220KV变电站自动化系统设计说明书.docx

1、220KV变电站自动化系统设计说明书220KV变电站自动化系统设计说明书1.引言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。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， 国内也没有相应的技术标准出台。标准和规范的出台远落后于技术的发展，导致变 电站自动化系统在通讯网络的选择、通讯传输协议的采用方面存在很大的争议，在 继电保护和变电站自动化的关系及变电站自动化的概念上还存在分歧。市场竞争日 益激烈，不同厂家的设备质量和技术（软硬件方面）差异甚大，各地方电力公司的 要求也

2、不尽相同，导致目前国内变电站自动化技术千差万别。改革开放以来，随着我国国民经济的快速增长，电力系统也获得了前所未有的 发展，电网结构越来越复杂，各级调度中心需要获得更多的信息以准确掌握电网和 变电站的运行状况。同时，为了提高电力系统的可控性，要求更多地采用远方集中 监视和控制，并逐步采用无人值班管理模式。显然传统的变电站已经远远不能满足 现代电力系统管理模式的需求。我国对变电站的技术研究的其中一个主要方面是在 220kV 及以下中低压变电站 中采用综合自动化技术，全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，而且技术不 断得到完善和成熟。总体来说，实现变电站综合自动化，其优越性主要有：提高了 供电质

3、量、变电站的安全可靠运行水平，降低造价，减少了投资，促进了无人值班 变电站管理模式的实行。本设计中变电站的设计思路是紧跟现代化国内外变电站综合自动化技术的发展 趋势，根据最新和最权威的设计规程和规范，采用先进的原理技术，摒弃落后和即 将淘汰的技术，确定科学的模式和结构，选择质量优良和性能可靠的产品，因此， 在学习借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，全面系统地研究探讨符合国情的变电站系统设计模式，完成本次毕业设计。2.负荷计算及主变选择2.1设定原始资料并简要分析建设规模：该变电所主变采用 2X 120MVA其电压等级为 220/110/38.5kV 的变压器，220kV进出线四回，11

4、0kV进出线八回，35kV进出线八回。该地区的负荷预测情况及发展： 现状负荷统计为86810K；2005年统计负荷为89260KW2010年统计负为118840KW负荷水平年增长率为 4.9%。220kV系统短路容量为 5600MVA 110kV系统短路容量为 600MVA本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为：220kV 侧Tmax=3600小时/年110kV 侧Tmax=4600小时/年35kV 侧Tmax=4000小时/年所用负荷有：主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为 60KVy锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为 250KW负荷统计如下：（表2-1 ） 单位：KW序号用

5、电单位现状负荷2005年统计负荷2010年统计负荷1U南区甲线1680016800246002U南区乙线1450014500204003U北区甲线1370014200167004U北区乙线1200012100165001S水厂4200440056802S矿冶厂2960316035803S化肥厂3300360051804S建材厂1850190024506S制药厂1190012700151507S医院1320122026208S火车站428046805980合计86810892601188402.2电气主接线：220KV采用双母线带简易旁路110KV采用双母线接线10KV采用双母线接线2.3主变压

6、器选择主变参数：型号 SFPSZ 90000/220额定电压 220/121/11KV额定容量 90000/90000/90000KVA p/ k(i-2)= 395P/P/K ( 1 3) = 414K ( 3 2) = 280最大负荷：110KVS max= 15 + j810KVS max= 5+ j2最小负荷：110KVS min = 8+ j210KVS min = 2+ j1高压侧的电压为：V1max= 231KVV1min = 220KV要求中压侧电压不超过 110121KV范围，低压侧电压不超过 1010.8KV范围2.4主变压器参数计算2.4.1阻抗值计算R（i-2）= p/

