220kV智能變電站的設計論文

四川理工學院畢業(yè)設計（論文）220kV智能變電站的初步設計學生：趙波學號：11021043625專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：2011.6指導教師：周愛華四川理工學院自動化與電子信息系二O一五年五月摘要伴隨著工業(yè)的發(fā)展，世界上正面臨著能源短缺與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾。怎樣高效、節(jié)約的使用這些不可再生能源？成為當今社會所面臨的巨大問題與挑戰(zhàn)。我們居住的地球正面臨著氣候變暖帶來的巨大威脅，低碳經(jīng)濟是人類得以延續(xù)和生存的必經(jīng)之路。21世紀80年代末，世界發(fā)達國家相繼開展了智能變電站的研究與探索，國內(nèi)外智能電網(wǎng)和智能變電站的成為當今社會的必然趨勢，IEC61850協(xié)議的制定對為今智能變電站奠定了堅實的基礎。智能變電站的建設與發(fā)展不僅僅大大的降低了能源的損耗，而且也使得成本得到了大大的降低，本文將從220kV智能變電的一次電氣部分設計。首先對原始資料的分析，主變壓器的選擇，在此基礎上提出主接線的設計方案，再進行短路計算和設備的選擇。關鍵詞：智能變電站，IEC61850，主接線方案，設備選擇AbstractWiththedevelopmentofindustry,

theworld

isfacing

thecontradictionbetween

theshortageofenergy

andeconomicdevelopment.

Howefficient,

economicaluseof

thesenonrenewableenergy?

Becomeenormous

problemsandchallenges

facingsocietytoday.

Theearthonwhichwelive

isfacingahuge

threatofclimate

warming,

thelow-carboneconomyis

theonlywaywhichmustbepassed

to

thecontinuationof

human

survival.Intwenty-firstCentury80

attheendofthe1970s,

thedevelopedcountriesintheworld

havecarriedoutthe

researchandexploration

ofintelligentsubstationhasbecomeaninevitabletrend

intoday'ssociety,

the

domestic

smartgridand

intelligentsubstation,

IEC61850

protocolhaslaidasolidfoundation

for

the

smartsubstation.

TheconstructionanddevelopmentofSmartSubstation

isnotonly

greatlyreducesthe

energy

consumption,

butalsomakesthecostof

greatly

reduced,

an

electricalpartofthedesign

inthispaper

fromthe220kV

intelligentsubstation.

