变电站初步设计

华北电力大学成人教育学院

题目

毕业设计（论文）

变电站初步电气设计

专 业 班 级 学生姓名 指导教师

二〇一一年八月

摘 要

本次毕业设计的题目是《110/35/10KV变电站电气部分初步设计》。根据设计的要求，在设计的过程中，根据变电站的地理环境、容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线，并选择各变压器的型号；进行参数计算、画等值网络图，并计算各电压等级侧的短路电流，列出短路电流结果表；计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备，并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备。

随着科学技术的发展，网络技术的普及，数字化技术成为当今科学技术发展的前沿，变电站数字化对进一步提升变电站综合自动化水平将起到极大促进作用，是未来变电站建设的发展方向。基于这种发展的需求，该变电站采用EDCS-6200型110kV变电站综合自动化。利用数字化技术来解决目前综合自动化变电站存在的问题已成为可能。本变电站就是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，并使通信网络化、模型和通信协议统一化、设备智能化、运行管理自动化。

通过本次设计，学习了设计的基本方法，巩固三年以来学过的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变电站的全面了解。

关键词 主接线，短路电流，电气设备，主变保护，配电装置，EDCS-6200

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Abstract

This graduation project topic is: \"110/35/10KV Transformer substation Electricity Part Preliminary design\".According to the design request, in the design process, according to the transformer substation geographical environment, the capacity and various return routes number determined the transformer substation electricity host wiring and the station use electricity the wiring, and chooses various transformers the model; Carries on the parameter computation, the picture equivalent network chart, and calculates various voltages rank side the short-circuit current, lists the short-circuit current result table; Calculates the return route continually operating current, chooses each kind of high pressure electrical equipment, and verifies various high pressure unit according to the correlation engineering factor and the short-circuit current computed result table.

Along with the science and technology development, the networking popularization,the digitized technology will become now the science and technology development the front, the transformer substation digitization to further promotes the transformer substation synthesis automation level to get up to the limit the big promoter action, is the future transformer substation construction development direction.Based on this kind of development demand, this transformer substation uses EDCS-6200 the 110kV transformer substation synthesis automation.Solves at present using the digitized technology to synthesize the automated transformer substation existence the question possibly to become.This transformer substation is causes the transformer substation using the digitized technology information gathering, the transmission, processing, the output process to digitize completely, and causes the correspondence network, the model and communication protocol unitizing, the equipment intellectualization, the movement management automation. Through this design, has studied the design essential method, since the consolidated four years have studied the knowledge, raises the independent analysis question ability, moreover deepens to the transformer substation comprehensive understanding.

Key words Main wiring, Short-circuit current, Electrical equipment, The host changes the protection, Power distribution equipment,EDCS-6200

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目 录

绪论 ................................................................ 1 第1章 变电站电气主接线设计及主变压器的选择 ......................... 1 1.1 主接线的设计原则和要求 ......................................... 1 1.1.1 主接线的设计原则 .......................................... 1 1.1.2 主接线设计的基本要求 ...................................... 1 1.2 主接线的设计 ................................................... 2 1.2.1 设计步骤 .................................................. 2 1.2.2 初步方案设计 .............................................. 2 1.2.3 最优方案确定 .............................................. 3 1.3 主变压器的选择 ................................................. 4 1.3.1 主变压器台数的选择 ........................................ 4 1.3.2 主变压器型式的选择 ........................................ 4 1.3.3 主变压器容量的选择 ........................................ 5 1.3.4 主变压器型号的选择 ........................................ 5 1.4 站用变压器的选择 ................................................ 5 1.4.1 站用变压器的选择的基本原则 ................................ 5 1.4.3 站用变压器型号的选择 ...................................... 6 第2章 短路电流计算 ................................................. 7 2.1 短路计算的目的、规定与步骤 ..................................... 7 2.1.1 短路电流计算的目的 ........................................ 7 2.1.2 短路计算的一般规定 ........................................ 7 2.1.3 计算步骤 .................................................. 7 2.2 变压器的参数计算及短路点的确定 ................................. 8 2.2.1 变压器参数的计算 .......................................... 8 2.2.2 短路点的确定 .............................................. 8 2.3 各短路点的短路计算 ............................................. 9 2.3.1 短路点d-1的短路计算(110KV母线) ........................... 9 2.3.2 短路点d-2的短路计算(35KV母线) ............................ 9 2.3.3 短路点d-3的短路计算(10KV母线) ........................... 10 2.3.4 短路点d-4的短路计算 ..................................... 10 2.4 绘制短路电流计算结果表 ........................................ 11 第3章 电气设备选择与校验 .......................................... 12 3.1 电气设备选择的一般规定 ........................................ 12 3.1.1 一般原则 ................................................. 12 3.1.2 有关的几项规定 ........................................... 12 3.2 各回路持续工作电流的计算 ...................................... 12 3.3 高压电气设备选择 .............................................. 13 3.3.1 断路器的选择与校验 ....................................... 13 3.3.2 隔离开关的选择及校验 ..................................... 16 3.3.3 电流互感器的选择及校验 ................................... 17 3.3.4 电压互感器的选择及校验 ................................... 20

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3.3.5 母线与电缆的选择及校验 ................................... 21 3.3.6 熔断器的选择 .............................................. 23 第4章 无功补偿设计 ................................................ 25 4.1 无功补偿的原则与基本要求 ...................................... 25 4.1.1 无功补偿的原则 ........................................... 25 4.1.2 无功补偿的基本要求 ....................................... 25 4.2 补偿装置选择及容量确定 ........................................ 25 4.2.1 补偿装置的确定 ........................................... 25 4.2.2 补偿装置容量的选择 ....................................... 26 第5章 变电站配电装置的设计 ........................................ 27 5.1 概述 .......................................................... 27 5.2 高压配电装置的选择 ............................................ 28 5.3 电气总平面布置 ................................................ 29 5.3.1 电气总平面布置的要求 ..................................... 29 5.3.2 电气总平面布置 ........................................... 30 5.4 本变电站的配电装置 ............................................ 30 第6章 EDCS-6200型110KV变电站综合自动化装置 ....................... 33 6.1 EDCS-6200型110KV变电站综合自动化装置的结构 .................. 33 6.1.1 现地单元层的设备配置原则 ................................. 33 6.1.2 主控层硬件设备的配置 ..................................... 33 6.1.3 站级管理机的软件功能 ...................................... 34 6.2.1 基本功能 ................................................. 35 6.2.2 附加设备 ................................................ 36 第7章 EDCS-6200型综合自动化装置的布置 ............................. 39 7.1 EDCS-6200型110KV综合自动化装置的设备 ........................ 39 7.2 综合自动化装置的附加设备 ...................................... 41 7.3 110KV变电站的二次设备的布置 .................................. 41 结 论 ............................................................. 43 致 谢 ............................................................. 44 参考文献 ........................................................... 45 附 录 ............................................................. 46

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绪 论

电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。电力系统规划设计及运行的任务是：在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供可靠、充足、质量合格的电能。所以在本次设计中选择变电站电气部分的初步设计，是为了更多的了解现代化变电站的设计规程、步骤和要求，设计出比较合理变电站。

根据设计要求的任务，在本次设计中主要通过变电站电气主接线、短路电流计算、设备选择与校验、无功补偿、主变保护和配电装置部分的设计，使我对三年来所学的知识更进一步的巩固和加强，并从中获得一些较为实际的工作经验。由于在设计中查阅了大量的相关资料，所以开始逐步掌握了查阅，运用资料的能力，又可以总结三年来所学的电力工业的部分相关知识，为我们日后的工作打下了坚实的基础

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第1章 变电站电气主接线设计及主变压器的选择

变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。

1.1 主接线的设计原则和要求

1.1.1 主接线的设计原则

(1) 考虑变电站在电力系统的地位和作用

变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。

(2) 考虑近期和远期的发展规模

变电站主接线设计应根据5~10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。

(3) 考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响

对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。

(4) 考虑主变台数对主接线的影响

变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。

(5) 考虑备用量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。

1.1.2 主接线设计的基本要求

根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。

(1) 可靠性

所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：

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1) 断路器检修时是否影响供电；

2) 线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；

3) 变电站全部停电的可能性。 (2) 灵活性

主接线的灵活性有以下几方面的要求：

1) 调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

2) 检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。

3) 扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

(3) 经济性

可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。

1) 投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。

2) 年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。

3) 占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。

4) 在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。

1.2 主接线的设计

1.2.1 设计步骤

电气主接线设计，一般分以下几步：

(1) 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保留2个技术上相当的较好方案。

(2) 对2个技术上比较好的方案进行经济计算。

(3) 对2个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。 (4) 绘制最优方案电气主接线图。 1.2.2 初步方案设计

