科类工科学号2010311236
本科生毕业设计
220kV变电站直流系统设计
220kV Substation DC System Design
李斌
指导教师：李裕职称讲师
云南农业大学昆明黑龙潭650201
学院：机电工程学院
专业：电气工程及其自动化年级： 2010级
设计提交日期：2014年4月26日答辩日期：2014年5月10日
答辩委员会主任：张汝坤
云南农业大学
2014年5 月4 日
220kV变电站直流系统设计
李斌
云南农业大学机电工程学院，昆明黑龙潭650201
摘要
直流系统在变电站中为继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等提供可靠的直流电源，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保障。本次设计主要针对一个具体的220kV变电站进行了直流系统的设计，设计主要完成以下几个内容1）介绍了直流系统的相关知识；2）依据《电力工程直流系统设计规程》及《电力工程电气设计手册——电气二次部分》等相关规定确定了该220kV变电站直流系统的电压等级及直流系统接线方案并绘制接线图纸；3）进行了该220kV变电站直流负荷统计计算，确定了蓄电池的组数与个数，并进行了蓄电池容量的确定及校验；4）进行了充电回路和直流系统回路相关的设备选择。设计及计算严格按设计手册及相关设计说明书，基本能够保证其安全、可靠、灵活、经济性。
关键词：变电站；直流系统设计；蓄电池组；负荷统计；设备选型
220kV Substation DC System Design
Li Bin
Faculty of Engineering and Technology Yunan Agricultural University，Heilongtan
Kunming 650201
ABSTRACT
DC system in transformer substation for relay protection，control，signal, computer monitoring, emergency lighting, AC uninterruptible power supply, such as the provision of reliable dc power supply, safe operation of transformer substation plays an important role, is the guarantee of the safe operation of the transformer substation. To comprehensive comparison and analysis of the research topic, the size of the dc load calculated according to the actual circumstance of transformer substation to determine the number and capacity of the battery, then to select the dc equipment. His design is aimed at a specific design of 220 kv substation dc system, the design mainly completed the following content 1) Introduced the relevant knowledge of dc system, 2) On the basis of the electrical engineering dc system design regulations and "electrical engineering electrical design manual, electric second part, the related provisions, determine the voltage level of 220 kv substation dc system and dc system connection scheme and draw the drawings including 3) For the 220 kv substation dc load statistical calculation, determine the number of group number and the battery and battery capacity determination and calibration, 4) On the charging circuit dc system circuit and related equipment selection. The design and calculation in accordance with the design manual and related design specifications, basic can ensure the safe, reliable, flexible and economical efficiency.
Keywords: Substation ; DC Power System Design ; Battery ; Load statistical; Equipment selection
目录
摘要.............................................................. I 目录.............................................................. I I 表目录.......................................................... I II 图目录........................................................... I V 1 绪论. (1)
1.1 课题背景 (1)
1.1.1直流操作电源的设计技术发展 (1)
1.1.2 直流操作电源的设备技术发展 (1)
1.2 课题意义 (2)
1.3 设计的主要内容 (3)
2 直流系统简介 (4)
2.1 直流系统的作用 (4)
2.2 直流系统类型 (4)
2.2.1 蓄电池直流系统 (4)
2.2.2 硅整流电容储能直流系统 (5)
2.2.3 复式整流直流系统 (6)
2.2.4 电源变换式直流操作电源 (6)
2.3 本次设计的原始资料 (7)
3 直流系统回路设计 (8)
3.1 直流系统的额定电压 (8)
3.2 220kV直流系统蓄电池的确定 (8)
3.2.1 蓄电池的分类 (8)
3.2.2 蓄电池组的确定 (9)
3.3 直流系统基本接线方式 (11)
3.3.1 单母接线方式 (11)
3.3.2 单母线分段接线方式 (12)
3.4 直流系统馈电网络设计 (14)
3.4.1 辐射供电网络 (14)
3.4.2 环路供电网络 (15)
4 直流负荷统计 (17)
4.1 负荷分类 (17)
4.1.1 按功能分类 (17)
4.1.2 按负荷性质分类 (17)
4.2 直流负荷统计 (17)
4.2.1 220kV变电站主接线分析 (17)
4.2.2 经常负荷统计 (18)
4.2.3 事故负荷统计 (18)
4.2.4 冲击负荷统计 (19)
4.3 事故停电时间 (19)
5 直流系统相关设备选型 (21)
5.1 蓄电池的个数 (21)
5.1.1 电压偏差范围 (21)
5.1.2 蓄电池个数选择 (21)
5.2 充电方式 (22)
5.3 铅酸蓄电池 (23)
5.3.1 铅酸蓄电池的容量特性 (23)
5.3.2 放电特性 (24)
5.4 蓄电池容量的计算 (26)
5.4.1 蓄电池容量的选择 (26)
5.4.2 蓄电池容量的校验 (27)
5.5 设备选择 (28)
5.5.1 充电回路设备 (28)
5.5.2 蓄电池回路 (32)
5.6导体和电缆选择 (36)
5.6.1 直流母线及蓄电池组引出回路导体选择 (36)
5.6.2 控制和信号馈线电缆截面选择 (37)
5.6.3 断路器合闸电流截面的选择 (38)
5.7 220kV变电站直流系统接线图设计说明 (39)
6 结论 (41)
参考资料 (42)
致谢 (43)
附录 (44)
表4-1 经常性负荷统计 (18)
表4-2 断路器型号及参数 (19)
表5-1 各装置允许电压偏移范围 (21)
表5-2 阀控式蓄电池各充电状态参数 (22)
表5-3 GDF-350蓄电池参数 (27)
表5-4 充电回路电压表、电流表选型及参数 (30)
