石化厂聚丙烯车间变电所电气设计(附件)
电力工业是国民经济发展的基础，它与国家的兴衰和人们的生活有着密不可分的关系，随着经济的快速发展和现代工业的崛起，供电系统的设计向着全面化、系统化发展。本文介绍了对石化厂聚丙烯车间10KV变电所控制系统的设计步骤，主要对断路器电控制系统，监控系统进行设计。
本次设计首先对断路器的控制系统进行设计，并对仪器选型，再对信号系统进行设计，用发声发光装置实验对系统的监视，接着对测量系统进行设计，实现对变电站各种参数的测量，再对变电站的自动装置进行设计，包括自动重合闸和备用电源自动投入系统。并在最后对变电站综合自动化进行了探讨。
在本设计完成后，基本能实现对变电所的各个系统的控制，监控。运行人员只要在控制室即可对变电站进行控制。
关键词 变电站 断路器 测量仪表 重合闸
目 录
1 引言 1
2 变电所操作电源的选择 1
2.1由蓄电池供电的直流操作电源 1
2.2由硅整流器供电的操作电源 1
3 变电所控制回路设计 2
3.1控制开关的选取 3
3.2 灯光监视的断路器控制回路 3
3.3 灯光监视的断路器控制回路器件的选择 6
3.3闪光电源的构成 6
4 变电所的信号回路设计 8
4.1对信号回路的要求 8
4.2事故信号装置 8
4.3中央复归能重复动作的事故音响装置 9
4.3预告信号电路的设计 11
5 绝缘检查装置和测量仪表 12
5.1直流系统的绝缘监察装置 12
5.2对电气仪表的一般要求 15
5.3带绝缘监视的母线监 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
控设计 16
5.3变配电装置中各部分仪表的配置 18
6 变电所自动装置设计 19
6.1三项自动重合闸装置设计 19
6.1.1三相一次自动重合闸的基本工作原理 19
6.2重合闸与继电保护配合方式选择 22
6.2备用电源自动投入设计 23
7 对变电站综合自动化的探索 26
7.1变电站综合自动化概述 26
7.2变电站综合自动化系统的基本特征 27
7.3变电站综合自动化系统的基本功能 27
7.5变电站综合自动化系统的数据通信 28
结论 29
致谢 30
参考文献 31 1 引言
电力工业是国民经济发展的基础，它与国家的兴衰和人们的生活有着密不可分的关系，随着经济的快速发展和现代工业的崛起，供电系统的设计向着全面化、系统化发展，企业生产用电量快速增加，对电能的质量、供电的可靠性需求也日益提高，所以对供电系统也有了更高的要求[1]。
供配电设计是一个由很多子系统组成的一个大系统，从用电负荷的分析计算，来确定配电方案，然后对变压器进行选型，制定变电所主接线方案，选择适合供配电的成套设备和高低压电气设备、通过短路计算对电气设备进行校验；还包括继电保护、二次回路及防雷与接地等的设计；除此之外，控制和监控系统也是不可缺少的环节。
随着微机技术的发展，微机监控、微机保护让变电站更加智能化，微机远动和微机录波装置使变电站控制更为方便，变电所的二次系统发展方向已经朝着微机化前进。在本设计最后简要介绍变电所综合自动化的基本内容。
2 变电所操作电源的选择
操作电源为继电保护装置、断路器的分合闸回路以及其它信号回路提供电能支持。变电所操作电源除了在正常情况下进行供电外，还要在事故情况下确保不间断供电，当电网中发生故障时，能保证断路器和继电保护装置可靠地动作。操作电源按其性质可分两种：直流操作电源、交流操作电源，适用于较复杂的继电保护及其他二次回路等，在小型发电厂广泛使用交流操作电源，因为它适用于较复杂的二次回路和继电保护，大中型规模的变电所采用直流操作电源较为合适。
2.1 由蓄电池供电的直流操作电源
优点：蓄电池的电压独立于被保护的电网。
缺点：需要建设有特殊要求的专用蓄电池室，购置大量的蓄电池组和充电设备，辅助设备众多，投入成本大，运行维护复杂，可靠性低。
2.2 由硅整流器供电的操作电源
（1）硅整流电容储能直流操作电源：由交流电源、补偿电容器和硅整流器组成。
硅整流器U1：作为断路器的合闸电源，并对控制回路供电，接线方式为三相桥式整流。
硅整流器U2：容量比较小，只用于向控制回路供电，接线方式为单相桥式整流。
