谢庄变压器改造本科毕业设计.docx
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谢庄变压器改造本科毕业设计
毕业设计（论文）
（说明书）
题目：
谢庄变压器改造
平顶山工业职业技术学院
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
姓名杨聪利
专业班级矿山机电对口
（1）班
任务下达日期2013年3月4日
设计（论文）开始日期2013年3月10日
设计（论文）完成日期2013年5月20日
设计（论文）题目：
XXXXXXXXXX
指导教师XXX
系（部）主任郭宗跃
2013年5月20日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）答辩委员会记录
电力工程学院XXXXX专业，学生XXX于2013年6月10日
进行了毕业设计（论文）答辩。
设计题目：
XXXXXXXXXXXX
专题（论文）题目：
XXXXXXXXXX
指导老师：
XXX
答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生XXX毕业设计（论文）成绩为。
答辩委员会人，出席人
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员：
，，，
，，,。
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）评语
第页
共页
学生姓名：
XXX专业班级XXXXX年级2010级
毕业设计（论文）题目：
XXXXXXXXXXXX
评阅人：
指导教师：
XXXX（签字）XXX年XXX月XXX日
成绩：
系（科）主任：
（签字）年月日
毕业设计（论文）及答辩评语：
摘要
变电站综合自动化系统是在计算机和网络通信技术基础上发展起来的，在我国近几年发展迅速，产品的更新换代及定型也越来越快。
从这几年应用和实践看，变电站综合自动化给变电站设计安装、调试和运行、维护、管理等方面都带来了一系列自动化技术的变革。
我国综合自动化技术在全国“两网”改造背景的帮助下有了长足的进步，技术趋于成熟，并在全国推广，特别是近年来通讯及计算机技术的迅猛发展，极大的提高了综合自动化技术水平，促使其具有了网络化、综合智能化、多媒体化等新的特点。
中平能化集团电网广泛分布于百里矿区，担负着矿区生产，生活供电任务。
随着煤矿采掘面的深入，采掘环境的复杂化，对电力正常供应及安全保障提出了新的更严格的要求，而我集团公司电网变电站自动化水平偏低的现状，难以符合其高质量的要求，老式变电站的改造已经迫在眉睫，最近几年也在不断引进变电站综合自动化系统，但大多数为35KV系统，而且随着综自系统的不断发展，大多数设备已经趋于落后，如何组建电压等级高、系统线路多、系统综合集成度高及结构运行方式复杂的大型枢纽变电站，及相关新的设备和新的技术引进后我们维护人员怎么消化吸收是面临的主要难题。
谢庄作为我集团公司西部电网枢纽变电站，关系到西部大部分电站供电及安全保障，电力系统情况复杂，要求高难度大，涉及面广，其综自改造极大的缓解了我集团电网西部电网安全供电的压力，并通过对其改造全过程的分析研究、比对，并对系统结构设计、运行维护、状态分析、故障排查等相关信息的收集，将提高我厂综合自动化整体水平，对未来我厂老式变电站的改造，新站建设，及相关综自站的运行维护，安全生产具有重要意义。
第一章谢庄变电站一次系统的改造与分析
通过增加设备间隔，改进运行方式，使运行方式更加灵活多样。
根据谢庄实际运行情况，制定应急运行方案库，提高系统运行稳定度和事故处理灵敏度。
提高了谢庄变电站的整体运行水平、提高设备利用率、降低变电站误操作率、提高变电站的供电可靠性和持续性，对整个平煤电网的安全生产起着重要的促进和保障作用，确保煤矿安全生产，因此具有显著的经济和社会效益
