畢業設計（論文）用戶35kv變電所及其綜合自動化系統設計

/某用戶35kV變電所及其綜合自動化系統設計摘要:35kV變電所綜合自動化系統主要為無人值班形式，其設計應服從電網調度自動化的總體設計，其配置、功能包括設備的布置應滿足電網平安、優質、經濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。因此,本次設計我們將以此作為設計指導原則展開設計工作。整個設計過程包括總降壓變電所電氣設計、10kV中性點接地設計與所用電設計、微機保護及綜合自動化系統設計。我們將從各種相關方案中比較確定出最正確設計方案。其中總降壓變電所采用內橋式的接線方式，10kV中性點采用經過小電阻接地，所用電采用接地變壓器兼所用變壓器的形式。本設計提供一整套可用于指導施工的工程設計圖紙。關鍵詞：變電所，綜合自動化，微機保護，中性點接地DesignonCustomer35kVSubstationAndTheSynthesizeAutomationSystemAbstract:Thecomplexautomaticsystemnobody'sformonduty35kVtransformersubstationmainlyitdesignsoveralldesignthatshouldobeyautomationofdispatchingofpowernetwoks,itdispose,includingequipmenttodecorateandshouldmeetelectricwirenettingsafe,high-quality,economicaloperationandinformationstratatransmit,principleofresource-sharingfunction.Designweregardthisasanddesignguidelinelaunchthedesignworkthistime.Wholedesignprocessincludingelectrictodesigntostepdowntransformersubstationalways,10kVneutralsomeearthdesignwithpowerconsumingdesign,computerprotectandcomplexautomaticsystemdesign.Wewillrelativelydeterminethebestplanofdesignfromvariouskindsofrelevantschemes.Stepdowntransformersubstationwiringwayofbridgetypeinadoptingalwaysamongthem,10kVneutraltoadoptthroughdisappeararccoilearthabit,adopttheearthvoltagetransformerandconcurrentlyformofthevoltagetransformersusedwiththeelectricity.Designandofferawholesetofcanwithuseforprojectdesigndrawingconstructedtoguideoriginally.Keyword:Thetransformersubstation,comprehensiveautomation,thecomputerprotect設計指導思想變電站及配電所在配電網中具有十分重要的地位。它既是變壓器側配電網中的負荷，又是下一級配電網的電源，其自動化程度的上下直接反映了配電自動化的水平。1995年，國家調度中心要求現有35kV~110kV變電站在條件具備時逐步實現無人值班變電站，新建變電站可根據調度和管理需要以及規劃要求，按無人值班設計。欲實現無人值班變電站，其中變電站的綜合自動化程度很重要。變電站自動化系統作為電網調度自動化的一個子系統，應服從電網調度自動化的總體設計，其配置、功能包括設備的布置應滿足電網平安、優質、經濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。因此本次設計我們將以此作為設計指導原則展開設計工作。按我國的實際情況，目前變電站還不大可能完全實現無人值班，即使是無人值班，也有一個現場維護、調試和應急處理的問題，因此設計時應考慮遠方與就地控制操作并存的模式。同樣，保護單元亦應具有遠方、就地投切和在線修改整定值的功能，以遠方為主，就地為鋪，并應從設計、制造上保證同一時間只允許其中一種控制方式有效。要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設計，確保保護功能的相對獨立性和動作可靠性。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器，對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器，供監測用的量可合用保護電流互感器。