1、东 北 农 业 大 学 学 士 学 位 论 文 学 号 ： A0710060335kV 无 人 值 守 变 电 站 电 气 部 分 设 计学生姓名：方 炎指导教师：赵玉林所在院系：电气与信息学院所学专业：农业电气化及自动化研究方向：地方电力系统及其自动化东 北 农 业 大 学中国哈尔滨2014 年 5 月Northeast Agricultural University Bachelors Degree Thesis Student ID：A07100603System Design For The Electrical Part Of Unattended Substation Of 35k
2、VName：Fang YanTutor：Zhao YulinCollege：College of Electronic and InformationMajor：Electronic Information EngineeringDriction： Local Power System And Its AutomationNortheast Agricultural UniversityHarbinChinaMay 2014摘 要随着国民生活水平的提高，大量新型用电设备涌现在国民的日常生活中，用电器的数量及种类对电能的质量提出了更高的要求。在国民畅享科技进步的同时，还须确保电力系统能够安全、可
3、靠、优质、经济的运行。因此，必须提高电力网络供电可靠性和发电设备利用率，改善电力系统运行状况，满足经济性和稳定性的要求。本设计的目的是设计一座需要新建 35KV 变电站，以满足某地区的发展需求。 设计以实际负荷为依据，以变电所的预期运行方式为基础，按照国家有关规定和规范，完成了满足该地区供电要求的 35kV 变电所初步设计。首先，通过分析几种典型主接线设计方案及特点，总结比较各种典型主接线方案的运行灵活性和供电可靠性，确定了该 35kV 智能变电站的主接线方式，依据电力系统变电站建设要求，主变压器选择要求和绥中变电站供电区域负荷现状、负荷预测、用户对供电可靠性的要求，确定了主变压器台数、容量和
4、型号。其次，通过短路电流计算，对变电站主要电气设备进行选择，并校验其热稳定和动稳定。并对该 35kV 变电站防雷及接地进行设计和校验；最后，对该 35kv 的二次系统进行设计。本文讨论和分析了数字化变电站建设中的相关理论,并试图把这些理论运用到现今实际变电站的建设中,以便加强数字化变电站理论和实际工程之间的相互联系。随着智能化的电气开关发展,尤其是非常规互感器、智能断路器等新型技术的发展,变电站自动化的水平不断提高,初步进入了数字化的时代。关键词：35KV 变电站，负荷计算，短路电流，设备选择，防雷保护35kV 无人值守变电站电气部分设计- II -System Design For The
5、Electrical Part Of Unattended Substation Of 35kV AbstractWith the improvement of national living standard, a large number of new type electrical equipment emerge in national daily life, which put forward a higher request to the quality of power. When national are enjoying the technology progress, we
6、 must ensure that electric power system can be run safely, reliably, high-quality, and reasonably. As a result, we must improve the reliability of electricity network supply and the utilization of power generation equipment, and make better the power system operating conditions, in order to meet the
7、 requirements of the economy and stability.The purpose of this design is to design a new 35 kv substation, in order to satisfy the demands of the development of a region. The 35 kv substation preliminary design which satisfies the requirement of power supply in this region was based on the actual lo
8、ad and forecast operation mode of the substation, and in accordance with the relevant provisions of the state and specifications.First, through analysising several typical characteristics of main electrical connection scheme, summary of comparison of various typical operational flexibility and relia
9、bility of main electrical connection scheme, determine the main electrical connection scheme of this 35kV intelligent substation. According to the electric power system substations construction requirements, selection requirements and the power substation main transformer load status, load forecasti
10、ng, user requirements for reliability, determine the number, capacity and type of main transformer. Secondly, by short circuit current calculations, to select the main electric substation equipment, and verify its thermal stability and dynamic stability and this 35kV substation lightning protection
