)品，并且取得了成功。1.4論文的結(jié)構(gòu)安排 全文共包括六章內(nèi)容。 第一章為緒論，主要介紹了目前國(guó)內(nèi)外高壓電器的開(kāi)展現(xiàn)狀，包括主接線方式、G工s,二次系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化等方面的內(nèi)容。 第二章為確定主接線方式，根據(jù)主接線方式確實(shí)定原那么，以及杭鋼目前的負(fù)荷分布情況，確定了本設(shè)計(jì)的主接線方式，不僅能夠滿足平安、穩(wěn)定的特點(diǎn)，還保存了靈活性以及以后擴(kuò)建的可能性。 第三章為電氣一次設(shè)備的選型，主要是110kV, 35kV, 6kV設(shè)備的規(guī)格型號(hào)等，選擇原那么主要是在能夠滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡可能選擇無(wú)油化，易檢修等特點(diǎn)。 第四章為二次系統(tǒng)的選擇，本設(shè)計(jì)采用杭州華光HE2000發(fā)電廠及變電站綜合

14、自動(dòng)化系統(tǒng)，剔除了原有的常規(guī)保護(hù)。針對(duì)不同電氣設(shè)備的保護(hù)需求，配置合理的綜保裝置。變電站基于無(wú)人值守的選擇，實(shí)現(xiàn)“四遙。 第五章為無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪x型，介于傳統(tǒng)靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)牧觿?shì)，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，克服了原有靜態(tài)補(bǔ)償?shù)牧觿?shì)，不僅大大起到節(jié)能的效果，而且能有效降低諧波污染，對(duì)電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)行起到很大的作用。第六章為結(jié)論局部，對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)。 第二章變電所總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)的核心之一，尤其是電氣主接線的設(shè)計(jì)更是電力系統(tǒng)的非常重要的環(huán)節(jié)。電氣主接線方式及其接入系統(tǒng)后的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及靈活性決定了變電站運(yùn)行的平安性及經(jīng)濟(jì)效益，并且對(duì)電氣一、二次設(shè)備的選型、繼電保護(hù)、配電

15、裝置布置及控制方式有非常大的影響。因此，必須協(xié)調(diào)處理好各方面的關(guān)系，全面分析相關(guān)的影響因素，正確評(píng)價(jià)一個(gè)變電站的主接線方式及其接入系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。2.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原那么 電氣主接線的設(shè)計(jì)以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程的實(shí)際情況，在保證供電可靠性、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)的方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)電氣設(shè)備元件與設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和可靠性，堅(jiān)持可靠、適用、先進(jìn)、美觀、經(jīng)濟(jì)的原那么。同時(shí)，設(shè)計(jì)的主接線方式應(yīng)該能夠滿足供電可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活、留有擴(kuò)建及開(kāi)展的余地。2.1.1考慮變電站在電力系統(tǒng)中的位置 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作

16、用是決定電氣主接線方式的主要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)其電氣主接線方式的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性的要求也不同。2.1.2考慮近期與遠(yuǎn)期的開(kāi)展規(guī)模 變電所電氣主接線方式的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)5年一10年電力開(kāi)展規(guī)劃要求進(jìn)行。根據(jù)負(fù)荷的大小、分布及增長(zhǎng)速度。根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況與潮流的分布，分析各種可能的運(yùn)行方式，來(lái)確定電氣主接線方式的形式及連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。2.2.3考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)及出線回?cái)?shù) 對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)其中一個(gè)電源失電后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷能夠不間斷供電;對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要求有兩

17、個(gè)電源供電，且當(dāng)其中一個(gè)電源失電后，應(yīng)保證大局部的二級(jí)負(fù)荷供電;三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電.2.2.4考慮主變臺(tái)數(shù) 變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。變壓器傳輸容量的不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也不相同。2.2.5考慮備用容量的有無(wú)及大小 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、故障停運(yùn)、設(shè)備檢修等情況下的應(yīng)急要求，電氣主接線方式的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)有所區(qū)別，例如，當(dāng)斷路器或者母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn);當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響著電氣主接線的形式。2.3電氣主接線方式設(shè)計(jì)的根本要求 變電所的電氣主接線