在正常运行情况下，硅整流器U1、U2同时运行。当电力系统出现短路故障时，因交流电源电压下降，直流电压也相应下降，这时利用保护回路中并联的电容器C1、C2的储能来使断路器跳闸[2]。在故障被切除后，直、交流电压都恢复正常，电容器继续充足电能，为断路器下一次跳闸提供电能。
因为蓄电池直流供电系统需要建设有特殊要求的专用蓄电池室，购置大量的蓄电池组和充电设备，辅助设备众多，投入成本大，运行维护复杂，可靠性低。因此，现在已逐步被整流电源所代替。所以本车间选用硅整流直流操作电源。
3 变电所控制回路设计
断路器的控制分为集中控制和就地控制两类。集中控制是指在控制室内用控制开关（或按钮）通过控制回路对断路器进行操作，被控制的断路器与控制室之间一般都有几十米到几百米的距离，因此，又叫远方控制，一般用于35kV及以上的变电所中；就地控制是指在各个断路器安装处就地操作，一般用于6～10kV的变电所中。
对断路器的控制回路的基本要求是：
（1）断路器既能在远方由控制开关进行手动跳、合闸，又能在继电保护和自动装置作用下自动跳、合闸；
（2）断路器操作机构的跳、合闸线圈是短时通电设计制造的，当断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈；
（3）控制回路应有指示断路器跳闸与合闸的位置信号，而且能够区分自动跳闸或合闸与手动跳闸或合闸的位置信号；
（4）应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；
（5）应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；
（6）在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。
3.1 控制开关的选取
控制开关是电气工作人员对断路器进行分、合闸控制的操作元件，本次设计变电所采用LW2型控制开关。当手柄转动时，其触点盒内动、静触点的通断情况如表2-1所示。
这种控制开关共有六个位置，其中有两个预备操作位置（“预备合闸”和“预备跳闸”）、两个操作位置（“合闸”和“跳闸”）和两个固定位置（“合闸后”和“跳闸后”）。
合闸操作的顺序为：预备合闸→合闸→合闸后；
9-12
10-11
13-14
14-15
合闸
↗
?
?
?
?
×
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图3-2 由DX-3型闪光继电器构成的闪光电源
1 引言 1
2 变电所操作电源的选择 1
2.1由蓄电池供电的直流操作电源 1
2.2由硅整流器供电的操作电源 1
3 变电所控制回路设计 2
3.1控制开关的选取 3
3.2 灯光监视的断路器控制回路 3
3.3 灯光监视的断路器控制回路器件的选择 6
3.3闪光电源的构成 6
4 变电所的信号回路设计 8
4.1对信号回路的要求 8
4.2事故信号装置 8
4.3中央复归能重复动作的事故音响装置 9
4.3预告信号电路的设计 11
5 绝缘检查装置和测量仪表 12
5.1直流系统的绝缘监察装置 12
5.2对电气仪表的一般要求 15
5.3带绝缘监视的母线监 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
控设计 16
5.3变配电装置中各部分仪表的配置 18
6 变电所自动装置设计 19
6.1三项自动重合闸装置设计 19
6.1.1三相一次自动重合闸的基本工作原理 19
6.2重合闸与继电保护配合方式选择 22
6.2备用电源自动投入设计 23
7 对变电站综合自动化的探索 26
7.1变电站综合自动化概述 26
7.2变电站综合自动化系统的基本特征 27
7.3变电站综合自动化系统的基本功能 27
7.5变电站综合自动化系统的数据通信 28
结论 29
致谢 30
参考文献 31 1 引言
电力工业是国民经济发展的基础，它与国家的兴衰和人们的生活有着密不可分的关系，随着经济的快速发展和现代工业的崛起，供电系统的设计向着全面化、系统化发展，企业生产用电量快速增加，对电能的质量、供电的可靠性需求也日益提高，所以对供电系统也有了更高的要求[1]。
