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本科毕业设计说明书 煤矿 110kV 变电所副井保护系统设计 110KV COAL MINE TRANSFORMER SUBSTATION AUXILIARY SHAFT PROTECTION SYSTEM DESIGN 学院（部）：电气与信息工程学院 专业班级：电气工程及其自动化 08-6 班 学生姓名：邱国强 指导教师：杨岸 副教授 2012 年 5 月 25 日 安徽理工大学毕业设计 副井保护 系统设计 摘要 本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内 容。其中，变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算和相关继电保护的计算。对主要设备如主变压器，架空线路，母线和开关柜进行了选型计算及校验，微机保护部分的设计选用 PLC 进行硬件系统配置和软件的设计。本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置，指出了矿井提升机继电保护装置 的必要性。然后介绍了继电保护的原理，再结合实际情况，提出了一套运用 PLC 技术 来设计矿井提升机综合继电保护装置的方案。该套综合后备保护装置的原理为:通过采 集各种信号，由软件程序进行处理，并判断是否动作及报警，处理后的数据用于显示和存储查询。文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明，其中软件设计是该装置的控制部分，硬件是该装置的执行部分。另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图。关键字：继电保护，PLC，微机监控 I 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 110KV COAL MINE TRANSFORMER SUBSTATION AUXILIARY SHAFT PROTECTION SYSTEM DESIGN ABSTRACT The graduation project is about changing power distribution substation transformer substation monitoring system design and microprocessor-based protection systems content.Among them,the part of distribution design change to the 3rd Mine of Pan,Huai-nan Mining Industry,the distribution for the selection of subjects related to computing and the calculation of relay protection.Major equipment such as main transformers,incoming lines,bus bar and switchgear for the selection of calculation and check.The part of microprocessor-basedprotection system design,selected PLC hardware system configuration and software design.This paper introduces the auxiliary shaft hoist and its protective relaying protection device.Thepaper points out that mine hoist relay protection device is necessary.Then it introduces the principle of relay protection,combined with the actual situation,proposed a set of using single chip computer technology to the design of mine hoister synthetic protection device for.The integrated backup protective devices principle is:through the acquisition of a variety of signals,a software program for treatment,and determine whether the action and alarm,the processed data is displayed and stored for query.This paper focuses on the relay protection device hardware and software are introduced and analyzed.The software design is the portion of the controlled apparatus,hardware is the operative portion of the devices.Furthermore the hardware structure and