First,

theanalysisofrawdata,

thechoiceofthemaintransformer,

onthebasisofthe

designof

themainwiring,

short-circuit

calculationandtheequipment

of

choice.Keywords:intelligentsubstation,

IEC61850,

themainwiringscheme,

equipmentselection.目錄TOC\o"1-3"\h\u17358第一章緒論 ④阻容分壓，高低壓臂的測量元件既有電阻又有電容其中電阻分壓器其有優(yōu)良的動態(tài)特性，但其核心元擇分壓電阻需要高阻值、耐高壓，且穩(wěn)定性好，因此較適合尸扣、低電壓等級。電容分壓電壓互感器在高電壓等級下則具有較好的性價比，同時還具有絕緣強度高、不會與系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振等特點，但其暫態(tài)響應特性相對較差。實際應用中，根據(jù)電壓等級及對廳感器折態(tài)特性要求等因素選擇電壓互感器類型。另外，這此分仄器都存在分仄比受環(huán)境條件變化影響的問題。5.3.3電子式互感器的發(fā)展趨勢電子式互感器的研究開展了四十多年，技術逐漸成熟，已初步達到滿足實用化程度要求。電子式互感器相對于傳統(tǒng)互感器有較多的優(yōu)點，而今后的發(fā)展方向主要是在實際中的運用范圍和技術的成熟度集成度。提高電子式互感器的長期運行可靠性從電力系統(tǒng)運行角度看，一次設備長期運行可靠性和穩(wěn)定性是決定電子式互感器應用前景的關鍵因素，因此，電子式互感器研究方向仍然是進一步改善其長期運行可靠性。對于無源式純光學互感器，要減小磁光材料或者晶體自身的雙折射以及環(huán)境因素等的影響，必須對造成傳感單元誤差的各種因素進行分析并研究減小其影響的辦法。有源式電子互感器由于在一次側有相對易損的電子器件，因此其可靠性、穩(wěn)定性等方面與傳統(tǒng)的電磁測量方法相比還存在著一定差距，有待提高。(2)智能化的一次設備。電子式互感器具有體積小、質量輕等特點，可以將其集成在IED中，按一體化設計理念進行功能優(yōu)化組合和設備布置。保護、測控、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元(如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等)作為一次智能設備的一部分，實現(xiàn)了IED的智能化。目前已經(jīng)出現(xiàn)了將電子式互感器、在線診斷用傳感器與斷路器及其開關數(shù)字控制裝置組合在一起構成的智能斷路器，其將一個間隔內(nèi)的隔離開關、接地開關等一次設備及其相應控制裝置集成在一個智能斷路器內(nèi)。智能化的一次設備能夠實現(xiàn)過程層與間隔層之間的信息交換，真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，減少了接線，使結構布置更緊湊。(3)緊湊化結構布置。目前，國內(nèi)智能變電站建設中，獨立支撐型電子式互感器采用較多，而當電子式互感器應用于高電壓等級時，可以集成到斷路器或其他高壓設備中，共用絕緣子，減少一次設備占地面積和施工量，也便于安裝調(diào)試，從而降低了變電站投資成本，縮短了建設周期，緊湊化結構布置相對獨立布置更能體現(xiàn)出電子式互感器的優(yōu)勢。5.3.4電子式互感器應用中面臨的問題隨著國內(nèi)外智能變電站系統(tǒng)進人實際應用階段，大量的電子式互感器投人使用。在實際運行中，電子式互感器一方面體現(xiàn)了相對于傳統(tǒng)互感器的巨大技術優(yōu)勢，同時也暴露出一些共同的問題，主要有以下幾點:1)校驗問題，電子式互感器輸出為數(shù)字信號，現(xiàn)階段缺少統(tǒng)一有效的校驗方法。2)可靠性問題，包括電磁兼容、系統(tǒng)熱穩(wěn)定性及電子元件的可靠性問題。3)交接試驗的內(nèi)容，電子式互感器的交接試驗和運行規(guī)范與傳統(tǒng)互感器不同，需要制造廠商和運行部門協(xié)調(diào)?？傊?，電子式互感器在智能變電站的運用，對變電站的智能化具有重大的意義，電子式互感器提高了設備的安全性和可靠性，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集數(shù)字化和信息的集成化。電子式互感器降低了一次設備采購成本，特別是對于特高壓系統(tǒng)，提高了設備可靠性，減少了變電站壽命周期內(nèi)的總體成本。所以電子式互感器在智能變電站的設計中占有很重要的地位。 