110KV供电站大学课程方案设计书

封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习110kv变电站毕业设计绪论1.1变电站在电力系统中的背景变电站是电力系统组成的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其作用是变换电压、汇集和分配电能。

变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，由此可见变电站具有十分重要的意义。

然而一座变电站的落成需要很多方面的技术的支持，怎么样才能将各方面技术融合到一起，这就和变电站前期设计息息相关了。

1.2国内变电站现状自20世纪90年代以来，变电站自动化技术一直是我国电力行业的热点技术之一。

目前全国已投入运行的35~500kV变电站约20000座(不包括用户变)，而且每年新增变电站的数量约为3%~5%，也就是说每年都有千百座新建变电站投入电网运行，新建变电站基本上都采用了自动化系统模式，同时每年还有许多老变电站的技术改造，也基本上以自动化系统模式为主。

而我们的设计也是按其要求采用了自动化系统模式，从而实现无人值班。

变电站大致分为一次部分和二次部分，由于二次部分技术更新比较快，所以给大家了解下其发展状况及现状。

变电站二次部分传统按功能分为四大类产品：继电保护、故障录波、当地监控和远动。

按系统模式出现顺序可将变电站自动化发展分为三个阶段：第一阶段：面向功能设计的集中式RTU加常规保护模式80年代及以前，是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。

该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置，功能主要为与远方调度通信实现“二遥”或“四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)；与继电保护及安全自动装置的联结通过硬接点接入或串行口通信较多。

此类系统称为集中RTU 模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此阶段为自动化的初级阶段。

第二阶段：面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式第二阶段始于90年代初期，单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得以广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机。

特点是继电保护(包括安全自动装置)按功能划分的测控装置独立运行，应用了现场总线和网络技术，通过数据通信进行信息交换。

此系统电缆互联仍较多，扩展性功能不强。

第三阶段：面向间隔、面向对象(Object-Oriented)设计的分层分布式结构模式第三阶段始于90年代中期，随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用按间隔为对象设计保护测控单元，采用分层分布式的系统结构，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。

目前国内外主流厂家均采用了此类结构模式。

110kV以下电压等级变电站，保护测控装置要求一体化、110kV几以上电压等级保护测控大多按间隔分别设计，对超高压变电站的规模比较大的系统，为减少中间环节，避免通信瓶颈，要求装置直接上以太网与监控后台通信，甚至要求保护和监控网络独立组网，由于采用了先进的网络通信技术和面向对象设计，系统配置灵活、扩展方便。

现在的变电站，分层分布式技术成为潮流。

若按变电站自动化系统二次设备分布现状可纵向分为三层：变电站层、网络层、间隔层；也有厂家或学者将网络层归入变电站层进行描述，即纵向分为变电站层、间隔层二层。

(1) 变电站层横向按功能分布为当地监控、保护信息管理及远方通信。

变电站层功能分布的形式取决于网络层的结构、变电站电压等级以及用户的实际需求。

当地监控功能作为当地运行人员的人机交互窗口，以图形显示、报表打印、语音报警等各种方式实现当地的“四遥”。

通过“五防”系统联锁控制开关及刀闸的跳合，并对断路器合闸操作自动检同期，按VQC原理调节变压器档位或投切电容器组，以及与MIS系统安全联接实现信息共享。

保护信息管理功能作为当地继保人员的人机交互窗口，也可以图形显示、报表打印、语音报警等各种方式对继电保护及安全自动装置的运行状况如装置是否故障、定值是否改变、采样是否准确等进行实时监视，根据运行需要决定保护投退和定值修改，故障发生后通过故障录波及保护动作信息进行故障分析和诊断。

远方通信功能是将当地监控和保护信息管理功能通过通信在远方实现，是变电站实现无人值班的前提条件。

远方监控和保护信息管理功能同样可以各自独立即通过不同的通道和规约分别接至调度中心和保护信息管理主站，也可以合二为一即通过同一通道接至远方主站。

(2) 网络层完成信息传递和系统对时等功能。

通过信息交换，实现信息共享，减化变电站的设备配置，从整体上提高变电站自动化系统的安全性和经济性。

目前国内外产品流行两种网络层结构：即双层网和单层网结构。

目前采用的现场总线有：Lonworks、Canbus、WorldFIP、Profibus等，速率为1~12Mbps；以太网通信方式，速率大多为10Mbps/100Mbps自适应。

现场总线具有使用方便、简单、经济的特点，以太网具有网络标准、开放性好、高速率、传输容量大的特点。

但目前由于以太网在性能和应用特点上仍不能完全替代现场总线，面向实时控制的工业以太网技术及标准正处于研究和制定过程中，所以现场总线将会和以太网并存相当长时间。

(3) 间隔层主要是继保、监控设备层。

可集中组屏也可分布在各继电保护小间内或安装在开关柜上。

继保、监控既可以各自独立也可以合二为一。

它对相关一次设备进行保护、测量和控制，响应就地层、变电站层、远方主站的操作要求，对采集的信息进行处理上送，并在变电站层、远方主站控制失效的情况下仍能完成保护、测量和控制功能。