表5-5 KVA-50/360整流装置设备参数 (30)
表5-6 充电回路熔断器的型号及参数 (31)
表5-7 充电回路刀开关的型号及参数 (32)
表5-8 充电回路断路器型号及参数 (32)
表5-9 蓄电池回路电压、电流表型号及参数 (33)
表5-10 蓄电池室引至直流屏电缆型号和参数 (33)
表5-11 蓄电池回路熔断器或自动空气开关型号及参数 (34)
表5-12 蓄电池回路刀开关型号及参数 (35)
表5-13 充电回路断路器型号及参数 (36)
表5-14 蓄电池组引出回路导体选择和参数 (36)
表5-15 控制和信号馈线电缆截面选型及参数 (37)
表5-16 断路器分、合闸电流截面选择及参数 (39)
图2-1 硅整流电容储能直流系统框图 (5)
图2-2 复式整流直流系统框图 (6)
图2-3 电源变换式直流操作电源框图 (7)
图3-1 单母线接线 (12)
图3-2 单母线分段接线 (13)
图5-1 蓄电池放电容量与放电时间的关系曲线 (24)
图5-2 蓄电池持续放电1h冲击放电曲线 (25)
220kV变电站直流系统设计
1 绪论
1.1 课题背景
变电站直流电源系统是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急照明及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受变压器、站用电以及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。
1.1.1直流操作电源的设计技术发展
在1955年以前，国内发电厂和变电站的建设规模较小，其直流操作电源系统大多采用110V、单母线和不带端电池的蓄电池组。1956年以后，发电厂和变电站的建设规模增大。这是引进了当时苏联的设计技术，在所有新建和扩建的发电厂和变电站中，都采用了220V、带端电池的蓄电池组，并根据工程规模的大小，采用单母线或双母线接线。这个时间的设计，是充分利用了蓄电池的容量和具有较小的电压波动范围，但代价是采用了较复杂的接线。
1984年以后，随着欧美设计技术的引进，以及发电厂和变电站建设规模的不断增大，在直流操作电源系统的设计上，又开始普遍采用单母线接线和不带端电池的蓄电池组，对于控制负荷则推行采用110V电压，而动力负荷则采用220V电压。这一期间设计的主导思想，则是以适当加大蓄电池的容量，允许电压有较大的波动范围为代价，达到简化接线、提高可靠性的目的。
从八十年代后期开始，对于220kV及以下电压等级的变电站，一般装设由一组蓄电池组构成的直流操作电源；对于容量较大和500kV以上的大型变电站，则装设由两组蓄电池组构成的直流操作电源；对于220kV的变电站，2002年国家电力公司要求全部装设两组蓄电池组。【1】
1.1.2直流操作电源的设备技术发展
在直流操作电源系统中，主要的设备有蓄电池组、充电装置、绝缘监测装置
以及控制保护等设备。随着制造技术的发展，几十年来也发生了很大的变化。
蓄电池组型式，在七十年代以前发电厂和变电站中应用的都是开启式铅酸蓄电池。七十年代以后，开始应用半封闭的固定防酸式铅酸蓄电池，并逐步得到普遍采用。到八十年代中期以后，镉镍碱性蓄电池以其放电倍率高、耐过充和过放的优点，开始在变电站中得到应用。九十年代发展起来的阀控式铅酸蓄电池，以其全密封、少维护、不污染环境、可靠性较高、安装方便等一系列的优点，在九十年代中期以后得到普遍的采用。
对于充电装置，1984年以后，对充电和浮充电整流装置开始采用相同的容量设计，使之更有利于互为备用。1995年以后，随着高频开关型整流装置的普及，考虑到整流模块的N+1(2)冗余配置和较短的修复时间，大量采用一组蓄电池配置一组充电装置的方式。进入九十年代以后，随着微机控制技术的普及，集成电路控制型晶闸管整流装置逐渐被微机控制型晶闸管整流装置取代，为实现无人值班创造了条件。1996年以后，随着高电压、大功率开关器件和高频变换控制技术的成熟，高频开关整流装置，目前这种高频开关型整流装置已成为市场的主角，未来几年不会有新的整流装置替代。
蓄电池组、充电装置和直流馈电回路，多年来一直用熔断器作短路保护，用隔离开关作回路操作，直到现在仍在普遍使用。到1996年以后，开始用带热磁脱扣器的直流自动空气开关，兼作保护和操作设备，为直流屏的小型化设计创造了条件。
1.2课题意义
直流系统广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地产等)。然而，在电力系统中，由于直流电源系统设计不合理、设备选型不当或缺乏正确的管理方法而导致电力设施损坏、系统故障、事故波及范围扩大，甚至造成重大人身伤亡等事故屡有发生，给电力系统和国家财产造成巨大损失，因此电力系统设计、施工和运行部门对直流系统予以高度重视。本课题选着阀控密封式铅酸蓄电池和高频开关整流电源(本设计中应用到)在直流系统中的应用可提高直流电源系统的安全可靠性，降低直流系统设计的复杂性，并减小了维护的工作量。
1.3 设计的主要内容
本课题主要针对某220kV变电站进行直流系统设计，主要对以下几个内容进行设计与研究：
1）直流系统电压等级的确定
2）直流系统接线方式的确定；
3）系统中各个设备所用直流负荷的统计与计算；
4）蓄电池组数和个数的确定以及容量的选择和校验；
5）介绍了充电装置性能及其选择；
6）充电回路与蓄电池回路电压、电流以及用电设备、线路截面的选择；
2 直流系统简介
2.1 直流系统的作用
为继电保护、控制、信号、计算机控制、事故照明、交流不间断电源等提供可靠的直流电源，对变电站的安全运行起着重要作用，是变电站安全运行的保障。220kV—500kV的变电站应设蓄电池组供电的直流电源。
直流电源系统在变电站中具有以下重要作用：
（1）变电站的直流电源是全站作为控制、信号、继电保护的操作电源，也是重要设备的保安电源及事故照明电源。监视和维护直流设备的完好性对变电站以及整个电力系统的安全可靠运行十分重要。
（2）各类变电站直流电源系统必不可少系统。对于不同电压等级的变电站往往设计不同电压的直流输出，以满足设备运行的需要。
（3）在变电站中，直流电源系统应满足各类负荷中双重化配置的要求。
（4）阀控密封式铅酸蓄电池和高频开关整流电源在直流系统中的应用可提高直流电源系统的安全可靠性，降低直流系统设计的复杂性，并减小了维护的工作量。
2.2 直流系统类型
在发电厂和变电所中，为了供给控制、信号、保护、自动装置、事故照明、直流油泵和交流不停电电源装置等用电，要求有可靠的直流电源。按电源性质，发电厂和变电站的操作电源可分为交流操作电源盒直流操作电源两种。直流操作电源又可分为独立和非独立操作电源两种。独立操作电源分为蓄电池和直流变换式直流操作电源两种。非独立操作电源可分为复试整流和硅整流电容储能直流操作电源两种。在操作电源系统中，直流系统按电源类型分为：蓄电池直流系统、电容储能直流系统、复试整流直流系统、电源变换式直流操作电源。
2.2.1蓄电池直流系统
由蓄电池组和充电装置构成。正常运行时，由充电装置为控制负荷供电，同时给蓄电池组充电，使其处于满容量荷电状态；当电站发生事故时，由蓄电池组继续向直流控制和动力负荷供电。这是一种在各种正常和事故情况下都能保证可靠供电的电源系统，广泛应用于各种类型的发电厂和变电站中。
2.2.2硅整流电容储能直流系统
硅整流电容储能直流系统是指：正常直流负荷由硅整流装置供电，故障时由电容器向保护装置和断路器的跳闸线圈供电的直流系统。该系统无蓄电池及附属设备，给电气设备无人值班创造了条件但电容储能装置的电容器容量不稳定，二次回路复杂，很难满足主接线及保护装置复杂的发电厂和变电站的要求，只是用于小容量变电所或发电厂中远离主厂房的电气设施。详细接线方式如图2-1所示。
图2-1硅整流电容储能直流系统框图
Ⅰ—电压源Ⅱ—电流源
Figure 2-1 Silicon rectifier capacitor energy storage diagram of the DC system
Ⅰ—Voltage source Ⅱ—Current source
2.2.3复式整流直流系统
复式整流直流系统同电容储能直流系统，不设有蓄电池。其整流装置不仅由所用变压器或电压互感器供电，因而保证在正常与故障情况下均能不间断地向直流系统供电。电流互感器的输出容量必须保护回路及断路器跳闸回路的电源要求，使断路器可靠跳闸。复式整流直流系统的优点：与电容储能直流系统比较，输出功率大，电压能保持恒定，可用线路较多，容量较大，保护装置较复杂的变电所。复式整流直流系统必须满足的两个条件：1）在回路中发生各种短路时，其短路电流必须满足用电设备可靠动作要求；2）专用的电流互感器在各种短路情况下能输出足够功率想复式整流装置供电。详细接线方式如图2-2所示。
图2-2 复式整流直流系统框图
Figure 2-2 Double rectifier DC system block diagram