根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，

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可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。

方案一：110KV侧采用双母线接线，35KV侧采用单母分段接线，10KV侧采用单母分段接线。

方案二：110KV侧采用单母分段接线，35KV侧采用双母线接线，10KV侧采用单母分段。

两种方案接线形式如下：

图1.1 方案一

图1.2 方案二

1.2.3 最优方案确定

(1) 技术比较

在初步设计的两种方案中，方案一：110KV侧采用双母线接线；方案二：110KV侧采用单母分段接线。采用双母线接线的优点：① 系统运行、供电可靠；② 系统调度灵活；③ 系统扩建方便等。采用单母分段接线的优点：① 接线简单；② 操作方便、设备少等；缺点：① 可靠性差；② 系统稳定性差。所以，110KV侧采用双母线接线。

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在初步设计的两种方案中，方案一：35KV侧采用单母分段接线；方案二：35KV侧采用双母线接线。由原材料可知，问题中未说明负荷的重要程度，所以，35KV侧采用单母分段接线。

(2) 经济比较

对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上35KV、10KV侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。

由以上分析，最优方案可选择为方案一，即110KV侧为采用双母线接线，35KV侧为单母线形接线，10KV侧为单母分段接线。其接线图见以上方案一。

1.3 主变压器的选择

在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。

1.3.1 主变压器台数的选择

为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器[1]。

1.3.2 主变压器型式的选择

(1) 相数的确定

在330kv及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。

(2) 绕组数的确定

在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。

(3) 绕组连接方式的确定

变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星接，35KV也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用角接。

(4) 结构型式的选择

三绕组变压器在结构上有两种基本型式。

1) 升压型。升压型的绕组排列为：铁芯—中压绕组—低压绕组—高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。

2) 降压型。降压型的绕组排列为：铁芯—低压绕组—中压绕组—高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。

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3) 应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。

(5) 调压方式的确定

变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电所变压器配置，应选用无载调压变压器。

1.3.3 主变压器容量的选择

变电站主变压器容量一般按建站后5~10年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷Smax的50%~70%（35~110KV变电站为60%），或全部重要负荷（当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时）选择。 即 SN0.6(15%)8Smax(N1)MVA （1.1）

式中 N——变压器主变台数 1.3.4 主变压器型号的选择

由所给材料可知：

10KV侧 PLmax3.6MW

35KV侧 PLmax10MW

高压侧 PLmin3.61013.6MW 变电站用电负荷PZ为：

PZ0.16MW

所以变电站最大负荷Smax为：

Smax13.60.1613.76MVA 则：SN0.6(15%)8Smax(N1)0.613.76(21)12.198MVA

由以上计算，查《发电厂电气部分》第481页，选择主变压器型号如下：

表1.1 主变压器型号及参数 额定电压(KV) 高 中 低 阻抗电压空载(%) 连接组 电流短高 中(%) 空载 高中 路 低 低 损耗(KW) 型号及容量(KVA) SFSL1-15000/110 12182.5% 38.522.5% 10.5 YN,yn0,d11 22.7 120 10.5 17 6 1.3 其容量比为：15000/15000/15000。 1.4 站用变压器的选择

1.4.1 站用变压器的选择的基本原则

(1) 变压器原、副边额定电压分别与引接点和站用电系统的额定电压相适应； (2) 阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范围内，站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的0.5%；

5

(3) 变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率。 1.4.3 站用变压器型号的选择

参考《发电厂电气部分》第475页，选择站用变压器如下：

表1.2 站用变压器型号及参数 型号 SC10-200/10 额定容量(KVA) 额定电压(KV) 连接组 200 10.5/0.4 Y,yn0 阻抗电压(%) 空载 短路 480 1860 4 损耗(W) 空载电流(%) 1.3

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第2章 短路电流计算

2.1 短路计算的目的、规定与步骤

2.1.1 短路电流计算的目的

在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：

(1) 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

(2) 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。

(3) 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。

2.1.2 短路计算的一般规定

(1) 计算的基本情况

1) 电力系统中所有电源均在额定负载下运行。

2) 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。 3) 短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。 4) 所有电源的电动势相位角相等。

5) 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。

(2) 接线方式

计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 2.1.3 计算步骤

(1) 选择计算短路点。 (2) 画等值网络图。

1) 首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。 2) 选取基准容量Sb和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）。

3) 将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。 4) 绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

(3) 化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。

(4) 求计算电抗Xjs。

(5) 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到

。 3.5）

(6) 计算无限大容量（或Xjs3）的电源供给的短路电流周期分量。

7

Xjs

(7) 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。

2.2 变压器的参数计算及短路点的确定

2.2.1 变压器参数的计算

基准值的选取：Sb100MVA，Ub取各侧平均额定电压

(1) 主变压器参数计算

由表1.1查明可知：U12%10.5 U13%17 U23%6

U1%0.5(U12%U13%U23%)0.5(10.5176)10.75 U2%0.5(U12%U23%U13%)0.5(10.5617)0.25 U3%0.5(U13%U23%U12%)0.5(17610.5)6.25 电抗标幺值为：

U%S10.75100X11B0.72

100SN10015U%S0.25100X21B0.017

100SN10015U3%SB6.25100X30.42

100SN10015(2) 站用变压器参数计算 由表1.2查明：Ud%4

U%S4100X4dB25

100SN1000.16(3) 系统等值电抗

SBXSr1l120.197 Ub2.2.2 短路点的确定

此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110KV进线处短路与变压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。

依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：

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2.3 各短路点的短路计算

2.3.1 短路点d-1的短路计算(110KV母线)

网络化简如图2.2所示：

图2.2 d-1点短路等值图

Xf1XS0.197

Sn1000XjS1Xf10.1971.97

Sb100因为 XjS13.453 II0.2所以 I110.290 XjS13.453Ub3115S1000InIbn0.5025.020(KA)

Sb100III0.2IInIInI0.2In0.5085.0202.55(KA) ich2.55I2.552.556.50(KA) ioh1.52I1.522.553.876(KA)

IbSb1000.502(KA)

S3IUn32.55110485.826(MVA) 2.3.2 短路点d-2的短路计算(35KV母线)

网络化简为：

Xf2图2.3 d-2点短路等值图

XS(X1X2)//(X1X2)0.197(0.720.017)//(0.720.017)0.18

XjS2Sn1000Xf20.181.8

Sb100

9

III0.2110.56 XjS21.83Ub337S1000InIbn1.5615.6(KA)

Sb100III0.2IInIInI0.2In0.5615.68.736(KA) ich2.55I2.558.73622.28(KA) ioh1.52I1.528.73613.29(KA)

IbSb1001.56(KA)

S3IUn38.73635529.58(MVA) 2.3.3 短路点d-3的短路计算(10KV母线)

网络化简为：

Xf3图2.4 d-3点短路等值图

XS(X1X3)//(X1X3)0.197(0.720.42)//(0.720.42)0.462

XjS3Xf3III0.2Sn10000.4624.62 Sb100110.216 XjS34.621005.5(KA)

3Ub310.5S1000InIbn5.555(KA)

Sb100III0.2IInIInI0.2In0.2165511.904(KA) ich2.55I2.5511.90430.355(KA) ioh1.52I1.5211.90418.094(KA)

IbSbS3IUn311.90410206.177(MVA)

2.3.4 短路点d-4的短路计算

网络化简只需在图2.4上加站用变压器的电抗标幺值即可，如下图所示：

10

Xf4图2.5 d-4点短路等值图

0.4622525.462

XjS4Xf4III0.2Sn100025.462254.62 Sb100110.00393 XjS4254.62100144.34(KA)

3Ub30.4S1000InIbn144.341443.4(KA)

Sb100III0.2I.45.669(KA) InIInI0.2In0.003931443ich2.55I2.555.66914.46(KA) ioh1.52I1.525.6698.617(KA)

IbSbS3IUn35.6690.383.731(MVA)

