电力系统继电保护与自动毕业设计论文.doc 26页

'郑州大学现代远程教育毕业设计题目：AY铁矿35KV变电站设计入学年月2013春姓名_____学号___专业电力系统继电保护与自动联系方式学习中心指导教师________完成时间2015年03月24日 AY铁矿35变电工程设计总说明目录1.工程概述1.1设计依据1.2本期工程概述1.3站址所在地理位置1.4设计范围2.电力系统概况2.1接入系统方式3．工程设想3.1电气一次部分工程设想3.2电气二次部分工程设想3.3通信部分工程设想4.图纸 4.1电气一次部分 4.1.1电气主接线图(#3图)； 4.1.2电气总平面布置图(#3图)； 4.1.335kV配电装置进出线间隔断面图(#3图)； 4.2 电气控制部分 4.1.1变压器控制与信号图(#3图)；1）继电保护系统配置图2）主编保护测控交直流回路图3）主变温控仪原理及接线图4)主变档位采集回路图5）主变低后备保护测控装置操作回路原理图6）主变测控装置网络联系图7）主变差动电流、计量回路原理图8）主变交流保护、测量回路原理图9）主变高后备保护测控操作贿赂原理图 1.工程概述1.1设计依据1.1.1AY钢铁企业的设计委托书。1.1.2供电公司文件供电发展【2015】1号《关于AY钢铁企业35千伏供电方案的批复》。1.1.3电力系统有关设计的规程、规范。1.1.4AY钢铁企业提供的其他相关设计资料及现场踏勘情况的有关资1.2本期工程概述根据AY钢铁企业负荷预测分析及发展规划，拟定该站建设规模如下：1.2.1主变二台，容量为2×10MVA，电压等级35/10kV；1.2.235kV进线2回；10kV出线6回，备用2回，单母分段接线。1.2.3无功补偿装置2组：容量2×1000+2×1000kvar。1.2.4本站按综合自动化变电站考虑。1.2.5站用变：35kV站变1台，容量50kVA；35kV站用变安装在35kV线路侧，本期建设。10kV站变1台，容量50kVA；10kV站用变安装在10kV母线侧，本期建设。1.3站址所在地理位置本变电站位于AY钢铁企业厂区内,以10kV电压线路向铁矿区的4个分矿、选矿区、办公区和生活区等负荷供电，为新建变电站。变电站所址地理位置位于10kV负荷中心附近，出线走廊比较开阔。站址地区海拔高度500m，地震烈度6度，站址地势平坦。年最高气温＋40℃，年最低气温-20℃，最热月平均最高温度+30℃，最大复冰厚度10mm，最大风速为25m/s，主导风向为西北风；土壤热阻率ρt=100℃•cm/W，土壤温度20℃，地下水位很低，水质良好，无腐蚀性。1.4设计范围 ⑴电气一次部分 1)电气主接线图(#3图)； 2)电气总平面布置图(#3图)； 3)35kV配电装置进出线间隔断面图(#3图)； ⑵电气控制部分 1)变压器控制与信号图(#3图)；2.电力系统概况1 2.1南召县电网概况本变电站位于AY钢铁企业厂区内,以10kV电压线路向铁矿区的4个分矿、选矿区、办公区和生活区等负荷供电，为新建变电站。AY钢铁企业建设后最大负荷21兆瓦，现在正处于新矿区建设阶段，原来用电为10kV电源，由于10kV线路线径较细，供电距离较远,不仅电压质量不能满足要求，而且供电能力，安全方面更无从谈起。AY钢铁企业从发展规划和附近电网现状及发展情况看，AY钢铁企业规划建设AY铁矿变电站35kV变电站完全有必要的。鉴于以上说明，AY铁矿变电站35kV变电站是完全有必要和可行的，作为为地方服务的供电部门，应该着实考虑企业发展所面临的诸多问题，尽快解决企业面临的用电问题，为企业安全生产用电提供有力保障。