18、方式應(yīng)該根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、變電站的實(shí)際規(guī)劃容量、線路、負(fù)荷性質(zhì)、設(shè)備特點(diǎn)、變壓器連接元件總數(shù)等條件確定，并應(yīng)綜合考慮供電的可靠性、檢修操作方便、運(yùn)行靈活性便于過(guò)渡、節(jié)約投資和擴(kuò)建等要求。2.3.1供電可靠性 平安可靠是電力系統(tǒng)首要任務(wù)，保證供電可靠也是電氣主接線方式最根本的要求。電氣主接線的可靠性不是絕對(duì)的。同樣形式的主接線對(duì)某些發(fā)電廠或變電站來(lái)說(shuō)是可靠的，而對(duì)另外一些發(fā)電廠或變電站那么不一定能夠滿足可靠性要求。因此，在分析電氣主接線方式的可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠或變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。 1發(fā)電廠和變電站在電力系統(tǒng)中所處的

19、地位和作用。發(fā)電廠和變電站都是電力系統(tǒng)中的重要組成局部，其可靠性應(yīng)該與電力系統(tǒng)相適應(yīng)。評(píng)價(jià)可靠性時(shí)，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。 2)負(fù)荷性質(zhì)和類別。負(fù)荷按其重要性可分成工類負(fù)荷、且類負(fù)荷和且I類負(fù)荷。工類負(fù)荷、且類負(fù)荷都要求必須有兩路電源供電。 3)設(shè)備的制造水平。主接線的可靠性，是由其各組成元件(一次設(shè)備、二次設(shè)備)的可靠性的綜合。電氣設(shè)備制造水平?jīng)Q定的設(shè)備質(zhì)量和可靠度直接影響著電氣主接線的可靠性。因此，主接線方式的設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮到一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對(duì)供電的影響。 4)長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。主接線方式可靠性和運(yùn)行管理水平、運(yùn)行值班人員的綜合素質(zhì)等因素有著密切的關(guān)系，衡量可

20、靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)就是運(yùn)行實(shí)踐，估價(jià)一個(gè)主接線方式的可靠性時(shí)，應(yīng)充分考慮到長(zhǎng)期積累的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)行得設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中的各項(xiàng)規(guī)定，就是對(duì)國(guó)、內(nèi)外長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)該予以遵循。評(píng)價(jià)電氣主接線方式可靠性的標(biāo)志是: 1)斷路器檢修時(shí)，不應(yīng)該影響對(duì)系統(tǒng)的供電; 2)線路或者母線發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該盡量減少線路的停運(yùn)回路數(shù)機(jī)主變的停運(yùn)臺(tái)數(shù)，盡量保證對(duì)重要用戶的供電; 3)盡量防止變電站全停的可能性。2.3.2運(yùn)行檢修的靈活性 電氣主接線應(yīng)該能夠適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能夠靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的改變。主接線方式的靈活性要求有以下三個(gè)方面: 1)調(diào)度靈活，操作簡(jiǎn)便。應(yīng)該能夠靈活的投入(或切除)某些變壓器

21、或線某些路，調(diào)能夠配電源及負(fù)荷，能夠滿足電力系統(tǒng)在事故、檢修及其它特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求，實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人值班; 2)檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、繼電保護(hù)設(shè)備及母線等，在保證檢修平安的情況下，而不致于影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行及對(duì)用戶的供電。 3)適應(yīng)性和可擴(kuò)展性能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平的變化，滿足供電需求。擴(kuò)建時(shí)，可以適應(yīng)從初期的接線方式過(guò)渡到最終的接線方式。在影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最少的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并且使一次、二次局部的改建工作量最少。2.3.3經(jīng)濟(jì)性 主接線方式在滿足可靠性、靈活性等要求的前提下，要求做到經(jīng)濟(jì)合理。 1投資省。即變電站的建筑工程費(fèi)、安裝工

22、程費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)和其它費(fèi)用應(yīng)節(jié)省，采用不同的接線方式，其投資額度具有明顯的不同。 2)占地面積小。電氣主接線設(shè)計(jì)要為高壓配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地、節(jié)省構(gòu)架、絕緣子、導(dǎo)線和安裝費(fèi)用。在運(yùn)輸條件許可的區(qū)域，都應(yīng)采用三相變壓器。 3)能量損失小。在變電站中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來(lái)自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的型式、容量及臺(tái)數(shù)，盡量防止兩次變壓而增加電能損耗。2.4杭鋼供電負(fù)荷分析 轉(zhuǎn)爐LF爐是110kV總降變供電范圍，目前110kV總降變共有三臺(tái)SOMVA三圈變壓器，35kV, 6kV額定容量分別為SOMVA和25MVA(見(jiàn)附錄1)。目前負(fù)荷分布情況如表2.1所示。 表2.1杭