2.4 绘制短路电流计算结果表

总结以上各短路点短路计算，得如下短路电流结果表：

表2.4 短路电流计算结果表 0S短路电流周稳态短路电流 短期分量 支路计路基值 基值 标 有 有 支路算电抗 额定 标 点电压 电流 幺 幺 名 名 名称 Xjs 电流 Ib(kA) 编Ub(kV) 值 值 值 值 号  I(kA) I* I(kA) I公式 0.2短路电流 短路电流全电流 标 有 短路容量 冲击值 有效值 幺 名 S(MVA) I(kA)I(kA)choh值 值 I0.2* I0.2(kA) Sb3Ub IbSn Sb I*In I*In I0.2*In 2.55 2.55~2.7 1.52~1.62 3IUn I I 6.5 3.876 13.29 485.826 529.58 d-1 115 d-2 37 0.502 110kv 1.97 5.02 0.508 2.55 0.508 2.55 0.508 1.56 35kv 1.8 15.6 0.56 8.736 0.56 8.736 0.56 5.5 10kv 4.62 55 8.736 22.28 d-3 10.5 0.216 11.904 0.216 11.904 0.216 11.904 30.355 18.094 206.177 8.617 3.731 d-4 0.4 144.34 0.4kv 254.62 1443.4 0.00393 5.669 0.00393 5.669 0.00393 5.669 14.46

11

第3章 电气设备选择与校验

导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。

3.1 电气设备选择的一般规定

3.1.1 一般原则

应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 3.1.2 有关的几项规定

导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条校核电器的基本使用条件。

(1) 在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。

表3.1 各回路持续工作电流 回路名称 计算公式 变压器回路 馈电回路 Ig.max1.05In1.05SnIg.max2Pn 3Un 3UnCOS注： Pn,Un,In等都为设备本身的额定值。 3.2 各回路持续工作电流的计算

依据表4.1，各回路持续工作电流计算结果见下表：

表3.2 各回路持续工作电流结果表 回路名称 计算公式及结果 110KV母线 Ig.max=1.05Sn3Un1.05150003110=82.67A 110KV进线 Ig.max=2P/235KV母线 3Uncos31100.851.05Sn1.0515000Ig.max==259.82A 3Un335Ig.max=2((103.6)103)/2=89.23A 35KV出线 2P/710KV母线 3Uncos3350.81.05Sn1.057500Ig.max==454.68A 3Un310Ig.max=(210103)/7=58.92A 10KV出线 2P/100.4KV母线 3Uncos3100.81.05Sn1.05160Ig.max==255.25A 3Un30.3812

(23.6103)/10=51.96A

3.3 高压电气设备选择

3.3.1 断路器的选择与校验

断路器型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器， 断路器选择的具体技术条件如下：

1) 电压：

Ug(电网工作电压)Un （3.1）

2) 电流：

Igmax(最大持续工作电压)In （3.2）

3) 开断电流：

IdtIkd （3.3）

式中：Idt——断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；

Ikd——断路器的额定开断电流。

4) 动稳定：

ichimax （3.4）

式中：ich ——断路器极限通过电流峰值；

imax——三相短路电流冲击值。

5) 热稳定：

2ItdzIt2t （3.5）

式中：I——稳态三相短路电流；

I其中：tdztz0.052，由和短路电流计算时间t，可从《发电厂电

I气部分课程设计参考资料》第112页，查短路电流周期分量等值时间t,从而计算出tdz。

(2) 断路器的选择

根据如下条件选择断路器： 电压：Ug(电网工作电压)Un

电流：Igmax(最大持续工作电流)In，各回路的Igmax见表3.2。 各断路器的选择结果见下表：

表3.3 断路器的型号及参数 性能指标 额定 额定 额定断动稳定 电压 电流 开电流电 流型号 位置 （KV） （A） （KA） （KA） 110KV侧 变压器35KV侧 35KV出线侧 变压器10KV侧 10KV出线侧 站用 OFPI-110 HB35 HB35 HB-10 ZN4-10C DW5-400 110 36 36 10 10 380-400 1250 1250 1250 1250 600 400 31.5 25 25 40 17.3 80 80 80 100 29.4 热稳定 电 流 （KA） 31.5(3) 25(3) 25(3) 43.5(3) 17.3(4) 固有分闸时间（s） <0.03 合闸 时间（s） 0.12 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.05 0.2 其中：OFPI-110号断路器见《发电厂电气部分》第491页； HB35号断路器见《发电厂电气部分》第490页；

13

HB-10号断路器见《发电厂电气部分》第489页；

ZN4-10C号断路器见《电力工程电气设备手册—电气一次部分》第649页。 (3) 断路器的校验

1) 校验110KV侧断路器 ① 开断电流：IdtIkd Idt2.55(KA) Ikd31.5(KA) IdtIkd

② 动稳定：ichimax

ich6.50(KA) imax80(KA) ichimax

2③ 热稳定：ItdzIt2t

I2.551

I2.55t20.032.03(s)

查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页 得：tz1.65(s) tdztz0.051.650.051.70(s) 2Itdz11.9041.7020.24[(KA)2s]

It2t31.5232976.75[(KA)2s]

2则：ItdzIt2t

经以上校验此断路器满足各项要求。 2) 校验变压器35KV侧断路器 ① 开断电流：IdtIkd

Idt8.736(KA) Ikd25(KA) IdtIkd

② 动稳定：ichimax

ich22.28(KA) imax80(KA) ichimax

2③ 热稳定：ItdzIt2t

I8.7361

I8.736t20.062.06(s)

查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页 得：tz1.65(s) tdztz0.051.650.051.70(s)

2Itdz8.73621.7014.85[(KA)2s]

It2t25231875[(KA)2s]

14

2则：ItdzIt2t

经以上校验此断路器满足各项要求。 3) 校验35KV出线侧断路器

此断路器与35KV变压器侧断路器型号相同，且短路电流与校验35KV变压器侧断路器为同一短路电流，则：校验过程与校验35KV变压器侧断路器相同。 4) 校验变压器10KV侧断路器 ① 开断电流：IdtIkd

Idt11.904(KA) Ikd40(KA) IdtIkd

② 动稳定：ichimax

ich30.355(KA) imax100(KA) ichimax

③ 热稳定：I2tdzI2tt

I11.904I.9041

11t20.062.06(s)

查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页tdztz0.051.650.051.70(s)

I2tdz11.90421.70240.9[(KA)2s]

I22tt43.535676.75[(KA)2s]

则：I22tdzItt

经以上校验此断路器满足各项要求。 5) 校验10KV出线侧断路器 ① 开断电流：IdtIkd

Idt11.904(KA) Ikd17.3(KA) IdtIkd

② 动稳定：ichimax

ich30.355(KA) imax29.4(KA) ichimax

③ 热稳定：I22tdzItt

I11.904I11.9041

t20.032.05(s)

查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页tdztz0.051.650.051.70(s)

15

得：tz1.65(s) 得：tz1.65(s)

2Itdz11.90421.70164.77[(KA)2s]

It2t17.3241197.16[(KA)2s]

2则：ItdzIt2t

经以上校验此断路器满足各项要求。

3.3.2 隔离开关的选择及校验

隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。 隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。

(1) 隔离开关的选择

根据如下条件选择隔离开关： 电压：Ug(电网工作电压)Un

电流：Igmax(最大持续工作电流)In，各回路的Igmax见表3.2。 各隔离开关的选择结果见下表：

表3.4 隔离开关的型号及参数 额定电压额定电流动稳定电流开关编号 型号 (KV) (A) (KA) 110KV侧 GW2-110 110 600 50 35KV变压器侧 GW4-35 35 1000 80 35KV出线侧 GW8-35 35 400 15 热稳定电流(s)(KA) 14(5) 23.7(4) 5.6(5) 其中：GW2-110型号隔离开关见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页； GW4-35型号隔离开关见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页；

GW8-35型号隔离开关见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页； (2) 隔离开关的校验

1) 110KV侧隔离开关的校验 ① 动稳定：ichimax

ich6.5(KA) imax50(KA) ichimax

2② 热稳定：ItdzIt2t

2由校验断路器可知：Itdz2.5521.7011.054[(KA)2s]

It2t1425980[(KA)2s]

2ItdzIt2t

经以上校验此隔离开关满足各项要求。 2) 35KV变压器侧隔离开关的校验 ① 动稳定：ichimax

ich22.28(KA) imax80(KA) ichimax

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2② 热稳定：ItdzIt2t

2由校验断路器可知：Itdz8.73621.7032.197[(KA)2s]

It2t23.7242246.76[(KA)2s]

2ItdzIt2t

经以上校验此隔离开关满足各项要求。 3) 35KV出线侧隔离开关的校验 ① 动稳定：ichimax

ich22.28(KA) imax34(KA) ichimax 2② 热稳定：ItdzIt2t

2由校验断路器可知：Itdz8.73621.70129.74[(KA)2s]

It2t5.625156.8[(KA)2s]