2.1接入系统方式2.1.1接入系统根据电网规划，拟建的AY铁矿变电站电源接入系统新建35KV输电线路两条每条20KM，导线型号为LGJ-185，做为AY铁矿变电站的电源进线。2.站址选择我单位各相关专业技术人员会同电业局相关人员对AY铁矿变电站站址进行了现场勘察，经与当地规划部门协商并考虑该区域负荷的分布、规划及自然状况和交通及线路进出线情况最终确定站址位于AY钢铁企业厂区内,以10kV电压线路向铁矿区的4个分矿、选矿区、办公区和生活区等负荷供电，该站址所在地为一片荒地，土地性质属于规划工业用地，已与当地土地和规划部门达成协议，允许建站。站址照片如下：该站具有以下优点：1）按该处地形及接入系统位置，进出线方向为东西方向，35kV线路东进，10kV线路西出，该处地形开阔，进出线不受地形及建筑物限制。2）交通运输方便。1 3）该处地质条件较好，场地稳定，地表土质以黄土状亚粘土为主，该处地下水为稳定潜水，深度50--80米。地震基本烈度：6度。4）根据水利局证实，该处50年来未出现过任何洪水灾害。站区应采取可靠的防洪措施或与地区的防洪标准一致。5）该站址周围没有严重的污染源，按照河南省电力系统污区分布图属于d级污秽区。6)基建电源：站址西侧约100米有10kV架空线路。3．工程设想3.1电气一次部分工程设想3.1.1变电站建设及设备选择原则AY铁矿变电站位于AY钢铁企业厂区，根据《供电区污秽等级分布图》显示，该地区污秽等级d级，变电站宜按户外式站建设。变电站应以占地少、设备可靠性高、操作维护简单的原则建设。变电站一次主接线宜尽量简化，主要电气设备尽量选用少维护或检修周期长、运行安全稳定的设备。变电站套用《国家电网公司输变电工程典型设计35KV变电站分册》A3型典型设计。3.1.2建设规模及技术方案论证3.1.2.1主变容量及出线规模根据供电区电网发展规划本期建设规模为：主变2×10.0MVA，35kV电源进线2回,线路-变压器组接线。10kV出线6回，单母线分段接线，电缆出线。3.1.2.2无功补偿容量根据《电力系统电压和无功电力技术导则》及《并联电容器装置设计技术规程》要求，电容器安装容量可按主变压器容量的10%-30%确定，补偿容量按主变压器容量的20%设计，本期装设并联无功补偿电容器的容量为2×1000+2×1000kvar，电容器室外布置。3.1.2.3系统中性点运行方式根据国家电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T1 620-1997)要求，该站35kV系统、10kV系统中性点采用不接地运行方式。3.1.2.4过电压保护作为防直击雷保护装置，在站内装设35米高独立避雷针1支；在控制室和辅助间房顶装设避雷带，作为防雷电侵入波及操作过电压保护装置；在35kV母线侧和母线PT侧装设YH5WZ-51/134W型避雷器。3.1.3电气主接线及电气布置3.1.3.1电气主接线根据AY铁矿供电区负荷预测情况，35kVAY铁矿变电站目前拟建规模如下：Ⅰ35kV主接线：采用内桥接线，最终进出线2回，本期2回，为线路变压器组接线。Ⅱ10kV主接线：采用单母线分段接线，最终规模8回，均电缆出线，本期6回、备用两回，本期采用单母线接线。3.1.3.2电气平面布置根据变电站地理位置、周围环境特点、进出线方式及走向等因素，并本着节省投资与节约土地相结合的原则，变电站配电装置采用半户外布置方式。变电站35kV线路为架空西进；10kV出线以电缆方式向东引出。变电站东西长36.1米，南北宽40米，围墙内占地面积1444平方米。变电站建筑面积178.55方米。含围墙外1.0米占地面积为1600平方米，合2.4亩；站外3.5米道路20米，进站道路126.5平方米。变电站总占地面积1770.7平方米，合2.656亩。