毕业设计-220kV变电站电气主控制系统二次回路设计

摘要
本论文介绍了文关220kV降压变电站电气部分初步设计，从设计任务上来看，共分为七大步骤。

即，1、电气控制方式选择及确定。

2、互感器回路设计。

3、主断路器控制及信号回路设计。

4、变电站继电保护配置设计。

5、进行本变电站高压配电装置的规划设计。

6、进行本变电站继电保护设计。

7、变电站自动装置配置设计等七大步骤，本论文结合电气的有关规程进行设计。

本次设计是我们在校期间进行的最后一个非常重要的综合性实践教学环节，也是我们学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计（或研究）的综合性训练，同时还是我们将来走向工作岗位而奠定的基本实践。

通过本次设计可以增强我们运用所学知识解释实际问题的能力和创新能力，以便更好地适应工作的需要。

其设计内容结合相关的参考文献进行编写，由于水平有限，难免会有错误疏漏之处，请参阅老师多给予批评指正。

关键词：变电站,电气主接线,电气设备,防雷保护等。

Abstract
This paper introduced the buck, Commissioner of 220 kV electric substation of the preliminary design, design tasks from the point of view, is divided into seven steps. That is, 1, choice of the main transformer substation of the models, capacity and number of Taiwan. 2, the design of the electrical substation main connection of the basic form. 3, a short-circuit current calculation. 4, a major electrical equipment choice. 5, the high-voltage power distribution substation planning and design of the devices. 6, the substation protection and automatic devices of the planning and design. 7, Lightning Protection of the substation planning and design, such as seven steps, this paper with the electrical design on a point of order. The design is in school during the last a very important part of a comprehensive practice teaching, but also full use of our students have learned basic theories, professional knowledge to practical problems to design (or research) integrated training, is also our future
Jobs and to lay the basic practice. Through this design can be enhanced by the knowledge we use to explain the actual capacity and ability to innovate in order to better meet the needs of their work. The design elements associated with the reference to the preparation, the limited level, it is inevitable there will be errors of omission, please refer to the teacher to give more criticism correction.
Keyword: substations, the main electrical wiring and electrical equipment, mine protection.
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
第一部分引言 (1)
1.1 变电站概况 (1)
1.2 二次回路的作用 (2)
1.3 二次回路的分类和组成 (2)
1.3.1 控制回路 (2)
1.3.2 信号回路 (3)
1.3.3 测量回路 (3)
1.3.4 调节回路 (3)
1.3.5 继电保护操作型自动装置回路 (3)
1.3.6 操作电源系统 (3)
1.4 对二次回路的基本要求 (3)
1.4.1 对控制回路的基本要求 (4)
1.4.2 对测量回路的基本要求 (5)
1.5 二次回路的发展简史及展望 (5)
1.5.1 就地分散控制 (5)
1.5.2 电气集中控制 (6)
1.5.3 单元控制 (6)
1.5.4 综合控制 (6)
第二部分正文 (7)
1 断路器控制回路 (7)
1.1 变电站断路器控制方式 (7)
1.1.1 变电站断路器控制方式 (7)
1.1.2 强电控制方式的主要类型 (8)
1.1.3 解释几种LW2型断路器操作开关的接点形式 (9)
1.2 对断路器控制回路的要求 (9)
1.3 断路器控制回路方案比较 (10)
1.3.1 配以弹簧操动机构的断路器控制电路 (10)
1.3.2 配以电磁式操作机构的断路器控制电路 (11)
1.3.3 配以CY3液压操作机构的断路器控制电路 (13)
1.4 220kV变电站主变压器断路器控制回路 (14)
2变电站继电保护配置 (17)
2.1 总则 (17)
2.2 一般规定 (18)
2.3安全自动装置 (18)
2.3.1一般规定 (18)
2.3.2 自动投入装置 (18)
2.4 继电保护的配置 (19)
2.5 继电保护配置符号 (19)
2.6 本变电站的保护配置 (20)
2.6.1 变压器保护装设的原则 (20)
2.6.2 瓦斯保护 (20)
2.6.3纵差动保护 (21)
2.6.4变压器的相间故障后备保护 (23)
2.6.5接地故障后备保护 (23)
2.6.6过负荷保护 (23)
3 电流互感器和电压互感器的设计 (26)
3.1 互感器的作用 (26)
3.2 互感器的用途 (26)
3.3 电流互感器的选择 (26)
3.3.1 选择依据 (26)
3.4 电压互感器的选择 (28)
4自动装置的配置 (30)
5变电站同期系统电压引入接线图 (34)
结论 (35)
致谢 (36)
参考文献 (37)
第一部分引言
1.1 变电站概况
（1）设计题目 220kv变电站电气主控制系统二次回路设计
（2）关于变电站的设计总则
1、变电站的设计必须贯彻执行党中央的有关方针政策，设计中应不断结合实践经验，在保证安全进行、经济合理的条件下，力求接线简单、布置紧凑。

