1、111河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕 业 设 计 说 明 书设计（论文）题目：35KV 变电站微机综保系统设计学生姓名： 学 号：200915390514专业班级：09q 电气 5 班 学 部：信息科学与技术部指导教师： 副教授 2013 年 03 月 17 日河北理工大学信息学院-摘 要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。微机综保又称微机综合保护装置是用于测量、控制、保护、通讯一体化的一种经济型保护；它采用了国际先进的 DSP
2、和表面贴装技术及灵活的现场总线（CAN）技术，满足变电站不同电压等级的要求，实现了变电站的协调化、数字式及智能化。本次设计为 35KV 变电站微机综保系统初步设计，首先，根据 35kv 变电站基础数据进行电力负荷计算，其次按照经济可靠、运行灵活的要求完成主接线的设计，对电气设备变压器、隔离开关、高压断路器等的选型，然后对综保设备进行选型，最后完成综保系统功能的确定和接线原理设计。关键词 电力系统；变电站；变压器；微机综保Abstract-I-AbstractTransformer substation is an important component of the system, it wi
3、ll directly affect the power system security and economic operation of power plants are linked and users of intermediate links, transformation and distribution of power plays a role. Microcomputer comprehensive security,also known as computer integrated protection device is used for measurement,cont
4、rol,protection,communications integration, an economical protection. It adopts the international advanced DSP and surface mount technology and flexible CAN technology to meet the requirements of different voltage levels electricity substation, transformer substation achieve harmonization , digital a
5、nd intelligent.The design of preliminary design is the microcomputer comprehensive security about 35KV transformer substation. First, date the electrical load calculations according to 35kv transformer substation.Second, according to the economic and reliable operation of flexible wiring required to
6、 complete the design of the main, Selection of electrical equipment transformers, Isolation switch, high voltage circuit breakers and microcomputer comprehensive security. Finalized comprehensive security system functions to identify and wiring schematic design.Keywords power systems; transformer su
7、bstation; transformer; microcomputer comprehensive security 目 录-II-目 录摘 要 .IABSTRACT.II第 1 章 绪论 .11.1 我国变电站及微机综保发展概述 .11.1.1 我国电力及变电站发展近况 .11.1.2 我国微机综保发展状况 .11.2 变电站情况简介 .11.3 本次设计的目的和意义 .2第 2 章 电力负荷的计算 .32.1 负荷计算的必要性 .32.2 负荷计算方法 .32.3 短路电流的计算 .92.4 功率因数的补偿 .13第 3 章 主接线的设计 .153.1 主接线设计要求 .153.2 主接
8、线设计的种类和特点 .153.2 变电站主接线设计 .19第 4 章 电气设备的选型 .214.1 变压器的选型 .214.1.1 变压器台数的选择 .214.1.2 变压器容量的选择 .214.1.3 方案选择 .224.2 隔离开关的选型 .234.3 高压断路器的选型 .244.4 电流互感器的选型 .254.5 电压互感器的选型 .264.5 高压断路器的选型 .26第 5 章 微机综保的选型 .275.1 变电站技术要求 .275.1.1 主题内容 .275.1.2 适用范围 .275.1.3 技术要求 .275.2 微机综保的总体设计 .295.2.1 综保系统结构与配置 .305
9、.2.2 综保系统技术设计方案 .315.3 微机综保的选型 .375.3.1 ASL-511/512 装置概述 .375.3.2 ASL-511/512 技术数据 .39第 6 章 微机综保系统功能 .41目 录-III-6.1 主要功能数据 .416.2 主要结构 .426.3 操作说明 .42结 论 .49参考文献 .50谢 辞 .51附 录 .52河北联合大学轻工学院-0-第 1 章 绪论1.1 我国变电站及微机综保发展概述1.1.1 我国电力及变电站发展近况电力是国民经济发展的动力,国民经济的持续、快速、稳定发展需要有足够的电力能源作保障。进入新世纪以来,我国经济进入新的高速增长时期