具体布置为：35kV配电装置以普通中型方式布置在站内西侧，10kV配电装置布置位于站内东侧，主变压器布置位于站区中央；10kV无功补偿装置布置在站区北侧适当位置，控制室和辅助间在站内南侧。在主变压器和35kV设备区之间设有站内道路和运输通道，以便于设备运输。变电站进站道路设在站区东侧。3.1.4短路电流计算及主要设备选型1 3.1.4.1短路电流计算由于AY铁矿变建成后，考虑1#、2#主变带10kV母线负荷运行情况下，阻抗已归算为基准容量为100MVA的标幺值。短路电流计算结果见表短路电流计算结果表短路点位置短路点平均工作电压（kV）短路电流起始值（kA）短路电流冲击值（kA）35kV母线373.0237.70710kV分列运行10.54.3411.0710kV并列运行10.56.17215.73考虑到电力规划，参考各电压等级的短路电流，AY铁矿变设备开断能力选择如下：35kV母线：31.5kA10kV母线：25kA3.1.4.2主要设备选型(1)主变压器选型根据变电站的具体位置、主变压器布置方式、用电负荷性质及变电站周围环境特点，主变压器应选用低损耗、全密封、免维护的自冷式、有载调压变压器。经技术经济比较，选用SZ11-10000/35，额定电压为35±3×2.5%/10.5kV，接线组别为：Yn，d11。(2)35kV配电装置选型35kV配电装置选用可靠性高、操作简便、检修周期长的ZW30-40.5/1250型真空断路器，内附套管CT，电流比为200～300～400/5，级次组合为0.2S/0.5/5P20/5P20，配用弹簧机构和XW1-1G型端子箱；隔离开关选用GW4-40.5DW/2500、GW4-40.5W/2500型；电压互感器选用JDZXW-35型,额定电压比：35/√3/0.1/√3/0.1/√3/1 0.1/3kV精度级次组合：0.2/0.5/3P，配一只LXQ-35型消谐器，配用XW1-1G型端子箱；避雷器选用YH5WZ-51/134W型,配在线监测型计数器。站用变采用S11-50/35型，本期工程所选用设备的外绝缘泄露比距要求不小于3.1cm/kV。(3)10kV配电装置选型10kV配电装置选用KYN28-12型小车式开关柜，电流互感器选用LZZBJ9-10型，电压互感器选用JDZX10-10型，避雷器选用YH5W-17/45型。(4)无功补偿装置选型无功补偿装置选用体积小、占地少、安装维护方便、具有远方操作调容功能的TBB10-334-AK密集型并联电容器。并联电容器装置采用中性点不接地的星形接线方式。3.1.5站用电站用电源一：本期在35kV进线线路侧接站用变一台、采用油浸变压器：S11-50kVA35/0.4kV。站用电源二：由10kV临时基建电改为正式站用备用电源。3.1.6防雷及接地本变电所采用1支35米独立避雷针对直击雷进行保护。为防止雷电侵入波及操作过电压对电气绝缘的危害，在35kV母线、PT侧分别装设避雷器。本变电所的接地采用以水平敷设扁钢接地带为主，辅以角钢接地极的混合接地网。避雷针设单独接地装置，变电所大门与人行道相邻处设与主接地网连接的均压带。主控室敷设铜接地网，以一点与主接地网相连接。3.1.7全站照明1 照明电压为220伏。事故照明负荷在正常电压消失时由蓄电池通过逆变器供电。主控室照明采用嵌入式格栅荧光灯，其它室内采用一般荧光灯和白炽灯照明。室外照明在设备区采用旋转投光灯，在庭院内采用庭院灯照明。主控室、10千伏配电室及主要通道均装设事故照明。3.1.8电缆敷设与防火所内采用电缆沟及埋管暗敷方式。10kV出线采用电缆时，电缆经电缆沟至配电室外，直埋至电缆终端杆。微机监控和微机保护的电流、电压、信号接入点引入线均采用屏蔽电缆。