三层之间的关系。

变电站层、网络层、间隔层既相互独立又相互联系。

变电站层功能的实现依赖于网络层和间隔层的完好性；但是间隔层功能的实现，特别是继电保护及安全自动装置的功能的实现决不能依赖于网络层和变电站层；远方主站监控功能的实现应不依赖于变电站层设备。

1.3 变电站设计的方法首先，我们得根据110kV清河输变电工程设计委托书对要设计的系统的功能，指标和成本来确定此系统的总体方案。

这是进行系统设计中最重要、最关键的一步。

总体方案的好坏，直接影响整个系统的投资、质量及实施细节。

然后就可以根据总体设计方案要求去构造整体框图。

接下来，我们便可以根据需要进行任务划分，明确我们设计的主要任务。

即对变电站的总平面、交通及长度约20米的进所道路的设计；站内各级电压配电装置及主变压器的一、二次线及继电保护装置；系统通信及远动；站内主控制室、各级电压配电装置和辅助设施；站区内给排水设施及污水排放设施；站区采暖通风设施、消防设施；站区内的规划等等内容的设计；而具体的施工、调试由施工单位与厂家共同完成。

1.4 论文的构成及研究内容本次设计为110kV变电站初步设计，第一部分先对原始资料进行分析，包括本工程的具体情况、电力系统的现状及未来的发展情况、当地的环境条件和设备的供应情况；第二部分主要针对该情况进行电气主接线方式的方案的确定与设备选型，其电气主接线图和因选型所做的相关计算都在附页中体现；第三部分为变电站的屋内、外配电装置的布置和继电保护配置及设计。

该变电站有3台主变压器，初期上2台，分为三个电压等级：110kV、35 kV 、10kV，本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离刀闸、电流互感器、母线等），并同时附带介绍了站用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。

2变电站系统概况2.1性质和目的根据要求，在X市开发区清河工业园区境内建一所110kV变电站，主要是为市开发区清河工业园区供电和服务的，并支持当地工农业的持续发展，使初具规模的旅游事业上一新台阶，改善和提高该境内人民的物质和文化生活。

本变电站属新建110kV负荷型变电站，主要满足该地区工业和居民用电。

2.2 负荷发展情况2007年 43000kW2012年 60000kW2017年90000kW2.3 建设规模主变压器容量本期2×31.5MVA，远期3×50MVA。

110kV本期两回出线，采用单母线分段接线；远期六回出线。

35kV本期4回出线，采用单母线分二段接线。

10kV本期24回出线，采用单母线分二段接线，远期36回出线，采用单母线分三段接线。

户外设备基础及构架设计原则如下: 110kV架构及基础本期只安装两回。

其余架构及基础只上本期规模，其余均不上，预留位置。

三号变基础本期不上，仅预留位置。

2.4 变电站周围环境110kV清河变电站地址选在市开发区清河工业园区的北部，西邻一条南北公路。

电源由北郊330kV变110kV母线出两回，一回直接接入，一回经大明湖变“Π”接后再接入。

导线选择LGJ-300/40。

1、环境条件该站位于市开发区清河工业园区的北部，西邻一条南北公路。

占地东西长69m，南北长66m，面积4554m2，合6.831亩。

该站出线条件较好，110kV南面进出，35kV北面进出，10kV电缆从西侧进出(电缆沟)。

交通方便，靠近乡镇，职工生活方便。

围墙内自然高差与公路相差3m左右，回填土方量较大。

（1）环境温度:-15°C～+45°C。

（2）相对湿度：月平均≤90%，日平均≤95%。

（3）海拔高度:≤1000m。

（4）地震烈度:不超过8度。

（5）风速:≤35m/s。

（6）最大日温差:25°C。

周围环境无易燃且无明显污秽，具有适宜的地质、地形和地貌条件(如避开断层、交通方便等)。

并应考虑防洪要求，以及邻近设施的相互影响(如对通讯、居民生活等)。

2、环境保护（1）变电站仅有少量生活污水，经处理后排入渗井。

变压器事故排油污水，经事故油池将油截流，污水排入生活污水系统，对周围环境没有污染。

（2）噪音方面是指变压器和断路器操作时所产生的电磁和机械噪声。

对主变及断路器要求制造厂保证距离设备外壳2米处的噪声水平不大于65bB，以达到《工业企业噪声卫生标准》的规定。

3、绿化在所内空闲地带种植草坪及绿篱，以美化环境。

3电气主接线的方案比较与确定3.1电气主接线电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电站最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。

因此设计的主接线必须满足如下基本要求：1、满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求。

2、接线简单、清晰，操作简便。

3、必要的运行灵活性和检修方便。

4、投资少，运行费用低。

5、具有扩建的可能性。

电气主接线也是发电厂、变电站电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。

主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。

因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。

为满足供电可靠性要求，本设计中包含了110kV、35kV、10kV的三个电压等级，下面我们来简单的谈谈设计的方案。