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220kv智能变电站设计

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''',,f!索取号':TP273密级:么开'?.??_,'I戚誘U4一I)硕±学位论文*220kV智能变电站设计,-.'''..‘V、%,‘.杞'乂r、辟-;^\<H:vV:'->早.1作右:骑刊蹲苗.评故兴,、.I.--..,.:v'.气一.-■,'■'.-V.,.,研究生;栗桂娜指导教师;陈玉庆副教授培养单位:工学院一级学科:控制科学与工程二级学科:控制理论与控制工程'■完成时间:2015年3月20.::日:::;笞辩时闻;2015年6月8日f甲:V笠嫌技巧巧宽帝軒域掘;转马 曲阜师范大学研巧生学位论文独创任声明""""(根据学位论文类型相应地在□划V)本人郑重声明:此处所提交的博±口/硕±回论文《220kV智能变电站设辻》,是本人在导师指导下,在曲阜师范大学攻读博ia/硕古口^位期间独立进行研巧工作所取得的成果。论文中除注明部分外不包含他人己经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中。[^明确的方式注明本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名;日期;〇、聲梅娩T/&U^曲阜师范大学研巧生学位论文使用授权书""""(根据学位论文类型相应地在□划V)《220kV智能变电站设计》曰/系本人在曲阜师范大学攻读博±硕±15^?/。位期间,在导师指导下完成的博±□硕±^5^位论文本论文的研究成果归曲阜师范大学所有,本论文的研巧内容不得其他单位的名义发表。本人完全了解曲阜师范大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本。,允许论文被查阅和借阅本人授权曲阜师范大学,可采用影印或其他复制手段保存论文,可公开发表论文的全部或部分内容。^作者签名;日期:一导师签名:日期;如《則可 ?巧要随着电网智能化的发展,作为其最基本的组成部分智能变电站也必将替代传统变电站的位置,成为其最基本、最关键的部分。它采集电网基础运行数据并执行相应的命、令,将站内设备状态信息数字化、通信设备网络化信息集成标准化作为根本要求,变电站智能系统具有集信息捜集、信息测量、保护化及计量、监测等的能力。能将设备巧一态、运行模式与电力调度协调统,能够完成基于状态的全寿命周期性全面管理,将系统的在线状态及时采集和上传,形成电网的智能操作控制、自动调节及更智能化的实施,确保电网更安全可靠更稳定髙效的运行。本设计的主题是220kV智能变电站实用设计。论文中根据区域供电负荷要求和地区环境条件对变电站所址及形式进斤选择和确定,,结合相关部口规定并考虑靠近进线端最终确定所址位于五莲县距县城南偏东15公里左右处。南西略村至大注村乡村水泥路W。。北站址处±地为建设用地,不存在征地民事纠纷问题户内布置。依据现有变电技:主220;tr部分选术,满足供电可靠性要求,结合国网通用设计得出最终接线方案接线llOikF用双母线接线,带母联断路器,远景工语接线方式同本期部分选用双母线;主接线接线,带母联断路器,远景工程接线方式也同本期主接线35AF部分工程本期选用单母;线分段接线一,带个分段断路器,两组母线设备,远景工程接线方式为单母线H分段接线,带两个分段断路器,H组母线设备。据城区供电需求和变电容量结合负荷计算确定主变压器本期上两台每台容量180MVA,远景兰台每台容量180MVA器低压部;在变压分配置无功补偿设备。为选择各电气元件而进行了短路电流汁算,并对相应电气设备按照正常运行条件进斤选择按H相短路条件校验。根据建设智能变电站的需求设计中配置二次保护部分,并对保护监测等内容做详细论述。附电气主接线图。文章详细阐化了本设计智能变电站的基本情况,W220kV智能变电站的设计施工为基础一二次保一,做出了次主接线的设计方案及护设计。对次设备按《电力工程电气设计手册》安装距离要求进行变电站内布置。附电气平面布置图。深入结合当前智能变电站试点工程的研究情况和建设情况,对本变电站的主接线进行优化合理的布置。本智能变电站的设计突出了节能降耗、环境友好、占地少、整合房间减少建筑面积,节约投资等;结合现国内现阶段智能变电站的应用实施情况提出了工程的实施方案。关键词、设备校验、二次保护。:智能变电站、电气主接线、短路电流计算、设备选择I AbstractAbstractSmartsubstationisthebasiclinkofthesmartridandthemostcriticallink.Withgthebasicrequirementsofto化1stationinformatio打出gitization,communicationlatformnetwork!打andinformationsharinstandardizationitcancollectthebasicpgg,oeratondataexecutethecorresondincommandsandautomatcalKalizepi,pgilyfunctionsincludinginformationcollection,measureme打t,protectionmeasurement,andmonitoringetc.Thesmartsubstationcanachievethecomprehensiveinteractionsofeuimentinformatoneratonsateandowerdsatchnrealizetqpi,opitrgypipig,he--wholeli拓cycleintegratedmanaementinbasicstatecollectandsharetherealtimeg,t-oeraiondataofowerridssuorttheridrealtimecontrolintellientppg,ppg,gadustmentandvariousadvancedalicationandensuresafeandstableoerationofjpp,ppowerridsofalllevels.gThepaperfocusesonthepracticaldesignof220kVsmartsubstation.Thesubstato打siteandformareseecedinaccordancewteativecharereurementiltih打ggqiandiregionalpowersupplyenvironm钓AandalsotaketheKgulationsofrelevantdepartmentsandclose1;othewireterminalintoconsideration.FinallythesiteisdeterminedtobelocatedinSouthRizhaoWuliancountywestabout15km,northwestoOietoucountabout3kmwestofSouthXiyuvillaeaboutIOGOmnorthof化ey,g,concretepathfromSouthXiyuvillagetoDawavillage.Thelandofthesiteisconstructionlandthusciv"disuteca打beavoided.Thefinalwirinlanofinner,pgplayoutisdeterminedwithrefere打ce化thecurrentpowertransformationt;echnology,theobjectiveofmaintainingpowersupplyKiiabilityand化edesignofstategrid:thecurrentroectand-pjtheadvancedprojectof220KVadoptthedoublebusconnection,euiedwithbuscoulebreakerthecurrentroectandtheadvancedroectofqppp;pjpjKV-llOadotdoublebusconnectioneuiedwithbreakerthecurrentroectofp,qpp;pj3-5KVusessinglebuswithsubsectio打connectioneuiedwithasubsectionbreaker,qppKV-andtwosetofbuseuimenttheadvancedroectof35emlossinlebuswithqp;pjpygthreesubsectio打connectio打equippedwithtwosubsectionbreakersandthreesetsofbusequipments.Twosetsofmaintransformersareadoptedinlinewiththecityowerpsuplthesubstationcaacitandtheloadcalculationeachfor180MVAcaacitpy,py,pyi打化iscurrentroectandeachfor180MVAinthatadvancedroect.O打化isbasis,pj^pjtheproperireactiveowercomensationshouldbetakeninthelowvoltaeside.Theppg-tshortcircuicurrentcalculationsaremadeforalltheelectricalcomponentsselection.n AbstractInadditionalltheelectricaleuimentschosenundernormaloerationconditions,qpparecheckedwtt--ttihhreephraseshortcircuicondiionincludincircuitbreaker,g,atttisolinswitchcurrenttransform饼volaetra打sformerHhni打arresterand化eg,,g,ggoutletandini巧lines.Themainelectrcaconnectiondiaramisattached.ilgThebasicsituatio打ofsmartsubstationhasbee打exploredinthethesis.Basedonthedesignandconstmctio打ofthe220kVsmartsubstation,thethesishasmadeadesignplanofthemainwiringandsecondaryprotection.Forrimareuipment,thepyqinnerlayoutofthesubstationisdesignedwithreferencetothedistancerequirementsinDesignManualofElectricalPowerEngineering.Atlastthelayoutchartisattached.Themainwiringofthissubstationhasbeenoptimizedinarrangementwi化considerationofthecurrentresearchandconstructionsituationofsmartsubstation-p"otproects.Thedesinri打cileofthesmartsubstationinclude:eoleorientedjgpppp,environmentalfriendlsafeandreliablesimleandracticalinnovativeandotimaly,,p,ppandresource-sav化altstttrting.sohighlihhefeauresofsavingenergyeaing,genvironmentfriendlycoverinlesslandreducinbuildinareawithroom,g,ggintegrationandsavinginvestment.Besidesanimlementationlanoftheroectis,pppjp山forwardincombinationw伽化ecurrentappKcatio打andimlementationsituationpofdome巧icsmartsubstations.KeMa-word:Smartsubstationintrcaconnecto打Shortcrctcurrty;eleciliiiden;calculationEuimentseectionUnitSecondarrotection;qpl.check.yp阻 as目录I摘要AbstractII1第章概论11.1智能变电站当前国内外发展概况11.2本地区建设变电站的亟需性11.3变电站主要设计内容21.43本章小结第2章变电站电气方案确定42.1变电站所址及形式确定42丄1站址的自然条件42丄2工程地质、水文和气象条件522.变电站形式确定62.2.1主变压器的确定62.2.2工趕建设规模82.2.3设计方案92.2.4电气主接线92.2.5中性点接地方式112312.本章小结33第章短路电流计算及主要电气设备确定131.短路电流计算133.1.1基准值的选择133丄2各设备参数的确定133丄3短路电流计算14一3.2島压次设备及导体选择与校验的依据163.2.1设备选择依据1613.2.2导体选择依据73.2.3设备校验依据18324..导体校验依据1933一.高压次设备选择及其校验193.3.1高压断路器193.3.2高压隔离开关243.3.3电流互感器241 as3.3.4.支柱绝缘子273.3.535kV侧穿墙套管283.3.6电压互感器293.3.7避雷器303.3名高压侧负荷开关303.4导体选择及其校验303.41220kV30.侧3.4.2110kV32侧3435V..3k侧333.5设备选择结果巧3.5.1变压器的选择结果333.5.2220AK侧电气设备的选择结果34353llO..kV侧电气设备的选择结果353.5.4%kV侧电气设备的选择结果%3.5.5电容器的选择结果;38368.本章小结3第4章站内平面布置巧4.1各级配电装置布置巧4丄1220kV配电装置394丄2设备布置概述巧4丄3llOkV配电装置404丄435kV配电装置404丄535kV电容器404丄6二次设备室404.2设备抗震措施404.3站用电及照明设计414.3.1站用电接线方案4142.3.变电站内照明414.4变电站防雷接地设计414.4.1变电站防雷41442变..电站接地设计424.5变电站电缆敷设设计4444乂全站在线监测系统44.6.1监测范围与参量4442.6.在线监测及检修平台452 4.6.3便携式局放测量仪464746.本章小结48第5章变电站系统的二次保护485.1系统继电保护5丄1系统继电保护配置原则485丄2系统继电保护配置方案485丄2保护及故障信息管理系统子站505250.元件保护5.2.1主变压器保护505.2.235kV线路及母线分段保护51515.2.3站用变压器保护5.2.435kV电容器保护515.2.535kV母线保护515.3变电站自动化系统51551.3.1管理模式5.3.2监测、监控范围52545.3.3自动化系统配置方案5.4本章小结%第6章设计效果与展望57一附录220kV配电装置主接线巧附录二llOkV配电装置接线图60附录H35kV配电装置接线图61附录四220kV配电装置平面布置图拍3附录五llOkV配电装置平面布置6附录六35kV配电装置平面布置图64参考:^献65麵673 巧1章概论第1章巧论1.1替能变电站当前国内外发巧概况进入21世纪W来,电网的发展這势和方向已趋向智能化,目前智能电网的建设己上升到国家战略的高度。电网的智能化主要是从发电、输电、变电、配电、调度、用电等W几个环节来实现。之于变电环节,他主要是实现电网运行数据的全面采集和实时共享,支撑电网的实时控制、智能调节和其他高级应用,其次是实现变电设备信息和维护策略与调度的全面互动,H者是实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化W及高级应用互动化。W智能变电站是建设智能电网的关键环节,也是坚强智能电网的重要基础和支撑。在变电站的自动化技术和装备方面,欧美等发达国家变电站远程监控的可靠性和实用性技术比较高,北美、西欧、日本等发达国家的绝大多数变电站都已实现了无人值守的功能,所有的220kV变电站基本上由调度中也集中控制,当电网发生事故时,调度中也可直接进行处理w一J。,工具和t^l在智能次设备的研巧方面欧美等发达国家使用了新的诊断方法来评估运行中设备的使用寿命、存在的风险和可巧的维护方法。智能监测设备己普遍使用。其中,变压器、G投、电雖等关键电力设备的状态监测与诊断技术己成为电气学科领域的研究热点。"""遥信"""""在国内,变电站已基本实现了遥测、、遥控、遥调等四遥功能。有些省网的电力公司220kVW上变电站无人值守比例达到85%W上,输变电系统已经具备了对电网运行状态、设备运行巧态实时在线监测和控制的基础。电网安全稳定控W制等技术和装备处于国际领先水平。一一一在智能次设备的研究方面,随着制造水平和工艺的进步提升,变电次设备的质量一1^^及可靠性都得到了很大的改善,但是次设备的智能化程度还是相对比较低,尤其是状态监测手段、数字化程度不高。