2ItdzIt2t

经以上校验此隔离开关满足各项要求。

3.3.3 电流互感器的选择及校验

(3) 电流互感器选择的具体技术条件如下： 1) 一次回路电压：

UgUn （3.6）

式中：Ug——电流互感器安装处一次回路工作电压； Un——电流互感器额定电压。 2) 一次回路电流：

IgmaxIn （3.7）

式中：Igmax——电流互感器安装处的一次回路最大工作电流； In——电流互感器原边额定电流。

当电流互感器使用地点环境温度不等于40C时，应对In进行修正。修正的方法与断路器In的修正方法相同。

3) 准确级

准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准等级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。

① 与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下要求：与仪表相配合分流器、变压器的准确级为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级为0.5。仪表的准确级为1.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级0.5。仪表的准确级为2.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级1.0。

② 用于电能测量的互感器准确级：0.5级有功电度表应配用0.2级互感器；1.0级有功电度表应配用0.5级互感级，2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器；2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用1.0级级互感器。

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③ 一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级，零序接地保护可釆用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进行校验计算。

4) 动稳定校验：

ich2ImKd （3.8）

式中：Ich——短路电流冲击值；

Im——电流互感器原边额定电流；

Kd——电流互感器动稳定倍数。 5) 热稳定校验：

2Itdz(ImKt)2 （3.9）

式中：I——稳态三相短路电流； tdz——短路电流发热等值时间； Im——电流互感器原边额定电流。

Kt——t秒时的热稳定倍数。

(4) 电流互感器的选择

根据如下条件选择电流互感器： 一次回路电压：Ug(电网工作电压)Un

一次回路电流：Igmax(最大持续工作电流)In

Igmax见表3.2。

各电流互感器的选择结果见下表：

表3.5 电流互感器的型号及参数 参数 位置 型号 额定电 流比(A) 级次 组合 0.5/B B/B 二次负荷(Ω) 10%倍数 动稳准确 1S热稳定倍级次 0.5级 1级 二次负荷倍数 定倍数 数 (Ω) 0.5B 2.0 4 2.0 2 2.0 15 28 15 70 65 55 183 100 140 110KV进线侧 LB-110 2300/5 变压器 35KV侧 LCW-35 15-1000/5 0.5/3 0.5/3 2 0.5/B1/B2 0.5 35KV出线侧 LB-35 300/5 0.5/0.5/B2 B1 2.0 B2/B2/B2 B2 0.5/D 0.5 变压器 LBJ-10 1000/5 1/D 1 0.5 10KV侧 D/D D 0.5 0.5/3 10KV出线侧 LA-10 300/5 1 0.4 1/3 3 <10 50 90 10 75 135 其中：LB-110型号电流互感器见《发电厂电气部分》第498页； LCW-35型号电流互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第194页；

LB-35型号电流互感器见《发电厂电气部分》第498页；

LBJ-10型号电流互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第187页； LA-10型号电流互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第186页。 (5) 电流互感器的校验

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1) 110KV进线侧电流互感器 ① 动稳定：ich2ImKd

ich6.5KA6500(A)

2ImKd22300183155280(A) ich2ImKd

2② 热稳定：Itdz(ImKt)2

2由校验断路器可知：Itdz2.5521.7011.054[(KA)2s]

(ImKt)2(20.370)21764[(KA)2s]

2Itdz(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 2) 变压器35KV侧电流互感器 ① 动稳定：ich2ImKd

ich22.28KA22280(A)

2ImKd2(5~1000)100707.11~141421.16(A) ich2ImKd

2② 热稳定：Itdz(ImKt)2

2由校验断路器可知：Itdz3.2761.7032.197[(KA)2s]

(ImKt)2(165)24225[(KA)2s]

2Itdz(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 3) 35KV出线侧电流互感器 ① 动稳定：ich2ImKd

ich8.354KA8354(A)

2ImKd230014059397(A) ich2ImKd

2② 热稳定：Itdz(ImKt)2

2由校验断路器可知：Itdz3.2761.7032.197[(KA)2s]

(ImKt)2(0.355)2272.25[(KA)2s]

2Itdz(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 4) 变压器10KV侧电流互感器 ① 动稳定：ich2ImKd

ich25.105KA25105(A)

2ImKd2(1000~1500)90(127279~190919)(A) ich2ImKd

2② 热稳定：Itdz(ImKt)2

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2由校验断路器可知：Itdz11.90421.70240.9164.77[(KA)2s]

(ImKt)2[(1~1.5)50]2(2500~5625)[(KA)2s]

2Itdz(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 5) 10KV出线侧电流互感器 ① 动稳定：ich2ImKd

ich11.904KA11904(A)

2ImKd2(300~400)135(57276~76368)(A)

ich2ImKd

2② 热稳定：Itdz(ImKt)2

2由校验断路器可知：Itdz11.90421.70240.90[(KA)2s]

(ImKt)2[(0.3~0.4)75]2(506.25~900)[(KA)2s]

2Itdz(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。

3.3.4 电压互感器的选择及校验

(1) 电压互感器选择的具体技术条件如下： 1) 一次电压U1：

1.1UnU10.9Un （3.10）

式中：Un——电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为10%Un

2) 二次电压U2n：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按《发电厂电气部分课程设计参考资料》第118页、表538进行选择。

3) 准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。

4) 二次负荷S2：

S2Sn （3.11）

式中：S2——二次负荷；

Sn——对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定

容量。

(2) 电压互感器的选择

由电压互感器选择的技术条件及各侧使用情况： 1) 110KV侧：

Un110(KV)

U2n100/3(V) 2) 35KV侧：

Un35(KV) U2n100(V) 3) 10KV侧：

Un10(KV)

20

U2n100(V)

三侧电压互感器准确等级：1级

参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》185页表5.44，三侧电压互感器选择如下表所示：

表3.6 电压互感器型号及参数 型式 JCC-110 JDJ-35 JDZ-10 额定变比 110000100100 33在下列准确等级 下额定容量(VA) 0.5级 1级 3级 150 80 500 250 150 1000 600 300 最大容量(VA) 2000 1200 500 单相 (屋外式) 35000/100 10000/100 其中：JCC-110型号电压互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第185页； JDJ-35型号电压互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第185页；

JDZ-10型号电流互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第184页。 3.3.5 母线与电缆的选择及校验

(1) 35KV母线的选择

按经济电流密度选择母线截面，35KV最大持续工作电流查表4.2得，Igmax259.82(A)

采用铝母线，由《发电厂电气部分》第242页、图6.4查得Tmax5600h/a时，经济电流密度J0.86(A/mm2)

则母线经济截面为：

Igmax692.28S935.5(mm2) （3.14）

J0.74参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》第142页、表5.14，选择35KV母线为：（8010）型矩形铝母线，平放，允许载流量Iy1411 A(y70C,025C)。

因实际环境温度025C，综合修正系数K1.00，故

KIy1411AIgmax692.82A （3.15）

可满足长期发热要求。

(2) 10KV母线的选择及校验

1) 按经济电流密度选择母线截面

10KV最大持续工作电流查表4-2得，Igmax454.68KA

采用铝母线，由《发电厂电气部分》第242页、图6.4查得Tmax5600h/a时，经济电流密度J0.74A/mm2

则母线经济截面为：

Igmax1212.44S1638.4(mm2)

J0.74参考《发电厂电气部分》附表2.1，选用每相2条80mm10mm(1800mm2)矩形铝导体，平方时IN2128A，集肤效应系数KS1.30

因实际环境温度025C，参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》第114页、表5-17，综合修正系数K1.00，故25C时允许电流为：

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KIy121282128AIgmax1212.44A

可满足长期发热的要求。

2) 热稳定校验

由校验短路器可知，短路电流周期分量QKQP164.77[(KA)2s] 母线正常运行最高温度为：

W(al)(Imax/Ial)225(7025)(1212.44/2128)2 （3.16）

39.6(oC)参考《发电厂电气部分》243页、表6.3得：C99，则母线最小截面Smin为：

SminQKKSC164.771061.3099147.83(mm2)1600(mm2)满足热稳定。

3) 动稳定校验

由短路电流计算结果表查得，短路冲击电流为：ich30.355KA 相间距离取0.35m

fph1.731071.73107l2ich （3.17）

1(25.105103)1 （3.21） 0.35311.53(Nm)Wphbh330.010.08332.13105(m3) （3.22）

ph由

fphl310Wph311.531.5263.2910(Pa) （3.23） 5102.1310b102bb210100.125、0.111，参考《发电厂电气》图2.15得：h80bh1080K120.48