program flow diagram and the program flow diagram are given.Keywords:Relay，PLC，Microcomputer monitoring II 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 目录 摘要 .I ABSTRACT.II 1 绪论 .1 1.1 概述.1 1.2 副井提升机继电保护要求 .1 1.3 副井监控系统的任务 .2 1.4 微机监控系统的组成及特点 .2 1.4.1 微机监控保护系统的组成 .2 1.4.2 微机监控保护系统的特点 .3 2 副井变电所一次设备选型 .3 2.1 总体负荷计算 .3 2.2 无功补偿的目的 .5 2.3 无功补偿的计算 .5 2.4 主变压器的选型 .6 2.4.1 主变压器选择原则 .6 2.4.2 主变台数的选择.7 2.4.3 主变压器容量的选择 .7 3 主接线方案的确定 .8 3.1 电气主接线的设计原则 .8 3.1.1 安全性要求.8 3.1.2 可靠性要求.8 3.1.3 灵活性要求.8 3.1.4 经济性要求.8 3.2 电气主接线的设计步骤 .9 3.3 电气主接线的选择 .9 3.4 导线的选择.11 3.4.1 选择的方法.11 3.4.2 气候条件.11 3.4.3 高压架空线的选择 .11 3.4.4 配电母线到变电所的电缆选择 .12 3.4.5 线路上的电压和功率损失 .12 i 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 3.4.6 高压开关柜的选择 .13 3.4.7 其它设备的选择.14 4 短路电流的计算及设备校验 .14 4.1 绘制计算电路.15 4.2 短路电流计算.15 4.2.1 最大运行方式下的计算 .16 4.2.2 高压开关柜的选择及 10kV 电缆的选择.17 4.3 电气设备的选择和校验 .20 4.3.1 选择与校验电器的原则 .20 4.3.2 10kV 高压电气设备的选择与校验 .21 4.3.3 断路器的选择与校验 .21 4.3.4 负荷开关的选择和校验 .21 4.3.5 10kV 母线的选择和校验 .21 5 副井的继电保护.23 5.1 电流速断保护.23 5.2 过流保护.24 5.2.1 过电流保护的整定计算 .25 5.2.2 灵敏度检验.25 5.3 零序电流保护.25 5.4 三相一次重合闸 .26 6.硬件设计.27 6.1 设备的功能要求 .27 6.1.1 传统设计方案的缺点 .27 6.1.2 新方法的引入.27 6.2 硬件设计电路.27 6.2.1 S7-200 系统概述.27 6.2.2 S7-200 系列 PLC 的特点及产品类型 .28 6.2.3 S7-200 系列 PLC 的基本硬件组成.28 6.3 可编程控制器基本结构 .30 6.3.1 CPU 模块.30 6.3.2 存储器.30 6.3.3 输入/输出模块.31 6.3.4 电源模块.31 6.3.5 底板与机架.32 ii 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 6.3.6 可编程控制器系统的其他设备 .32 6.4 系统硬件电路设计 .32 6.4.1 主保护板的设计.32 6.4.2 人机接口板电路的设计 .35 7 软件流程.38 7.1 PLC 的工作过程.38 7.1.1 输入采样阶段.38 7.1.2 用户程序执行阶段 .38 7.1.3 输出刷新阶段.38 7.2 软件设计总体结构 .39 7.3 主保护程序软件设计 .39 7.4 故障判断处理程序 .41 7.5 人机接口的通信 .42 8 设计线路图.43 8.1 NSP788 测量回路.43 8.2 操作回路，信号回路 .44 8.2.1 合闸操作.45 8.2.2 跳闸操作.45 8.3 断路器防跳.45 8.4 断路器信号回路和辅助回路 .46 8.5 储能回路.47 总结 .48 参考文献.49 致谢 .50 iii 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 1 绪论 1.1 概述 80 年代以来，我国微型计算机及其应用技术发展很快，在电力系统继电保护和自动 装置的领域里影响深远。虽然我国在计算机保护方面的研究工作起步较晚，但进展迅速，并卓有成效。在我国,微机继电保护的发展大体上经历了三个阶段:第一阶段为以单 CPU 硬件结构 为主，数据采集系统由逐次逼近式的 AD574 芯片构成，硬件及软件的设计符合我国高 压线路保护装置的“四统一”设计标准，特点是采用单 CPU 结构及多路转换的 ADC 模 数转换模式，以 1984 年华北电力学院研制的 MDP-1 型微机保护为代表；第二阶段为以 多个单片机构成的多 CPU 硬件结构为主，数据采集系统为 VFC 电压一频率转换原理的 计数式数据采集系统硬件，软件的设计方面，利用多 CPU 的特点，强化了自检和互检 功能，使硬件故障可定位到插件，对保护的跳闸出口回路，具有完善的抗干扰措施防止 拒动和误动，代表产品为华北电力学院研制的 WXH-11 和 WXB-11 型保护；第三阶段 为以高性能的 16 位单片机构成的硬件结构为主，具有总线不引出芯片，电路简单的特 点，抗干扰能力进一步加强，完善了通信功能，为变电站综合自动化系统的实现提供了 强有力的环境，其代表产品为北京四方公司开发的 CSL-101 系列的线路保护和 CST-200 系列的变压器保护。本课题针对副井提升机继电保护，对其供电进线中各种主要设备和二次保护进行研 究和设计。