在智能二次设备的研究方面,变电站的自动化已日趋完善与成熟,但是部分地区的变电站对传统低端的自动化技术依旧有所应用。二次系统之间的信息巧享、整体协调和一步的提高功能优化需要进。总体来说,我国己能够自主提供从高压到特高压的全系列成套设备。但高压设备的智能化水平不高,要全面实现高压设备的状态检修和全寿命管理,还有相当的发展空间6[]〇1.2本地区建设变电站的巧性""县大力发展石材加工和五莲县W群山众多著称,号称山城,依托资源优势,该旅游产业。W街头镇为基地,己建成江北最大的石材加工产业园区,石材加工厂数量还1 第1章巧论在持续増多。传统工艺中石材加工均采用柴油机切割技术,随着现代工业化、自动化的发展现陆续改为电机切割,带动电力负荷大幅度增长。区域内有国家4A级自然旅游景区:五莲山、九仙山。随着全市接轨青岛发展战略的实施,该县在与胶南接壤区域潮河镇规划建设日照市北工业园区,现该区域已成为五莲重要的机械加工、汽车、电子产品制造基地,全国著名的农机生产企业五征集团即坐落于该产业园区。自本地区实施W工""业强县、W开放兴县、用生态建县H大战略W来,本地区的经济社会持续而健康的一发展。本地区现阶段经济的快速发展,将电力负荷的快速増长又次向前推进。据日照市供电公司调度部口统计2010年五莲县南部网供最大负荷40MW,2013年该区域网供最大负荷达到85MW左右,2015年该县区电网供应最大负荷为108MW,估计2020年-将达到163MW。该区域供电量需求预测见表11。-Wh表11供电量预测表单化亿k、MW‘2010H叶二叶吉2020122013200152020年11142""’’年实五五五份年年年年年年际递増m递増全社会1.82.50%2.439445.022.67%7.544%1.63..8.用电量网供最40480587455108218358%1.%89.9%168.大负荷I日照石材加王产业园区、日照市北工业园区的建设有效的带动了五莲县电力负荷的发展,新增负荷主要集中在五莲县南部街头、石场、潮河等乡镇,而与此同时现有的110AF网架供电距离远,这样就加大了运输线路的供电损耗,同时使供电可靠性差降低。本设计220W西略变电站的建设,可接带附近的now衔头变电站、城南变电站及规划的110W变电站,优化电网结构,提高供电可靠性。因此,为满足宮县桑园乡、五莲县商部负荷增长的需要,建设220AF西略变电站是十分必要的。1.3变电站主要设计内容本论文设计W任务书中所给的原始数据为依据,综合考虑城区供电负荷量及用户端供电要求结合主接线一、变压器选择原则,在保证用户级负荷和绝大部分二级负荷的前提下,通过论述、计算最终确定主接线方案为:主接线22kV部分选用双母线接线,带母lV,远景工程接线方式同本期lOk,联断路器;主接线部分选用双母线接线带母联断路,远景工程接线方式也同本期器;主接线35kV部分本期选用单母线分段接线,带1个分段断路器,2组母线设备,远景工程接线方式为单母线H分段接线,带2个分段断路器,W3沮母线设备。每台主变皮器在其35kV母线都带有3xl〇Mvar并联电容器组。2 第1章概论,主变压器布置方式为户外型结合站址的地理位置及现状,220kVGIS为户外布置形llOIS5式采用单列式布置,kVG为户内布置形式单列式布置,3kV为开关柜户內单列形-,35kV电容器采用户外布置。本变电站最终建设规模如下2。式,表1表-21建设规模建设内容M^主变压器3组每组ISOMPy,户外型1组180似K4,户外型出线6回,双母,带母联断路出线4回,双母,带母联断路220AF侧器,G/S户外布置器,G/S户外布置出线12回,双母,带母联断路出线5回,双母,带母联断路llOAr侧器,GZS户外布置器,G拉户外布置出线12回,单母三分段,户内出线5回,单母分段,户内开关35AF侧开关柜布置柜布置无功补偿装置9xlOMvar,户内布置3xl〇Mvar,户内布置14.本章小结本章从建设本设计西略220kV变电站的必要性入手,概述了智能变电站现阶段国内外发展情况,详细阐明了日照市五莲县南部地区现阶段发展对电力供应的需求,根据现实需求提出新上西略220kV变电站的可行性和亟待行。根据负荷需求确定了变电站的建设i规模[^l及设计范围,为后续章节的开展做下铺垫。3 第2章变电站电气方案确定第2章变电站电气方案确定2.1变电站所址及形式确定2丄1站址的自然条件1、站址地理位置本设计西略22化V变电站所选地址为五莲县县城南偏东15公里左右,南西略村西约1000j米,南西略村至大注村乡村水泥路yl北,所选地址处的±地属于建设性用地,不存在民事问题。2、站址地形地貌1000建变电站站址区位于五莲县街头镇西北,南西略村西约米,交通便利。建设变电站所选区域地势平坦。拟建场地为丘陵剥蚀地貌,场地上部地层为填止,下伏花岗岩及其风化层,场地稳定性好。变电站所在地没有具备开采价值的矿物资源,周围也没有文物遗址的存在。变电站所选地址周围所有的设施与建设变电站之间没有相互的影响。3、交通运输站址西侧站址南侧南西略村至大注村乡村水泥路,,进站公路可从此公路T接将站一前南西略村-亩石村±路局部硬化。图2.1站址样貌所选变电站的所址远离县城及乡镇,线路走廊比较开阔。220kV向西北出线,llOkV向东南出线。4 第2章变电站电气方案确定2.1.2王程地质、水文和气象鱗1、工程地质和水文条件,拟建场地为丘陵剥蚀地貌,场地上部地层为填王,下伏花岗思及其风化层场地稳定性好。一资料显示站址所在区域地层层为素填王主要W人工回填的粘性主为主,含少量风化岩碎屑,表层30cm含植物根系。②层为强风化花岗岩,岩芯破碎呈碎屑状及碎块状,W风化程度随深度而减弱,键击易碎,采取率80%Ui上。区域内没有不良地质,基本没有发生地址灾害的情况,地区稳定性比较好。2、水文气象-根据原始资料所涉及的水文、气象条件如表21;表2-1气象资料序号项目数据°116年平均最高气温.3C‘2126C年平均气温.