同相条间应力为：

2ich7fb0.2510K12b22510570.25100.48 （3.24）

0.01756.31(Nm)Lbmaxb2h(alph)fb20.08(706.29)1060.01 （3.25）

756.311.16(m)

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LLbmax距为：

1.51.29,即每跨内满足动稳定所必须的最少衬垫数为2个。实际衬垫1.16L1.50.75mLbmax 22满足动稳定的要求。

(3) 10KV出线电缆的选择及校验 1) 按额定电压：UgmaxUn

Lb2) 按最大持续工作电流选择电缆面积S，查表3.2得：Igmax51.96A 参考《发电厂电气部分》附表2-4、附表2.6，选择S120mm2电缆，N25C时，IN245A、al90C。

温度修正系数

Ktal90151.15 （3.26）

al259025 其中为土壤温度

参考《发电厂电气部分》附表2.9及附表2-10得土壤热阻修正系数K31.0,直埋两根并列敷设系数K40.92。允许载流量

IalKtK3K4IN1.151.00.92245259.21388.13(A) （3.27）

满足长期发热要求。 3.3.6 熔断器的选择

高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。

(1) 熔断器选择的具体技术条件如下： 1) 电压：

UgUn （3.28） 限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为UgUn

2) 电流：

IgmaxIf2nIf1n （3.29）

式中：If2n——熔体的额定电流。

If1n——熔断器的额定电流

3) 根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之间，或熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。

4) 断流容量：

Ich(或I)Ikd （3.30）

式中：Ich——三相短路冲击电流的有效值。

Ikd——熔断器的开断电流。 (2) 熔断器的选择

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依据以上熔断器选择的技术条件，参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》166页表5-35，35KV和10KV熔断器如下表所示：

表3.8 熔断器的型号及参数 系列型号 额定电压(KV) 额定电流(A) 断流容量(MVA) RN2 RW9-35 10 35 0.5 0.5 1000 2000 备注 保护户内电压互感器 保护户外电压互感器 其中：RN2型号熔断器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第166页； RW9-35型号熔断器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页；

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第4章 无功补偿设计

无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的50~100%。另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的75%和25%。因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的1~2倍。由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。

4.1 无功补偿的原则与基本要求

4.1.1 无功补偿的原则

(1) 根据技术规程规定按主变容量的10%～20%进行无功补偿；

(2) 分级补偿原则，按主变无功损耗减去电缆充电功率确定无功补偿的容量；且10KV和110KV侧电压不能低于标称电压；

(3) 在轻负荷（2%～30%主变容量计时）时由于电缆充电功率的影响，其充电功率与补偿功率近似抵消；

4.1.2 无功补偿的基本要求

(1) 电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力和一定的检修备用、事故备用。

(2) 在正常运行方式时，突然失去一回线路，或一台最大容量的无功补偿设备，或一台最大容量的发电机（包括失磁）之后，系统无功电源事故备用的容量方式及配电方式，应能保持电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；在正常检修运行方式时，若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定。

(3) 对于110KV及以上系统的无功补偿，应考虑提高电力系统稳定性的作用。

4.2 补偿装置选择及容量确定

4.2.1 补偿装置的确定

(1) 同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。

装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。

(2) 串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳

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定和动稳定度。但对负荷功率因数高（y＞0.95）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。

(3) 静电补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级500KV变电所中。

(4) 并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。

由于本次设计的变电站为110KV降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。所以选择并联补偿装置。

4.2.2 补偿装置容量的选择

(1) 负荷所需补偿的最大容性无功量计算

参考《电力系统电气设备选择与实用计算》第202页，利用电容器改善功率因数需要补偿的无功量为：

QfmPfm(|tg1||tg2|)11 （4.1） Pfm112cos2cos21PfmQcfo式中：Qfm——负荷所需补偿的最大容性无功量（Kvar） Pfm——母线上的最大有功负荷（KW）

1 ——补偿前的最大功率因数角（） 2 ——补偿后的最小功率因数角（）

Qcf0——由cos1补偿到cos2时，每千瓦有功负荷所需补偿的容性无功值（Kvar/KW）

则本站所需补偿的无功值为：（其中功率因数是由0.85补偿到0.9） QfmPfm(|tg1||tg2|)11 2021210.90.85.4(Mvar)(2) 电容器型号的选择

参考《电力工程电气设备手册-电气一次部分》997页，选择电容器如下表：

表4.1 电容器参数 型号 额定电压（KV） 额定容量（Kvar/KW） 2400 BFF11/324003W 11/3

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5.1 概述

第5章 变电站配电装置的设计

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。

配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。

屋内配电装置的特点：

① 由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小； ② 维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；

③ 外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量； ④ 房屋建筑投资大。 屋外配电装置的特点：

① 土建工程量和费用较小，建设周期短； ② 扩建比较方便；

③ 相邻设备之间距离较大，便于带电作业； ④ 占地面积大；

⑤ 受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘； ⑥ 外界气象变化对设备维修和操作有影响。 成套配电装置的特点：

① 电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；

② 所有电器元件已在工厂组装成一整体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬运；

③ 运行可靠性高，维护方便； ④ 耗用钢材较多，造价较高。 配电装置应满足以下基本要求：

1）配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策；

2）保证运行可靠，按照系统自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离；

3）便于检修、巡视和操作；

4）在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价； 5）安装和扩建方便。 配电装置的设计原则： 1）节约用地；

2）运行安全和操作巡视方便； 3）考虑检修和安装条件；

4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行； 5）节约三材，降低造价； 6）安装和扩建方便。

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5.2 高压配电装置的选择

配电装置的整个结构天寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿，屋外配电装置的安全净距如表5.1。

表5.1 屋外配电装置的安全净距（mm） 符号 适 用 范 围 图号 10-1 10-2 10-1 10-3 额定电压（KV） 3-10 15-20 35 63 110J 110 220J 330J 500J 1、带电部分至接地部分之间 A1 2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处与遮栏上方带电部分之间 1、不同相的带电部分之间 A2 2、断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间 1、设备运输时，其外部至无遮栏带电部分之间 2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 B1 3、栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间 4、带电作业时的带电部分至接地部分之间 B2 1、网状遮栏至带电部分之间 1、无遮栏裸导体至地面之间 2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间 1、平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间 200 300 400 650 900 1010 1800 2500 3800 200 300 400 650 1000 1100 2000 2800 4300 10-1 10-2 10-3 950 1050 1150 1400 1650 1750 2550 3250 4550 10-2 10-2 10-3 10-1 10-2 300 400 500 750 1000 1100 1900 2600 3900 C 2700 2800 2900 3100 3400 3500 4300 5000 7500 D 2200 2300 2400 2600 2900 3000 3800 4500 5800 注：110J、22J、330J、500J系指中性点直接接地网 以上表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，《高压配电装置设计技术规程》中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。

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本变电所三个电压等级：即110KV、35KV、10KV根据《电力工程电气设计手册》规定，故本所110KV及35KV采用屋外配电装置，10KV采用屋内配电装置。

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、早高型和高型等。

(1) 中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装枪修方面积累了比较丰富的经验。

(2) 半高型配电装置:它是特母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：

①占地面积约在中型布置减少30%； ②节省了用地，减少高层检修工作量；

③旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

(3) 高型配电装置:它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行纵条件均较差，一般适用下列情况：

1）配电装置设在高产农田或地少人多的地区； 2）原有配电装置需要扩速，而场地受到限制； 3）场地狭窄或需要大量开挖。

本次所设计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所110KV及35KV电压等级均采用普通中型，配电装置，而本变电所采用的是软导线，采用普通中型布置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修，方面都积累了比较丰富的经验。

若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，本次设计的变电所，适用普通中型屋外配电装置，该变电所是最合适的。

5.3 电气总平面布置

本变电所主要由屋外配电装置，主变压器、主控制室、补偿装置及10KV屋内

配电装置和辅助设施构成。

5.3.1 电气总平面布置的要求

(1) 分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等；

(2) 出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线； (3) 符合外部条件，安全距离要符合要求。

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5.3.2 电气总平面布置

本变电所主要由屋外配电装置，主变压器、主控制室、补偿装置及10KV屋内配电装置和辅助设施构成，屋外配电装置在整个变电所布置中占主导地位，占地面积大，本所有110KV、35KV各电压等级集中布置，将110KV配电装置布置在北侧，35KV配电装置布置在西侧，这样各配电装置位置与出线方向相对应，可以保证出线顺畅，避免出线交叉跨越，两台主变位于电压等级配电中间，以便于高中低压侧引线的连接，便于运行人员监视控制，主控刺楼布置在10KV屋内配电装置并排在南侧，有利于监110KV及主变。