變電站自動化系統設計中應優先采用交流采樣技術，減輕電流互感器和電壓互感器的負載，提高測量精度。同時可取消以前經常采用的光字牌屏和中央信號屏，簡化控制屏，由計算機承當信號監視功能，使任一信息做到一次采集、屢次使用，提高信息的實時性、可靠性，節約占地空間，減少屏柜，二次電纜和設計、安裝、維護工作量。變電站內存在強大的電磁場干擾。從抗電磁干擾角度考慮，在選擇通信介質時可優先采用光纖通信方式，這一點對分散式變電站自動化系統尤為適用。例LSA678，DISA－2，DISA－3型等均采用了光纖通信方式。但鑒于光纖安裝、維護復雜及費用相對較高，因此本次設計的變配電站宜以電纜為通信介質。

由上面的設計指導思想可以看到我們這里無人值班變電所的設計應盡量使一些現實問題得以解決，使供配電質量能進一步提高?？偨祲鹤冸娝O計§2.1負荷分級及供電要求根據負荷資料可知：由用戶確定主要為一、二級負荷，根據《工業與民用配電設計手冊》一書我們可以很清楚地看到一級負荷應由兩個電源供電，這樣當一個電源發生故障時，另一個電源不致同時受到損壞，以維持繼續供電。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。常用的應急電源有發電機組、干電池、蓄電池或供電網絡中有效地獨立于正常電源的專用饋電線路。同樣，我們也可以看到二級負荷也需要有兩個電源供電。做到當發生電力變壓器故障或電力線路常見故障時不致中斷供電或中斷后能迅速恢復?！?.2供電電源取得根據所給的資料可知，當地供電部門可提供兩個35kV供電電源，分別來自距離用戶4km外的220/35kV地區變電所和5.5km外的110/35kV地區變電所。§2.3電壓選擇從用電容量、用電設備特性、供電距離、供電線路的回路數、當地電網現狀等多方面的因素考慮，對于該用戶的變電所設計，我們擬訂35/10kV降壓變電所一座，供電給8個35/10kV車間變電所，這樣我們就可以兼顧到一、二級負荷的要求了。采用這中做法還有一個好處就是：使高壓電源深入負荷中心，減小配電半徑，降低電纜投資，提高供電質量?！?.435kV變配電所主接線方案確定通過閱讀各類相關資料可知，為了降低電能損耗，應選用低損耗節能變壓器。在電壓偏差不能滿足要求時，35kV降壓變電所的主變壓器應首先采用有載調壓變壓器。35kV變電所主接線應根據變電所在電力網中的地位、進出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節約投資和便于擴建等要求。變電所主接線要滿足平安、可靠、靈活、經濟的根本要求。其中，平安包括設備平安及人身平安；可靠應滿足一次接線應符合一、二級負荷對供電可靠性的要求；靈活即用最少的切換來適應各種不同的運行方式，檢修時操作簡便，另外，還應能適應負荷的開展，便于擴建。；經濟盡量做到接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。在我們這組設計中35kV變電所主接線一般有單母線、單母線分段、雙母線接線、單元接線、內橋式、外橋式方式可以考慮其可行性。具體分析如下：單母線優點是簡單、清晰、設備少，但可靠性與靈活性不高。（見以下圖1、2）一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。由于在該設計中用戶不僅有二級負荷而且還有一級負荷，并且這里我們要考慮到無人值班變電所的因素，可靠性和靈活性顯得尤為重要，鑒于這些方面的原因，單母線的優點顯然缺乏以使用戶滿意，也有背于我們設計無人值班變電所的根本思想和初衷，因此我們這里不考慮單母線的方式。單母線分段，母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。兩路電源一用一備時，分段斷路器接通運行。任一段母線故障，分段斷路器可在繼電保護裝置作用下自動斷開。兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運行。任一電源故障，分段斷路器可自動投入。見圖2.4.1和圖2.4.2圖2.1一路電源圖2.2兩路電源一用一備圖2.3單母線分段從上圖2.4.3可以看出單母線分段雖然也能供應一級負荷，并且由于采用分段形式，變壓器一用一備，較之單母線確實也在一定程度上大大提高了供電的可靠性和靈活性，與我們的設計似乎有些相投，但我們也可以看到母線分段后帶來的問題，比方母線分段后，我們需要在母線分段部位采用聯絡柜，這樣就增加了投資經費，而且也會增加選擇時的計算，并且還要考慮到和母線之間的匹配問題。因此我們再將其它幾種接線方式做一翻討論，看看有沒有那一種接線方式能比單母線分段更出色，既能提高供電的可靠性和靈活性又能使投資建設經費降到最低，使變電所的接線方式盡量在最大程度上滿足設計要求。雙母線接線方式能保證所有出線的供電可靠性，用于有大量一、二級負荷的大型變配電所。