涉及的主要包括：负荷计算、主变压器的选型、110kV 架空线和母线的选型 及校验、10kV 母线的选型、短路电流的计算、并联电容器和高压开关柜的选择、继电保护的整定计算等，其中以副井提升机进线的微机保护及监控作为重点。1.2 副井提升机继电保护要求 继电保护的基本要求有四项：A）可靠性：保护动作在应当动作时可靠动作，非动作情况下应不动作。B）选择性：首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，保证无故障设备继续运 行，当故障设备或线路本身的保护或断路器等拒动时，允许有相邻设备或线路的保护或 断路器等设备切除故障部分。C）灵敏性：在设备或线路的保护范围内发生故障时，保护装置应有必要的灵敏系 数以保障其保护的可靠运作。D）速动性：保护装置能尽快切除故障以提高系统的稳定性，减轻故障设备和线路 1 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 的损坏程度，缩小故障波及范围，提高重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果。然而随着微机技术的不断发展，特别是网络技术的应用，使得继电保护向网络化智 能化发展，相应的，变电所远程监控与保护系统的覆盖范围越来越广，功能也越来越强 大。本课题下讨论的关于副井提升机继电保护的变电所微机远程监控与保护系统有如下 功能：a）数据采集功能：系统对所有的模拟量、开关量进行实时和定时数据采集，定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘作为历史记录，并能报表打印。b）数据处理功能：系统能对模拟量进行合理性的校验和上下限比较，对开关量进行实时扫描，对事件记录输出并报警，对重要的历史数据进行处理并存盘。c）远程控制与操作：可依照既定保护方案以程序控制方式对断路器进行自动操作，或者，通过监控主机的键盘和鼠标以人工方式对断路器进行控制操作。1.3 副井监控系统的任务 目前我国众多大中型企业都面临技术改造问题，随着监控的覆盖面的扩大，监控系统的任务也日益繁重，系统技术改造是一项重要的技改工作。此微机远程监控保护系统 的主要任务就是监视副井提升机进线的运行生产过程,实现各类操作控制，完成其生产过程的监测、保护与控制。所以该系统首先要能够实时生产过程中的各种实时信息，更新 数据库，为监控系统提供真实可靠的运行信息。能提供正常情况下的运行显示，调用所有的数据，完成各种管理提示及统计报表等工作。实时监视生产过程中的各类异常报警(如短路、过载、过压、欠压、过电流等)信号，并做出相应的保护与控制。此外，此系统不仅要在本地完成监视现场运行数据，对现场仪表进行标定，对操作参数进行修改，实现各种先进控制，方便地完成对控制系统的监视、设置参数等功能，而且在远程和异地也能实现控制系统操作和运行数据的传输，实现资源共享。1.4 微机监控系统的组成及特点 1.4.1 微机监控保护系统的组成 110kV 微机远程监控保护系统由主站设备（PC 机）和远端设备 PLC 监控单元两部分构成。系统硬件由主机及其外部设备，多台 PLC 智能控制单元及其外部设备，RS-485 接口组成。远端设备安装在变电所内（每路一台），主要完成对模拟量的采集和检测，将运行状态和数据发送给主站，并能接收主站发送来的命令。主站设备是一台装有监控 软件的 PC 机，安装在控制中心或值班室，进行设置参数或控制，通过串口和远端设备相连。远端设备站软件可以管理整个系统的所有远端设备，如，当远端送来的被控对象出现异常信息时，主站会提示报警，将数据存入数据库中，并能提供历史数据查询及数 2 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 据曲线的绘制等。上位机与下位机的通信采用主从式 RS-485 接口通信网络。1.4.2 微机监控保护系统的特点 采用微机远程监控保护系统后，对于一次系统没有影响，一次设计仍按常规设计。二次系统的设计除保护外，在开关柜上有测量与控制信号，控制室的控制与信号屏上仍有一套测量与控制信号，这两套测量信号与控制都进入计算机，为了减小二次回路的负担，减少事故隐患，设计的工作量，工程投资及日后的维护工作，取消了保护屏、信号屏、控制屏及测量表计，仅保留开关柜上的一部分。变电所二次系统功能在采用微机监控后没有发生改变，而且在某些方面还得到加强。在采用变电站成套微机保护后，二次回路设计变化较大。微机保护以一个配电回路为单位，把这一回路的测量、保护及控制信号由一个独立的 PLC 来完成，形成一个独立完整的微机监控单元。此外，系统抗干扰能力强，可扩展性好。可对全厂供电系实现远距离测量、监控，值班人员可以随时观察到整个供电系统的运行情况，出现事故时监控系统能立即报警并进行打印记录，工作 人员可以通过这些信息迅速判断事故发生地点、查找事故发生原因，并及时做出相应的处理，从而减少停电的时间。日常工作时微机监控系统还可以根据要求打印出各种测 量数据，而不必象以前需要人工抄表记录，减轻了工作人员的劳动强度，更为重要的是通过测控可合理地进行负荷调配、节约电能、降低能耗、优化运行。2 副井变电所一次设备选型 2.1 总体负荷计算 各组符合的计算：1.有功功率 P K X Pei 2.无功功率 Q P tan 3.视在功率 S p 2 Q 2 式中：Pei：每组设备容量之和，单位为 kW；K X ：需用系数；COS：功率因数。总负荷的计算：1.有功功率 P K1 P 2.无功功率 Q K 1 Q 3.视在功率 S 2 2 P Q 4.