‘3年平均最低气温9.4C4元月份平均最低气温-4AV5标准冻结深度0.32m6年频率最高风向北风7平均风速3.4m/s8极大风速(风向SW)29.0mys9年平均降雨量921.1mm一10次连续最大降雨量345.5mm11最大积雪厚度120mm124705mm年均蒸发量1.13年均相对湿度77%1455mpa平均气皮101.根据《山东电力系统污区分布图》(2011年版)所选变电站地址位于d级污?2区,盐密值为0.1〇.24mgtm。3.抗震设防烈度"]-1(1)根据设计规范中《建筑抗震设计规范》(巧50011201^及《中国地震动参数区(巧1118306-2001划图》(G间1的有关规定,站址地震动峰值加速度为化10各,对应地震基本)烈度为7度,设计地震分组为第H组。口0.45s。)地震动反应谱特征周期为5 第2章变电站电气方窠确定(3)巧建区无液化主层,场地地形比较平坦,没有多大起伏;勘察期间没有发现不良地质^义可W认定建设;岩±地震稳定性较好;建筑场地属于有利于建筑抗震的地区;所变电站的场地比较稳定,可W用于变电站工程的建设。所W本工程选择的场地满足建设新变电站的需求。2.2变电站形式巧定2.2.1主变店奇的麻定1、主变压器选择原则一 ̄1主变容量选择510年的发展进行规划()般有对未来,且涉及变压器的正常运行水平及事故过负荷承受能力。2一有多于两台主变压器的变电站,当其中台变皮器因捡修或故障等原因必须退出()一70% ̄运行时,另台变压器应能保证80%负荷的正常供电。主变容量可依照式■口2S>0 ̄〇].7l.S来进行选择。。()2、负荷计算变压器的负荷是所有用电设备消耗功率的总和。计算所需要的负箭包括电源侧1^及线路侧一。只是不同类型的末端用电负荷所占的比例也不样。选择变压器所需的计算负荷量也被称作需要负荷或者说最大负荷。需要系数和二项式两种方法是计算电力负荷最基本的方法。需要系数法相对简洁,本设计用需用系数法进行计算。1根据负荷要求数据计算:()S=150MVA;?P=Sxcos^??=50x01.9=135000細=Pxtan0""p=000x048135.=0004648府r其中1lOtK侧出线平均分配负荷。235AF侧负荷计算()其算结果如表2-2所示。6 第2章变电站电气方案确定表2-235KV侧负荷最大负荷有功名称COSO线路长:度()bM)供电方式kW一0出线^10架空^出线二0^M架空^出线王^0^空^架出线四^0£0^架空出线五2000M架空^架空^^^总有功功率P3ISOOOkW5总计无功功率Qm9360kVar对35kV出线侧做无功功率补偿计算。为了更好的提高功率因数,增强电皮质量,用并联电容器的方法对35AF侧进行无功补偿。使功率因数提高到化9,即tan=048.Atan巧=^=0.624、巧150005=尸xtan-tan=-=补偿容量化巧口15000x0.6240.42160A防T35(2)(句()是补偿前的功率因数fW式中是有功负荷COSCOS数。,^,&是补偿后的功率因,-公(?护--据计算结果查相关手册选用%/>/51001型电容器。=V额定容量为100A府r,£/35/k,w标算电容C=7.89mF,n==7.2每相并联个数,^^3x100—8---只BGF35/>/^1001型电容器354^故并联,接于段和二段母线上,即每段母线每相并联4只电容器。3变压器的负荷计算()===线损率a6%,负荷增长率/%5%,需要系数K0.9。d=-=2662l6kVA+i.&MsfQ^sOcf设计负荷?=x=KxSl006x0534034S^{+.)l+.0kVA^()S>=S150MVA?一该变电站供应有较多的二级用户且附近电力网比较发达,所lU,应该采用两台变一一压器分列运行一,且当台变压器因故停运或定期检修时另台变压器亦能保证全部的二级负荷的供电。在变压器!^及GIS的运斤过程中,运行状态记录对变压器和GIS的状7 第2章变电站电气方案确定tW态诊断起着决定性的作用,所W对其整理和保存就显得特别重要。智能变压器分变压器本体和智能组件;变压器本体包括各种变压器本体健康状态监测传感器、各种控制纪件包括监测功能组和合并单元一体器、电流互感器。本站变压器本体与传感器;智能化设计,配置油色谱、局部放电监测,局部放电本期仅预埋传感器、预留测试接口,每台主变配置1台主正DDL/T860,安装于智能控制柜中,监测主皮0信息采用规约上传Usi至状态检测及智能辅助系统后台主机。取消高、中压侧套管ct。一tW本设计选用台H绕组变压器,接线方式为YynO。查阅手册,选用设备如下表—23所示。-表43SKSZ10-180000/220主要技术参数卻SZ-型号10180000/220H相H线圈有载调压型、油浸式、自冷额定容量SkOcVA)180000电压比UncV230±8xl.25%/121/385kVO.)容量比10(V100/50接线组别YN,nO,dlly=-=-=短路阻抗高-中14%中低8%高低23%220AF-:LRB110B400/5A5P15/5P1510VA2台侧;中性…裔上套管CT-110AF:LRB60B400/5A5P15巧P1510VA2侧台I2.2.2xmmismm2-2本设计西略220AF变电站的设计规模如下表。表2-2变电站建设规模序号远景^^1主变压器(MVA)bl803x1802220kV出线(回)463UOkV出线(回)512435kV出线(回)512535kV电容器(Mvar)3x109x10设计中变电站本期工程出线4回,北向走线,自西向东依次为:备用甲线、华涧石场风电场线、五莲线、国电街头风电场线、日照线、备用己线110/tF本期工程出;线5回,南向走线,自西向东依次为:街头、户岭、城南、洪凝、南湖、各用出线7回;35AF本期工程出线5回:向阳、王世瞳、H庄、陈幢、石场、备用出线7回。