7、 k（-2）X（ Sin/S2N）3= 395KW同理Pk（ i - 3）= 414KWPK（ 2 - 3）= 280KWPki= 1/2 P（ 1 ?）+ Pk（ 1 -3） Pk （2-3）=1/2 (395 + 414 280)= 264.5KW,同理 Pq= 130.5 KW民=149.5KWVa= 1/2Vk 12) VK( 13) Vk( 2 - 3)= 14.75 KV , 同理-0.5KVVk3= 8.25KV2 Rt1 = Pk1Vn/1000S N2=(264.5*200*200)/(1000*90*90)=1.58 Q ,同理R 丁2= 0.78 QRn = 0.89 Q

8、X T1 = Vn2Vk1Vn2/100S N=(14.75*220*220 ) /100 X 90= 79.32 QXT2= -2.69 QXT3= 44.39 Q2.4.2选择分接头最大、最小负荷时的电压损耗 :V1max= (P1R1 Q1X1)/V 1max= 2.99 KVV2max= (P2R2 Q2X2)/V 2max= -0.04KVV3max= (P 3 R3 Q3X3)/V 3max= 1.67 KVV1min = (P1R1 Q1X1)/V 1min= 0.76 KVV2min = ( P 2 R2 Q2X2)/V 2min= 0.004 KVV3min = (P 3 R

9、3Q3X3)/V 3min= 0.43 KV 最大、最小负荷时，各绕组归算至高压母线电压 最大负荷时： V1max= 225 KVV2max=224.996 KVV3max=224.566 KV最小负荷时： V1min = 220 KVV2min=217.01 KVV3min = 2 1 5.34 KV选择高压侧分头电压V 3min = Vsmin Vn/V fl计算中压侧分接头电压为：=217.01*116.6/222.15=113.9110KVV2max =(113.9-110)/110*100%=3.5%Ug=220kV电流：le I gmax=131.2*0.7=91.84(KA)开断

10、电流：lekd I =1.67(KA)选用断路器型号 SW6-220额定开断电流 31.5kA 额定电流 1250KA动稳定电流峰值为 80kA,热稳定电流为31.5kA(4S)校验：热稳定校验：I -XVt j/t I t(设 tj=5).T=4S秒时 I xVt j/t=1.67* V5/4=2kA 11(40kA)热稳定校验合格动稳定校验：I ch=2.53kA Ug =110kV电流：I eI gmax=147.4*0.7=103.18(KA)开断电流：I ekd I =3.33kA选用断路器型号 LW6-110 额定开断电流 40kA 额定电流 2000KA动稳定电流峰值为100KA

11、，热稳定电流分别为 31.5 KA(4S)校验：热稳定校验：I -xVt j/t I t(设tj=5)T=4S秒时 I sXVt j/t=3.33* V5/4=4.239kA Ug =10KV电流：Ie I gmax=739*0.7=517.3(A)开断电流：lekd I =23.91kA选用断路器型号：ZN-1050-40额定开断电流 40KA额定电流3150A其极限通过电流峰值为 100KA,热稳定电流分别为 40KA(4S)校验：热稳定校验：I sXVtj/t Ug =220KV电流：Ie I gmax=158*0.7=110.6(A)选用隔离开关为 GW17-22Q其动稳定电流峰值为

12、125kA,热稳定流为50kA(3S)校验：热稳定校验：I gXVtj/t wit (设 tj=5S)T=3S秒时 I xVt j/t=1.67* V5/3=2.2kA v It(125kA)热稳定校验合格动稳定校验：i dwi ch/ i ch =2.53kA v I dw(50kA)合格所选隔离开关 GW17-220满足要求。该系列隔离开关是三相交流 50HZ高压开关设备,供在有电压无载荷情况下,断开或闭合线路之用。4.2.2110kV 电压级 :电压： UeUg=110KV电流： I eI gmax=210*0.7=147(A)选用隔离开关为 GW17-110，其动稳定电流峰值为 80S