2.2.4 电源变换式直流操作电源
电源变换式直流操作电源时一种独立式直流操作电源，其框图如图2-3所示。电源变换式直流操作电源可由可控硅整流和整流装置U1、48V蓄电池GB、逆变装置U2和整流装置U3组成。正常运行时，220V交流电源经过可控硅整流装置U1变换为48V的直流电源，作为全站的48V直流操作电源，并对48V蓄电池GB进行充电和浮充电；同时48V直流电源经过逆变装置U2变换为交流电源，在通过整流装置U3变换为220V直流操作电源输出。事故情况下，电源逆变装置
U2能利用蓄电池储存的电能进行逆变，从而保证了重要直流负载连续供电，供电时间长短取决于48V蓄电池容量。可见，这种直流电源能提供两个等级的操作电源，直流220V和48V,为中小型变电站的弱电控制提供了方便。详细接线方式如图2-3所示。
图2-3 电源变换式直流操作电源框图
Figure 2-3 Power transformation type DC operation power supply block diagram
2.3 本次设计的原始资料
本次设计是对220kV变电站的直流电源系统进行设计，该变电站拥有两台SFPSZ7—120000/220/110/10三绕组变压器。220kV系统为7回出线，双母带旁路接线；110kV系统为10回出线，双母带旁路接线且有独立旁路断路器；10kV 系统为10回出现，单母分段接线。220kV和110kV为SF6断路器，10kV为真空断路器；采用常规控制方式，红绿灯监视；集成电路型保护，常规光字牌信号灯；UPS装置一台功率为4kW，闪光装置2套，接地检测装置1套，同期装置1套，微机检测装置1套。现场到变电站控制中心的距离为50米。该220kV变电站电气主接线图详见附图一，图号：2010311236-01。
本次设计主要针对某220kV变电站的直流系统进行设计，设计确定采用蓄电池直流系统。
3 直流系统回路设计
3.1 直流系统的额定电压
额定电压就是电器所允许加的最大电压值。220—500kV变电站的强电直流电压为220V或110V,弱电直流电压为48V。强电直流电压选220V还是110V，应根据变电站的具体情况及通过技术经济比较，找出影响直流系统额定电压选择的主要因素。
根据现在220kV－500kV变电站的发展及其特点，由于变电站占地面积大，被控对象远，所需控制回路电缆长，所以满足控制回路电压降的要求以及降低控制电缆的投资问题成为决定220kV变电站直流系统工作电压的主要因素。在相同操作功率时，220V控制电缆中的电流比110V控制电缆中的电流要小一倍，降低了控制电缆中的电压降，也将低了控制电缆方面的投资。且220V直流电源对变电所的事故照明比较有利，接线简单，切换回路可以简化，而用110V则要采用逆变电源装置或其他方式解决事故照明的供电问题，较为困难。因此国内的变电站强电直流电压大多数采用220V。【2】
本次设计，也将该22kV变电站的直流系统的额定电压确定为220V。
3.2 220kV直流系统蓄电池的确定
3.2.1蓄电池的分类
蓄电池是一种储能装置，它把电能转化为化学能储存起来，又可把储存的化学能转化为电能，这种可逆的转换过程是通过充、放电循环来完成的，而且可以多次循环使用，使用方便且有较大的容量。目前，我国投入运行的变电站中，绝大多数都是采用铅酸蓄电池，也有采用碱性蓄电池。
1）铅酸蓄电池
铅酸蓄电铅酸蓄电池是电力工程中广泛采用的直流电源装置。它具有适用温度和电流范围大，存储性能好，化学能和电能转换率高，充放电循环次数多，端电压高，容量大，且节省铅材料资源丰富、造价较低等一系列优点。
铅酸蓄电池又分为防酸隔爆式、消氢式及阀控式密封铅酸蓄电池三大类。阀控式密封铅酸蓄电池与防酸隔爆式和消氢式铅酸蓄电池相比较有很大的优点：阀控式密封铅酸蓄电池在正常充放电运行状态下处于密封状态，电解液不泄露，也不排放任何气体，不需要定期的加水或加酸，维护工作也比较少；防酸隔爆式铅
酸蓄电池是属于半封闭型的，当在充电运行状态下产生的气体较多时，会使电池室中存在爆炸的危险，而且需要定期的往电池中加纯水及维护；消氢式铅酸蓄电池也需要定期进行维护与加水，相对比较麻烦。
2）碱性蓄电池
采用的碱性蓄电池主要是镉镍蓄电池。由于单个蓄电池在各种运行状态下电压变化的相对值大于直流母线电压允许变化的相对值，才引起加装端电池，用来调节母线电压。然而，镉镍蓄电池充电末期电压与放电末期电压相差比较大，达到约1.8-1.9倍，为保持直流母线电压不超过允许的变动范围，镉镍蓄电池组必须采取调压措施，如a.加端电压b.在蓄电池组与母线之间加调压设备。而铅酸蓄电池的单个蓄电池在各种运行状态下电压变化的相对值小于或等于直流母线电压允许变化的相对值，也就保持了直流母线电压在允许的变化范围之内，故不需要加装端电池。由于镉镍蓄电池必须设置调压措施，与无端电池的铅酸蓄电池相比，增加了投资和运行维护的复杂性，特别是蓄电池组容量较大时更为突出。
因此，镉镍蓄电池与铅酸蓄电池相比，在相同容量、相同额定电压下，镉镍蓄电池投资较高，随着容量的增大，投资的差额也增加。这就是影响镉镍蓄电池在工程上大量采用的主要原因。
综合上述比较，因为本设计针对的220kV变电站是枢纽变电站，在电力系统中地位比重高，可靠性要求较高，因此选用铅酸蓄电池中的阀控式密封铅酸蓄电池。
3.2.2蓄电池组的确定
蓄电池装设的组数不但与变电站的重要性和保护双重化的要求有关，而且与控制方式以及自动化水平有关。故在具体工程中，如果采用一些新的控制方式和布置型式时蓄电池装设的组数可根据实际情况和经济技术比较确定。
现在，国家对220kV变电站对直流电源可靠性要求进一步提高，考虑蓄电池运行维护的需要，并考虑220kV变电站直流系统网络与蓄电池直流电源可靠性匹配要求，220kV变电站直流系统应配置两组蓄电池。虽在经济上多投入，但其运行可靠性却得到了大幅度提高，且运行方式灵活，维护方便。
以下便是220kV变电站要求具备高可靠性直流电源的原因、目前单组蓄电池运行、维护存在的主要问题和220kV变电站直流系统配置两组蓄电池方案必要性及优点。
一、220kV变电站要求具备高可靠性直流电源的原因
（1）现在大部分220kV变电站建设规模比较大，且为枢纽站。
（2）220kV变电站主保护亦实现双重化，采用两套不同原理、不同厂家装置；断路器跳闸回路双重化；且均要求取自不同直流电源。
（3）线路的两套纵联差动保护、主变压器的主保护和后备保护均分别由独立的直流熔断器供电。
（4）所有独立的保护装置都必须设有直流电源故障的自动报警回路。
（5）变电站综合自动化水平提高，监控系统高可靠运行要求。
二、目前单组蓄电池运行、维护存在的主要问题
（1）事实证明要掌握蓄电池运行状态，做到心中有底、运行可靠，必须进行全容量核对试验，然而直流系统配置一组蓄电池，给运行维护造成了极大困难。
（2）就对各发供电单位已运行的各型式蓄电池统计表明，使用寿命一般为7年到10年，且这期间尚需对个别落后电池维护处理才能够保证整组蓄电池使用年限。对于仅一组蓄电池而言，整个更换期间同样要承担风险运行。
三、 220kV变电站直流系统配置两组电池的必要性及优点
（1）由于单组蓄电池不能很好的满足22kV变电站运行可靠性要求，且运行维护困难,故此 220kV变电站直流系统配置两组蓄电池是必要的。
（2）220kV变电站直流系统配置两组蓄电池，完全满足运行要求,采用该系统对增加控制保护设备运行的可靠性有较重要的意义。
（3）220kV变电站配置两组蓄电池组后，从简化母线结构、减少设备造价、节约能源、避免降压装置故障开路造成母线失压，减少了电网事故和更大设备事故的发生，使直流系统进一步简化、可靠。
综合上述分析，并依据《电力工程直流系统设计技术规程》4.3.2条规定：220kV-500kV变电站应装设不少于2组蓄电池。依据《电力工程直流系统设计技术规程》4.3.2条规定：变电站采用两组蓄电池且采用高频开关充电装置时，宜配置2套充电装置，也可配置3套充电装置。本次设计综合考虑该变电站在电力系统中属于枢纽变，供电范围大，事故停电造成影响范围较大，因此本次设计从经济性和可靠性出发最终决定采用2组蓄电池2套充电装置。
3.3 直流系统基本接线方式
对直流系统基本接线方式的要求是安全可靠，接线方便，供电范围明确，操作方便。直流母线的接线与蓄电池的组数、直流负荷的供电方式以及充电、浮充电设备的配置方式等因素有关。
直流系统基本接线方式有单母线和单母线分段两种。按照蓄电池是否带端电池又可分为无端电池和带有端电池接线；对于无端电池接线又可分为不带降压装置和带降压装置接线；根据端电池的投入方式又可分为带端电池调节器接线和带端电池自投装置接线。端电池是指直流装置的蓄电池分为两部分，一部分是基本蓄电池组，供正常负荷时用，另一部分为参加调节的端电池，供事故时调节直流母线电压用的，比如基本电池用得过多，造成直流母线的电压下降过多时，通过调节装置将端电池投上去，维持直流母线的电压水平。采用端电池能维持母线电压的稳定但是接线以及投资就会大大增加，因此目前应用最广泛的是不带任何调压装置的无端电池接线。