(1) 110KV高压配电装置

采用屋外普通中型、布置、断路器单列布置，且共有14个间隔，间隔宽度为14米，近期出线5个间隔，远期出线3个间隔，两个连线间隔，母联和旁路断路器各一个间隔，电压互感器和避雷器共占一个间隔。

(2) 35KV高压配电装置

110KV同样采用屋外普通中型单列布置，它共有16个间隔，近期出线10个间隔，远期没有，台主变进线各一个间隔，电感互感器及避雷器占一个间隔，母联和旁路断路器各占一个间隔，间隔宽度为8米。

(3) 道路

因设备运输和消防的需要，主控楼、主变110KV、35KV侧配电装置处铺设环形行车道路，路宽4米，“丁”型、“十”字路口弧形铺设，各配电装置主母线与旁母之间道路宽3米，为方便运行人员操作巡视检修电器设备，屋外配电装置内设0.8~1米环形小道，电缆沟盖板也可作为部分巡视小道，行车道路弧形处转弯半径不小于7米。

在本次设计中，符号说明如表5.2。

表5.2 由气平面布置符号说明 名 称 断 路 器 隔离开关 变 压 器 电流互感器 支柱绝缘子 道 路 符 号 5.4 本变电站的配电装置

(1) 10KV母线侧的配电装置设计

本变电站10KV母线侧采用二层单通道单母线分段、出线不带电抗器的配电装置配置方式如图5.1。

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母线和隔离开关设在第二层。为了充分利用第二层的面积，母线呈单列布置，三相垂直排列，乡间距离为750㎜，用隔板隔开。母线隔离开关装在母线下面的敞开小间，二者之间用隔板隔开，以防止事故蔓延第二层中有两个维护通道，母线隔离开关靠近通道的一侧，设有网状遮拦，以便巡视。

第一层布置断路器和电抗器等笨重设备，分两列布置，中间为操作通道，断路器及隔离开关均集中在第一层操作通道内操作，比较方便。出线电抗器小室与出线断路器沿纵向前后布置，电抗器垂直布置，下部有通风道，能引入冷空气，而热空气则从靠外墙上部的百叶窗排出。发电机、变压器回路采用架空引入，出线采用电缆经电缆隧道引出。35KV和110KV型配电装置设计

根据上述配电装置设计原则，以及所设计的变电站为建设在农村或地方不受限制的变电站，故35KV和110KV均可采用中型屋外配电装置，具体布置如图5.2。

35KV侧出线为7回，占地约为8.5~9母，母线相间距离为1.4m或1.5m，间隔宽度为7~8m。

110KV侧有两回进线，导线采用钢芯铝绞线，三相水平布置，用悬式绝缘子悬挂在钢筋混凝土构架上。具体布置如图5.3所示。变压器采用落地布置，安装置于钢

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筋混凝土基础上。避雷器采用低式布置（安装在0.4m高的基础上），其余电气设备均安装在高约2~2.5m的混凝土基础上，电缆沟采用横向布置（即与母线平行），一般布置在QF和QS之间。

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第6章 EDCS-6200型110kV变电站综合自动化装置

6.1 EDCS-6200型110kV变电站综合自动化装置的结构

EDCS-6200型110kV变电站综合自动化装置是一个开放的分层分布式系统，系统由现地单元（LCU）层和主控层两层构成。

主控层由高档工业控制微机及附属设备构成，根据电站具体情况和对可靠性的要求，可采用单主控机系统或双主控机系统。

现地单元层则根据电站的一次设备的具体情况，由相应的EDCS-6000系列电力系统综合自动化单元构成。

现地单元层与主控层间采用CAN总线通信；对于双主控机系统，两台主控机间及主控机与打印机、通信转换器等设备间，采用通信速率很高的以太网通信。变电站与调度中心间的通信，一般可由主控机完成，如对调度通信可靠性要求很高时，可在主控层与LCU层间增加通信管理器。通信管理器为一台具有多个通信接口的小型工控机（如嵌入式工控机）或EDCS-7920通信管理器，经CAN总线与LCU和主控机通信，经RS-232口与调度系统通信。

6.1.1 现地单元层的设备配置原则

EDCS-6200型110kV变电站综合自动化系统现地单元层的设备，根据变电站的主接线中的一次设备，按以下原则配置：

表6.1 保护配置图 名称 1条110kV线路 配置 功能 实施线路的保护和监控 实施主变的保护和监控 实施母线保护和断路器失灵保护 实施其保护与监控 实施其保护和监控 选用一个EDCS-6210型110kV线路保护单元和一个EDCS-6220型电力监控单元 选用一个EDCS-6230型变压器主保护单1台高压侧电压为110kV元和3（2）个EDCS-6240型变压器后备的三（双）绕组变压器 保护及监控单元 选用一个EDCS-6250型母线差动保护单2段110kV母线 元和一个EDCS-6260母线保护操作箱 1条35kV/10kV线路或一台母联断路器 1组补偿电容 选用一个EDCS-6110型线路单元 选用一个EDCS-6140型电容单元 选用一个EDCS-6150型站用电管理单元 完成站用交、直站用交、直流电源设备 流电源的监控 备注： 如需录波，可在相应的单元增加录波模块，如录波要求较高时，可配专用录波屏。 6.1.2 主控层硬件设备的配置

(1) 单主控机方式的硬件设备配置：

采用单主控机方式时，主控层的硬件设备配置如下：

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表6.2 主控机硬件设备 CPU：PIV 主频：1G以上 主控机 内存：128 M以上 硬盘：20G以上 1.44M软驱+40X光驱、CAN卡、声卡 针式打印机（可配喷墨或激光打印机） 21〞高分辨率彩显 标准鍵盘加鼠标 (2) 通信管理器 选用EDCS-7920通信管理器或采用一台具有多个通信接口的小型工控机，其工控机基本资源配置如下：

表6.3 EDCS-7920通信管理器 CPU 内存 电子盘 CAN通讯口 RS-232通信口 PIV以上 32M以上 64M以上 2个以上 3个以上 6.1.3 站级管理机的软件功能 (1) 软件结构：

软件包主要由组态软件与运行软件两部分组成。组态部分设定系统的初始值，确定系统的配置。用户可根据EDCS-6200型综合自动化装置的具体设计方案，来确定系统结构、单元箱类型、定义通信种类和控制方式、制作运行画面和进行报表组态。

组态部分的结果值作为运行部分的初始值，运行部分以实时数据库为基础，包含了图形界面、数据库、报表打印、操作控制、事件记录、报警处理等任务模块。

(2) 系统的组态性能： 1)单元组态：

首先根据系统配置设定好全站系统使用的EDCS-6000型的单元类型和各类单元的个数，各单元占用的通信网络号以及每个单元的电压等级、A/D通道含义和I/O端口特性。定义好以后，组态程序便会自动调用相应的模板驱动程序，完成系统配置。

此外，系统配置的非本企业设备（如电子式电度表、带微机监控直流屏等），其通讯由RS-232或RS-485等接口方式，经通讯转换器转换成CAN接口信号后，也可经组态接入本系统。

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表6.4 EDCS-6200型综合自动化装置

符合企业内部网络标准的EDCS-6000单元 EDCS-6110单元 EDCS-6120单元 EDCS-6130单元 EDCS-6140单元 EDCS-6150单元 EDCS-6210单元 EDCS-6220单元 EDCS-6230单元 EDCS-6240单元 EDCS-6250单元 EDCS-6010单元 RS-232（485）/CAN 线路单元 35kV变压器主保护单元 35kV变压器后备保护单元 补偿电容单元 站用电管理单元 110kV线路保护单元 电力监控单元（110kV及以上） 110kV变压器主保护单元 110kV变压器后备保护及监控 母线保护单元 调压补偿控制单元 通讯转换器 2) 通信种类组态： 除支持基本单元网络通信外，还提供了各类智能设备通信供用户选择。如：

① 选择“调度通信”有无

② 选择“电子电能表通信”有无 ③ 选择直流装置通信“有、无” 3) 在控制方式组态中，用户可进行

① 主变有载调压控制有无选择和参数设定 ② 电容无功补偿控制有无选择和参数设定 ③ ISA总线14路I/0模板口地址设置。 4) 报表组态：

用户根据实际需求决定在运行报表菜单栏中的报表个数，可定义各种新报表。对报表名、报表的参数。组态后的报表，从实时数据库中按指定时间范围取出数据，从而生成各种报表。

5) 图形组态：

组态软件与用户打交道最多的便是图形。本软件采用面向对象的设计思想。每一个单元是一个对象，每个对象由许多对象元所组成

6) 有载调压与无功补偿

如变压器带有载调压，10kV母线接有补偿电容，则其综合自动化装置的自动有载调压及无功补偿控制有两种方式，一种采用主控机来完成，一种采用专用调压、补偿综合控制单元来完成。