但我們也知道，我們設計的變電所并非大型變配電所，而是中小型變配電所，而且雙母線在形式上多了一根母線，這樣也增加了投資本錢，這也是用戶所不愿意看到的。因此，即使雙母線能保證可靠性，并且適用于一、二級負荷，這里也不考慮采用。單元接線，當有兩路電源進線和兩臺主變壓器時，可采用雙回線路－變壓器組單元接線，再配以變壓器二次側的單母線分段接線，則可靠性大大提高，見圖2.4.4所示。這種接線方式同樣也與單母線分段方式相同的是投資本錢并不會隨著沒有母線的存在而減少，因此我們還有必要繼續討論橋式接線。橋式接線，分內橋式和外橋式兩種：能實現電源線路和變壓器的充分利用，如變壓器T1故障，可以將T1切除，由電源1和電源2并列給T2供電以減少電源線路中的能耗和電壓損失。（接線方式見圖2.4.5）但我們也可以從接線圖中看出兩者之間的區別：內橋式，當變壓器發生故障時，倒閘操作多，恢復時間長，而當線路發生故障時，倒閘操作少，恢復時間短。而外橋式的操作特點則恰恰與內橋式相反。因此內橋式接線適用于線路較長或不需要經常切換變壓器的情況。由本次設計的根本思想可以看到，我們這里所要設計的是無人值班邊電所，對于變壓器自然不會有屢次的切換操作，而且我們這里35kV總降壓變電所是由供電部門提供的，因此線路長是在所難免的，加上內橋式接線是無母線制，這樣可以省去母線的投資費用，在形式上，它比單母線分段又少了分段局部的聯絡局部，這樣又可以省去聯絡柜，綜合以上多方面的因素，我們認為內橋式接線方式根本綜合了前面所述的各種接線方式的優點，滿足平安、可靠、靈活、經濟的根本要求，因此決定采取內橋式的接線方式。圖2.4：單元接線圖2.5：橋式接線根據前面的概括，我們已經知道35kV變電所的主接線方式采取內橋式，那么在本章中我們將重點討論35kV變電所一次系統設計的具體過程。§2.5變電所結構形式選擇從用戶所給出的工程概況我們可以看到，所供應的車間變電所都為動力照明。變配電所所址選擇根據標準我們可以得出以下結論：變配電所所址的選擇應盡量滿足以下條件：接近負荷中心或大容量用電設備處，以減小低壓供電半徑，降低電纜投資，節約電能損耗，提高供電質量；進出線方便；接近電源側；設備運輸方便；還應注意防塵、防腐、防火、防爆，防水等。變配電所型式選擇：35kV變配電所型式一般分為戶內式和戶外式兩種，從標準里我們可以看出這兩種方式的優缺點。戶內式運行維護方便，占地面積少。而戶外式則節省土建費用，可以設置報警，散熱條件好。我們也可以看出戶內式的優點幾乎就是戶外式的缺點，綜合著兩種方式的優缺點我們這里取一種較為折中的方式即：半戶內式，僅主變壓器為戶外布置。35kV、10kV配電裝置均為戶內式布置。這樣將變壓器置于戶外就可以直接利用自然條件使變壓器直接散熱，也可以省去一筆建造變壓器室的土建費用，但是考慮到平安方面的因素我們可以在變壓器的周圍建設圍墻。這樣平安、經濟、運行維護方便等方面的要求根本都可以兼顧到了。變配電所的布置：根據標準可知，總體的布置應緊湊合理，便于設備的操作、搬運、檢修、試驗和巡視，還要考慮開展的可能性。從這里我們也可以看出35kV主變壓器室應靠近10kV配電室。配電室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150~300㎜。根據本次設計的特點，我們這里的戶內變電所選用雙層布置，變壓器室在底層。高壓配電室內各種通道的寬度不應小于200㎜，反面離墻不應小于50㎜§2.6主變壓器選擇：電力變壓器型式選擇是指確定變壓器的相數、調壓方式、繞組型式、絕緣及冷卻方式、聯結組別等，并應優先選用技術先進、高效節能、免維護的新產品。聯結組別：35～110/6.3～10.5kV總降壓變壓器Y,d1110/0.4kV配電變壓器Y,yno、D,yn11從用戶所給資料可知，由于本次設計的負荷均為一、二級負荷，根據建筑電氣設計規范，我們可以取同時系數為K∑=0.9，COS_Φ=0.9，根據需要系數法計算出該用戶總的計算負荷（詳細計算經過及結果見附錄局部），可以知道SC=23489.977kVA，經過計算補償電容容量可知，補償之后的容量SˊC=24376.17kVA。根據標準我們可以得到以下結論：對兩臺變壓器（一般為等容量，互為備用）滿足條件：SNT≈0.7Sc且SNT≥ScⅠ+ScⅡ經過計算我們可以得出變壓器的容量為額定容量為SNT=17063.32kVA。為了降低電能損耗，應選用低損耗節能變壓器。在電壓偏差不能滿足要求時，35kV降壓變電所的主變壓器應首先采用有載調壓變壓器。由于我們這里設計的是無人值班變電所，因此為便于變電所無人值班管理，同時兼顧到經濟性，主變壓器選用35kV低損耗雙繞組戶外自冷型油浸式變壓器。根據電網運行情況，為保證供電電壓質量，35kV側采用有載調壓開關。主變壓器容量根據業主需要在12500~20000kVA選用。結合最近的樣本以及各方面的因素考慮，我們這里選用型號為SZ9-20000/35，接線組別為Y，d11，電壓比為35±3×2.5%/10.5，阻抗電壓為UK=8%。