同时逐步提高自动化水平并积极慎重运用采用新技术。

2、变电站的所内建筑物、构造物的布置应紧凑合理，充分利用地形并应考虑方便以后扩建。

为了减少变电站占地面积或当地区面积受到限制时，配电装置应尽量减少或在布置上采用方型或半方型方式等。

3、变电站区域的竖向布置所符合的要求：
①尽量利用原有自然地形、减少土石方量。

②建筑物的标高、基础埋深路基和管线埋深应互相配合。

4、变电站所址应符合的条件：
①不接近负荷中心
②不占或少占农田
③便于各级电压线路的引入和引出，架空线路走廊应与所址同时确定。

④交通运输便利
⑤具有适宜的地址条件，如所址选在有矿藏的地区应征得有关部门的同意。

（3）变电站的主要介绍
本变电站位于城市远郊，变电站采用双母线带旁路接线方式，两台主变压器将电压变为低压接地方负荷，低压为单母线分段接线。

1.1.1 变电站的作用和工作原理
变电站是电力系统的重要组成部分，它是变换和调整电压、变换和分配电能的场所，往往担负着向用电设备直接供电的任务
变电站一般由变压器、配电装置（包括高低压开关、电压和电流互感器、避雷器、母线等设备）及相应的各种构筑物，控制和信号设备，继电保护装置和测量仪表，通讯及电源设备，导线及电缆等组成。

有些变电站考虑母线的功率因数较低，还装有电力电容器组静止补偿装置或调相机等设备
上述设备中，除控制与信号部分，继电保护装置，测量仪表，控制电源和通讯等设备外，其余部分称为一次设备，由一次设备组成的网络系统称为一次系统
1.1.2 变电站的分类
按电压的升降分类，分为升压变电站和降压变电站两大类。

升压变电站多与发电厂建
在一起，又称为发电厂升压站，它把发电机电压升高，经高压输电线路把电能送到远处的负荷区，或与其他的高压变电所联结成统一的电力网系统。

降压变电站按性质和规模将划分为区域变电所、地方变电所、终端变电所三种
Ⅰ、区域变电站（一次变）
主要特点是电压等级高，进出回路多，变压器容量大，在系统中地位比较重要。

其高压侧均在110kV以上，低压侧也在35kV以上，它由大电网供电，通过降压后主要向地方变电站供电
Ⅱ、地方变电站（二次变）
地方变电站多由区域变电所或发电厂供电，主要向终端变电站供电，它的高压侧一般为10—110kV，低压侧多为6—10kV
Ⅲ、区域变电站
多是工矿企业变电所和农村的乡镇变电站，它的高压侧多为10--35KV，低压侧为3—10kV和0.4/0.22kV系统。

终端变电所主要由地方变电站或发电厂供电，降压后直接向各种用电设备供电
1.2 二次回路的作用
发电厂和变电站的电气设备分为一次设备和二次设备。

一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。

二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制及信号器具、继电保护和自动装置等。

二次设备是通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系。

二次设备及其相互联系的回路称为二次回路。

二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，是发电厂和变电站中不可缺少的重要组部。

1.3 二次回路的分类和组成
发电厂和变电站的二次回路按其性质和功能分为：控制回路、信号回路、测量回路、调节回路、继电保护操作型自动装置回路以及操作电源系统等几大类。

1.3.1 控制回路
控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关）的传送机构及执行（或操作）机构组成的。

其作用是对一次开关设备进行“跳”、“合”闸操作。

控制回路按自动化程度可分为手动控制和自动控制两种；按控制距离可分为就地控制和距离控制两种；按控制方式可分为分散控制和集中控制两种，分散控制均为一对一控制，集中控制有一对一控制和一对N的选线控制；按操作电源性质可分为直流操作和交流操作两种；按操作电源电压和电流的大小可分为强电控制和弱电控制两种，强电控制采用较高电压（直流110V或220V）和较大电流（交流5A），弱电控制采用较低电压（直流60V以下，交流50V以下）和较小
电流（交流0.5-1A）。