23、鋼總降變負(fù)荷分布表公三孚絡(luò)T7110kV 35kV 6kV 1#主變 32MW 18.2MW13.8MW2#主變 30MW 12MW 18MW 3#主變 42MW 22MW 20MW 從表2.1可以得出新增的5#, 6#LF爐己無(wú)11 OkV總降變6kV供電的可能性。 1)因三臺(tái)主變6kV額定容量為25MVA，目前的負(fù)荷分布己無(wú)余量。 2)每臺(tái)LF爐實(shí)際功率為7MW，但LF爐屬于沖擊性負(fù)荷，在實(shí)際冶煉時(shí)的最大負(fù)荷可到達(dá)12MW，假設(shè)用6kV電壓供電，主變6kV側(cè)將過(guò)負(fù)荷。 3)考慮當(dāng)一臺(tái)主變檢修或故障時(shí)，必須要強(qiáng)制限電等原因，因此有必要將其中兩臺(tái)LF的負(fù)荷轉(zhuǎn)移出去。 4) LF爐在冶煉的過(guò)程中

24、會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，會(huì)影響其它用戶的供電質(zhì)量和供電平安。 基于以上原因，本設(shè)計(jì)將其中兩臺(tái)LF爐的負(fù)荷轉(zhuǎn)移出去，并且滿足新增5#, 6#LF爐的供電。用一臺(tái)110kV主變帶四臺(tái)LF爐的模式供電。既可以解決110kV總降變負(fù)荷緊張的問(wèn)題，又可以可以阻斷LF爐的諧波污染，有利于110kV總降主變的平安運(yùn)行。2.5一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)負(fù)荷分布情況，110kV變電所選擇一條進(jìn)線，由崇賢發(fā)電廠供電。與總降變崇賢變1197線分別列于不同母線段，設(shè)置一臺(tái)SFZ9-50000/110的主變壓器，正常情況下通過(guò)35kV母聯(lián)柜為35kV II段供電。35kV09#柜(聯(lián)絡(luò)線)作為備用電源。在5#主變停電檢修時(shí)，至

25、少可確保兩臺(tái)LF爐正常生產(chǎn)。而35kV09#柜(聯(lián)絡(luò)柜)還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是作為總降變的后備電源，在總降變兩條110kV線路其中一條檢修時(shí)，可以將其作為后備電源，不至于影響正常生產(chǎn)。35kV系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)SZ9-25000/35的主變壓器，分列運(yùn)行，正常時(shí)通過(guò)35kV05#柜、06#柜(母聯(lián)柜)由5#主變供電，35kV09#柜(聯(lián)絡(luò)線)作為備用電源，處于熱備用狀態(tài)。6kV配電系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)SC9-250/6的所用變，主要供GIS、直流屏、照明、空調(diào)、檢修等電源。設(shè)置出線柜8回，分別為1#濾波裝置、1#TCR, 5#LF爐、6#LF爐、1#LF爐、2#LF爐、2#濾波裝置、2#TCR。具體詳見(jiàn)附錄二。

26、2.6短路電流計(jì)算2.6.1短路電流計(jì)算的目的 在發(fā)電廠、變電站的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。短路電流計(jì)算的目的主要有以下幾方面: 1在選擇電氣主接線方式時(shí)，為了比擬各種接線方案，或者確定某一接線方式是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行短路電流的計(jì)算。 2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行情況下及故障情況下都能夠平安、可靠的工作，同時(shí)又力求盡量節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算。例如:計(jì)算某一時(shí)刻短路電流的有效值，用以校驗(yàn)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力，以及確定電抗器的電抗值;計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)短路電流的有效值，用以校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定;計(jì)算短路電流的沖擊值，