3.3.1 单母接线方式
单母线接线方式是只有一组母线，直流电源全部接于这组母线上，全站整个直流用电负荷都必须通过这组母线供给，正常运行时整流装置回路直接向母线输送直流电，当交流停电或是充电回路发生故障、检修时由蓄电池放电向母线输送直流电。详细接线方式如图3-1所示。
图3-1 单母线接线
Figure 3-1 Single busbar connection
优点：接线简单、操作方便、设备少、经济性好；并且母线便于向两端延伸，扩建方便。
缺点:（1）可靠性差。出现回路的设备进行检修或故障时，该回路要停电，直至修好，也可能是长期停电；母线检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是造成全厂或全所整个直流系统长期停电。
（2）调度不方便，且线路侧发生短路时，有较大的电流。
适用范围：适用于设有一组蓄电池、两套充电装置的变电站和小型发电厂。
3.3.2单母线分段接线方式
单母线分段接线是有两组母线，直流电源分别接于两组母线上，两组母线都可以向全站的直流负荷提供直流电，正常运行时整流装置回路直接向母线输送直流电；当交流停电或是充电回路发生故障、检修时由蓄电池放电向母线输送直流电。且对一些特殊故障或事故状态时可达到一个可靠供电的目的。特殊故障：一组母线发生故障或检修、交流断电时一组蓄电池或蓄电池回路停止运行。
特殊故障时运行情况：
变电站防火要求
注：1建、构筑物防火间距应按相邻两建（构）筑物外墙的最近距离计算，如外墙有凸出的燃烧构件时，则应从其凸出部分外缘算起。 2相邻两座建筑两面的外墙为非燃烧体且无门窗洞口、无外露的燃烧屋檐，其防火间距可按本表减少25％。 3相邻两座建筑较高一面的外墙如为防火墙时，其防火间距不限，但两座建筑物门窗之间的净距不应小于5m。 4生产建（构）筑物侧墙外5m以内布置油浸变压器或可燃介质电容器等电气设备时，该墙在设备总高度加3m的水平线以下及设备外廓两侧各3m的范围内，不应设有门窗、洞口；建筑物外墙距设备外廓5～10m时，在上述范围内的外墙可设甲级防火门，设备高度以上可设防火窗，其耐火极限不应小于0.90h。 5、控制室室内装修应采用不燃材料。 6、屋外油浸变压器之间的防火最小间距：35KV及以下最小间距5M；110KV最小间距8M；220KV及以上最小间距10M。 当间距不能得到满足时应设置防火墙，防火墙高度应高于变压器油枕，长度不应小于变压器的储油池两侧各一米 7、油量为2500KG及以上的室外变压器或电抗器与本回路油量为600KG以上且2500KG以下的带油电气设备之间的防火间距不应小于5M。
8、35KV及以下室内配电装置，当未采用金属封闭开关设备时，其油断路器，电流互感器和电压互感器，应设置在两侧有不燃烧实体墙的间隔内 9、35KV以上室内配电装置应安装在有不燃烧实体墙的间隔内，不燃烧实体墙的高度不应低于配电装置中带油设备的高度。 总油量超过100KG的室内变压器应设置单独的变压器室， 10、室内单台总油量为100KG以上的电气设备，应设置储油或挡油设施，挡油设施的容积应按油量的20%设计，并应设置能将事故由排至安全处的设施，当不能满足上述要求时，应设置能容安全部油量的储油设施， 11、室外单台油量为1000KG以上的电气设备，应设置储油或挡油设施，挡油设施的容积应按油量的20%设计，并应设置将事故有，排至安全处的设施，当不能满足上述要求且变压器未设置水喷雾灭火系统应设置能容纳全部油量的储油设施，当设置有油水分离措施的宗事故储油池时，容量按最大油箱容量的60%确定，储油或挡油设施应大于变压器外廓每边各一米， 12、储油设施内应铺设卵石层，厚度不应小于250MM，卵石直径应为50——80MM。 13、设置带油电气设备的建（构）筑物与贴邻或靠近该建（构）筑物的其他建（构）筑物之间应设置防火墙。 14、当变电站内建筑的火灾危险性为丙类且建筑的占地面积超过3000m2时，变电站内的消防车道宜布置成环形；当为尽端式车道时，应设回车场地或回车道。消防车道宽度及回车场的面积应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016 的有关规定。 二电缆及电缆敷设 1、电缆从室外进入室内的入口处、电缆竖井的出入口处、电缆接头处、主控制室与电缆夹层之间以及长度超过100m 的电缆沟或电缆隧道，均应采取防止电缆火灾蔓延的阻燃或分隔措施，并应根据变电站的规模及重要性采取下列一种或数种措施： （1）采用防火隔墙或隔板，并用防火材料封堵电缆通过的孔洞； （2）电缆局部涂防火涂料或局部采用防火带、防火槽盒。 2、220kV 及以上变电站，当电力电缆与控制电缆或通信电缆敷设在同一电缆沟或电缆隧道内时，宜采用防火槽盒或防火隔板进行分隔。 3、地下变电站电缆夹层宜采用C 类或C 类以上的阻燃电缆。 4、建筑物中电缆引致电器柜，盘或控制屏、台的开孔部位，电缆贯穿隔墙，楼板的空洞应采用电缆防火封堵材料，进行封堵，其防火封堵组件的耐火极限不应低于被贯穿物的耐火极限，且不应低于1H 5、在电缆竖井中，每间隔约7M应设置防火封堵，在电缆隧道或电缆沟中，应设置防火墙： （1）公用主隧道或沟内引接的分支处 （2）电缆沟内间距100M处 （3）通向建筑物的入口处 （4）厂区围墙处 6、当电缆采用架空敷设时，应在虾下列部位设置阻火设施： （1）架空敷设间隔100M处 （2）电缆桥架分支处 7、防火墙上的电缆孔洞，应采用电缆防火封堵材料进行封堵，并应采取防止火焰延燃的措施其防火封堵组件的耐火时间应为3H
电气与信息学院 毕业设计（论文）开题报告
《220kV变电站电气部分初步设计》开题报告 一、课题的目的和意义 随着国民经济的迅速发展，电力工业的腾飞，人们对能源利用的认识越来越重视。现在根据电力系统的发展规划，拟在某地区新建一座220KV的变电站。 本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。通过它我不仅复习巩固了专业课程的有关内容，而且拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个详细的概念，能熟练的运用有些知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、导体电气设备的选择以及变压器的运行等。 二、文献综述 1 变电站的概述 随着经济的发展，工业水平的进步，人们生活水平不断的提高，电力系统在整个行业中所占比例逐渐趋大。现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站的设计内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级，不同类型，不同性质负荷的变电站设计时所侧重的方面是不一样的。设计过程中要针对变电站的规模和形式，具体问题具体分析。 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。[1] 结合我国电力现状，为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，优化发展变电站，规划以220KV、110KV、10KV电压等级设计变电站。从我国目前部分地区用电发展趋势来看，新建变电站应充分体现出安全性、可靠
引言 随着经济的腾飞，电力系统的发展和负荷的增长，电力网容量的增大，电压等级和综合自动化水平也不断提高，科学技术突飞猛进，新技术、新电力设备日新月异，该地原有变电所设备旧，占地较大，自动化程度不高，为满足该地区经济的持续发展和人民生活的需要，电网正在进行大规模的改造，对变电所的设计提出了更高、更新的要求。建设新的变电所，采用先进的设备，使其与世界先进变电所接轨，这对提高电力网的供电可靠性，降低线路损耗，改善电能质量，增加电力企业的经济效益有很大的现实意义。 1、绪论 由于经济社会和现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂。除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所和无人值班变电所等。目前，随着我国城乡电网建设与改革工作的开展，对变电所设计也提出了更高、更新的要求。 1.1 我国变电所发展现状 变电技术的发展与电网的发展和设备的制造水平密切相关。近年来，为了满足经济快速增长对电力的需求，我国电力工业也在高速发展，电网规模不断扩大。目前我国建成的500kV变电所有近200座，220kV变电所有几千座；500kV电网已成为主要的输电网络，大经济区之间实现了联网，最终将实现全国联网。电气设备的制造水平也在不断提高，产品的性能和质量都有了较大的改进。除空气绝缘的高压电气设备外，GIS、组合化、智能化、数字化的高压配电装置也有了新的发展；计算机监控微机保护已经在电力系统中全面推广采用；代表现代输变电技术最高水平的750kV直流输电，500kV交流可控串联补偿也已经投入商业运行。