結合現實情況考慮我們決定選用江蘇常州變壓器廠生產的此類產品，這種產品中溶入了東芝技術，變壓器質量相對高一些。§2.7無功補償我們也知道，供電部門對一些新建企業一般要求其月平均功率因數到達0.9以上。當企業的自然總功率因數較低，單靠提高用電設備的自然功率因數達不到要求時，應裝設必要的無功功率補償設備，以進一步提高企業的功率因數。無功補償的方式有很多中，結合實際情況我們這里采用并聯電力電容器補償的方式根據無功管理及供用電規則，我們可以得出，并聯電容器裝置的容量和分組按就地補償、便于調整電壓及不發生諧振的原則進行配置。設兩組并聯電容器裝置分別接在兩段10kV母線上，每組電容器容量按2400kvar配置，也可以根據實際無功補償需要配置。補償裝置為戶內式成套裝置，選用難燃介質的干式銀鋅復合鍍膜電容器，包括放電線圈、避雷器等由制造廠成套供貨?？紤]到10kV每段母線僅設單組電容器和較少有諧波污染，故不裝設限制涌流和諧波分量的串聯電抗器。為了減小涌流，電容器組宜在10kV母線分段情況下關合。參考各種相關的樣本，結合現實情況我們這里選用由江蘇寶應開關電器集團生產的GRJ-Z系列的高壓電容自動補償柜。這種產品的特點是：每路電容器組設二相式電流保護，一次回路設熔斷器、氧化鋅避管器及電抗器保護電容組。同時設事故燈光、音響。及時進行報警。電容器組的投切采用性能優越的真空接觸器。電源側主控柜采用三相式電流保護及過電壓?！?.8高壓電器的選擇：在我們討論高壓電器的選擇之前，我們必須知道，選擇高壓電器的最根本的前提是短路電流計算。在三相交流系統中可能發生的短路故障主要有三相短路、兩相短路和單相短路，通常，三相短路電流最大。因此，我們在討論高壓電氣的選擇之前重點討論一下三相短路電流計算以及它的目的及意義。短路電流計算應求出最大短路電流值，以確定電氣設備容量或額定參數；求出最小短路值，作為選擇熔斷器、整定繼電保護裝置和校驗電動機起動的依據。一般需要計算以下短路電流值：ich——短路沖擊電流（短路全電流最大瞬時值或短路電流峰值）；Ich——短路全電流最大有效值（第一周期的短路全電流有效值）Ik〞或I〞——瞬時變短路電流有效值（起始或0s的短路電流周期分量有效值）I0.2——短路后0.2s的短路電流周期分量有效值；Ik——穩態短路電流有效值（時間為無窮大短路電流周期分量有效值）；S〞——超瞬變短路容量；Sk——穩態短路容量。我們這里采用表么值法計算短路電流，35kV系統的短路電流按不大于20kA，具體計算過程及結果見附錄計算短路電流局部，這里就不贅述了。下面我們詳細討論電氣設備的選擇。電氣設備的選擇，必須滿足供電系統正常工作條件下和短路故障條件下工作要求，同時電氣設備應工作平安可靠，運行維護方便，投資經濟合理。根據標準以及相關書籍可以看出：為了保證高壓電器的可靠運行，高壓電器應按以下條件選擇：按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩定、熱穩定和持續時間校驗；按環境條件如溫度、濕度、海拔、介質狀態等選擇；下面結合本次設計涉及到的有關電力電氣具體敘述：按正常工作條件選擇，就是要考慮電氣設備的環境條件和電氣要求。環境條件是指電氣設備的使用場所、環境溫度，海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求，據此選擇電氣設備結構類型。電氣要求是指電氣設備在電壓、電流頻率等方面的要求，即所選電氣設備的額定電壓應不低于所在線路的額定電壓、電氣設備的額定電流應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續工作電流；即對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負荷開關等，則還有斷流能力的要求，即最大開斷電流應不小于它可能開斷的最大電流。對斷路器，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即對負荷開關，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大負荷電流。即3）對熔斷器，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即在本次設計中由于高壓局部并未采用熔斷器裝置，因此我們在高壓這局部對熔斷器姑且不做討論，計算局部也忽略。按短路故障條件校驗就是要按最大可能的短路故障時的熱穩定性和熱穩定性進行校驗。對于一般電器，滿足力穩定的條件是：對于一般電器，滿足熱穩定的條件是：對于載流導體，滿足熱穩定的條件是：高壓斷路器的選擇與校驗：高壓斷路器的選擇與校驗，主要是按環境條件選擇結構類型，按正常工作條件選擇額定電壓、額定電流并校驗開斷能力，按短路故障條件校驗動穩定性和熱穩定性，并同時選擇其操動機構和操作電源。鑒于各方面的考慮，我們這里決定選取由江蘇寶開集團有限公司生產的ZN-35/1000A，16kA戶內高壓真空斷路器。