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，110kV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89260KW 2010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

2.2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)= 395

△P/ △P/ K ( 1— 3) =

414 K ( 3— 2) =

280

最大负荷：110KV S max= 15 +

j8

10KV S max= 5+ j2

最小负荷：110KV S min = 8+ j2

10KV S min = 2+ j1

高压侧的电压为：V1max= 231KV

V1min = 220KV

要求中压侧电压不超过110~121KV范围，低压侧电压不超过10~10.8KV范围2.4主变压器参数计算

2.4.1阻抗值计算

△R（i-2）= p/ K（-2）X（ S IN/S2N）3= 395KW同理

△P K（ i - 3）= 414KW

△P K（ 2 - 3）= 280KW

△P KI= 1/2 〔△ P＜（ 1 — ?）+△ P K（ 1 -3）—△ P K（2-3）〕

=1/2 (395 + 414 —280)= 264.5KW,同理

△ P Q= 130.5 KW

△民=149.5KW

Va= 1/2〔V K 1－2) ＋V K( 1－3) —V K( 2 - 3)〕= 14.75 KV , 同理-0.5KV

V K3= 8.25KV

2 R T1=△

P K1V N/1000S N2

=(264.5*200*200)/(1000*90*90)=1.58 Q ,同理

R 丁2= 0.78 Q

Rn = 0.89 Q

X T1 = V N2V K1V N2/100S N

=(14.75*220*220 ) /100 X 90= 79.32 Q

X T2= -2.69 Q

X T3= 44.39 Q

2.4.2选择分接头

最大、最小负荷时的电压损耗:

△V1max= (P1R1＋Q1X1)/V 1max= 2.99 KV

△V2max= (P2R2＋Q2X2)/V 2max= -0.04KV

△V3max= (P 3 R3＋Q3X3)/V 3max= 1.67 KV

△V1min = (P1R1＋Q1X1)/V 1min= 0.76 KV

△V2min = ( P 2 R2＋Q2X2)/V 2min= 0.004 KV

△V3min = (P 3 R3＋Q3X3)/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 KV

V2max=224.996 KV

V3max=224.566 KV

最小负荷时：V1min = 220 KV

V2min=217.01 KV

V3min = 2 1 5.34 KV

选择高压侧分头电压

V f1max =V3max V^a/V 3max

=224.566*10.5/10.8=218.3KV

V lmin V^min Vj3/V 3min

=215.34*10.5/10=226KV

V i =( V lmax + Smin ) /2 = 222.15 于

是可选220－2.5%的分接头，其中V=225.5 KV 校验低

压母线实际电压

V 3max V smax V N3/V fl

=224.566*10.5/225.5=10.03>10KV

V 3min = V smin Vn/V fl

=215.34*10.5/225.5=10.4<10.8 KV

△ V 3max=(10.03-10)/10*100%=0.3%<5%

可见所选分头符合低压母线的调压要求。选中压侧分接头电压

计算中压侧分接头电压为：

V f2max V 2max V f1 /V 2max

=121*222.15/224.996=119.5

KV

V f2min V 2min V f1 /V 2min

V f2 = Vf2min V f2min/2 = 116.05KV

于是可选1 1 0－6%的分接头，其中电压V=116.6 KV 校

验中压侧母线电压

V' 2max = V2ma>V f2 /V f1

=224.996*116.6/222.15=118.09<121KV.

2min = V2min V f2 /V f1

=217.01*116.6/222.15=113.9>110KV

△V2'max =(113.9-110)/110*100%=3.5%<5% 可见所选中压侧分接头满足调压要求。

243无功补偿的计算

最大和最小负荷时变压器阻抗中的电压损耗分别为：

△Umax=(15*1.58+8*79.32)/110=5.98KV

△Umi n=(8*1.58+2*79.32)/110=1.56KV

Uf2=116.05KV,取与其最接近的分接头电压：110*(1+6%)=116.6KV,从而可得电压比为:k=116.6/10=11.66 则补偿容量为：

Qc=U 2Cmax(U 2Cmax- U2Cmax/k) k2/X

=10*[10-(110-5.98)/11.66]*11.66*11.66/79.32

=18.85Mvar

当Qcmax=18.9Mvar,验算最大负荷时二次侧母线的实际电压：

STmax= STmax-JQc=15+J8-18.9=15-J10.9

补偿后变压器阻抗中电压损耗变为：(15*1.58-10.9*79.32)/110=-7.6KV

变电站二次侧母线实际电压为：(110+7.6)/11.66=10.09KV

3.电气主接线确定

3.1变电站电气主接线的设计原则变电站主接线的设计必须满足上述四个基本要求，以设计任务书为依据，一国家经济建设方针、政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点，准确地掌握基础资料，做到既要技术先进，又要经济实用。

3.2电气主接线的设计步骤

电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，经历可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度，广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相同。

3.2.1对变电站建设情况进行综合分析

3.2.1.1 变电站的情况，包括变电所的类型，在电力系统中的地位和作用，近期及远景规划容量，近期和远景与电力系统的连接方式和各级电压中性点接地方式、最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。

3.2.1.2负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料室设计主接线的基础数据，应在电力负荷预测的基础上确定，其准确性直接影响主接线的设计质量。

3.2.1.3环境条件，包括当地的气温、湿度、污秽、覆冰、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素。这些对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响，必须予以重视；此外，对重型设备的运输，也应充分考虑。

3.2.1.4设备情况。为使所设计的主接线可行，必须对各主要电器的性能、制造能力、供货情况和价格等资料汇集并进行分析比较，保证设计具有先进性、经济性和可行性。

3.2.2 确定主变压器的容量和台数

变电所主变压器的容量，一般应按5~10 年规划负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定。对重要变电所，应考虑当1 台主变压器停运时，其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内，应满足I类及U类负荷的供电；对一般性变电所，当1 台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70 %至80%。

3.2.3 主接线方案的拟定与选择

根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源盒出线回路数、电压等

级、变压器台数、容量以及母线结构等，可拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2?3 个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。

3.2.4所用电源的引接

确定所用电源的引接方式。

3.2.5短路电流计算和主要电气选择对所选的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气

设备。

3.2.6绘制电气主接线图

对最终确定的主接线，按工程要求绘制工程图。

3.3电气主接线的选择

根据对原始资料的分析以及对主接线的认识，现列出以下三种主接线方案。

方案一：220KV 110K V侧侧双母线带旁路母线接线，35K V侧单母线分段接线。

220kV进出线四回，而双母接线带旁路母线使用范围是110?220KV出线数为5 回及以上时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。

110kV进出线八回，110k V侧出线可向远方大功率负荷用户供电，其他出线可作

为一些地区变电所进线。根据条件选择双母接线带旁路母线方式。

35kV进出线八回，可向重要用户采用双回路供电。选择单母线分段接线方式。

方案主接线图如图2-1 所示

图2-1方案一的电气主接线

方案二：220KV侧双母线带旁路接线，110KV 35KV侧单母线带旁路母线接线220kV进出线四回，由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。

110KV 35KV侧单母线带旁路母线接线，检修出线断路器时，可不中断对该出线的供电，提高了供电的可靠性。

主接线如图2-2所示：

方案二

图2-2方案二的电气主接线

方案三：220K V 侧双母线带旁路接线，110K V 侧双母接线、35KV 侧单母线分段 接线。

主接线如图2-3所示：

35KV

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