27、用以校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定。 3)在設(shè)計(jì)室外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相對(duì)相之間及相對(duì)地的平安距離。 4)在選擇繼電保護(hù)方式及進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，需要以各種短路時(shí)的短路電流作為依據(jù)。 5)接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用考慮到短路電流的大小。2.6.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時(shí)所用的短路電流，一般有以下規(guī)定: 1)計(jì)算的根本情況 電力系統(tǒng)中所有電源點(diǎn)都在額定負(fù)荷下運(yùn)行; 同步電機(jī)具有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)整裝置(包括強(qiáng)行勵(lì)磁); 短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間; 所有電源電動(dòng)勢(shì)相位角相同; 正常工作時(shí)，系統(tǒng)三相負(fù)荷對(duì)稱運(yùn)行; 應(yīng)考慮對(duì)短路電流大小有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)電弧電阻。

28、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的作用，僅在確定短路電流沖擊值及最大全電流有效值才予以考慮。 2)接線方式 計(jì)算短路電流時(shí)所采用的接線方式，應(yīng)該是可能發(fā)生最大短路電流時(shí)的正常接線方式，即最大運(yùn)行方式，而不能用僅在改變運(yùn)行方式過(guò)程中并列運(yùn)行的接線方式。 3)計(jì)算容量 應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并且要考慮到電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景開(kāi)展規(guī)劃(一般考慮工程建成后5年一10年)。 4)短路種類 一般是按三相短路計(jì)算。假設(shè)發(fā)電機(jī)出口兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)以及自禍變壓器等回路中的單相(或兩相)接地短路比三相短路情況嚴(yán)重時(shí)，那么應(yīng)該按照嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗(yàn)。 5)短路計(jì)算點(diǎn) 在正常接線方式時(shí)，通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流值最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算

29、點(diǎn)。 對(duì)于帶電抗器的6-1OkV出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)間的引線及套管時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)取在電抗器前。選擇其余的導(dǎo)體和電氣設(shè)備時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)一般取在電抗器后。2.6.3短路電流計(jì)算的步驟 在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算一般采用實(shí)用計(jì)算曲線法。其具體計(jì)算步驟如下: 1繪制等值網(wǎng)絡(luò)。 選取基準(zhǔn)功率及基準(zhǔn)電壓; 略去網(wǎng)絡(luò)各個(gè)元件的電阻、輸電線路的電容及變壓器的勵(lì)磁支路; 無(wú)限大功率電源的內(nèi)電抗等于零; 略去負(fù)荷。 2)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換。 按網(wǎng)絡(luò)變換的原那么，將網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)電源合并成假設(shè)干組。如共有N組，每組用一個(gè)等值的發(fā)電機(jī)代表。無(wú)限大功率電源(如果有的話)那么另成一組。求出各等值發(fā)電

30、機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗以及無(wú)限大功率電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 3)將求出的轉(zhuǎn)移電抗按照各自相應(yīng)的等值發(fā)電機(jī)的容量進(jìn)行計(jì)算，便可得出各個(gè)等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。 4)分別根據(jù)適當(dāng)?shù)挠?jì)算曲線，找出在指定時(shí)刻各等值發(fā)電機(jī)提供的短路周期電流的標(biāo)么值。 5)計(jì)算短路電流周期分量有名值。 6)計(jì)算短路容量及短路電流沖擊值。7)繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。1電氣主接線 變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)映電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回膺數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件彭定。并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活操作檢修方便、節(jié)約投資和便于打建等要求。3主要設(shè)備的選擇3.1主變壓器 根據(jù)CC 35 110kV變電所設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?，電力系統(tǒng)要求

31、110kV及以卜變電所至少采用一級(jí)有載調(diào)壓變壓器。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開(kāi)一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全音仔負(fù)荷。3.2 110kV開(kāi)關(guān)設(shè)備 目前在城區(qū)變電所普遍使用的110kV SF6絕緣全密封組合電器(GIS)具有體積小、運(yùn)行可靠、檢修周期長(zhǎng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格較高。國(guó)產(chǎn)GIS約每間隔70萬(wàn)元。3.3 110kV互感器 110kV電壓互感器有電容式和電磁式兩種，電容式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便,但體積較大;電磁式那么結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維修比擬困難，但體積小、安裝簡(jiǎn)便。該工程變電所選用的是電容式電壓互感器。 電流互感器考慮繼電保護(hù)和測(cè)量的需要，保護(hù)級(jí)采用10P2