第六章智能變電站防雷保護和接地保護變電站是電力網(wǎng)的心臟，隨著我國電力事業(yè)的的發(fā)展，對變電站的智能化要求不斷提高，智能變電站采用先進的智能設備實先全站的智能化控制，設備的正常穩(wěn)定的運行是智能變電站的重要保障，所以對設備的保護是非常必要的，自然界雷電對設備的危害也是變電站所需要重點考慮的，為了避免大面積停電，造成重大的經(jīng)濟損失，做好防雷保護是不可缺失的。6.1智能變電站雷電危害6.1.1雷電侵入電站的途徑智能變電站遭受雷擊的途徑有以下幾三方面：1.雷電直擊與智能設備和建筑物上面；2.雷擊輸電線產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電站；3.雷擊點在附近產(chǎn)生的瞬時高壓感應到設備上；6.1.2雷電的危害智能變電站通信系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、計算機信息網(wǎng)絡系統(tǒng)、繼電保護系統(tǒng)均大量采用集成電路和CPU單元等的電子設備。當雷擊于建筑物，附近大地，交流供電線時形成的過電壓過電流侵入設備，又由于高度集成化的智能設備其瞬間承受過電壓的能力比較弱，極容易受到雷電過電壓的損壞，容易造成電子設備的的故障，繼電保護誤動作、拒動等情況，嚴重危害到電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。6.1.3智能變電站防雷保護分析根據(jù)整個智能變電站的周圍環(huán)境，地理位置、土質條件、變電站的運行條件以及設備性能和用途，采取相應的防雷保護措施，對處在不間區(qū)域的電氣設備接地進行等電位連接，使得電氣設備達到統(tǒng)一的防雷效果。1雷電防護分區(qū)將需要保護的空間劃分為不同的防雷區(qū)，是為了更好的在各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴重程度和等電位連接點的位置，從而根據(jù)不同的防雷區(qū)采取不同的防雷措施，更好的做到保護。2留電電磁脈沖防護等級分析綜合分析智能變電站咐電磁脈沖防護等級，考慮以下幾個因素:（1）根據(jù)智能設備杭干擾強度等特點要求。（2）的根據(jù)智能變電站電壓等級要求口。（3）根據(jù)鉀能變電站所處地民、當?shù)貧庀髼l件，建筑物.度要求。（4）對智能設備安全度的要求。（5）對智能設備鳳險評估計算結果分析。根據(jù)以上條件，確定智能變電站雷電磁脈沖防護等級，從而選取相應的技術措施。6.2直擊雷和雷電侵入波的防護對于直擊雷的保護一般采用避雷針或避雷線。對雷電侵入波防護的主要措施是閥式避雷器限制過電壓幅值，同時施加相應的輔助措施，以限制流過閥式避雷器的雷電流和降低侵入波的陡度。6.2.1直擊雷的防護避雷針和避雷線是防范直擊雷的主要設備，由接閃器、引下線和接地體組成。采用避雷針對智能變電站建筑物及高壓配電裝置進行直擊雷保護并采取措施（被保護物體與避雷針間在空氣中以及地下接地裝置間應有足夠的距離）防止反擊或逆閃絡。避雷針的裝設可分為獨立式避雷針和構架避雷針兩種。智能建筑物考慮采用避雷帶，在規(guī)定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并在整個屋面組成不大于10mx10m或12mx8m的網(wǎng)格。引下線不少于兩根，其間距應滿足相應的規(guī)程要求。我國規(guī)定：135kV及以下配電裝置的絕緣較弱，所以其構架或房頂上不宜裝設避雷針，而應裝設獨立避雷針；260kV的配電裝置在電阻率小于500歐/米的地區(qū)容許采用構架避雷針，而在電阻率大于500歐/米的地區(qū)宜采用獨立避雷針。3110kV及以上配電裝置，在土壤電阻率小于等于1000歐/米時，不宜反擊，容許裝設構架避雷針。安裝避雷針的構架還應埋設相應的輔助接地裝置，此接地裝置與變壓器接地之間電氣距離應大于15m,還可以保證當雷擊輔助接地體的過電壓波在沿地網(wǎng)主變壓器傳播過程中有足夠的衰減，而不至于對變壓器發(fā)生反擊。為了確保主變壓器的安全，不允許在變壓器門型架上裝設避雷針。6.2.2雷電侵入波的防護避雷器是為防止雷電波侵入，進行雷電過電壓保護的王要設備。通過掌握各類避雷器的保護原理和性能特點，從而可以根據(jù)具體的變電站條件、防護設備的類型、目的、要求，進行合理的選擇。對于避雷器有以下兩點要求：1在一切電壓波形下，它的伏秒特性均在被保護絕緣的伏秒特性之下；2它的伏安特性應保證其殘壓均低于被保護絕緣的沖擊絕緣強度。如果被保護設備就掛在與避雷器連接線路一點上，并且避雷器只要滿足以上兩個要求，就能有效地發(fā)揮其保護作用。