1.1110KV一次系统
1.1.1改造前后对比
110KV改造前
110KV改造后
1.1.2对比分析
1.1.3
原谢110KV北母线上加装了谢110北甲2刀闸，将原110KV北母分成了两段母线：
北母I段、北母II段。
在谢110KV各间隔、母线计划性停电检修时，不但可以缩小停电范围；而且也提高了供电可靠性。
110kv北母线分段以后，在北母I段或II段停电时都能保证谢庄站2台主变运行，从而大大提高安全可靠性，也增加了运行方式的灵活。
1.1.4
计谢2、滍谢2双回路分段运行，提高安全运行水平。
改造前，谢庄站110kv部分的主要运行方式为滍谢线带全站负荷，计谢线做热备用，谢庄站110kv系统单回路运行，一旦滍谢线故障停电将造成谢庄站全站失压。
改造后，谢庄站110kv系统分段运行，滍谢线带谢110北母，计谢线带谢110南母，一旦某一回路出现故障停电，只能对谢庄站一半负荷造成影响，提高了谢庄站的安全可靠性。
1.235KV、6KV一次系统
1.2.1改造前后对比
35KV改造前
35KV改造后
6KV改造前
6KV改造后
1.2.2对比分析
谢庄3#变容量为20000KVA。
原谢3#变中压侧接至谢35KV西母、谢3#变低压侧接至谢6KV北母。
谢1#变一旦停运，谢35KV、谢6KV供电压力极大，且需要压限负荷。
改造后的谢3#主变中压侧可分别接至谢35KV东、西母；谢3#变低压侧可分别接至谢6KV南、北母。
操作方便；运行方式灵活；从根本上提高了谢6KV系统的供电可靠性。
1.36KV管母及电抗器一次系统
1.3.1改造前后对比
6KV管母及电抗器改造前
6KV管母及电抗器改造后
1.3.2对比分析
1、6KV管母的改造
原谢61、谢62电抗器额定2000A；谢63电缆最大带负荷能力1500A。
谢庄6KV系统负荷约为3300A。
若谢1#主变停运时，谢6KV系统必须大量压限负荷，甚至影响煤矿生产，使得煤矿供电可靠性大大降低。
管母改造后，谢61、谢62带负荷能力提高至4000A。
谢63带负荷能力提高至谢3#主变满负荷（1800A）供电。
无论哪台主变停电都不会影响供电或压限负荷。
2、6KV电抗器的改造
原谢61、谢62电抗器额定2000A，谢63没有电抗器；改造后增加谢63电抗器2000A，谢61、谢62、谢63增加短接断路器，并接在电抗器上；正常运行时由短接断路器带负荷运行，当负荷侧发生短路时，会产生数值很大的短路电流。
如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。
因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，行，并且坑口电厂一回路发电运行，另一回路做馈出线备用至坑口电厂。
谢庄站改造后，谢庄站采用双电源进线、谢110KV母线分段运行、坑口增大短路阻抗，限制短路电流；这时通过保护装置自动断开短接断路器，将电抗器投入运行。
由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。
1.4.谢庄站电气一次主接线改造前后优越性对比
1.4.1实现了谢110KV母线分段运行
谢庄站改造前，谢庄站采用单电源进线、谢110KV母线不分段运电厂双回路发电同时上网的大分段运行方式。
谢110KV母线大分段运行的意义如下：
1.4.2性能改善
电网运行方式发生了根本性的改变，由原来的单电源进线、110KV母线不分段供电方式，调整为双电源进线、110KV母线分段运行方式，对110KV系统进行了网络分割、形成单元式供电。
由于采用母线分段运行方式，使得系统参数发生了变化，使网络系统电抗增大，短路电流及短路容量变小；使得输变配电设备的承载能力及遮断
容量有了较大的富裕量，使矿区电网运行更加科学合理。