1.3.2 信号回路
信号回路是由信号发送机构、传送机构和信号器具构成的。

其作用是反应一、二次设备的工作状态。

信号回路按信号性质分为事故信号、预告信号、指挥信号和位置信号四种；按信号显示方式可分为灯光信号和音响信号两种；按信号的复归方式可分为手动复归和自动复归两种。

1.3.3 测量回路
测量回路是由各种测量仪表及其先关回路组成的。

其作用是指示或记录一次设备的运行参数，以便运行人员掌握一次设备运行情况。

它是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。

1.3.4 调节回路
调节回路是指调节型自动装置回路。

它是由测量机构、传送机构、调节器和执行组成。

其作用是根据一次设备运行参数的变化，实时在线调节一次设备的工作状态，以满足运行要求。

1.3.5 继电保护操作型自动装置回路
继电保护操作型自动装置回路是由测量机构、传送机构、执行机构及继电保护和自动装置组成。

其作用是自动判别一次设备的运行状态，在系统发生故障或异常运行时，自动跳开断路器（切除故障）或发出异常运行信号，故障或运行状态消失后，快速投入断路器，恢复系统正常运行。

1.3.6 操作电源系统
操作电源系统是由电源设备和供电网络组成包括直流电源和交流电源系统。

其作用是供给上述各回路工作电源。

发电厂和变电站的操作电源多采用直流电源系统，简称为直流系统，部分小型变电站也可采用交流电源和整流电源。

1.4 对二次回路的基本要求
1.4.1 对控制回路的基本要求
发电厂和变电站宜采用强电一对一控制接线。

变电站也可采用弱电一对一控制方式。

110kV及以下变电站也可采用选线控制。

控制回路宜采用控制开关具有固定位置的接线。

对遥控及无人值班变电站的控制回路，宜采用控制开关自动复位的接线。

(1)断路器的控制回路应满足下列要求：
1）应有电源监视。

并能监视跳、合闸回路的完整性。

2）应能指示断路器合闸与跳闸的位置状态，自动合闸或跳闸时应有明显信号。

3）合闸或跳闸完成后应使命令脉冲自动解除。

4）有防止断路器“跳跃”的电气闭锁装置。

5）接线应简单可靠，使用电缆芯最少。

断路器宜采用双灯制接线的灯光监视控制回路。

断路器在合闸位置时红灯亮，跳闸位置时绿灯亮。

500kV变电站断路器采用弱电控制时也可采用单灯制接线。

在配电装置就地操作的断路器，可只装设监视跳闸回路的位置继电器，用红、绿灯作位置指示灯，正常时暗灯运行，事故时绿灯闪光，并向控制室或驻所值班室发出声、光信号。

(2) 当断路器采用电流起动的“防跳”接线时，应满足以下要求：
1)防跳继电器的动作时间，不应大于跳闸脉冲发出至断路器辅助触点切断跳闸回路的时间。

2)一般利用防跳继电器的常开触点，对跳闸脉冲予以自保持。

当保护跳闸回路串有信号继电器时，该防跳继电器触点应串接其电流自保持线圈。

当选用的防跳继电器无电流自保持线圈时，亦可接适当电阻代替，电阻值应保证信号继电器能可靠动作。

3)当发电厂与变电站有两组蓄电池时，对具有两个独立跳闸系统的断路器，应由二组蓄电池的直流电源分别供电。

当保护有两组出口继电器时，也应由不同的出口继电器分别接至两个跳闸绕组。

4)分相操动机构的断路器，当设有综合重合闸或单相重合闸装置时，应满足事故时单相和三相跳、合闸的功能。

其它均应采用三相操作控制。

5)主接线为一个半断路器接线时，为使二次接线运行，调试方便，每串的二次接线宜分成五个安装单位。

当为线线串时，每条出线各为一个安装单位，每台断路器各为一个安装单位；当为线路变压器串时，变压器、出线，每台断路器各为一个安装单位。

当线路接有并联电抗器时，并联电抗器可单独作为一个安装单位。

6)500kV倒闸操作用的隔离开关应能远方及就地操作；检修用的隔离开关、接地刀闸和母线接地器宜就地操作。

220kV及以下电压的隔离开关，接地刀闸和母线接地器宜就地控制。

隔离开关、接地刀闸和母线接地器都必须有操作（闭锁措施，严防电气误操作。

防电气误操作回路的电源应单独设置。

7)液压或空气操动机构的断路器，当压力降低至规定值时，应相应闭锁重合闸、合闸及跳闸回路。

对液压操动机构的断路器，宜不采用压力降低至规定值后自动跳闸的接线。

弹簧操动机构的断路器应有弹簧拉紧与否的闭锁。