① 有载调压：采用主控机完成自动有载调压时，主控机需增加一块开关量输入卡和一块开关量输出卡，开关量输入卡读入调压开关的档位信号，开关量输出卡输出升、降压控制信号。

② 自动无功补偿：采用主控机完成自动无功补偿不需增加任何设备，主控机经通信由综合自动化装置的各现地单元读入系统无功，主变和电容运行状态等信息，判别是否需进行无功补偿，。 6.2.1 基本功能

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综合自动化装置的功能有很多，基本功能如下表所示：

表6.5 EDCS-6200型综合自动化装置功能图 实现对全站单元所有电量、非电量、模拟量、状态量、脉冲量的数据采集 数据采集 防干扰处理 将数据分类，形成各种报表、各种曲线 数据处理 越限复限检测及报警、记录 状态异常变位报警及记录 事件顺序记录：包括事故、故障、重要操作、保护定值修改、重要参数限值修改等 操作票生成、编辑、存储 控制与调节 各断路器的分、合闸操作，分、合闸操作根据存储的操作票进行跟踪监视 自动有载调压控制，自动无功补偿控制 自动低周减载及小电流接地报警及跳闸 显示全站主接线及运行状态、运行参数 保护采样值、阈值 实时测量数据，同期采样数据 带动作参数和动作时间的保护事件记录和运行事件记录 显示功能 每半小时存贮分时电度 支持脉冲电度表计度方式及单元实时积算电度量 保护定值表 各种报表 各种曲线（电压、电流曲线、功率曲线、频率曲线等） 运行报表打印 操作事件打印 打印功能 事故打印 各种组态画面打印 屏幕拷贝 录波信号 处理功能 调度系统通信 命令录波启动、设置自动启动参数 读入录波信息、在同一时标下显示同一单元的录波波形 录波信号处理、分析谐波、信号存储 支持部颁循环式远动规约进行遥信、遥测、遥控、遥调 能对单元进行通信复位、通信校时，保证单元的实时时钟与上位机同步 上位机以通信方式对单元整定值作修改(保护定值整定、监控定值整定) 可设定报警及预报警复归时间 供高级用户增删操作人员、更名、修改密码 系统管理 供操作人员修改自己的密码 供高级用户退到WINDOWS系统下 供操作人员重新启动系统和正常关机 6.2.2 附加设备

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为使综合自动化装置的功能更加完善，110kV综合自动化装置可增加以下附加设备：

表6.6 附加设备 智能 电度计量采用带通信接口的全电子式智能电度表或复费率电度表，计量结果计量屏 经通信传送给主控机 对录波要求较高时，选用专用故障录波屏，用以准确记录重要设备在系统故故障 障时的电流电压波形及主要断路器动作时间，以便于分析事故，录波结果，录波屏 因数据量大，一般采用以太网通信方式传送给主控机 卫星时如要求电站主控机时钟与调度中心同步，应增设一卫星时钟，用以对综合自钟GPS 动化装置的主控机和单元校时 调制解调器 用以将通信信号转换成音频信号，便于将信号经载波、微机及专用通信线、电话线等传送到远方设备（调度中心，远程终端等） 模拟屏 为便于运行值班人员观察电站运行情况，可增设模拟屏，屏上显示运行参数和开关状态等信息，由主控机经通信传入 载波机是电力载波通信的发送和接收设备，用以传送电话和数据通信信息，是电站与调度中心联系的常用设备 载波机 (1) EDCS-6010单元的功能： 表6.7 EDCS-6010基本功能 1.两台主变的有载调压控制，具有过流闭锁，自动异步纠正功能 2.四组电容的投、切控制，具有电容保护动作闭锁、过电压闭锁、循环投切功能，与调压配合进行综合控制，按电压优先的原则，进行调压和补偿操作。 (2) EDCS-6010单元的电路原理：整个单元由电源模块、变换器模块、主模块，两个控制模块和管理模块共6个模块构成。

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综上所述，本站综合自动化装置的结构原理框图如图6.1。

度量置 电计装 母线电压 器换计量电流 ) 转元盘信单控键通0监5 1电 站用电控制 流 直备开关状态 、设6-S用交源C站控制,合闸电压 用电DE（站 站用交流电压 机元 单护 2C # Ⅱ控工20保)分、合闸控制～4控 C备16C2监开关状态 2设、器1″ 机 -,V1SC与 控IC1 保护测量电流 C1路主mD( 断uEit电容单元 n e P元及)控路联 #单S 6监分、合闸信号 线母2011～ 与 VV ～116,护开关状态 kk器00- U1S保11路 C4 联保护测量电流 、、断障屏D～E1(母故波录 VVkk母线、线路电压 5533 元 )单侧各控 分、合闸信号#监 60～4M26T -21S, 与护保 器开关状态信号 路断 CM保护测量电流 备 侧终端 m器DE1T(后ed理母线电压 各 o模拟屏M管信 元 )护 及备保护动作 设 调度中心通单保 # 0主2风扇启、停 TM2～32M6 - 1S网络打印机ⅡCD T、2M 温度瓦斯信号 、ME低压装置信号 T11T(各侧电流 0网络打印机Ⅰ1偿06补 元单 电容分、合闸 升、降压 -S、制C压控母联开关状态 DE调合高低压侧开关状态 综 高压侧电流 机 高压侧电压元 )2C 护Ⅰ控单保护动作工0保 51″ 机2VN6- 控IS 线母0 失灵启动信号 主mACC1u1差动电流 iD(tnEe母线电压 P 元 单# 分、合闸操作 ) 20 )控器 ～1监26Y开关状态络 路 -21SCY, 盘网DE键N 1( 测量电流 断路母线、线路电线A C元 Vk0保护动作 单) 11 #护 20～126 -1S 保Y2 Y液压装置信号 2、CY,D1(保护电流 Y1(E母线、线路电压

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图框构结统系化动自合综站电变1.6图

第7章 EDCS-6200型综合自动化装置的布置

7.1 EDCS-6200型110kV综合自动化装置的设备

采用EDCS-6200型110kV综合自动化装置的变电站，其二次设备除综合自动化装置主设备外，还需交、直流电源设备。 (1) 综合自动化装置的主设备

EDCS-6000型综合自动化装置，其现地单元层设备采用屏式结构，各种单元可集中安装于屏内，也可分散安装在开关柜上。其主控层设备，则采用台式安装，工控机、显示器、打印机等，安装在专用计算机操作台上。此外，对于户内开关柜，现地单元层中的单元，还可分散安装在开关柜上。 1) 现地单元层设备：

集中组屏时，综合自动化装置的屏体采用标准的800（宽）×600（厚）×2260（高）mm3的标准低压密封屏。每面屏内最多可装10个EDCS-6100系列单元或8个EDCS-6200系列单元，对于具体变电站，其现地单元用几面屏，每一面屏内安装什么单元，根据主接线图并考虑安装、操作、维护方便等要求，灵活决定，以前述变电站为例，其现地单元可分装在4面屏内，各屏内的单元分别为：

① 1号综合自动化屏：

1号综合自动化屏内为110kV线路单元，共计5个单元和1个操作箱，即两个EDCS-6210型110kV线路保护单元，两个EDCS-6220型电力监控单元，一个EDCS-6250型母线差动保护单元及一个操作箱。1号综合自动化屏面布置如图7.1所示。

② 2号综合自动化屏：

2号综合自动化屏内装主变保护、监控单元和调压、补偿综合控制单元，即2个EDCS-6230型变压器主保护单元，6个EDCS-6240型变压器后备保护及监控单元，一个EDCS-6010调压、补偿综合控制单元。2号综合自动化屏面布置如图7-1所示。

③ 3号综合自动化屏：

3号综合自动化屏内装35kVⅠ段和10kVⅠ段母线上的线路和补偿电容及35kV、10kV母联断路器的保护、监控单元，即2条35kV线路、2条10kV线路及2台母联的6个EDCS—6110型线路单元和1个EDCS-6140型电容单元，3号综合自动化屏面布置图如图7.1所示。

④ 4号综合自动化屏：

4号综合自动化屏内装35kVⅡ段和10kVⅡ段母线上的线路和补偿电容的保护、监控单元及站用电管理单元，即2条35kV线路、4条10kV线路的6个EDCS—6110型线路单元、1个EDCS-6140型电容单元和1个EDCS-6150站用电管理单元共9个单元，4号综合自动化屏面布置图如图7.1所示。 2) 主控层的设备