自然功率因数：COS 1 P /S 3 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 序 设 备 电 高压电动 总 号 负 荷 压 机 台 名称(数/k 型 额定 工 V 式 容量 作 )(kW)台 数 1 主 井 10 同 4000 1/1 提 升 步 机 2 副 井 10 直 1700/2/2 提 升 流 2200 机 3 通 风 10 同 3000 2/1 机 步 4 压 风 10 同 550 5/4 机 步 5 瓦 斯 10 异 800 4/2 泵 步 6 制冷 10 降 温 系统 7 地面 0.低压 38 系统 8 井下 10 高 压 负荷 9 变 电 所 总 计 表 2-1 负荷计算表 设备容量 需 用 Cos tan 使用容量 系 数 Kx 总容 工 作 Pj Qj Sj 量 容 量 (kW)(kvar)(kVA)(kW)(kW)4000 4000 0.95 0.9 0.48 3800 1920 4222 3900 3900 0.9 0.6 1.33 3510 4680 5850 6000 3000 0.742-0.9-0.48 2226-1077 2473 2750 2200 0.75-0.9-0.48 1650-798 1833 3200 1600 0.75 0.75 0.88 1200 1058 1600 2000 2000 0.7 0.75 0.88 1400 1235 1867 8000 0.8 0.75 0.88 6400 5643 8533 6000 0.8 0.7 1.02 4800 4896 6857 0.82 0.70 24986 17557 30538 4 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 2.2 无功补偿的目的 无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，这一些原因是电力系统基础的常识，在这里不多作特殊说明。电力系统要 求用户的功率因数不低于 0.9(本次设计要求功率因数为 0.95 以上)，因此，必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。2.3 无功补偿的计算 1.计算考虑主变损耗后的自然因数 Cos 1：P1 P Pb Q1 Q Qb Cos 1 P1/P1 2 Q1 2 2.取定补偿以后的功率因数：Cos 2 为 0.95：3.计算补偿电容器的容量：QC P tan 1 tan 2 4.计算补偿电容器的个数：N c Qc/qc 式中：N c 单个电容器的容量，单位 kvar。按照 3 的整数倍取定补偿器的个数 Ncs，然后计算出实际的补偿容量：Qcs N cs*qc 5.计算补偿以后的实际的功率因数，补偿后实际的功率因数大于 0.9 为合理 由 Pj=Pj=24986kW Qj=Qj=17557k var Sj(Pj 2 Qj 2)249862 175572 =30538kVA 可知:tan=Q j=0.7则 cos=0.820.9 Pj 以选择 cos=0.95 作为计算基准。为了提高系统功率因数，应并联电容器作为补偿装置。应该补偿的无功功率为：Qc=Pj tan(cos0.82)tan(cos0.95)=9220k var 查资料知应该选择型号为 TBB10-1200/200 的电容柜，并且电容柜的数量为：5 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 N Qc 9220 个 Q(U)2 8 1200(10)2 U N 10 实际补偿的容量为：Q=8*1200=9600 k var。此时功率因数 cos cos(arctan 17557 9600)0.99 0.90 符合要求。24986 系统经过无功补偿后总的无功为：Qj 17557 9600 7954k var 实际的视在功率为：Sj(Pj 2 Qj 2)24986 2 7954 2 26221kVA 无功补偿后 10kV 侧和 110kV 侧的负荷计算如表 2-2 所示 表 2-2 无功补偿后变电所的计算负荷 计算负荷 项目 cos P/kW Q /k var S/kVA j j j 10kV 侧补偿前负 0.82 24986 17557 30538 荷 10kV 侧无功补偿 -9600 容量 10kV 侧补偿后负 0.99 24986 7954 26221 荷 主变压器功率损耗 0.015 Sj=458 0.06 Sj=1832 110kV 侧负荷总计 0.933 25444 9786 27261 2.4 主变压器的选型 2.4.1 主变压器选择原则 为了保证每年电容按 10%的增长，并在 10 年内能满足要求，并按下列方案进行综合考虑：1.明备用方式，即 2 台主变压器的容量都满足(表 2-2)的要求，任何情况下都有 1 台运行，两台主变压器互相备用。2.暗备用方式，即 2 台主变压器的容量之和满足(表 2-2)的要求。正常情况下两台主变运行，故障情况下一台运行，因此，每台变压器的容量应满足安全用 电要求，即保证、类负荷的供电，一般要求满足全部负荷的70%-80%。3.在设计中，初期变压器可采用明备用，后期可采用暗备用方式。6 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 2.4.2 主变台数的选择 1.对大城市郊区的一次变电站，在低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。3.对于规划只住两台主变压器的变电站，其变压器基础宜大于变压器容量的 1-2 级设计，以便符合发展时更换变压器的容量。