电缆防火阻止延燃措施按国标GB50217-94《电力工程电缆设计规范》中电缆防火与阻止延燃措施进行设计。3.2电气二次部分工程设想3.2.1简述本工程按综合自动化进行配置，按无人值班，有人值守站设计。根据当前国内变电站综合自动化的发展趋势，以及变电站工作管理机制的要求，本变电站拟采用综合自动化的控制方式。其综合自动化设备采用保护测控一体化的形式装置。它通过标准通信接口与网络互联进行信息交流，完成对设备保护、监测、控制、调节等功能，并能与调度通讯实现五遥。3.2.2系统继电保护方案AY铁矿变电站主变压器、10kV线路、10kV电容器均采用微机保护。主控室，共12个屏位，本期综自与交直流设备、主变电度表组屏9面，视频监控柜1面，通信柜1面，预留1面屏。屏体尺寸2260×800×600mm，色调一致，采用柜后加门结构形式。组屏原则：1#、2#主变压器单独组2面屏；10千伏配电装置采用保护测控一体化微机保护装置，就地安装于开关柜。3.2.3二次回路技术参数直流电压220V，交流电压380V/220V。电流互感器二次电流5A，电压互感器二次电压100V。1 3.2.4防误操作系统1本站配置微机五防系统一套五防闭锁，由综合自动化装置的五防子系统完成。3.2.5电能计量表计的配置计量装置采用全电子式多功能电子表，并通过监控系统向远方传送，准确度0.5s级。3.2.6变电站综合自动化系统3.2.6.1数据实时采集变电站综合自动化系统实时采集包括模拟量、状态量、脉冲量。1.模拟量主要采集：10kV母线电压；线路、主变、电容器组的电流和功率；变压器的油温；直流系统及交流系统的电压、电流等数据。2.状态量主要采集：断路器、隔离刀闸状态；有载调压分接头开关位置；各种保护异常或动作状态；各种自动化设备的异常或动作状态。3.脉冲量，由电度表输出脉冲信号，采集后累计或峰、平、谷时段分段累计。3.2.6.2保护管理功能变电站自动化系统的监控系统与微机型的继电保护、其他自动化装置、智能直流系统进行信息交换。并可查询保护定值，授权修改保护定值，能够在远方复归保护及自动装置。3.2.6.4自诊断和管理功能变电站自动化系统在线运行时，能对系统内的软硬件定时进行自诊断，在诊断出故障时应能够自动闭锁或退出故障单元，并发出告警信号，并能进行历史数据、事件报告的存储及输出。3.2.6.5当地功能1 变电站当地后台系统不但能够监控全站所有设备，还应满足以下要求：友好的人机界面，便于运行人员掌握和操作，实现画面、数据显示，并根据运行需要打印各种信息和报表。能对保护及其它装置动作记录和变电站运行的各种电气参数的历史数据进行存储、统计、处理。建立完整的运行操作、设备管理档案。当电力系统和运行设备发生故障，能自动顺序记录；当设备运行异常，测量值越限时，能自动报警。编辑、制作、打印操作票。3.2.7保护配置(1)主变保护a.差动速断保护；b.比率差动保护；c.重瓦斯跳闸与发信；d.有载调压开关瓦斯跳闸与发信；e.油温过高；f．压力释放阀动作。(2)主变后备保护（3）35kV侧后备保护：a.电流保护，一段定值，一段时限；b.b.过负荷报警；c.PT断线告警或闭锁保护；d.过负荷闭锁有载调压。（4）10kV侧后备保护a.电流保护，两段定值，两段时限，一段定值跳10kV分段，二段定值时限跳本侧开关；b.过负荷报警；c.PT断线告警或闭锁保护；1 d.过负荷闭锁有载调压。(5)10kV线路保护a.三段式电流保护；b.三相一次重合闸；c.后加速过电流；d.低周减载。(6)10kV电容器保护a.电流速断；b.过流保护；c.过压、欠压保护；d.电容器三相电压不平衡电压保护。