在很大程度上增大了系统运行的稳定性。
1.4.3功能提高
双电源进线、110KV母线分段运行方式使矿区电网运行方式更加灵活；由于双电源同时供电，使得矿区电网抗干扰性更强，不会因为其中一个电源故障而导致110KV母线全部停电，影响面减少了一半，供电可靠性增加了一倍。
坑口电厂并网点由一点变为两点，使坑口电厂因系统故障而解列的可能性减少了一半；缓解了坑口一点并网的运行压力。
双电源进线、110KV母线分段运行方式，实现了由原来的“在事故状态下，全变电站停电与系统并网”到目前的“事故状态下谢庄站无需停电就能带电厂与系统同期并网”的理想运行状态。
大大增加了坑口电厂的经济效益及运行稳定性。
1.4.4管理加强
1、消除了系统安全隐患，减少了故障环节，实现双电源进线、110KV母线分段运行方式；对110KV系统进行了网络分割，形成单元式供电、单元式管理。
2、由于实现了坑口电厂发电两点与系统并网，上级电源事故情况下，可以避免坑口电厂非同期并网。
3、避免坑口电厂单线上网，出现异常运行状况时，迅速甩负荷造成系统不稳定运行。
1.4.5谢110北甲2的加装
1、原谢110KV北母线上加装了谢110北甲2刀闸，将原110KV北母分成了两段母线：
北母I段、北母II段。
在谢110KV各间隔、母线计划性停电检修时，不但可以缩小停电范围；而且也提高了供电可靠性。
110kv北母线分段以后，在北母I段或II段停电时都能保证谢庄站2台主变运行，从而大大提高安全可靠性，也增加了运行方式的灵活。
2、计谢2、滍谢2双回路分段运行，提高安全运行水平。
改造前，谢庄站110kv部分的主要运行方式为滍谢线带全站负荷，计谢线做热备用，谢庄站110kv系统单回路运行，一旦滍谢线故障停电将造成谢庄站全站失压。
改造后，谢庄站110kv系统分段运行，滍谢线带谢110北母，计谢线带谢110南母，一旦某一回路出现故障停电，只能对谢庄站一半负荷造成影响，提高了谢庄站的安全可靠性。
1.4.6管母的改造
原谢61、谢62电抗器额定2000A；谢63电缆最大带负荷能力1500A。
谢庄6KV系统负荷约为3300A。
若谢1#主变停运时，谢6KV系统必须大量压限负荷，甚至影响煤矿生产，使得煤矿供电可靠性大大降低。
管母改造后，谢61、谢62带负荷能力提高至4000A。
谢63带负荷能力提高至谢3#主变满负荷（1800A）供电。
无论哪台主变停电都不会影响供电或压限负荷。
1.4.76KV电抗器的改造
原谢61、谢62电抗器额定2000A，谢63没有电抗器；改造后增加谢63电抗器2000A，谢61、谢62、谢63增加短接断路器，并接在电抗器上；正常运行时由短接断路器带负荷运行，当负荷侧发生短路时，会产生数值很大的短路电流。
如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。
因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流；这时通过保护装置自动断开短接断路器，将电抗器投入运行。
由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。
1.4.8谢353东刀闸、谢63南刀闸的加装
谢庄3#变容量为20000KVA。
原谢3#变中压侧接至谢35KV西母、谢3#变低压侧接至谢6KV北母。
谢1#变一旦停运，谢35KV、谢6KV供电压力极大，且需要压限负荷。
改造后的谢3#主变中压侧可分别接至谢35KV东、西母；谢3#变低压侧可分别接至谢6KV南、北母。
操作方便；运行方式灵活；从根本上提高了谢6KV系统的供电可靠性。
第二章谢庄变电站继电保护调试
通过对谢庄110KV综合自动化变电站整体改造的过程的跟踪、分析及研究，总结110KV枢纽变电站综自系统设计原理及设计施工步骤，并整理出类型性综自系统设计图纸母版；通过NS9000110KV综自系统的调试及联调，结合其他综自系统调试方法，整理出110KV及以下综自系统调试方案库。