我国电网供电的可靠性近年来也有了较大的提高，在发达国家连续发生严重的电网事故的同时，我国电网的运行比较稳定，保证了经济的高速发展。 1.2 变电所未来发展需要解决的问题 在未来，随着经济的增长，变电技术还将有新的发展，同时也给电力工程技术人员提出了一些需要解决的问题，例如：高压、大容量变电所深入负荷中心进入市区所带来的如何减少变电所占地问题、环境兼容问题；电网联系越来越紧密，如何解决在事故时快速切除隔离故障点，保证电力系统安全稳定问题；系统短路电流水平不断提高，如何限制短路电流问题；在保证供电可靠性的前提下，如何恰当的选择主接线和电气设备、降低工程造价问题等。 1.3 地区变电所的未来发展 变电所实现无人值班是一项涉及面广、技术含量高、要求技术和管理工作相互配套的系统工程。它包括：电网一、二次部分、变电所装备水平、通信通道建设、调度自动化系统的建立以及无人值班变电所的运行管理工作等。所以要实现变电所的无人值班，必须满足一定的条件，主要有以下几个方面： ⑴变电所的基础设施要符合要求。如：主接线力求简单，运行方式改变易实现，变压器要具有调压能力（可以是有载调压变压器或由调压器与无载调压变压器相配合来实现调压），主开断设备要具有较高的健康水平，操作机构要能满足远方拉合要求等。另外，所还要具备一定的基础自动化水平，用以完成对一些辅助性设备实现控制（如主变风扇的开停、电容器的投切等），以减轻调度端的工作量。 ⑵调度自动化系统在达到部颁发的《县级电网电力调度自动化规》中所要求的功能的基础上，通过扩展“遥控”、“遥调”，实现“四遥”功能，达到实用
2.1 电气部分 2.1.1 变电站规模 （1）本期建设2台220kV、240MVA变压器，最终规模3台220kV、240MVA三相三绕组变压器； （2）220kV出线，本期4回，远景6回； （3）110kV出线，本期4回，远景12回； （4）35kV出线，本期6回，远景8回； （5）无功补偿，本期装设6×1.0万千乏电容器，电容器电抗率按3组5%、3组12%考虑；远景按装设9组电容器预留场地，电容器串联电抗率按12%的位置预留。 2.1.2 电气主接线及主要电气设备选择 采用国网A1-1方案，根据系统要求，对通用设计电气主接线进行调整。 2.1.2.1 电气主接线 220kV本期采用双母线接线，远景采用双母线接线。 110kV本期采用单母线分段接线，设分段断路器，装设2组母线设备，远景单母线三分段接线。 35kV本期采用单母线分段接线，远景采用单母线分段+单母线接线。 根据国家电网生[2011]1223文件“关于印发《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》的通知”附件1第二章第八条“采用GIS的变电站，其同一分段的同侧GIS母线原则上一次建成。如计划扩建母线，宜在扩建接口处预装一个内有隔离开关（配置有就地工作电源）或可拆卸导体的独立隔室；如计划扩建出线间隔，宜将母线隔离开关、接地开关与就地工作电源一次上全。”本工程110kV侧有出线间隔的GIS母线一次建成，建成母线的远景扩建间隔本期预装空间隔。 本工程主变220kV、110kV中性点采用经隔离开关直接接地或经避雷器、放电间隙的接地方式；35kV系统中性点采用经消弧线圈接地方式。由于主变35kV侧为三角形接线，在35kV母线上配置接地变。
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 变电站防火规定(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-8461-97 变电站防火规定(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 防火与蓄油设施 5.1条原标准第4.4.1条～第4.4.2条修改条文。 对于油断路器、油浸电压互感器和电压互感器等带油电气设备，按电压等级来划分设防标准，既在一定程度上考虑到油量的多少，又比较直观，使用方便，能满足运行安全的要求。例如20kV及以下的少油断路器油量均在60kg以下，绝大部分只有5kg～10kg，虽然火爆事故较多，爆炸时的破坏力也不小(能使房屋建筑受到一定损伤，两侧间隔隔板炸碎或变形，门窗炸出，危及操作人员安全等)，但爆炸时向上扩展的较多，事故损害基本上局限在间隔范围内。因此，只要将两侧的隔板采用非燃烧材料的实体隔板或墙，从结构上改进加强是可以防止出现这类事故的。
5.2条原标准第4.4.3条保留条文。 原标准规定屋内断路器、电流互感器总油量在60kg以上及10kV以上的油浸式电压互感器，应设置储油或挡油设施。实际目前投运及设计的屋内35kV少油断路器及电压互感器其油量分别为100kg及95kg，均未设置储油或挡油设施，事故油外流的现象很少。所以将储、挡油设施的界限提高到100kg以上(油断路器、互感器为三相总油量，变压器为单台含油量)。同时提出，设置挡油设施时，不论门是否开向建筑物内或外，都应将事故油排至安全处，以限制事故范围的扩大。为尽快将事故油排至安全处，排油管内径以150mm为宜。 5.3条原标准第4.4.4条修改条文。 对总事故储油池的容量，原变电站规程系按变电站内最大一个油箱的油量确定。在1985年修订本标准时，有单位调查提出，在大同曾发生一次31500kVA变压器事故，流入总事故储油池的油量超过50％。因此，将总事故储油池容量按最大一个油箱的60％油量确
毕业设计（论文）任务书
220kV变电站设计 摘要 本设计书主要介绍了220kV区域变电所电气一次部分的设计内容和设计方法。设计的内容有220kV区域变电所的电气主接线的选择，主变压器、所用变压器的选择，母线、断路器和隔离刀闸的选择，互感器的配置，220kV、110kV、35kV线路的选择和短路电流的计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。 关键词：变电站；主接线；变压器
220kV substation design ABSTRACT The design of the book introduces the regional 220kV electrical substation design a part of the content and design. The design of the contents of the electrical substation 220kV main regional cable choice, the main transformer, the transformer used in the choice of bus, circuit breakers and isolation switch option, the configuration of transformer, 220kV, 110kV, 35kV line choice and short-circuit current calculations. The design of the main high pressure also had a choice of electrical equipment and computing, such as circuit breakers, isolating switches, voltage transformers, current transformers and so on. In addition, a lightning protection design and computing, increased the safety of the entire substation. Keywords: substation; main connection; transformer