8 第2章变电站电气方案确定2.2.3设计方案220AF变电本设计西略站站址用地属建设用地,主地资源稀缺、征地费用较高且供电负荷对电气设备的可靠性要求很高。所W本站及110;tr/S配电装置选用G设备,低压配电装置选用开关柜,既可节省占地面积又能提高供电的可靠性,还可减少运行维护的次数。依据《山东电力系统污区分布图》,建立变电站所选区域所处区域的巧秽等级为级:FG/S,所W220A采用户外布置。综合变电站的地理位置及设备特点,主变压器的布置220AFG您布置■形式选户外,形式选户外单列式,110A:F说S选户内单列式,35AF开关柜户内单列式,35AF电容器采用户外布置。主要技术方案采用《国家电网公司输变电工程-通用设计66750*F-A1-2(35。110()变电站分册》220)方案,在设计中也考虑到未来区域负荷量的增长为适应近年电力系统发展的要求,扩建一时有增加主变台数或更换大级容量变压器的可能,所W在本次设计中有远景规划。留,有远景主变位置,在高低压配电室内均留有适当数量开关柜(屏)的备用位置此设计在考虑到变电所留有扩展余地的前提下,并不妨碍本期工程的实时应用。224电..气主纖电气主接线的设计是根据变电站在电网中的地位、区域站的规划容量、末端荷载特性、线路走廊分布情况及变压器配备设备总数及其特点等来确定的电气主接线的主体是,tW电源(进线)回路和线路(出线)回路,分为有汇流母线和无汇流母线两大类。现阶段常用的接线形式有如下几种:简单单母线r单母线接线单母线分段^I单母线带旁路有汇流母线简单双母线^「双母线分段L双母线接线双母线带旁路I^3/2断路器接线单元接线无汇流母线桥形接线^^多角形接线图2-2电气接线的基本形式本工程电气主接线方案主要为":2204^本期工程接线形式为双母线带母联断路器,远景工程接线方式同本期。9 第2章变电站电气方案确定22011^侧本期设计4路出线,远景6路出线,北向走线;工程设计本期只上#1变压器220AF侧进线G货间隔设备。为便于远景扩建,抱,巧主变220W侧进线间隔及备用-线两个间隔本期安装母线隔离开关和接地开关,如图22所示。""mmnmh?mhmmtIII]’。Inn,i1[IDIsIIsItIi0I{:i}it!料J:i/,I呜^^藥參)图2-2220AF主接线简图llOibF本期工程为双母线带母联断路器接线,远景工程建设同本期工程。now侧本期工程5路出线-3。,最终口路,南向走线,now出线排列如表2所示表2-3llOkV出线排序备备容备备客?备街户城洪南用用田田田田田TTnd-Mjn1/3/J西头岭南凝湖十十东六-b八九十线线线线线一二线线线线线线线本本本本本远远远远远远远期期期期期景景景景景景景架架电电架架电电架电电架空空瓣维空空幾幾空缆潍空一110AF侧电气次主接线图-3。,如下图2所示01 第2章变电站电气方案确定柏找M-M?片》??的**,世十a?,忙&’''‘'>^ninn^IIDIIIIIIIIIS0!C\,.j'??#f2i悼*>w歇獸,2-3lO图lkV主接线简图(1)出线排序调整与扩建端的预留为远景扩建方便,本期110AR?货的出线间隔,在满足架空出线排列顺序要求的基础一上一,利用电缆出线便于调整间隔的特点,,将期工程设备安装在远离吊物平台侧扩一建端留在靠近吊物平台侧,从而方便了远景设备的安装。(2)llOAF进出线情况及布置本站共12回出线及3回主变进线远景需扩建7回出线及沿,#3主变进线远景部,,分集中于配电装置东侧,靠近吊物平台。35AF本期工程接线方式为单母线分段接线,带1个分段断路器,2组母线设备。远,2个分段断路器3组景工程采接线方式为单母线H分段接线带,母线设备。35AF侧本期工程5路出线,最终12路;35AF母线侧均带有3xlOJWFw并联电容器组合设备。?"濟潜。r勢JSkVOH*Inn了imni]nu巧]巧:;&w马勺巧。巧JV饰诚? ̄*^啤幕.户护泛J,可夺Ij^^MPT!???M*Mt0?mH¥W?M的《nt?tm???44SIWM!??UMm打《c?图2>435kV主接线简图2..25中性点接地方式110A:F、220AF0itr、220AF侧选择直接接地,主变压器的11中性点设备有不直接接地的条件,用放电间隙结合氧化锋避霄器对其进斤绝缘保护。35AFF侧为小电流接地,主变压器35A侧用不接地方式。11 第2章变电站电气方案确定2.3本章小结本章节根据站址的自然条件、地理位置、地形地貌W及周边交通运输及公路布置等各项因素论述了所选变电站地址的可行性;通过对负荷的计算简要分析,确定主变压器台数、容量的选择,并论述了选择的可行性,同时根据主变需求对主变低压侧设置无功补偿,通过计算得出补偿容量;设计方案的最终确立是在综合考虑变电站设备可靠性、供电稳定性、王地利用率W及远景扩建的基础上得出的电站在电网中的地位、:根据变区域站的规划容量、末端荷载特性、线路走廊分布情况及变压器配备设备总数及其特点等诸多条件确定了本工程设计电气主接线方案。12 第3章短巧电流计算及主要电气设备确定第3章短巧电巧计H:及主要电气设备痛定3.1贼电巧计*3.1.1基巧巧的觸=在本设计中用标么值计算法来进行短路电流计算。取基准值&l〇〇jl^,各级基准电压为平均额定电压。在短路计算中计算短路电流所用的网络模型为一简化模型,即:忽略负荷电流;不计各元件的电阻,也不计输送电线路的电纳及变压器的导纳;发电机用次暂态电抗表°19[1示,发电机电势模值1,相角差0。义1.2各设备的巧定0Ar系统阻抗:22侧电源近似为无穷大系统A,归算到220W母线侧的阻抗为X=0.018。王-220根据W上选出的变压器型号为SFSZ10180000/。其中高中阻抗电压为14%、高低祖抗电压为23%、中低阻抗电压为8%。