2.4.3 主变压器容量的选择 按照上述原则确定变压器容量后，最终应选用靠近国家的系列标准规格。变压器容量系列有两种，一种是 R8 容量系列，一种是 R10 容量系列。我国国家标准GB1094 电力变压器确定采用 R10 容量系列。综合上述各种因数，确定该站主变压器采用 2 台 31500MVA 的变压器。当前我国电力系统基本都是三相制接线，尤其我省电力系统还没有单相供电的 系统，故为了能接入系统运行，并能保证系统的安全稳定运行。结合该地区的实际 情况，故采用双卷变压器，电压等级为 110kV 与 10kV。因为该地区 110kV 电压不是很稳定，为了保证 10kV 供电系统的质量，本站采 用有载调压方式，这样才能达到随时调整电压的目的。冷却方式采用自冷型冷却方 式。变压器 110kV 侧中性点隔离开关接地，公式装设避雷器保护。综合上述几种情况：结合厂家的一些产品情况，故本站变压器型号：SZ10-31500/110。变电站全部负荷 S 总=27261kVA 变压器的初选容量 S=80%*S 总=0.80*27261=21808kVA 选两台 31500kVA 的变压器。主变压器：231500kVA 三相双卷自冷型油浸变压器。电压等级：110kV/10kV 故主变参数据如下：表 2-3 主变压器数据 电压组合及分接范围 阻抗电压%空载电流%型号 高-低 连接组 高压 低压 SZ10-10.5 10.5 1.3 YN，d11 110 8*1.25%31500/110 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设7 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 3 主接线方案的确定 3.1 电气主接线的设计原则 电气主接线设计的基本原则为：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。因此，变电所主接线的设计必须满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求。3.1.1 安全性要求 安全包括设备安全和人身安全。因此，电气主接线必须遵照国家标准和电气设计规范，正确设计电气回路，合理选择电气设备，严格配置正常监视系统和故障保护系统，全面考虑各种保障人身安全的技术措施。3.1.2 可靠性要求 可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。提高供电可靠性的途径很多，例如，设置备用电源并采用备用电源自动投入装置、多路并联供电等。电 气设备是供电系统中最薄弱的元件，为了使供电系统工作可靠，接线方式应力求简单清晰，减少电器设备的数目。3.1.3 灵活性要求 灵活就是在保障安全可靠的前提下，主接线能够适应不同的运行方式。例如负荷较轻时，能方便地切除不必要的变压器，而在负荷增大时，又能方便的投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。3.1.4 经济性要求 经济是在满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用。但是，在投资 增加不多或经济许可的情况下，应尽量提高供电可靠性，减少停电损失。确定供电方式还应考虑未来用电负荷的发展。有的工厂和企业是分期建设的，由于 没有分析研究进一步发展情况下如何做到使原有的接线方式易于合理改造，致使接线方 式零乱、复杂，互不衔接而影响了供电的可靠性和灵活性，在基建投资上也造成极大的浪费。8 生姓名指导教师邱国强杨岸副教授年月日安徽理工大学毕业设计副井保护系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容其中变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算选用进行硬件系统配置和软件的设计本论文介绍了矿井提升机及其继电保护保护装置指出了矿井提升机继电保护装置的必要性然后介绍了继电保护的原理再结合实际情况提出了一套运用技术来设计矿井提升机综合继电保护装置的方显示和存储查询文中着重继电保护装置的硬件和软件设计进行了分析和说明其中软件设计是该装置的控制部分硬件是该装置的执行部分另外给出了硬件的组成图及程序框图和程序流程图关键字继电保护微机监控安徽理工大学毕业设 安徽理工大学毕业设计 3.2 电气主接线的设计步骤 电气主接线的设计是发电厂、变电站整体设计的重要内容之一。实际的发电厂、变电站的工程设计是按照工程基本建设程序设计的，按实施进程一般分为四个阶段：初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计。其设计工作量大、专业划分较细。考虑到我们学生的设计时间不长，以实际工程设计的方式完成全部设计工作显然是不可能的。因此，在设计内容上主要侧重教学需要，掌握主要的和基本的电力工程设计与工程计算方法，这相当于实际电气初步设计的程度。电气主接线设计的一般步骤：1原始资料分析。根据下达的设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，各电压等级拟订可采用的数个主接线方案。2对拟订的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该 满足系统和用户对供电可靠性的要求，最后确定何种方案，要通过经济比较，选用年运 行费用最小的作为最终方案，当然，还要兼顾到今后的扩容和发展。3绘制电气主接线图。按工程要求，绘制工程图，图中采用新国