第39卷第5期2011年5 月Vol．39No．5 May2011 220kV西泾智能变电站二次系统的设计 娄悦，秦华，孙纯军 （江苏省电力设计院，南京211102） 摘要：简要介绍了常规变电站二次系统设计表达需求。针对智能变电站网络化信息共享的特点，根据220 kV西泾智能变电站实施方案，提出“SV/GOOSE信息流图+SV/GOOSE信息逻辑配置表+装置光缆联系图”的智能化变电站二次施工图设计方法。SV/GOOSE信息流图表达逻辑原理，SV/GOOSE信息逻辑配置表将原理映射为虚回路的具体输入输出信号关联，装置光缆联系图描述物理介质连接方法。指导了西泾变电站工程的数据模型配置、施工及调试情况。在此基础上提出加快开发智能站二次系统设计工具的需求。 关键词：智能变电站；二次系统；设计表达；信息流图；逻辑配置；SV/GOOSE 作者简介：娄悦（1983-），女，工程师，硕士，主要从事变电站电气设计工作。 中图分类号：TM63文献标志码：A文章编号：1001-9529（2011）05-0732-05 基金项目：国家电网公司智能变电站试点依托工程项目 Secondary System Design Technology for220kV Xijing Intelligent Substation LOU Yue，QIN Hua，SUN CHun-jun （Jiangsu Electric Power Design Institute，Nanjing211102，China） Abstract：General introduction is made about the design expression requirements for conventional substation secondary system．And based on the implementation scheme of220kV Xijing intelligent substation，this paper proposes a de-sign method for network information sharing，"SV/GOOSE information-flow charts+SV/GOOSE information logic configuration tables+Optical cable connection charts"method：SV/GOOSE information-flow charts describe logical principle of virtual circuit；SV/GOOSE information logic configuration tables map the principle to concrete link be-tween input and output signals；Optical cable connection charts show physical connection of equipments．This method provides an effective solution to data model configuration，construction and commissioning for the Xijing project．With the implementation experience，this paper also points out that it is necessary to speed up the development of design tools for the secondary system of intelligent substation． Key words：intelligent substation；secondary system；design expression；information-flow charts；logic configuration；SV/GOOSE Foundation items：The Experimental Intelligent Substation Project of State Grid Corporation of China 智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求［1］，网络化信息共享是智能变电站的重要特征［2］。基于IEC 61850标准的智能变电站通过数据模型配置及数据流连接实现功能，网络通信实现多路信息复用，少量光纤代替大量电缆［3，4］。但与此同时，依赖于电缆接线的大量硬件回路的取消，也导致传统基于设备和回路的二次系统设计方式不再适用［5］。本文基于220kV西泾变电站设计方案，在现有技术可支持的前提下，提出了“SV/GOOSE 信息流图+SV/GOOSE信息逻辑配置表+装置光法，使设计人员在智能化变电站施工图设计过程中能准确反映二次设备之间的逻辑关系和物理连接，同时根据实施经验分析目前设计方式的弊端并提出改进建议，为智能变电站设计技术的发展提供思路。 220kV西泾变电站是国家电网公司首批智能变电站试点之一，自动化系统在逻辑功能上由站控层、间隔层和过程层3层设备组成，采用分层、分布式网络系统实现连接，整个体系为“3层设备2层网络”结构。220kV过程层采样值采用点对点方式，GOOSE采用组网方式，220kV线路
变电站消防设计 关键词：变电所火灾自动报警系统气体灭火主变排油注氮灭火系统 随着西部大开发的展开，西部地区城镇化进程也在加快。在城网改造建设过程中,市区变电所的建设数量呈上升趋势。为了节约用地、减少建筑面积、操纵工程造价和与城建规划相和谐，许多变电所都设计为综合自动化无人值班变电所，采纳全户内或半户内布置方案。在此种情形下，消防系统的正常运行关于变电所的安全生产显得更为重要。关于变电所的消防设计，要采取一定的技术措施，贯彻执行“预防为主、防消结合”的消防工作方针，满足一旦火灾发生时能够及时报警和有效防范的要求。 一：火灾自动报警系统 火灾自动报警系统是用于尽早探测初期火灾并发出警报，以便采取相应措施(例如疏散人员、呼叫消防队、启动灭火系统、操作防火门、防火卷帘、防烟、排烟风机等)的系统。常用的一样分为区域报警系统、集中报警系统、操纵中心报警系统。 区域报警系统比较简单，但使用面专门广。它是由通用报警操纵器或区域报警操纵器和火灾探测器、手动报警按钮、警报装置等组成的火灾报警系统。其原理框图，如下图所示： 集中报警操纵系统应当设有一台集中报警操纵器（或通用报警操纵器）和两台以上区域报警操纵器（或楼层显示器、带声光报警）。按照治理情形，集中报警操纵器设在消防操纵室，区域报警操纵器设在各区域，以便与治理。集中报警系统加上消防联动操纵设备就构成了操纵中心报警系统，其要紧用于大型综合楼工程。 在设计区域报警系统时，按照规范要求应符合下列几点： 在一个区域系统中，宜选用一台通用报警操纵器，最多不超过两台； 区域报警操纵器应当设在有人值班的房间；
该系统比较小，只能设置一些功能简单的联动操纵设备； 当区域报警操纵器安装在墙上时，其底边距地面或楼板的高度为1. 3~1.5米，靠近门轴的侧面距离不小于0.5米，正面操作距离不小于1.2米； 报警系统的各组成部分中： 1) 火灾探测器是组成火灾自动报警系统的重要组件，是系统的感受器官，其作用是监视被爱护区域有无火灾发生。若发觉火情，可将火灾的特点物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光等转换成电信号，并赶忙动作，向火灾报警操纵器发送报警信号。火灾探测器按照探测火灾参数的不同，可划分为感烟、感温、感光、气体和复合式。按结构造型也可分为点型和线型两大类。火灾探测器的要紧技术性能要求有：可靠性、工作电压和允差、响应阈值和灵敏度、监视电流、承诺的最大报警电流、报警电流、爱护范畴、工作环境条件等。点型火灾探测器的探测区域内的每个房间至少应当设一只探测器。探测器的爱护面积和爱护半径应按GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的规定执行。 2) 手动火灾报警按钮在每个防火分区至少应当设置一只。从一个防火分区的任何位置到最邻近的一个火灾报警按钮的步行距离不应大于30米。手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处，按钮应当设置在明显的和便于操作的部位，安装在墙上时其底边距地高度宜为1.3~1.5米，且应有明显的标志。 3) 火灾报警操纵器是火灾自动报警系统的重要组成部分，火灾报警操纵器担负着为火灾报警提供稳固的工作电源；监视探测器及系统自身的工作状态；同意、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时刻；同时执行相应辅助操纵等任务。 在全户内布置的变电所内，在主变压器室、配电装置室、电容器室、消弧线圈及接地变室、地下电缆室、二次设备室、通信室等重要场所均应当设置配套的离子感烟、定温报警探测器，在主变本体、电缆隧道、竖井、二次设备室及通信室活动地板下的电缆层之间敷设感温电缆。当变电所内有火灾发生或有烟气散发时，火灾报警主机发出报警声光信号并显示火灾地点或联动启闭消防设备和通风设施。系统通过接点及数字通信接