主控层的设备采用操作台方式，操作台的尺寸根据是单机系统还是双机系统来决定。

① 单主控机系统的主控层设备：

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对于单主控机系统，操作台为：1800（长）×800（宽）×700（高）的专用计算机操作台，主控机安放于右侧下方的机柜内，台面正中放显示器，显示器前放鼠标，台面中部下方的小抽屉内放键盘，台面左部放打印机，右部放值班电话。

② 双主控机系统的主控层设备：

对于双主控机系统，操作台为一个2400（长）×900（宽）×700（高）的专用计算机和操作台，两台主控机分别安放在台两侧下的机柜内上层，台面中部安放两台显示器，显示器间留400mm左右间隔，用于放值班电话，显示器下方为键盘抽屉、鼠标则放置在显示器前面，两台打印机放台面左、右两端，通信转换器则安放在1#主控机柜下层，而通信管理器则安装在2#主控机下方。

控理 印主管S 打号信器PG 号2机通 2机

RTC 号屉2抽 盘键 号 话2电 话电

RT C 号屉 1抽盘 键号1

印打 号控 信ed1机主 o 号 1机通mm

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化动自合综站电变Vk011置布备设层 1.7图

7.2 综合自动化装置的附加设备

(1) 计量屏：

屏内安装计量电度的电度表，根据计量要求，可选用普通电度表，复费率表和智能式电子电度表，采用带通信的复费率表和智能式电子电度表时，不但可分时计度，还可将电度量准确地传送给主控机和调度中心。在有源线路较多的电站，采用电子式电度表比较经济。对于示例变电站，采用电子式电度表，共需24个，安装于两面标准屏内。 (2) 调制解调器：

调制解调器可采用多通道的，其外壳采用标准的19”机箱，可与通信转换器一道，安装在1号主控机下方。 (3) 电源设备 1) 直流电源：

直流电源在运行时提供各断路器的操作电源，事故时提供照明电源，110kV变电站对直流电源的可靠性要求很高，一般采用蓄电池屏作直流电源，对于枢纽电站，则应选用双组蓄电池的蓄电池屏。蓄电池的种类，目前以免维护铅酸蓄电池应用较多。蓄电池的容量以100-200Ah为宜，对于示例变电站，可选用160Ah双组免维护蓄电池屏，整套电源由3面屏组成，一面馈电屏、2面电池屏。 2) 站用交流电源：

站用交流电源由站用变供电，两台站用变互为备用，站用变切换电路和配电设备安装在交流配电屏内，一般变电站，因用电量较小，且用电路数也不多，站用交流配电设备只需一面屏。 3) 不停电电源设备(UPS)：

EDCS-6000系列单元可用220V直流电源为工作电源，直接由蓄电池屏供电，不需用UPS，但主供层设备工作电源均为交流220V供电，为使其工作可靠，必须配备不停电电源设备。不停电电源可采用普通UPS，但如已有直流屏，则选用逆变电源较为经济，且供电时间可很长。对于示例变电站 可选一台2kVA220V/220V的正弦波逆变电源，逆变电源可安放在交流配电屏下部。

7.3 110kV变电站的二次设备的布置

采用综合自动化装置后，110kV变电站的二次设备大大减少，可集中布置在中控室中，中控室的大小和设备布置，根据有、无模拟屏来决定。 (1) 无模拟屏时，中控室的布置

2

对于示例变电站，如不安装模拟屏，中控室的面积以6×6m左右为宜，其中各设备按以下原则布置： 1) 操作台：

操作台是运行值班人员对电站运行进行监视t 控制的主要场所，应安放在出入方便，且便于观察其它二次设备运行的地方，一般放置于中控室中央。 2) 保护、监控屏：

保护、监控屏是综合自动化系统的主要设备，应安装在便于值班人员观察的地方，可安装在操作台正前方，距操作台1.5-2m，屏后距墙面应留600mm左右检修通道，对于示例变电站，若不装模拟屏，则中控室全布图置如图7.2所示。 (2)有模拟屏时中控室的布置

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如有模拟屏，中控室的面积应加大，示例变电站，中控室面积为8×6m2左右较合适，各设备的布置原则如下： 1) 操作台：

安放主控层设备的操作台，仍应放置在中控室中部。 2) 模拟屏：

模拟屏面积较大，且为运行人员监视电站运行的主要设备，因此布置在操作台前方的墙壁前，屏与与操作台相距3m以上，以方便观察。 3) 保护、监控屏：

保护、监控屏也为运行值班人员监视和操作的重要设备，布置在墙壁前，并尽量接近操作人员的座位。 4) 其它设备：

电站的其它二次设备，可分别布置在操作台两侧的墙壁前。 示例变电站，有模拟屏时，中控室的设备布置如图7.2所示。 2# 计 模 拟 屏 故 障 量 录 波 屏 屏 1# 计 站 用 量 交 流 屏 配 电 屏 4# 操作台 保 护 馈 监 控 电 屏 打印机 打印机 屏 # 3 键 盘 键 盘 保 护   2# 监 控 蓄 电 屏 池 屏 2# 保 护 1# 监 控 蓄 电 屏 池 屏 1# 保 护 载 监 控波屏 机 图7.2 中控室的设备布置

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结 论

经过为期三个月的毕业设计，我不但温习了以前学过的知识，而且又学习了很多相关的专业资料知识，加深了对理论知识的理解，也深刻地理解了理论与实践结合并不是一件容易的事。

本次设计的主要内容是进行110KV降压变电所电气设计，本次设计的主要内容是主接线设计、短路点计算、电气设备的选择与校验、无功补偿、主变保护设计、配电装置的设计等。通过此次设计，使我明白了变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分，主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置等的拟定将会产生直接的影响。通过短路电流的计算来对系统的各种故障进行分析，并以此来校验各种电气设备的选择是否符合要求。此外，通过无功补偿的设计，满足了用户电能质量的要求，同时为了整个变电站的安全运行进行了主变保护设计，因为它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行。最后为了把所选设备有一个合理的布局，进行了配电装置的设计。

在设计过程中发现自己对专业知识的掌握还很欠缺，独立解决问题的能力也很有限，但通过指导老师的帮助和个人的努力，设计要求的任务已完成。

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致 谢

这次设计是对我三年所学知识的一次综合考验，也是对三年学习的一次总结，由于我的专业知识非常有限，在设计中遇到了很多问题，经过刘燕老师的认真检查和精心指导，才顺利完成了此次毕业设计要求的任务，在此衷心感谢刘燕教授对我所做的设计给予无私的、细致的帮助。

最后，再次感谢我的老师，同学以及我周围的所有人。是你们为我树立了榜样，是你们构成了我的学习与生活，并指引我不断拼搏、进取。

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参考文献

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[9] 电力工业行业标准汇编.北京：中国电力出版社，1996～1998

[10] 王子午，徐泽植主编. 常用供配电设备选型手册（１～５部分）. 北京：煤炭工业出版社，1997

[12] 导体和电器选择设计技术规定SDGJ14-86. 中国电力出版社.

[13] 水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册（电气一次部分上、下）.北京：中国电力出版社,1998

[14] 水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册（电气二次部分）.北京：中国电力出版社,1996

[15] 工厂常用电气设备手册（第2版）.北京：中国电力出版社，1997 [16] 国家标准.电气制图国家标准汇编 中国标准出版社 [17] 国家标准.电气工程CAD制图规则 中国标准出版社

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附表1 主要电气设备表 设备名称 设备型号 主变压器 站用变压器 断路器 附 录

所在位置 110KV侧 变压器35KV侧 35KV出线侧 变压器10KV侧 10KV出线侧 站用 110KV侧 35KV变压器侧 35KV出线侧 110KV进线侧 变压器35KV侧 35KV出线侧 变压器10KV侧 10KV出线侧 110KV 35KV 10KV 110KV 35KV 10KV 35KV 10KV 10KV 10KV、35KV 10KV出线 SFSL1-15000/110 SC10-160/10 OFPI-110 HB35 HB35 HB-10 ZN4-10C DW5-400 GW2-110 GW4-35 GW8-35 LB-110 LCW-35 LB-35 LBJ-10 LA-10 JCC-110 JDJ-35 JDZ-10 FZ-110J FZ-35 FZ-10 RW9-35 RN2 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 熔断器 电容器 母线 电缆 BFF11/324003W 矩形铝导体 三芯（铝）电力电缆

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