计算变压器每个绕组的短路电压百分数:〇0U=C///〇-//%-%+^t0i-—s[si2雌3]臺()〇雌)=-=14+3814.52()^=%-+t^%-K(12S2-3)()\==-14+8一30.5()^=f/-^%%+%f%b---K,)s23s.2]()()\=-=82314.5+8()臺取S=100MTJ7=C/计算变皮器各绕组的标么值g,bw:壁么ii^M===Xx00806而.…1100100180^^^———=-=x=?JiT0x.00280,,2100Sn100180些遂X么=MxM==〇〇472口-.而31001001803-1短路电流计算中系统接线图如图;13 第3章短路电流计算及主要电气设备确定巧OkVS=100MVAj?^爭巧OkV/115kV/‘230±8別.巧"1到/撕,5I<V设㈱VA批Ud-做l14聲Ud-=l3X23’U报-3片8Xjn@>—35kV3-图1系统接线图对应的等值阻抗图如图3-2:0.朋巧14^@23QkVIlSkVI;(00805.Q1>化〇4巧<,0日屢<0.0472Po.osos0Ij0.0472广37kV^图3-2等值阻抗图义。短路电巧计算1、&点短路:短路点距电源处的等值电抗标么值乂=0.007214;;短路容量C=—-—=l〇〇xnU2.\3\MVA口,0.007214&点短路电流周期分量的起始电流值…0=-——-—J^X=X=4.798^43nr卑X厂()商X、71x2300.007214j、冲击电流14 第3单短路电流计算及主要电气设备确定/=255x7.=234=344^..55x.79888.7^),^5,(2、公2点短敵短路点距电源处的等值电抗标么值=072^^=14+^730.0^0.0340短路容量=—=Ox—-11A1SMV成lO9.%An20.034073点短路电流周期分量的起始电流值〇〇=&—=!——-X—=下鸣XUm5kA姑X150.034073ji冲击电流===/2.55/.55X14..5;4劝2X27353774t口3、K点短路S台并列3()短路点距电源处的等值电抗标么值乂口;3=0.007214+峰^+燃^=0.04978133短路容量=— ̄—=x-SlOO2008.7985MF^VK,J0.049781怎点短路电流周期分量的起始电流值3-—=——i—1=^XX=3146ib4k鸣.33t严Xi巧xTJ0M97&冲击电流7=255x7=55x3146=793kA^.2..3.93^34、&点短路(两台并列)短路点距电源处的等值电抗标么值*0.08050.0472"Vn。?7…n。"'=化007214+=57而+0.06n332短路容量i—X—==100也口l736.nMVA〇.M76&短路电流周期分量的起始电流值S,U:1001,J。,。。…■-—=-三三/x^=X27.09j"广XSUjX3V3x370.0576^冲击电流=x=:x27=2.552.55.091故.08;L45、A:点短路分飄4(15 第3章短巧电流评算及主要电气设备确定短路点距电源处的等值电抗标么值=^^^=义0.007214++0.04721247;^0.083^短路容量=1—-—=00x123014也K.8MK!0.0812473点短路电流周期分量的起始电流值-^—=-X—-—=19.2X严062以r鸣XJsUX3^/3x370.081247jj冲击电流=2==.55x42.55x19.206248.9758^433-1综上计算结果,如表-表31计算得短路电流数据短路容短路点位置短路电(kA)冲击电(kA)(MVA)单相1U56.472挑.00671.4153220kV侧S相13862.7.13134.79888%llOkVtl29348751473537.574..35kV侧(分列运行)1230119214897郎.8..35kV(2主变并列)侧台61127916908173..0.系统在最大运行方式下,3台主变压器并列运行时,允许的35AF侧H相短路电流为扣.208ib4,所W在最大运行方式下3台主变压器35A7侧只可W分裂运行。义一次设备及导体选择与校验的依据2亩巧3.2.1设备选巧巧据1、系统概况额定频率;50Hz;252kV12最高运行电压:、6kV、40.5kV;220kV系统中性点接地方式:直接接地;llOkV系统中性点接地方式:直接接地;35kV系统中性点接地方式:本期不接地经消弧线圈接地。,远期2、电气设备的短路稳定61 第3章短路电流计算及主要电气设备确定根据短路电流计算结果,充分考虑电气设备的短路热稳定/动稳定条件,电气设备的短路电流选取值如下:220kV电压等级:50kA;llOkV电:40kA压等级;35kV电压等级:31.5kA。3、设备运行环境条件如下表所示-表32设备运行环境条件参数表海拔高度(m)(不趙过)1000户外+40最高气温户内巧0环境温度^-户内15最热月平均最商温度+33最高年平均温度+20地震烈度8度耐地震能力2地面水平加速度(m/s)0.20g离地面高10m处,维持lOmin的平均最大风速(m/s)35‘月平均最高相对湿度(%)(25C下)90曰照强度(W/cm2)0.1覆冰厚度(nun)15污殺等级d级3.2.2导体选巧巧据1、母线的载流量按最大穿越功率考虑,按发热条件校验;KW2、各级电压设备引线按回路通过的最大电流选择导体截面,按发热条件校验;3、220、llOkV出线回路的导体截面按不小于送电线路的截面考虑。4、回路工作电流依据系统远景规划220kV、1lOkV及35kV各电压等级进出线回路的最大工作电流如-表33所示。17 第3章短路电流计算及主要电气设备确定表—33回路最大工作电流电压(kV)回路名称计算依据出线导线极限输送功率<14521主变压器引线.05倍的主变压器额定电流474220主母线母线穿越功率<2624一个最大电源元件的计算电流^14525? ̄ ̄出线导线极限输送功率479主变压器引线1.05倍的主变压器额定电流902。