2.1、继电保护调试规范
继电保护调试包括：
设备、单元件的检查；二次回路绝缘情况检查；二次回路连接正确性，可靠性检查；二次回路整组特性试验等。
2.1.1调试条件：
1.电气设备是经国家两部委鉴定合格、允许厂家生产的合格品，厂家资料齐全，设备参数清楚、合格，出厂试验应符合规程的要求。
2.二次整组调试须在二次接线全部结束检查无误后，元器件调试、单元调试合格后方可进行。
3.对环境气候的要求：
继电保护调试主要在室内进行，因此室内应有良好的通风、采光设施，场地干燥、平整，无杂物。
4.各项试验必须事先选用表计、设备的容量与量程、避免损坏设备。
5.技术交底要求：
每项调试工作应该让调试人员充分了解此项调试工作的工作范围，所涉及的运行设备有那些以及可能发生的危险点，了解被调试设备及系统和所用试验设备、仪器性能。
严禁使用有缺陷及有可能危及人身或设备安全的试验设备和仪器。
试验中如发生异常应立即中止，并拉断电源，采取有效的处理措施及防范措施后再进行检查工作。
2.2继电保护调试方法及要求
2.2.1.外观检查
1、二次设备的硬件配置和软件版本的标示及内部接线与图纸相符。
2、二次设备的外观质量、焊接质量良好，设备上的所有元件固定良好，无松动现象。
3、二次设备、回路的绝缘电阻及介质强度的检测，参考国家《电气设备交接试验标准》。
2.2.2绝缘检查
1、外观检查所有绝缘部件、控制电缆线芯套管、导线和控制电缆的绝缘状况。
发现异常时应采取措施修复和更换。
2、二次回路中有电子元件的设备，允许把电子元件拔出用万用表代替摇表测量绝缘电阻值。
3、用500V或1000V兆欧表（48V及以下的回路使用不超过500V的兆欧表）测量各分组回路的绝缘电阻，在断开所有其他并联回路的绝缘电阻均应不小于10MΩ。
注：
在测量某一组回路对地的绝缘电阻时，应将其它回路都接地。
4、测量整个二次回路绝缘电阻，将电流回路的接地点解开，其绝缘电阻应不小于1MΩ；在比较潮湿的地方，允许降低到不低于0.5MΩ。
2.2.3交流耐压试验
交流耐压试验前必须先进行外观检查及绝缘检查，然后做好安全措施，试验区域应加设安全围栏并设专人监护。
正式加压前将高压端放在绝缘物上进行空载试升压，确实证明试验回路接线正确，然后才加压。
1、试验电压为1000V，当回路绝缘电阻在10MΩ以上时可采用2500V兆欧表代替、试验持续时间为1min。
2、对回路中有电子元器件设备，必须认真检查登记清楚，试验时应将插件拔出或将其两端短接，试验电压为1000V；48V及以下回路可不作交流耐压试验。
试验完毕后，应将拆除的接地线恢复和将电容器的短路线去掉。
2.2.4设备、单元件的校验和回路连接正确性检查
1、二次设备与单元件在进一步核对原理图、展开图、安装接线图、设计变更通知单等技术文件的基础上，进行认真、细致的检查。
2、测量仪表和继电器校验：
按照继电器和仪表的校验规程对各种测量仪表和继电器以及互感器、附加电阻箱等二次元件的指示准确性、精确度、电气和机械性能以及接线的正确性等进行检查校验。
3、微机主变保护、6KV线路等保护插件检验及联调参照规程及厂家资料进行调试。
做整定试验所用的仪表的准确度应为0.5级，插拔插件时应有防静电的措施。
2.2.5回路连接正确性检查
1、检查电流、电压互感器二次绕组接线的正确性及端子排螺丝压接的可靠性，检查电流、电压互感器二次回路接地点和接地状况。
2、检查整个电流电压回路接线的正确性，极性、相序的正确性。
电压回路不能短路，电流回路不能开路。
3、检查所有保护屏、继电器屏、自动装置屏以及断路器机构箱的直流二次回路接线的正确性。
4、交、直流回路不应存在短路和接地现象，强、弱电回路不应相混。
交、直流回路不应共用一根电缆。