這種斷路器的優點是免維護，具有結構簡單，開斷能力強，壽命長，操作功能齊全，無爆炸危險，維修簡便的特點，變電所等配電系統的控制或保護，尤其適用于開斷重要負荷及頻繁操作的場所。電流互感器的選擇與校驗1.電壓、電流的選擇電流互感器的額定電壓應不低于裝設地點電路的額定電壓；其額定一次電流應不小于電路的計算電流；而其額定二次電流一般為5A。2.按準確級要求選擇電流互感滿足準確級要求的條件，是其二次負荷S2不得大于額定準確級所要求的額定二次負荷S2N，即S2N≥S2對于保護用電流互感器來說，其復合誤差限值為10%。通過查閱資料，得出可以選擇LDJ-35（Q）系列的產品，這種產品為環氧樹脂真空澆注全封閉式結構，供戶內50-60Hz額定電壓為35kv及以下的電力系統中作電流、電能的測量和繼電保護。通過電壓、電流及準確級要求的校驗可以看出這種電流互感器能夠滿足設計要求（詳細計算過程及其結果見附錄局部）。35kV開關柜的選擇開關柜是金屬封閉開關設備的俗稱，是按一定的電路方案將有關電氣設備組裝在一個封閉的金屬外殼內的成套配電裝置。就其結構類型可以分為鎧裝式、間隔式、箱式。鎧裝式：各室間用金屬板隔離且接地，如KYN型和KGN型。這種方式能使開關柜平安性提高間隔式：各室間是用一個或多個非金屬板隔離，如JYN型。這種方式經濟性好但平安性不是太理想。箱式：具有金屬外殼，但間隔數目少于鎧裝式或間隔式，如XGN型另外我們也看到根據低壓的電器布置形式可以分為手車式和固定式，由于固定式具有結構簡單、價格廉價的特點，而手車式具有操作平安、易于檢修及維護、更換故障開關容易的優點，權衡這兩種布置方式各自的特點我們可以看出在這次的設計中已不能僅僅局限于結構簡單、價格廉價的優點，我們這里主要考慮的還應是其平安性和可靠性，當然手車式開關柜的便于檢修和維護也是我們這里考慮選用它的主要原因之一。鑒于幾個方面的因素，我們決定選用鎧裝移開式金屬封閉開關設備，由江蘇寶開集團有限公司生產的產品，型號為KYN10-40.5。這種類型的開關柜設計了可靠的“五防〞閉鎖系統，能保證設備的可靠運行和靈活性以及變電所無人值班的要求。10kV中性點接地設計與所用電設計§3.110kV中性點接地設計低壓配電系統的中性點接地型式通常有兩種：中性點接地和中性點不接地兩種接地形式，其中中性點接地分為中性點直接接地、中性點經消弧線圈接地和中性點經電阻接地兩種，通常我們將中性點直接接地歸為大電流接地系統，而將另外兩種接地方式歸為小電流接地系統，在我們這里選用小電流接地系統，具體分析如下：根據文獻《交流電氣安裝的過電壓保護和絕緣配合》中規定“3~10kV鋼筋混淋土或金屬桿塔的架空線路當單相接地故障電容電流超過10A，3kV~10kV電纜線路當單相接地故障電容電流超過30A，又需要在接地故障條件下運行時，應采用消弧線圈接地方式〞。該標準還規定：“6kV~35kV主要由電纜線路構成的送、配電系統，單相接地故障電容電流較大時，可采用低電阻接地方式，但應考慮供電可靠性要求，故障時瞬態電壓、瞬態電流對電氣設備的影響、對通信的影響和繼電保護技術要求以及本地的運行經驗等。〞通過查閱各類資料可知，在我國城市配電系統中，全電纜出線變電站的單相接地故障電容電流超過30A時采用中性點經電阻接地；全架空線路出線變電站的單相接地故障電容電流超過10A時采用中性點經消弧線圈接地，但在本次設計中，我們可以由前面的敘述看出，本方案中采用的是架空線和電纜線混合線路，那么在這樣的情況下我們應該采取什么樣的接地方式呢？一般來說確定配電系統中性點的接地方式，應從供電可靠性、內過電壓、對通信線的干擾、繼電保護以及確保人身平安諸方面綜合考慮。下面我們就這幾個方面展開討論。供電可靠性單相接地故障可分為永久性故障和非永久性故障，若在電纜與架空線混合線路電纜上發生永久性故障，一般是電纜本體或終端、中間接頭擊穿；若發生在架空線上，一般為絕緣子碎裂、絕緣導線斷線或外物碰及裸導線等。對于永久性接地故障，都應停電排除故障后恢復供電。在中性點經消弧線圈接地時可短時（不超過2h）帶故障運行，但是小接地電流系統中確定單相接地線路的“自動選線裝置〞在消弧線圈補償后往往不準，只能試拉線路確定故障線路，試拉時實際上已對很多用戶（往往是數條線路上的用戶）短時停電。確定某條線路為接地故障后后仍舊要停電，只是可在停電前轉移負荷或通知用戶，但也僅限于重要用戶。在發生單相接地時，另外兩相電壓升高，可能會發生其他電纜的另一相接地故障。發生非永久性接地故障，只會在架空線路的裸導線處，一般是雷擊時絕緣子對地閃絡或刮風時樹枝碰線；在中性點經電阻接地時，線路將跳閘。但從各項統計資料顯示，發生非永久性接地故障在日常生活中是很少出現的。內過電壓中性點經電阻接地可降低單相接地工頻過電壓，而且能迅速切除故障線路，工頻電壓升高持續時間很短，這對于有累積效應的電纜絕緣有利，也為氧化鋅避雷器的平安運行創造了良好條件?；」饨拥剡^電壓影響范圍大、持續時間長，對設備絕緣有很大的威脅。在中性點不接地或經消弧線圈接地系統中，弧光點燃和熄滅過程中會產生嚴重的弧光接地電壓。