而實際變電站的閥式避雷器與被保護絕緣間不是接在一點上，為了節(jié)省投資，閥式避雷器一般都裝設在母線上，以保護多臺設備，因此避雷器與變壓器或其他被保護設備之間有一定的電氣引線。3接地系統(tǒng)接地是防雷保護很重要的環(huán)節(jié)。變電站接地系統(tǒng)的合理與否，是直接關系到人身和設備安全的重要問題。不管是直擊雷、感應雷或其它形式的雷，采用何種類型的防雷設備，都要求將雷電流盡快通過接地裝置導入大地。變電站接地包合工作接地、保護接地、雷電保護接地。智能變電站接觸電勢與跨步電壓均不能超過允許值。為防止轉移電位引起的危害，對可能將接地網(wǎng)的高電位弓}向站外或將低電位引向站內(nèi)的設施，應采取隔離措施:對外的通信設備、引向站外的所用電設備加隔離變壓器;通向站外的管道采用絕緣段等。智能建筑物采用鍍鋅扁鋼接地。接地主網(wǎng)考慮到接地系統(tǒng)長期安全可靠運行對接地材料的高要求，結合智能變電站地質探測結果腐蝕性的情況，對用材進行比較:鍍銅鋼網(wǎng)、鍍錫銅網(wǎng)、鍍鋅鋼網(wǎng)。3.3智能設備過電壓保護對于智能系統(tǒng)，在電源線、信號線、接地線等過電壓可能侵入的所有端口，裝設必要的浪涌過電壓保護裝置，從而將侵入的過電壓箱制到設備耐壓允許水平。采用屏蔽電纜等陰檔并衰減施加在設備上的過電壓。為了徹底消除雷電引起的毀壞性電位差，就特別需要實行等電位連接，電源線、信號線、金屬管道等都要通過電涌保護器進行等電位連接。智能變電站的防雷保護，綜合運用直擊雷防護、接地系統(tǒng)、過電壓保護等各項技術措施，構成一個完整的防雷體系。通過全方位防護、綜合運用、層層設防，保證智能變電站的安全可靠運行。致謝畢業(yè)設計即將完成，大學生活也即將結束，我們將步入社會生活中去。在大學期期間，感謝各位老師的辛勤教育和同學們的幫助，謝謝你們讓我為即將完成大學生活畫上圓滿的句號。最應該感謝的是作為我們畢業(yè)設計指導的周老師，給予我們的答疑解惑、細心講解、進度督促等。沒有你的幫助和指導我的畢業(yè)論文也不會完成的那么順利。再次表示感謝！至此感謝那些幫助過我的老師和同學們，祝你們身體健康，一切順利！結束語經(jīng)過為期幾個月的畢業(yè)設計，終宇完成廠對《220智能變電站的初步設計》的畢業(yè)設計任務。通過這次的設計過程，把這幾年的課程相結合和融會貫通課程的交融，提高了自己的提出問題、分析問題、解決問題的能力。提高了自己的設計水平，使自己在以后的實際工作中的專業(yè)知識能有效地應用。通過本次的畢業(yè)設計，查詢了大量的資料讓自己的專業(yè)知識進一步得到了豐富，為以后的實習工作打下了很好的基礎。由于本人的知識水平更有限，有待完善和不足的地方,希望大家多多指教，謝謝！隨著國家的發(fā)展對電力需求正在日益增加，電力的供應越來越緊張，為了更加高效的利用電能和保證優(yōu)質的電能質量，智能變電站的發(fā)展是必然趨勢，雖然智能變電站目前取得了初步成就，但還是有很多難題需要我們?nèi)ソ鉀Q，供電部門的任務更加艱巨，工作責任更加重人.國家電網(wǎng)需堅持率先發(fā)展、加快發(fā)展、全而發(fā)展，按照中國國家電網(wǎng)公司和各個供電部門的部署和要求，繼續(xù)以飽滿的工作熱情推動電網(wǎng)事業(yè)的建設步伐，堅持高標準要求，不斷創(chuàng)造新經(jīng)驗，新技術，取得新成就，為把國家電網(wǎng)建設成結構合理、技術先進、安全可靠、適度超前的現(xiàn)代化電網(wǎng)做出應有的貢獻。參考文獻[1]WoodL.TheEdisonFoundationInstituteforElectricEfficiency.Consumersarethekeytofuturesmartenergymanagement[documentontheInternet].www.edison/iee/issueBriefswood_SantaFe_March10.pdf;2010[accessed29.05.10].[2]BryanC.ClarityDigitalGroupLLCd/b/aExaminer.com.GEadoptsZigbeeprotocolsforsmartapplianceproducts[documentontheInternet].www./x-43343-Energy-Policy-Examinery2010m6d5-GE-adopts-Zigbee-protocols-forsmart-appliance-product;2010[accessed21.06.10].[3]GeneralElectricCompany.Geospringhybridwaterheaterdocumenes.corn/heat-pump-hot-water-heater/electric-water-heater-features.ht