2.2.6.整组试验
1、整组试验应在回路结线正确的基础上检查连接端子,恢复临时拆除的接
线，并全面复查所有电气连接。
2、对保护装置通入各种模拟故障量进行模拟故障试验。
进行试验前，应列出预期的效果，便于试验中核对试验。
交流回路的每一相及各套保护间相连接的每一直流回路都应检查。
3、整组试验必须通知有关作业面的工作人员，退出工作，设监护人并在熟悉图纸与了解设备性能的基础上进行，既要确保人身安全（不光是触电问题，且应防止机构等传动部件伤人），还应避免设备损坏。
4、整组试验后，拆除试验接线恢复所有拆除线。
2.2.7二次回路通电试验方式
1、交、直流控制，信号回路通过正式电源系统送电进行检查试验。
2、交流电流、电压回路试验可采用加二次电流、二次电压和送一次负荷电流、一次正常电压两种方式。
当加二次电压时，应防止由电压互感器反送至一次侧，而造成危险。
2.2.8试验顺序二次调试一般按下列顺序进行：
1、电源系统，尤其是直流电源系统。
2、按一次设备为单元，分别检验控制、保护回路，同时检验其信号回路部分和保护装置定值的校核，区内、外故障模拟试验。
3、进行各设备间的联锁、闭锁试验，先短接或断开有关端子进行模拟，然后作正式传动。
4、试验要关自动装置。
5、做好设备、元件的校验报告及整组试验调试报告。
6、试验时对于发现的问题，应根据其现象进行分析和判断，查明其原因；然后有步骤、有条理地逐项进行处理，试验中保护的定值及接线改动情况由设计单位或甲方确认后进行。
7、安全措施和文明施工
7.1安全措施：
7.1.1调试人员试验前应认真阅读产品的技术说明书及使用说明书，充分了解被试设备和所用试验设备仪器的性能。
核对实际到货设备无误，确保电压、电流量输入端子接线正确。
7.1.2试验电源使用应规范，应按电源类别相别、电源等级合理布置，并明确标示。
试验台上及台前应根据要求铺设橡胶绝缘垫。
7.1.3进行通压试验时，高压侧隔离刀必须断开。
二次回路必须与电压互感器断开，以防止向一次侧倒送电压。
7.1.4进行通流试验时，电流互感器二次回路严禁开路，经检查无开路并接地完好方可进行试验。
7.1.5测量二次回路的绝缘电阻时，暂停被试系统的其它工作，以免触电。
7.1.6远距离操作设备时，应在设备附近设专人监视，用对讲机保持联系，并且做好就地可紧急操作的措施。
7.1.7应将所试验的回路与暂时不试验的回路或已投入运行的回路解除连线，以免误动作或发生危险（暂时不试验回路可能还有人在工作）。
7.1.8交叉作业时，应注意观察作业环境，协调各班组的作业任务，保障试验任务顺利安全地完成。
7.1.9试验设备应注意可靠接地,避免发生触电或损坏试验设备。
7.1.10通电试验前，与被试设备相连的设备应画为试验区域，且有明显的标示，试验工作点不能直视时，应派人看守。
7.1.11被试品必须先放电才能进行拆线、接线和改线工作。
7.1.12试验完毕及时拆除（接回）因试验需要而短接（拆除）的接线。
7.2文明施工
7.2.1试验前应做好试验场地的整理，满足试验要求。
7.2.2试验需断开设备接头时，拆前做好标记，接后进行检查。
7.2.3试验结束后拆除自装的接地线及临时短接线，必须检查被试设备上有无遗忘的工具和导线及其它物件，拆除遮栏和拉绳，并对被试品进行检查和清理现场。
7.2.4试验前后都应做好工器具及试验设备的清点及整理工作。
8、作业人员的职责和权限
8.1试验人员应清楚试验目的、任务。
试验负责人必须向工作人员进行试验的交任务、交技术、交安全等工作；对工作人员的职责进行分项、分工。
8.2试验人员应听从试验负责人的统一指挥，试验过程中应集中精神，安监人员严密注视试验过程中不安全因素的出现并及时制止，消除事故隐患，做到安全文明生产。
8.3试验中因发生异常情况试验人员应停止试验，查找原因、分析情况，把情况及时向上反映。
原因没查明不准继续试验