供配电设计是一个由很多子系统组成的一个大系统，从用电负荷的分析计算，来确定配电方案，然后对变压器进行选型，制定变电所主接线方案，选择适合供配电的成套设备和高低压电气设备、通过短路计算对电气设备进行校验；还包括继电保护、二次回路及防雷与接地等的设计；除此之外，控制和监控系统也是不可缺少的环节。
随着微机技术的发展，微机监控、微机保护让变电站更加智能化，微机远动和微机录波装置使变电站控制更为方便，变电所的二次系统发展方向已经朝着微机化前进。在本设计最后简要介绍变电所综合自动化的基本内容。
2 变电所操作电源的选择
操作电源为继电保护装置、断路器的分合闸回路以及其它信号回路提供电能支持。变电所操作电源除了在正常情况下进行供电外，还要在事故情况下确保不间断供电，当电网中发生故障时，能保证断路器和继电保护装置可靠地动作。操作电源按其性质可分两种：直流操作电源、交流操作电源，适用于较复杂的继电保护及其他二次回路等，在小型发电厂广泛使用交流操作电源，因为它适用于较复杂的二次回路和继电保护，大中型规模的变电所采用直流操作电源较为合适。
2.1 由蓄电池供电的直流操作电源
优点：蓄电池的电压独立于被保护的电网。
缺点：需要建设有特殊要求的专用蓄电池室，购置大量的蓄电池组和充电设备，辅助设备众多，投入成本大，运行维护复杂，可靠性低。
2.2 由硅整流器供电的操作电源
（1）硅整流电容储能直流操作电源：由交流电源、补偿电容器和硅整流器组成。
硅整流器U1：作为断路器的合闸电源，并对控制回路供电，接线方式为三相桥式整流。
硅整流器U2：容量比较小，只用于向控制回路供电，接线方式为单相桥式整流。
在正常运行情况下，硅整流器U1、U2同时运行。当电力系统出现短路故障时，因交流电源电压下降，直流电压也相应下降，这时利用保护回路中并联的电容器C1、C2的储能来使断路器跳闸[2]。在故障被切除后，直、交流电压都恢复正常，电容器继续充足电能，为断路器下一次跳闸提供电能。
因为蓄电池直流供电系统需要建设有特殊要求的专用蓄电池室，购置大量的蓄电池组和充电设备，辅助设备众多，投入成本大，运行维护复杂，可靠性低。因此，现在已逐步被整流电源所代替。所以本车间选用硅整流直流操作电源。
3 变电所控制回路设计
断路器的控制分为集中控制和就地控制两类。集中控制是指在控制室内用控制开关（或按钮）通过控制回路对断路器进行操作，被控制的断路器与控制室之间一般都有几十米到几百米的距离，因此，又叫远方控制，一般用于35kV及以上的变电所中；就地控制是指在各个断路器安装处就地操作，一般用于6～10kV的变电所中。
对断路器的控制回路的基本要求是：
（1）断路器既能在远方由控制开关进行手动跳、合闸，又能在继电保护和自动装置作用下自动跳、合闸；
（2）断路器操作机构的跳、合闸线圈是短时通电设计制造的，当断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈；
（3）控制回路应有指示断路器跳闸与合闸的位置信号，而且能够区分自动跳闸或合闸与手动跳闸或合闸的位置信号；
（4）应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置；
（5）应有指示断路器控制回路完好性的监视信号；
（6）在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。
3.1 控制开关的选取
控制开关是电气工作人员对断路器进行分、合闸控制的操作元件，本次设计变电所采用LW2型控制开关。当手柄转动时，其触点盒内动、静触点的通断情况如表2-1所示。
这种控制开关共有六个位置，其中有两个预备操作位置（“预备合闸”和“预备跳闸”）、两个操作位置（“合闸”和“跳闸”）和两个固定位置（“合闸后”和“跳闸后”）。
合闸操作的顺序为：预备合闸→合闸→合闸后；
9-12
10-11
13-14
14-15
合闸
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图3-2 由DX-3型闪光继电器构成的闪光电源
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