10、,电力工业的发展面临着空前的机遇。随着电力体制改革的不断深化和多元投资主体的形成，从今年到 2012 年，每年投产装机容量都将达到 5000 万千瓦左右。继今年全国发电装机容量突破 4 亿千瓦和水电装机容量 1 亿千瓦之后，电力工业将很快实现新的跨越，预计到 2015 年全国发电装机将达到 6.5 亿千瓦，到 2020年达到 9.5 亿到 10 亿千瓦。因而，越来越多变电站的新建及运行就迫在眉睫。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源。1.1.2 我国微机综保发展状况微机综保又称微机
11、综合保护装置是用于测量、控制、保护、通讯一体化的一种经济型保护；针对配网终端高压配电室量身定做，以三段式无方向电流保护为核心，配备电网参数的监视及采集功能，可省掉传统的电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等，并可通过通讯口将测量数据及保护信息远传上位机，方便实现配网自动化；装置根据配网供电的特性在装置内集成了备用电源自投功能，可灵活实现进线备投及母分备投功能。微机综保与测控装置采用了国际先进的 DSP 和表面贴装技术及灵活的现场总线（CAN）技术，满足变电站不同电压等级的要求，实现了变电站的协调化、数字式及智能化。此系列产品可完成变电站的保护、测量、控制、调节、信号、故障录波、电度采集、小电
12、流接地选线、低周减载等功能，使产品的技术要求、功能、内部接线更加规范化。产品采用分布式保护测控装置，可集中组屏或分散安装，也可根据用户需要任意改变配置，以满足不同方案要求。1.2 变电站情况简介随着国民经济的持续发展，能源是国家前进的灵魂与动力，其中电能又是第 1 章 绪论-1-企业与人们生活中不可或缺的一种能源，经济与人们物质生活水平的提高使得对电能的需要达到了前所未有的高度，这样以来为了保证各大企业的及家庭生活的可靠，安全用电，地区近年来新建成了很多变电站，而地区建成一所新型35kV 变电站的需要也是刻不容缓。所以变电站的建设是必要的。1.3 本次设计的目的和意义本次设计为 35KV 变电
13、站的微机综合保护系统设计，具体内容有根据变电覆盖系统计算电站负荷；按运行安全、投资经济的原则选择电站的主接线方式；通过负荷计算、短路计算选择供、配电设备；设计电站设备的二次回路微机控制、综合保护系统。本次设计为实际工程设计，题目来源于实际现场。通过本次设计能使我学习到实际工程设计中所需要的资料搜集及分析能力，工程综合读图、制图能力，初步的工程设计能力，初步的程序编程能力，综合运用能力和独立的工作能力。河北联合大学轻工学院-2-第 2 章 电力负荷的计算2.1 负荷计算的必要性为一个企业或用户供电,首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量变压器等问题,这就需要进行负荷的统计和计算，为正确地
14、选择变压器容量与无功补偿装置，选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。2.2 负荷计算方法进行电力负荷计算主要目的就是为了正确选择变压器容量、各种电器设备的型号规格及供电网络所用的导线。供电设计常采用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际，尤其对各用电设备容量相差较小且用电设备数量较多的用电设备组，因此，这种计算方法采用最广泛。二项系数法主要适用于各用电设备容量相差大的场合，如机械加工企业，煤矿井下综合机械化采煤工作面等。利用系数法以平均负荷作为计算的依据，利用概率论分
15、析出最大负荷与平均负荷的关系，这种计算方法目前积累的实用数据不多，且计算步骤较为繁琐，故工程应用较少。单位产品电耗法常用于方案设计。以二轧为例。以下为所计算的供电系统的电力负荷计算图。A B主风机D D C D D D辊边架 风机水泵 起重机 车 床 照 明图 2-1 供电系统电力负荷计算图分析可知：此系统中负荷可分为三种： 第 2 章 电力负荷的计算-3- 风机水泵：主风机水持续运行，其 Pe 为铭牌上规格的额定功率。 辊边架、起重机、车床：为反复短时工作制，其 PeP N 。 （其25/e中 25 为其值为 25%的负荷持续率。 ） 照明设备：P e 为设备上标定的额定功率。计算步骤： 各
16、用电组的计算负荷：（图 2-1 中 B、D 点）KdP 30/Pe Kd：该设备组的需用系数（查表）Q30tgP 30 Pe ：该设备组额定容量总和U N：设备组额定电压23030SI30S 30/( UN)注：其中上式的 P30、Q 30、S 30 分别为有功计算负荷、无功计算负荷和视在计算负荷。 对低压母线的计算负荷的确定：（图 2-1 中 C 点）P30(C)K PP 30(D)Q30(C)K Q Q30(D)S30(C)P 30(C)+Q30(C)注：K P 及 KQ 为有功功率及无功功率的参差系数。 （查表） 确定变压器的有功损耗及无功损耗：变压器的有功损耗及无功损耗可根据 S30 近似计算：P b0.012S 30 （KW）Q b0.06S 30 （KVar ）注：S 30 的单位为千伏安（KVA） 高压母线上计算负荷的确定：（图 2-1 中 A 点）P30(A)P 30(B)P 30(C)P bQ30(A) Q30(B)Q 30(C)Q b将各组设备的数据通过上述公式进行负荷计算。以下为详细的计算过程： 低压设备的计算（图 2-1 中 D 点） 辊道架Pe976.5KW， Kx0.65， cos0.75， tg0.88P30K xPe0.65976.5634.73（KW）