11、and grounding design and validation. Finally, designing the secondary electric system of this 35kV substation.This article discusses and analyzes the related theory in the construction of digital substation, and try to apply these theories to the current actual substation construction, in order to s
12、trengthen the digital substation connected between the theory and practical engineering. With the development of intelligent electrical switches, especially the unconventional development of new technologies, such as transformer, intelligent circuit breaker, substation automation level unceasing enh
13、ancement, the preliminary into the digital era.Keywords：35KV substation， load calculation， short-circuit current， equipment selection， lightning protection35kV 无人值守变电站电气部分设计- III -目 录摘 要 .IAbstract.II1 前言 .11.1 研究的目的与意义 .11.2 国内外研究现状 .11.3 设计(论文)的主要研究内容 .22 负荷分析 .32.1 负荷的分级 .32.2 负荷计算 .32.2.1 负荷计算方法
14、 .42.2.2 负荷的计算 .43 主变压器选择 .63.1 主变压器的选择原则 .63.2 主变压器台数的选择 .63.3 主变压器容量的选择 .73.4 主变压器冷却方式选择 .73.5 主变压器型式的选择 .84 电气主接线设计 .94.1 电气主接线设计的设计原则 .94.2 电气主接线设计的基本要求 .94.2.1 可靠性 .94.2.2 灵活性 .104.2.3 经济性 .104.3 主接线的一般接线形式 .104.3.1 单母线接线 .104.3.2 单母线分段接线 .104.3.3 双母线接线 .114.3.4 双母线分段接线 .114.3.5 桥形接线 .114.4 主接线
15、方案的选定 .125 短路电流计算 .135.1 短路故障产生的原因 .135.2 短路电流计算的目的 .135.3 短路电流计算的基本要求 .135.4 短路电流计算的步骤 .1535kV 无人值守变电站电气部分设计- IV -5.5 短路电流计算 .156 主要电气设备的选择和校验 .226.1 电气设备的选择基本要求 .226.2 断路器的选择 .236.2.1 断路器的选择条件 .246.2.2 断路器的选择和校验 .256.3 隔离开关的选择 .266.3.1 隔离开关的配置 .266.3.2 隔离开关的选择计算 .276.4 母线的选择 .276.4.1 母线选择基本要求 .276
16、.4.2 母线的选择计算 .296.5 互感器的选择 .316.5.1 电流互感器 .316.5.1.1 电流互感器的选择 .316.5.2 电压互感器 .336.6 支柱绝缘子的选择 .336.6.1 35kV 侧的选择 .336.6.2 10kV 侧的选择 .346.7 配电装置的选择 .346.7.1 配电装置的设计原则 .346.7.2 配电装置形式的选择 .356.8 所用变压器的选择 .356.9 主要电气设备选择结果 .367 变电站防雷接地设计 .387.1 避雷针的保护范围 .387.2 避雷器的选择原则 .407.3 变电站过电压保护 .407.4 避雷针保护范围计算 .4
17、17.5 接地装置设置 .428 变电所综合自动化系统的设计 .438.1 综合自动化系统概述 .438.1.1 综合自动化系统的概念 .438.1.2 综合自动化系统的基本要求与特征 .438.1.2.1 综合自动化系统的基本要求 .438.1.2.2 综合自动化系统的基本特征 .448.1.3 综合自动化系统的功能和组成 .448.1.3.1 综合自动化系统的主要功能 .4435kV 无人值守变电站电气部分设计- V -8.1.3.2 变电站综合自动化系统的子系统组成 .458.1.4 综合自动化系统的硬件结构 .458.1.5 变电站综合自动化的数据通讯与网络 .468.1.5.1 变电
18、站综合自动化系统的数据通信 .468.1.5.2 变电站综合自动化系统的通信网络 .468.1.5.3 PROFIBUS 现场总线技术的应用 .468.2 变电站综合自动化系统的结构设计 .478.3 微机保护的设计 .508.3.1 主变压器保护 .508.3.1.1 保护配置 .508.3.1.2 差动保护 .508.3.1.3 瓦斯保护 .528.3.2 微机线路保护 .538.3.2.1 线路三段式电流保护各段保护范围 .538.3.2.2 线路三段式电流保护动作电流的整定 .548.4 自动控制 .559 总结 .56参考文献 .57致谢 .58附录 .- 1 -35kV 无人值守变
19、电站电气部分设计-1-1.前言1.1 研究的目的与意义近年来，随着“两网”改造的深入和电网运行水平的提高，大量采用远方集中控制、操作等自动化技术的变电站投入运行，既提高了劳动生产率，又减少了人为误操作的可能。采用变电站综合白动化技术是变电站计算机应用的方向，也是电网发展的趋势，值得人力推广。因此，认真研究农村变电所的先进设计方案和综合自动化技术方案是一项十分重要工作。中国农网变电所的建设设计经历了一个逐步改进提高的过程。由 60 年代的简易化变电所到 70 年代的工业化模式所，都未发挥理想的性能。在总结以上两种模式的基础上，80年代以来，根据“小容量、密布点、短半径”的建设原则，全国建成农村小型化变电所上千座。进入 90 年代以来，农村变电所义在小型化模式基础上开始朝无人化模式发展。本课题就是结合某地区的负荷特点及自然状况而提出的，其目的就是通过本课题的研究建设一座省城郊区的无人值班变电所模式。无人值班变电所是一种先进的运行管理模式，它是以提高变电所设备可靠性和基础自身化为前提，并借助微机远动技术，由远方值班员取代现场值班员实施对变电所设备运行的有效控。无论新建或是将常规变电所改造成无人值班变电所，均具有显著的经济效益：1. 运行和管理费用低。由于采用新型高压设备及完全户外式设备布置，运行费用仅为常规变电所的 1/10。2. 供电可靠性和自动化程度的提高。一方面，变电所