其最大可達最高工作相電壓峰值的4.76倍中性點經電阻接地后，電弧點燃和熄滅過程中積聚的多余電荷可通過電阻泄漏入地，中性點電位很快衰減，所以重燃產生的過電壓幅值明顯降低，區莊變在接地電阻為10≈Ω時弧光接地過電壓只有最高工作相電壓峰值的1.52~1.89倍。對通信線的干擾配電網接地故障電流以及正常運行時的零序電流，都會對通信線產生影響，具體表現為對通信線的干擾和電磁危險影響。配電線路對通信線路均的雜音干擾與兩線路間的距離有關為，目前通信線路我們都采用電纜，這些通信電纜有靜電屏蔽層，抗干擾能力強，按規定可不必考慮中性點經電阻接地時配電線路對通信線路的雜音干擾。繼電保護中性點經消弧線圈接地的配電系統，發生單相接地時繼電保護裝置只發預告音響，靠試拉線路確定故障線路，在發生2條線路同處2處接地時極易產生錯覺，使調度和運行人員難確定線路。對中性點經電阻接地時，應加裝零序電流互感器并增加零序電流保護。為保證繼電保護的選擇性，零序電流速斷保護動作電流應躲過被保護線路的單相接地電容電流。確保人身平安采用中性點經電阻接地，在發生高壓線斷線的情況下，可以立即跳閘，防止發生高壓觸電事故。經過以上的比較，我們可以得出選用中性點經電阻接地的接地方式，查資料可知，采用阻值為10Ω的電阻接地，以將大的阻性電流疊加在故障點上。其優點是：能快速切除故障，過電壓水平低，無諧振過電壓，可采用絕緣水平較低的電纜和設備。減少絕緣老化效應，延長設備使用壽命。能把異相故障率衰減到最低限度。為采用簡單、有選擇性、有足夠靈敏度保護提供可能性?！?.2所用電設計10kV接地變壓器。本變電所10kV均為電纜出線，按每回電纜長1km估算，所用電計算容量為50kVA，接地變壓器容量相應選用兩臺160kVA。接地變壓器帶二次繞組，作為所用電源，選用DSBC-160/10.5-50/0.4型三相樹脂澆注干式鐵芯接地變壓器（具體設計計算過程詳見附錄局部），接地變壓器選擇：由于本變電所主變壓器接線組別為YN，d11，低壓側無中性點引出，故考慮裝設專用接地變壓器，將其中性點引出后用來引接10Ω電阻。接地電阻運行系統電壓為10kV，接地電阻額定電壓為kV。接地變壓器兼作所用變壓器，可以帶一個容量低于額定容量的二次繞組，作為變電所的所用電源。經本變電所所用電負荷統計計算，所用電計算容量為39.1kVA，選擇接地變壓器的二次繞組容量（連續負荷）SS=50kVA，電壓為400/230V。接地變壓器的容量應與接地電阻及所用電容量匹配：取所用電=0.8，=0.6則接地變一次繞組容量計算為根據產品系列選用較接近的接地變壓器容量（2h負載）Sj=160kVA。根據用戶給定資料，我們可以統計出所用負荷（具體統計內容見附錄）接地（所用）變壓器應能同時滿足接地和所用電兩種工況，即2h負載160kVA，連續負載50kVA。為滿足接地變壓器零序阻抗低，空載阻抗高，損失小的特性要求，采用曲折形接法的接地變壓器，接線組別為ZN，yn0。微機保護及綜合自動化系統設計根據各方面的考證，我們先擬訂這里的二次系統設計根本情況如下：電氣二次設備室內布置主變壓器保護柜、交流柜、直流柜、通信機柜、通信電源及匯控柜等。二次回路監控、保護、測量均采用DC220V和AC100V/5A。35kV側不設電壓互感器，35kV橋斷路器備自投電壓取自10kV母線。10kV系統應無電源線。各元件就地測量表計均采用測控或保護裝置所帶顯示功能，不再另設表計。其中電能計量僅為內部考核使用，計費專用電能計量應另行設計安裝。35kV和10kV斷路器與隔離開關之間防誤操作利用開關柜本身的機械五防閉鎖裝置，故不再另設閉鎖措施?！?.1變電所操作電源的選擇變配電所的操作電源是供高壓斷路器控制回路、繼電保護回路、信號回路、監測裝置及自動化裝置等二次回路所需的工作電源。操作電源對變配電所的平安可靠運行起著極為重要的作用，正常運行時應能保證斷路器的合閘和跳閘；事故狀態下，在母線電壓降低甚至消失時，應能保證繼電保護系統可靠地工作，所以要求充分可靠，容量足夠并具有獨立性。操作電源按其性質分，有直流操作電源和交流操作電源兩大類。直流操作電源目前在較重要的中、大型變配電所選用的直流操作電源大多為帶免維護鉛酸蓄電池或鎘鎳電池組儲能的硅整流電源或高頻開關電源成套裝置。由于蓄電池組本身是獨立的化學能源，因而具有較高的可靠性。交流操作電源小型10kV配變電所一般采用彈簧操動機構，且繼電保護也較簡單，則可以選用交流操作電源，可以從所用變壓器或電壓互感器取得220V電壓源，從電流互感器取得電流源。在本次畢業設計中，由于高壓局部是35kV配變電所設計，而且考慮到我們這里是為無人值班變電所設計效勞，這樣即考慮到平安以及便于微機監控和供電以及維修的方便，有考慮到無人值班時的可靠性，我們這里采用直流操作電源，根據樣本參考擬訂選用由江蘇無錫斯達電器公司無錫市斯達自控設備廠生產的微機型高頻開關直流電源柜：GZDW-5型的產品，由于這種直流電源系統適用于10-500kV變電站和中小型發電廠，可作為高壓開關、繼電保護、自動裝置、事故照明等的操作電源和控制電源，是替代傳統的相控電源的理想產品。