32、0級(jí)，測(cè)量用的電流互感器采用0.2級(jí)。3.4 10kV成套開(kāi)關(guān)柜 該工程變電所的1OkV開(kāi)關(guān)柜采用GZS-1 ( KYN28-12)型中置柜，真空開(kāi)關(guān)選用VS 1+型，該斷路器屬于ZN63系列，目前在國(guó)內(nèi)使用量較大。在真空開(kāi)關(guān)規(guī)格的選擇上，主變壓器進(jìn)線柜額定電流為2500A，分段柜額定電流為1600A，饋線柜、電容器柜額定電流為630A o3.5 1OkV并聯(lián)電容裝置 根據(jù)無(wú)功管理及供用電規(guī)那么，110kV變電所在負(fù)荷頂峰時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)該到達(dá)0.9一0.95 ) f二聯(lián)電容器的容量和分組按就地補(bǔ)償、便于調(diào)整電壓及不發(fā)生諧振的原那么進(jìn)行配置。該工程變電所的實(shí)驗(yàn)設(shè)備負(fù)荷中大局部為lOkV的同步電機(jī)

33、，功率因數(shù)很高，這局部負(fù)荷不需要由于110kV側(cè)的功率因數(shù)比擬穩(wěn)定，為簡(jiǎn)化線路節(jié)約投資，無(wú)功補(bǔ)償采用手動(dòng)投切方式。3.6 1OkV接地變壓器及消弧線圈4過(guò)電壓保護(hù)和接地5繼電保護(hù) 該工程變電所設(shè)置了一套微機(jī)綜合保護(hù)和控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)全所110kV的電氣設(shè)備的保護(hù)和控制。5.1主變壓器的保護(hù)5.2 110kV斷路器的保護(hù) 110kV斷路器配置充電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、限時(shí)速斷保護(hù)。5.3 10kV線路的保護(hù) lOkV的出線應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)，保護(hù)裝置宜采用兩相式接線，并且所有出線均裝在相同的兩相上(通常裝設(shè)在A,C相上)。5.4電力電容器組的保護(hù) 電力電容器組采用單臺(tái)裝設(shè)的熔斷器作為過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)某

34、臺(tái)電容器內(nèi)部損壞時(shí)不至于影響別的電容器運(yùn)行。而日采用熔斷器保護(hù)可以不裝設(shè)電容器組的橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 熔斷器的熔絲額定電流，按電容器額定電流的1.5- 2.0倍選取。f要】主變壓器具有變壓、調(diào)配等雙方而的功能，與變電站實(shí)際作業(yè)相符合。主變保護(hù)誤動(dòng)作是指在電力系統(tǒng)沒(méi)有任何故障或異常情況，或雖有故障或異常情祝規(guī)定保護(hù)裝置不應(yīng)當(dāng)動(dòng)作時(shí)，保護(hù)裝置所發(fā)生的動(dòng)作。通常與變電站的故障處理、現(xiàn)場(chǎng)操作、系統(tǒng)保護(hù)等方而因素相關(guān)。變電站是轉(zhuǎn)換電能的主要場(chǎng)所，其變電功能根本上都由主變壓器完成。為了防止主變保護(hù)誤動(dòng)作現(xiàn)象的發(fā)生，110kV變電站改革期間要注重設(shè)備的保護(hù)與管理。文章對(duì)此進(jìn)行研究 針對(duì)早期電力系統(tǒng)改造存在的缺陷，現(xiàn)階段應(yīng)主要解決110kV主變保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題，需深入性地探究誤動(dòng)作故障的成因，全而提升變電系統(tǒng)的應(yīng)用功能 1主變壓器功能 止常情I5下，主變壓器具有變壓、調(diào)配等雙方而的功能，與變電站實(shí)際作業(yè)相符合 D變壓功能。變電即轉(zhuǎn)換原始電能，使其更符合日常用電設(shè)備的需要，保持了供電狀態(tài)的安定。變壓器設(shè)置于變電站中，能夠按照用戶的要求調(diào)整電能，控制電壓流通量以免過(guò)載造成的損壞。如:電能輸入用電設(shè)備前，通過(guò)變壓器對(duì)電能等級(jí)進(jìn)行調(diào)配，以確保電壓荷載與設(shè)備承受范圍相符合2調(diào)配功能。主變壓器調(diào)配功能是升降壓控制的綜合運(yùn)用，按照不同用電設(shè)備進(jìn)