2.3直流系统保护调试
1、直流电源系统、站内所有保护测控装置接线完毕，检查无误，绝缘和耐压试验合格后，进行实际加电（厂家技术人员在场进行）。
2、检查各表计、信号指示正确。
与综自后机通讯正常，相关遥测量准确。
3、对三个充电模块进行切换，检查表计等指示正确。
4、突然中断交流电源，直流母线应连续供电，电压波动应不大于额定电压的10％。
5、退出电池组后，直流母线应由充电模块正常供电。
6、直流母线电压低于或高于整定值时，应发出低压或过压信号及声音（语音）报警。
7、直流分支回路在发生正、负极短路，相应分支回路空气开关应可靠动作，并发出信号。
8、依次试送各分支回路，检查信号灯的指示正常，检查无接地现象，检查其它未送分支无带电现象。
9、在其它直流空气开关（熔断器）均合上时，任一空开继断开后，其下口正、负极对地和正、负极之间不应再有直流电压和交流电压（无寄生回路）。
10、测试绝缘监测装置的准确性（装置厂家技术人员在场）。
对各分支逐一正、负极加碳膜电阻接地，检查直流母线正负极对地电压，检查绝缘监测装置的选线指示；每一回路全部测试完毕，可进行多个分支模拟接地测试。
（实际做时带二次）
11、蓄电池组容量试验符合要求（无法做时，以厂家提供的报告为准）。
12、充电装置稳流、稳压精度范围符合要求。
13、在电池厂家的指导下，对电池进行充放电试验，检查相关表计指示情况。
2.4110kv线路部分（包括谢110）保护调试
1、各保护屏、测控屏在确认二次接线正确，逐一加控制及装置电源。
备注：
由于谢庄改造的特殊性，室外二次电缆头已做，但没有接线，要采取相应的保护措施，防止二次接地，并做好防护工作。
2、检查保护测控装置显示正常，操作面板正常，核对版本信息。
3、检查与综自后台通讯正常。
4、在室外通过模拟断路器和短接的方式，逐一间隔进行模拟操作，检查操作是否灵活，各信号与综自后台是否一一对应（断路器位置，刀闸及地刀位置指示，是否储能，就地及远方指示，气体压力降低）。
5、逐一间隔进行远方后台开关操作（通过模拟断路器），检查操作的正确性，核对信号指示。
6、对各保护测控装置进行交流量精度试验，并分别核对装置及后台数值显示。
试验前断开保护屏上的出口压板。
6.1零漂检验：
保护装置不输入交流量。
在测电流回路零漂时，对应的电流回路应处在开路状态；在测电压回路零漂时，对应电压回路处在短路状态；要求在一段时间（5min）内，测得零漂值均在0.01A（或0.05V）以内。
6.2在室外110kvPT电缆头二次侧加计量回路三相电压（57V相电压），检查计量电压小母线及所带负荷回路电压指示正常（或通过测量）；在110kvPT二次侧加保护回路三相电压，检查保护电压小母线及所带负荷回路电压指示正常（必要时要送相应的电压空开），其误差应小于±5％。
6.3分别在各开关二次侧电缆头加三相1A交流电，检查装置及后台显示，其误差应小于±5％。
7、110kv各出线柜保护装置保护传动（注意相应的软、硬压板的正确投、退）
序号
保护传动
序号
保护传动
1
三段式相间距离
8
低压减载
2
三段式接地距离
9
低周减载
3
四段式零序保护
10
重合闸
4
*高频保护（光纤纵差）*
11
捕捉同期合闸
5
二段式过流保护
12
三段式相间距离
6
双回线相继速动
13
三段式接地距离
7
不对称故障相继速动
14
注：
1）、谢110采用PSL621C装置，不具备高频保护；五谢2、谢张1采用PSL622C装置，没有配置收发迅机，不需调试高频保护，I、II谢电1采用PSL622C，配备SF-600收发迅机，需调试高频保护；计谢2采用RCS-941装置，配备收发讯机，但计谢1与计谢2收发迅机不匹配，无法高频联调；滍谢2采用PRS-753D装
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