3.2.8交、直流一体化电源部分本站采用交直流一体化电源系统，站内交流、直流、UPS（逆变）、通信DC/DC等电源采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行工况和信息数据通过一体化电源总监控装置进行集中监控，并通过以太网通信接口以DL/T860标准数据格式接入站内计算机监控系统后台，实现对一体化电源系统的远程监控维护管理。变电所自动化系统要求配置安全可靠的交、直流电源，本工程直流操作系统采用单母线接线，直流母线系统电压220伏，单充单蓄配置；高频开关电源模块：3×10安。蓄电池选用阀控式密闭铅酸蓄电池：100安时、12伏、18只。智能型高频开关电源柜对蓄电池、直流系统实现实时管理，并可与变电站监控系统接口。变电站不再设置专用通信电源，采用两套DC220/DC48模块装置给通信装置提供电源，充电模块容量为20安。1 交流380V电源采用单母线接线，本期交流电源引接自2台站用变低压侧。两路交流电源输入，可实现手动和自动切换，交流系统设置380V交流电源柜1面，布置在二次设备室。全站设一套交流不间断电源逆变系统（UPS），采用模块化结构，容量2kVA，不自带电池。输出交流电压220V，50Hz，直流电源取自站内直流系统，满负荷放电时间2小时。除满足全站计算机监控系统主机、各工作站、打印机等设备的供电要求外，同时作为火灾报警、电量计费等装置的交流不停电电源。UPS装置装于交流屏内。3.2.9火灾报警系统本站装设一套火灾自动报警系统，由火灾报警控制器、感温感烟探测器、感温电缆、声光报警器、手动报警按钮等设备组成。火灾报警控制器装设在控制室入口处。声光报警器、手动报警按钮装设在控制室及高压室的主要通道或出入口处明显部位。感温感烟探测器均布在控制室、资料室及配电室；感温电缆布在控制室地板下及电缆沟内电缆密集部位。火灾报警系统有自动和手动两种报警方式，报警信号除反映在报警控制器和声光报警器上外，还可通过通信串口送至站内监控系统及远方集控主站内的火灾报警系统。3.2.10安全监视系统设置一套安全警视系统。为减少不必要的巡视工作，提高全所自动化水平，确保全所运行的安全可靠性，在主控室及站区内安装安全警视系统一套（含球形一体化摄像机、红外对射报警器、声光报警器、功放扩音装置等），以便进行全天候安全监视。3.2.11电缆敷设与防火站内采用电缆沟及埋管暗敷方式。微机监控和微机保护的电流、电压、控制级信号接入点引入线均采用屏蔽电缆。电缆防火阻止延燃措施按国标GB50217-94《电力工程电缆设计规范》中电缆防火与阻止延燃措施进行设计。3.3通信部分工程设想3.3.1调度关系通道：市话1 电气主接线11 2)电气总平面设计图1 3)35KV配电装置进出线间隔断面图1 (2)主变控制图1 1 1 1 1 1 1 1 结论2015年01月16日，我开始了我的课程设计工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了；当论文经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感。同时，我也在思考，课程设计论文的完成预示着什么？在搜集资料的过程中，利用空闲时间，上网搜集等各种方式方法，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后，我认真对资料进行分类，理论的、实际的例子等相关内容整理出来，列出提纲，再与老师进行沟通。以上就是我写课程设计论文的整个创作过程，虽然辛苦，但很幸福。致谢本次课程设计能够顺利完成，得益于张老师的悉心指导和大力帮助，在此，我首先要对他们表示衷心的感谢，如果没有他，凭我个人的力量是很难在这麽短的时间里完成着这份课程设计的。1'