13、,热稳定流为31.5kA(3S) 校验：热稳定校验：I sXVt j/t I t(设 tj =5S)T=3S秒时 I sXVt j/t=3.33* V 5/3=4.3kA v It(31.5kA)热稳定校验合格动稳定校验： ich=8.5kAvidw(80kA)合格所选隔离开关 GW17-110满足要求。该系列隔离开关为双柱水平断口式结构， 有单静触头、双静触头两种形式,易与其他电器构成敞开式组合电器。4.2.310kV 电压级 :电压： UeUg=10KV电流： I eI gmax=1732*0.7=1212.4 (A)选用隔离开关为 GN10-10T/4000，其动稳定电流峰值为 160K

14、A，热稳定流为80kA(5S)校验：热稳定校验：1x2 tj/t i chv i ch =60.97kA v I dQ60kA)所选隔离开关合格隔离开关选择结果如下表：（4-2 ）电压等级220kV110kV10kV隔离开关型号GW17-220/2500GW17-110/1600GN2-10G/31504.3互感器的选择4.3.1电流互感器主要参数的选择电流互感器一次电流选择应遵循以下原则：一次电流应满足负荷要求，并在标准值中选取。其标准值为 :10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、75及其十进位倍数或小数。一次电流应使在正常运行情况下，二次输出电流满足保护装置和测量、计量

15、 仪表准确度要求。不同用途的电流互感器，保证误差准确度的额定一次电流不同，测量用电流互 感器，保证满足规定误差要求的一次额定电流的 50%-120%特殊用途互感器 S级，保证满足规定误差要求一次额定电流的 10%-120%。保护用互感器的额定电流应不小于正常负荷电流。一次电流可用下式选择：Ir K*Il式中Ir 互感器额定一次电流；K可靠系统，对于发电机，变压器和输电线路；IL电气设备额定一次电流和电器元件的最大负荷；正常情况下，K 一般可取1.2 1.5;对于直接启动的发电机,取1.5 2;对于S 级电流互感器取 3 5。电流互感器的选择：220KV 级：LCW 220 , 额定电流比为 2

16、*750/5 ; 准确级组合5P/5P/5P/5P/0.2/0.2 ;准确次级0.2 ,5P;二次负荷 60VA;短时热稳定电流 20 50KA（3S）;动稳定电流62.5 125KA。该系列为多匝油浸式瓷绝缘电流互感器。其性能 符合国标和IEC的有关标准，具有结构严密、绝缘强度高、介质损耗率和局部放电 量低、可靠性高以及运行维护简便等优点。110KV级：LCW110，额定电流比 2*1000/5 ;准确级组合 P/P/P/0.2 ;准确次 级5P，0.2 ;二次负荷50VA 短时热稳定电流 31.5 45KA 动稳定电流 80 145KA。10KV级：LMZJ-10,额定电流比 6000/5

17、 ;准确级 0.2，0.5，3，B。该型电流 互感器为母线式环氧树脂全浇注绝缘户内型产品，适用于交流 50HZ、10、20KV及以下线路中做电流、电能测量和继电保护用，它采用环氧树脂混合浇注成型，绝缘性 能和防潮、防霉性能良好，机械强度高，适用于湿热带地区。电流互感器选择结果如下表： （4-3）电压等级220 kV110 kV10 kV电流互感器型号LCWB-220LCWB-110LMZJ-104.3.2 电压互感器参数的选择4.3.2.1参数选择电压互感器应按下表所列技术条件选择： （4-4）项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级承受过电压能力绝缘水平、泄露比距环境条件环境温度、相对湿度、海拔高度、最大风速、污秽4.3.2.2型式选择1620KV配电装置一般采用油浸绝缘结构 ；在高压开关柜中或布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。235110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器3220KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。电压互感器选择结果：（4-5）型号额定电压（KV）二次负荷（VA）最大容量（VA）初级绕组次级绕组剩余电压绕组0. 5级1级3级TYD220/ J3 -0.0045200/ J30.1/ 品0.1300