同時采用大屏幕中文漢字顯示，突出了對電池的智能化管理，可以檢測單個電池電壓、內阻，自動職能充電轉換、自動活化放電，具備遠方通訊功能，可實現四遙，以滿足變電所綜合自動化的要求。具體設計如下：變電所操作電源采用直流電壓220V。設兩組蓄電池，一組充電裝置。直流系統為單母線接線。蓄電池選用閥控式密閉鉛酸蓄電池：50Ah、12V、18只。直流柜留有遠方監控接口，可在遠方對直流系統實施實時監控(具體計算見附錄)?！?.2變電所綜合自動化系統設計變電所的綜合自動化系統是將變電所的繼電保護裝置、控制裝置、測量裝置、信號裝置綜合為一體，以全微機化的新型二次設備替代機電式的二次設備，用不同的模塊化軟件實現機電式二次設備的功能，用計算機局部網絡通信替代大量信號電纜的連接，通過人機接口設備，實現變電所的綜合自動化管理、監視、控制及打印記錄等所有功能。與常規變配電所的二次系統相比，變配電所綜合自動化系統具有以下優點：功能綜合化操作監視屏幕化結構微機化運行管理智能化在本次設計中變電所綜合自動化的監測和保護裝置采用分布式的微機遠動終端，具有遙測、遙信、遙控、遙調等功能，安裝在各個間隔單元內。所有信息經微機匯控單元，發送至控制端以實現遠方控制端對本變電所的遠方監控，所內不設當地微機操作界面，留有當地監控接口。具體“四遙〞內容如下：遙控量主變壓器35kV側三相電流。主變壓器10kV側電量。主變壓器10kV側有功功率，主變壓器上層油溫。35kV橋一相電流。10kV母線電壓。10kV分段一相電流。10kV出線一相電流。10kV出線有功電量。10kV電容器三相電流。10kV電容器無功功率。交流所用電壓。直流系統電壓。遙信量（1）主變壓器35kV隔離開關位置。（2）主變壓器10kV側斷路器、隔離開關器位置。(3)主變壓器有載分接開關位置。(4)主變壓器及有載分接開關瓦斯動作信號。(5)主變壓器差動保護動作信號。(6)主變壓器后備保護動作信號。(7)主變壓器10kV側斷路器彈簧未儲能。(8)主變壓器超溫信號。(9)主變壓器油位信號。(10)35kV線路及橋斷路器、隔離開關位置。(11)35kV線路及橋斷路器彈簧未儲能。(12)35kV橋保護動作。(13)35kV橋路備自投動作信號。(14)10kV分段備自投動作信號。(15)10kV線路及分段斷路器、隔離開關位置。(16)10kV線路保護動作信號。(17)10kV分段保護動作信號。(18)10kV線路重合閘動作。(19)10kV線路及分段斷路器彈簧未儲能。(20)10kV電容器斷路器、隔離開關位置。(21)10kV電容器保護動作信號。(22)10kV電容器斷路器彈簧未儲能。(23)35kV控制回路斷線。(24)10kV控制回路斷線。(25)10kV交流電壓回路斷線。(26)10kV系統接地選線信號。(27)直流接地信號。(28)直流電壓異常。(29)充電裝置故障。(30)通信電源故障信號。(31)所用電失電信號。(32)全所事故總信號。遙調量主變壓器有載分接開關調整。遙控量所有35kV及10kV斷路器的分、合?！?.3變電所微機保護設計在我們這里說到微機保護必須提到目前一種先進的自動控制系統即SCADA系統，該系統的中文即為配電網監視控制和數據采集系統，我們可以看到配電網SCADA系統包括進線監視，10kV變電所自動化（SA），饋線自動化（FA），變壓器巡檢與無功補償。其中進線監視是指對配電網進線變電站的開關位置，母線電壓，線路電流，有功和無功功率以及電量的監視。饋線自動化（FA）是指在正常情況下，遠方實時監視饋線分段開關與聯絡開關的狀態和饋線電壓、電流的情況，而且能完成線路開關的遠方合閘和分閘操作，在發生故障時獲取故障記錄，并自動判別和隔離饋線故障區段以及恢復對非故障區域供電。變壓器巡檢是指對配電網中變壓器、箱式變的參數遠方監視。無功補償是指對補償電容器的自動投切和遠方投切等。從各種資料我們可以看出利用計算機系統（微處理器）采集和處理來自電力系統運行過程中的數據，并通過數值計算迅速而準確判斷系統中發生故障的范圍，經過嚴密邏輯過程后有選擇性地執行跳閘等命令。這種基于計算機系統的繼電保護裝置，就是微機保護。微機保護具有以下優點：（1）有極強的綜合分析與判斷能力，自動識別，排除干擾，可靠性高。（2）微機保護的特性主要是由軟件決定的，具有較大的靈活性，保護性能的選擇和調試方便。（3）具有較完善的通信功能，便于構成綜合自動化系統，提高系統運行的自動化水平。我們這里由于是35kV總降壓變電所設計，而且涉及到的都為一、二級負荷，因此為平安性考慮起見，我們這里需要增設備用電源自動投切裝置（以下簡稱備自投）在要求供電可靠性較高的變配電所中，通常設有兩路及以上的電源進線。如果裝設備用電源自動投入裝置（APD），則當工作電源線路突然斷電時，在APD作用下，自動將工作電源斷開，將備用電源投入運行，從而大大提高供電可靠性，保證對用戶的不間斷供電。