220KV变电站电气设计说 明书 第1章引言 1.1 国外现状和发展趋势 (1) 数字化变电站技术发展现状和趋势 以往制约数字化变电站发展的主要是IEC61850的应用不成熟，智能化一次设备技术不成熟，网络安全性存在一定隐患。但2005年国网通信中心组织的IEC61850互操作试验极大推动了IEC61850在数字化变电站中的研究与应用。目前IEC61850技术在变电站层和间隔层的技术已经成熟，间隔层与过程层通信的技术在大量运行站积累的基础上正逐渐成熟。 (2) 当前的变电站自动化技术 20世纪末到21世纪初，由于半导体芯片技术、通信技术以及计算机技术飞速发展，变电站自动化技术也已从早期、中期发展到当前的变电站自动化技术阶段。其重要特点是：以分层分布结构取代了传统的集中式；把变电站分为两个层次，即变电站层和间隔层，在设计理念上不是以整个变电站作为所要面对的目标，而是以间隔和元件作为设计依据，在中低压系统采用物理结构和电器特性完全独立，功能上既考虑测控又涉及继电保护这样的测控保护综合单元对应一次系统中的间隔出线，在高压超高压系统，则以独立的测控单元对应高压或超高压系统中的间隔设备；变电站层主单元的硬件以高档32位工业级模件作为核心，配大容量存、闪存以及电子固态盘和嵌入式软件系统；现场总线以及光纤通信的应用为功能上的分布和地理上的分散提供了技术基础；网络尤其是基于TCP/IP的以太网在变电站自动化系统中得到应用；智能电子设备（IED）的大量应用，诸如继电保护装置、自动装置、电源、五防、电子电度表等可视为IED而纳入一个统一的变电站自动化系统中；与继电保护、各种IED、远方调度中心交换数据所使用的规约逐渐与国际接轨。这个时期国代表产品有CSC系列、NSC系列及BSJ系列。 (3) 国外变电站自动化技术 国外变电站自动化技术是从20世纪80年代开始的，以西门子公司为例，该公司第一套全分散式变电站自动化系统LSA678早在1985年就在德国汉诺威正式投入运行，至1993年初，已有300多套系统在德国和欧洲的各种电压等级的变电站运行。在中国，1995年亦投运了该公司的LSA678变电站自动化系统。LSA678的系统结构有两类，一类是全分散式，另一类是集中和分散相结合，两类系统均由6MB测控系统、7S/7U保护系统、8TK开关闭锁系统三部分构成。 (4) 原始变电站自动化系统存在的问题 资料分目前国际上关于变电站自动化系统和通讯网络的国际标准还没有正式公布，国也没有相应的技术标准出台。标准和规的出台远落后于技术的发展，导致变电站自动化系
引言 发电厂及电力系统的毕业设计是培养学生综合运用所学理论知识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。 本设计是根据毕业设计的要求，针对220/60KV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是一次变电所电器部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了公众不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式，同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式的确定及所选设备的型号绘制变电所的断面图、平面图、和继电保护原理图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护，并绘制屋外高压配电装置的防雷保护图。
第一篇毕业设计说明书 1 变电所设计原始资料 1.1 设计的原始资料及依据 (1) 待设计变电所建成后主要向工业用户供电，电源进线为220KV两回进线，电压等级为220/60KV。 (2) 变电所地区年平均温度14℃，最高温度36℃，最低温度-20℃。 (3) 周围空气无污染。 (4) 出线走廊宽阔，地势平坦，交通方便。 (5) 变电所60KV负荷表： （重要负荷占总负荷的80%，负荷同时率为0.7，线损率5%，Tmax=5600小时） 表1.1 变电所60kV负荷表 序号负荷名称最大负荷（KW）功率 因数出线 方式 出线 回路数 附注 近期远期 1 建成机械厂18000 25000 0.95 架空 2 有重要负荷 2 化肥厂8000 10000 0.95 架空 2 有重要负荷 3 重型机械厂10000 13000 0.95 架空 2 有重要负荷 4 拖拉机厂15000 20000 0.9 5 架空 2 有重要负荷 5 冶炼厂10000 15000 0.95 架空 2 有重要负荷 6 炼钢厂12000 18000 0.95 架空 2 有重要负荷 (6)电力系统接线方式如图所示： 图1.1 电力系统接线方式图 系统中所有的发电机均为汽轮发电机，送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.4欧姆/公里
220kV智能变电站设计关键问题分析 发表时间：2018-07-03T10:34:10.910Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：桑文杰王民现尹发海张永军[导读] 摘要：220kV智能变电站有其不可比拟的优势和技术特征，在实时、在线监测的技术运用和集成化的设备模块条件下，可以较好地保障智能变电站的运行安全与稳定。 (云南能鑫电力设计有限公司云南昆明 650000) 摘要：220kV智能变电站有其不可比拟的优势和技术特征，在实时、在线监测的技术运用和集成化的设备模块条件下，可以较好地保障智能变电站的运行安全与稳定。在实际应用中需要根据220kV智能变电站的运行要求，加强设计优化，促进220kV智能变电站运行的稳定性及安全性，以促进我国的智能电网的建设，提升智能变电站的运行效果。基于此本文分析了220kV智能变电站设计关键问题。 关键词：220kV；智能变电站；设计 1、智能变电站综述 智能变电站在计算机网络时代显现出信息化共享、集成化结构模块的特征，它在运用自动化设备的前提下，实现了对相关信息数据的实时采集、计量检测、控制保护等操作，是基于实时自动控制、在线分析决策的高级智能化调节变电站。 220kV智能变电站是一个复杂的多系统结构，围绕其终极目标而运行。具体包括以下架构内容:（1）站控层。在光纤电缆传输的前提下，实现站控层与间隔层的通讯传递，通过其通信子系统、对时子系统、站域子系统模块实现对智能变电站的实时监测、闭锁操作、智能诊断、控制保护等。（2）间隔层。它是在站控层的制约和控制的前提下运作的部分，重点实现对变电站设备的保护控制、故障控制等内容，并且在继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备的应用条件下，可以较好地实现信息数据的传输与接收作业。（3）过程层。它也同样处于站控层的控制下，由复合传感器、基于罗科夫斯基的TA、接地开关、隔离开关、分压型VD等一次设备构成。 2、智能变电站设计中的关键技术 2.1、IEC62850标准 随着大规模集成电路的出现，为微型处理器的发展提供了平台，也是变电站自动化的基础。变电站在处理通讯信息、保护信息、系统监控信息时，急需一种互操作性强、高效的通讯协议来保证智能变电站各种信息传输的标准化。IEC61850标准为智能变电站信息共享和交互提供了国际标准并且是实现电力系统无缝通信的基础。IEC61850标准在智能变电站中的应用实现了信息的互操作性，同时也为变电站功能的扩展和自由分布提供了良好的环境。其功能的实现具有以下技术支撑：智能变电站功能分层、信息模型、数据自描述和配置语言。 2.2、电子式互感器 电子式互感器是智能变电站重要的技术环节。传统电磁式互感器由于其成本高、绝缘复杂精度低不适用于智能变电站中。其暂态输出电流的畸变可能导致电网运行的安全性受影响，同时PT也会由于电磁谐振而产生过电压，使得电气设备无法正常运行。智能变电站中的电子式互感器可以适应小功率信号和数字信号的输入，其得以广泛应用的基础即IEC61850标准。目前所用的电子式互感器可以分为两种，包括光电式电子互感器和线圈式电子互感器。这两种电子互感器的传感原理有所不同。其中光电式互感器又可以分为光学电压互感器、光学电流互感器和组合式光学互感器。光电式互感器的技术要点是光纤传感技术。线圈式电子互感器采用的原理为电容、电感和电阻的分压原理，其主要的技术要点是利用空心线圈或者磁铁芯感应得到二次电流。电子式互感器具有很多传统电磁式互感器不具备的优点，其抗电磁干扰性强，测量精确、频率响应范围宽、不会出现PT谐振和体积小的优势使得电子式互感器得以广泛应用于智能化变电站中。 2.3、智能化开关 智能开关是智能化变电站中的重要设备。智能开关是利用计算机技术、电子式互感器以及电力电子技术将信息技术与传统的高压电器设备组合起来的智能化高压电器。智能开关是有微机控制的，其执行单元为电力电子器件，智能开关可以测量大量的数字量和模拟量信息，其控制装置必须就地安装。具有的功能包括：智能感知，波形精确控制的跳、合闸角度和时间，故障预报，运行状态的智能化评估和监测，专家人工智能判定和信息网络化共享。 3、220kV智能变电站设计方案优化 3.1、解决电子式互感器接入合并单元规约存在的问题 现阶段，智能电网在运行过程中，存在电子式互感器接入合并单元规约问题，当电流互感器与电压互感器接入到一起时，会发生延时现象。为了解决这一问题，应解决电流及电压输出问题，将电子式互感器的输出信号与到达合并单元之间的时间控制在2m/s内，在220kV智能变电站中要适当的增加合并单元数量，性控制好智能组件柜的体积。 