對備用電源自動投入裝置的根本要求（1）不管什么原因失去工作電源，APD都能迅速起動并投入備用電源；（2）必須在工作電源確已斷開、而備用電源電壓也正常時，才允許投入備用電源；（3）APD應只動作一次，以免將備用電源重復投入永久性故障回路中；（4）當電壓互感器二次回路斷線時，APD不應誤動作。在變電所綜合自動化設計中，微機保護自然要作為重點討論，在我們這里微機保護的保護內容重點又表現為變壓器的微機保護，可以總結為以下幾點：變壓器差動保護、后備保護、瓦斯保護、過電流保護、溫度保護、備自投保護，彈簧未儲能、斷路器分合閘等等。變壓器瓦斯保護：根據規定，容量在320kVA以上的變壓器都裝設瓦斯保護。在本次設計中35kV變電所用2臺20000kVA油浸式變壓器，重瓦斯、輕瓦斯保護都必須具備。但瓦斯保護只能反映變壓器內部的故障，包括漏油、漏氣、油內有氣、匝間故障、繞組相間保護等。而對變壓器外部端子的故障無法反映，因此除設瓦斯保護外，還需要設置過電流、速斷保護和差動保護。變壓器過電流保護和電流速斷保護：降壓變電所的變壓器一般設置過電流保護，因為過電流保護的動作時間超過0.5s，為了使故障變壓器迅速的從系統中切除，還需增設電流速斷保護。由于保護裝置設置在電源側，因而即能反映外部故障，也可以作為變壓器的內部故障的后備保護。變壓器的過負荷保護：35kV變電所采用兩臺變壓器分列運行，在工作中可能過負荷，所以要裝設過負荷保護。由于過負荷電流在大多數情況下是三相對稱的，因此過負荷保護只要采用一個電流繼電器裝于一相電流中，保護裝置作用于信號。變壓器差動保護：變壓器的過電流保護、電流速斷保護、瓦斯保護各有優缺點，因此我們認為在本次設計的過程中，我們有必要為變壓器設置差動保護。具體地說，變壓器差動保護是反映被保護元件兩側電流的差額而動作的保護裝置。差動保護的原理是將變壓器兩側的電流互感器同級相連，取兩側電流互感器二次電流之差，即不平衡電流。在變壓器正常工作和保護范圍內，不平衡電流小于差動保護的動作電流，故保護裝置不動作。如不平衡電流大于差動保護電流，保護裝置動作，使變壓器兩側的斷路器同時跳閘，將故障變壓器退出工作。對變壓器差動保護的整定，我們有如下規定：運行情況下，為防止電流互感器二次回路斷線時引起差動保護誤動作，保護裝置的動作電流應大于變壓器的最大負荷電流。當負荷電流不確定時，可采取變壓器的額定電流。躲過保護范圍外部故障時的最大不平衡電流。躲過變壓器的勵磁電流。根據運行經驗，差動保護的動作電流大于1.3倍的變壓器額定電流才能躲過勵磁電流的影響。在一般情況下，變壓器差動保護的整定可以按照上述的規定實現，但我們這里的差動保護是微機差動保護，因此一般不按照上面的方法整定。第五章主要設備及材料表序號名稱型號規格及主要參數單位數量備注135kV有載調壓變壓器SZ9-20000/35戶外三相油浸20000kVA，Y，d11，UK=8%外絕緣泄漏比距為2.5cm/kV臺2技術條件書另提210kV接地變壓器DSCB-160/10.5-50/0.4UK=6%，ZN，yn0臺2技術條件書另提，裝于10kV開關柜內335kV手車式開關柜KYN10-40.5進線柜，配真空斷路器，含微機保護裝置及分布監控終端35kV，1000A，20kA臺2技術條件書另提435kV手車式開關柜KYN10-40.5分段柜，配真空斷路器，含微機保護裝置及分布監控終端35kV，1000A，20kA臺2技術條件書另提535kV手車式開關柜KYN10-40.5主進線變壓器隔離柜，35kV，630A臺2技術條件書另提635kV封閉母線與35kV開關柜配套35kV，1000Am97銅排TMY-63×8810kV手車式開關柜主進線，配真空斷路器，含微機保護裝置及分布監控終端10kV，1600A，16kA臺2910kV手車式開關柜分段隔離柜，1600A臺21010kV手車式開關柜接地（所用）變壓器柜，含所用變壓器160kVA）臺21110kV手車式開關柜消弧線圈柜（含75kVA消弧線圈自動調協裝置）臺21210kV手車式開關柜JDZJ-10電壓互感器、Y5C3-12.7/45W避雷器柜臺21310kV手車式開關柜電容器饋線柜，配真空斷路器含微機保護裝置及分布監控終端10kV，630A，16kA臺21410kV手車式開關柜饋線柜，配真空斷路器10kV，630A，16kA臺121510kV封閉母線10kV，1500Am20與10kV開關柜供貨廠配套1610kV成套電力電容器裝置GRJ-Z干式，難燃介質，三相組銀鋅復合鍍膜，系統電壓10kV，電容器組容量2400kvar組2含配套的避雷器、接地開關、放電線圈17鋼芯鋁絞線LGJ-70m3018匯控柜臺1含有載開關自動調壓及無功補償19控制電纜YJV22-10-3*95銅芯km3低壓進線20控制電纜YJV22-10-3*70銅芯km2低壓出線20控制電纜TJV22-10-3*50銅芯km6低壓出線22控制電纜YJV22-10-3*35銅芯km4低壓出線23電力電纜YJV22-10-3*35銅芯km210kV電容器電纜24直流電源柜GZDW-5，800mm×600mm×226