3.2、优化二次接线方式 为了确保二次回路功能设计的合理性，在对220kV智能变电站进行设计时，应加大对数字化技术的应用，做好优化设计工作，改进后的智能变电站二次系统的接线形式有两种，一种是利用网络方式来形成网路跳闸方式，通过对二次回路线路进行分析可知，该种方式下的线路较为简单，凸显了网络的共享性，并且网络延时不会对点对点跳闸方式产生任何影响。另外一种保护线路的方式是光纤线路，能够将跳闸信息快速的传输到智能终端设备中，该种传输形式信息的稳定性较强，提升了信息传输效率。在对220kV智能变电站进行优化设计时，要做好二次设计及电气施工工作，严格按照标准的施工要求，开展各项施工及设计工作。 3.3、加强细节问题优化 （1）构建全站一体化信息平台，实现高级应用功能 建立全站一体化信息平台，实现顺序控制、智能操作票及全景智能防误、智能告警及事故辅助分析决策、状态检修、经济运行与优化控制、站域控制等高级应用，提高生产运行的自动化、智能化水平，为生产运行提供辅助决策。（2）设置智能辅助控制系统，实现全站联动控制 在220kV变电站利用智能辅助控制系统建立传感测控网络，实现图像监视、安全警卫、火灾报警、采暖通风、运行温度监测等辅助系统的集成应用和联动控制。整合原有分散的各子系统资源，提高智能化和自动化水平，满足智能变电站无人值班的要求。（3）采用智能交直流一体化电源系统，实现电源系统统一管理 将交流、直流、UPS、通信电源系统统一设计、生产，建立电源系统统一监控平台，统一智能监控。
变电所消防系统设计浅析 随着西部大开发的展开，西部地区城镇化进程也在加快。在城网改造建设过程中,市区变电所的建设数量呈上升趋势。为了节省用地、减少建筑面积、控制工程造价和与城建规划相协调，许多变电所都设计为综合自动化无人值班变电所，采用全户内或半户内布置方案。在此种情况下，消防系统的正常运行对于变电所的安全生产显得更为重要。对于变电所的消防设计，要采取一定的技术措施，贯彻执行“预防为主、防消结合”的消防工作方针，满足一旦火灾发生时能够及时报警和有效防范的要求。 变电站消防系统的设计可分为火灾自动报警系统、灭火系统和防火封堵等几部分内容，以下对各个系统的设计原则作一简略介绍。 一：火灾自动报警系统 火灾自动报警系统是用于尽早探测初期火灾并发出警报，以便采取相应措施(例如疏散人员、呼叫消防队、启动灭火系统、操作防火门、防火卷帘、防烟、排烟风机等)的系统。常用的一般分为区域报警系统、集中报警系统、控制中心报警系统。 区域报警系统比较简单，但使用面很广。它是由通用报警控制器或区域报警控制器和火灾探测器、手动报警按钮、警报装置等组成的火灾报警系统。其原理框图，如下图所示： 集中报警控制系统应设有一台集中报警控制器（或通用报警控制器）和两台以上区域报警控制器（或
楼层显示器、带声光报警）。根据管理情况，集中报警控制器设在消防控制室，区域报警控制器设在各区域，以便与管理。集中报警系统加上消防联动控制设备就构成了控制中心报警系统，其主要用于大型综合楼工程。 在设计区域报警系统时，根据规范要求应符合下列几点： 在一个区域系统中，宜选用一台通用报警控制器，最多不超过两台； 区域报警控制器应设在有人值班的房间； 该系统比较小，只能设置一些功能简单的联动控制设备； 当区域报警控制器安装在墙上时，其底边距地面或楼板的高度为1.3~1.5米，靠近门轴的侧面距离不小于0.5米，正面操作距离不小于1.2米； 报警系统的各组成部分中： 1) 火灾探测器是组成火灾自动报警系统的重要组件，是系统的感觉器官，其作用是监视被保护区域有无火灾发生。若发现火情，可将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光等转换成电信号，并立即动作，向火灾报警控制器发送报警信号。火灾探测器根据探测火灾参数的不同，可划分为感烟、感温、感光、气体和复合式。按结构造型也可分为点型和线型两大类。火灾探测器的主要技术性能要求有：可靠性、工作电压和允差、响应阈值和灵敏度、监视电流、允许的最大报警电流、报警电流、保护范围、工作环境条件等。点型火灾探测器的探测区域内的每个房间至少应设一只探测器。探测器的保护面积和保护半径应按GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的规定执行。 2) 手动火灾报警按钮在每个防火分区至少应设置一只。从一个防火分区的任何位置到最邻近的一个火灾报警按钮的步行距离不应大于30米。手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处，按钮应设置在明显的和便于操作的部位，安装在墙上时其底边距地高度宜为1.3~1.5米，且应有明显的标志。 3) 火灾报警控制器是火灾自动报警系统的重要组成部分，火灾报警控制器担负着为火灾报警提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身的工作状态；接受、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等任务。 在全户内布置的变电所内，在主变压器室、配电装置室、电容器室、消弧线圈及接地变室、地下电缆
摘要 随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的进步，电力系统对变电站的更要求也越来越高。 本设计讨论的是220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地以及保护、配电装置设计。 关键字：变电站；短路计算；设备选择；防雷保护。
目录 摘要 (1) 引言 (4) 任务书 (5) 第一章主变压器的选择 (6) 1.1主变压器的选择原则 (6) 1.1.1 主变压器容量和台数的选择原则 (6) 1.1.2 主变压器容量的选择 (6) 1.1.3 主变压器型式的选择 (7) 1.1.4 绕组数量和连接形式的选择 (7) 1.2主变压器选择结果 (8) 1.3所用变选择 (8) 第二章电气主接线的设计 (10) 2.1主接线概述 (10) 2.2主接线设计原则 (10) 2.3主接线的选择 (10) 第三章 220KV变电站电气部分短路计算 (14) 3.1变压器的各绕组电抗标幺值计算 (14) 3.210KV侧短路计算 (15) 3.3220KV侧短路计算 (18) 3.4110KV侧短路计算 (20) 第四章导体和电气设备的选择 (22) 4.1断路器和隔离开关的选择 (23) 4.1.1 220KV出线、主变侧 (23) 4.1.2 主变110KV侧 (27) 4.1.3 10KV断路器隔离开关的选择 (29) 4.2电流互感器的选择 (34) 4.2.1 220KV侧电流互感器的选择 (34) 4.2.2 110KV侧的电流互感器的选择 (36) 4.2.3 10KV侧电流互感器的选择 (37) 4.3电压互感器的选择 (38) 4.3.1 220KV侧母线电压互感器的选择 (38) 4.3.2 110KV母线设备PT的选择 (39) 4.3.3 10KV母线设备电压互感器的选择 (39) 4.4导体的选择与校验 (39)
浙江220kV 智能变电站过程层解决方案江苏西电南自智能电力设备有限公司
目录 一．智能一次设备说明 (3) 1.1智能一次设备的概念 (3) 1.2设备智能化演变 (3) 1.3智能一次设备在智能电网中的作用 (4) 1.4智能一次设备现况 (4) 1.5变压器智能化 (5) 1.6断路器智能化 (6) 二、智能一次设备解决方案及建议 (9) 2.1PSSC600系列智能组件简介 (9) 2.2互感器及智能组件技术方案 (13) 2.2.1 220kV及110kV线路、母联电子式互感器技术方案 (13) 2.2.2 变压器220kV侧电子式互感器技术方案 (16) 2.2.3 变压器110kV侧电子式互感器技术方案 (17) 2.2.4变压器35kV侧电子式互感器技术方案 (17) 2.2.5 35kV出线电子式互感器技术方案 (18) 2.2.6 35kV母线电压技术方案 (19) 2.3TDC－05户外柜 (19) 2.3.1 户外柜的技术特点 (20) 2.3.2 户外柜的专利 (21) 三．组屏方案及即插即用方案 (21) 四．在线监测方案分析 (23) 4.1概述 (23) 4.2在线监测及状态检修系统配置的必要性及可行性分析 (23) 4.3主变压器在线监测范围及参量选择必要性分析 (23) 4.3.1主变压器油色谱在线监测配置的必要性分析 (23) 4.3.2主变压器局放在线监测配置的必要性分析 (24) 4.3.3主变压器套管介损在线监测配置的必要性分析 (27) 4.3.4主变压器绕组光纤测温在线监测配置的必要性分析 (27) 4.4断路器三相分合闸同期性监测的的必要性分析 (27) 4.5避雷器 (28) 四．过程层设备配置一览表 (29)