〇主母线最大穿越功率为1.5倍主变容^1288母联一个最大电源元件的计算电流9021电容器组.3倍并联电容器组额定回路电流197出线实际负荷电流訓2W主母线1.05倍的主变压器额定电流141了弓1线1.05倍的主变压器额定植1417>注:导体载流量按照最热月最高平均温度巧度,修正系数为0.91。3.2.3设备校验依拒在选择电力设备时需要确定计算时间1热稳定持续时间()==''+''+'+fr占片占gaA"注:f:热稳定持续时间(s);,后备保护动作时间似;断路器本身跳间时间(句;断路器灭弧时间切;后备保护动作时间W2f见:《导体和电器选择设计技术规定》)()t(220kV:4sllOkV:3乂s35kV:2.4s(3)断路器固定的跳阐时间和灭弧所用时间220kVGIS:0.03s"OkVGIS;0.04s册4:0.06s220KV==:4+0.034.03s1OKV=004=l:3.6牛.3.64sIS 第3章短路电流计算及主要电气设备确定==35KV:2.4+.062.46503.2.4导做验巧巧在选择电力设备时需要确定计算时间f,根据《导体和电器选择设计技术规定》中,j的有关说明可确定为:220kV:/=0.k々V=0llOk;/.L?々35kV=:f*0.15s义3*压一次做选择及舰验3.3.1高压巧巧巧1、220W:侧S=n13862.131MK4=347984.;Ui/=88.734以cM/=403s,.故:选用G思组合电器,220AFG货最高运行电皮为252克F。断路器技术参数为:2500A额定电流:50KA额定开断电流:50K(额定短时耐受电流:A3s)额定峰值耐受电流:125心((1)设备的最高工作电压为U=252kV:d回路的工作电压U=220kV^U>Utdg:.(2)设备的额定电流=3150^4回路的持续工作电流,主变侧:180000T1At=—=105X==474445^/.,*。Sa/^x;23〇800MF^母线穿越功率,母联侧;〇〇〇〇,_=^2008.17^19 第3章短巧电流计算及主要电气设备确定所Wx王G/-400的钢忘铅绞线。,设计线路进出线部分选用型号为2持续极限输送电流为7=2x845^=1690^王^ai〉i:gg.(3)设备额定断流容量=X220X=1V3509052MVA短路容量=Sh13862.13如喊??(4)动稳定校验设备极限通过电流峰值()I=125U吐工作回路中=相短路电流最大冲击值为=/88.734^加(5)热稳定校验/〇〇=4=.7984.334<53^0L0kA^1注-心:知稳态短路电流最大值();[2311热稳定电流最大作用时间〇〇。W上校验均满足要求2、llOkV侧=2934乂7SMFA.>=44与1.735扛2.?/=37.57c"气—364s.?巧:选用GIS组合电器,llOkVGIS最高电压为126kV。断路器技术参数为:额定电流:2000A额定开断电流:40kA403额定短时耐受电流:(s)额定峰值耐受电流;lOOkA1设备的最高工作电压()t/=12647w20 第3章短路电流计算及主要电气设备确定回路工作电压U=\\QkVgU>U:dg:.0)设备额定电流=12000A^回路持续工作电流,主变侧:10000=-=41.05X901.838^be声73x121360胃:母线电流按两台主变计算,母联侧00竺/==草1717.7867^V3xl21母联间隔设备额定电流7=2000^^3设备额定断流容量()S=Jx=l10x40762.8A化4dV0"短路容量=2934875MK4...8>S加k2(4)动稳定校验设备极限通过电流峰值()I=l00kA^由么前计算可知H相短路电流冲击值为=37.574L4Kh2.?I>gf心(5)热稳定校验==/〇〇^14.73516.2308^:^<40L4-)注:化稳态短路电流最大值U〇;)/-热稳定电流最大作用时间。(句W上校验均满足要求。^3、35A^变压器进线侧及分段侧ZS3.2中置式开关柜=5173611MK4.*3/二27.091L4?=769,08L4^321 第3章短路电流计算及主要电气设备确定=246f-s片故:选HD4型真空断路器2000A;31.5kA;31.5kA4s;80kA。()1设备的最高工作电压()U=A05kV^.回路工作电压=t/385AF.g:.U>U:ds口)设备额定电流/=2000J,I回路持续工作电流g,主变侧:/=1X180000X=141713^.05.*《5心^8(3)设备额定断流容量=X=35315096Jl^IX.19.V短路容量=1巧6/]^&.11^;^38>??化S。4动稳定校验()设备极限通过电流(峰值)由之前计算可知H相短路电流冲击值为=6908怎44.*?I〉!.油sf5热稳定校验()/〇〇=27=2245kA<35^.091-1.U->A注::化稳态短路电流最大值(4;/-热稳定电流最大作用时间仁。)W上校验均满足要求。4、35kV线路及电容器侧ZS3.2中置式开关柜S=1736.1LWK4";/"=27.09以;=i故.08心1;eM22 第3章短路电流计算及主要电气设备确定='2.46s方;选HD4型SF6断路器1250A31.5kA31.5kA4s80kA。;;();(1)设备的最高工作电压U=^3%.5kV回路工作电压=U35kVg?U?>U?a!g2设备额定电流()=11I50A,回路持续工作电流Ig:35AK出线最大负荷不超泣125(L4;变电站内设计设置无功补偿电容器9xlOMFw,本期工程设置3xl0MFw;于是35AF电容器回路工作电流为000/=-.=1.35x兴202.45^3设备额定断流容量()=3X=X3531.5\9.6MVAa/09短路容量S=17364".11ME??S〉Sdn。4动稳定校验()设备极限通过电流(峰值)=IS0kAgf由之前计算可知H相短路电流冲击值为f=6908以M.c??I〉i泣ch5热稳定校验()==沁T72l24SU<3l朽.〇9l..5UJ^-Jco:稳态短路电流最大值的峰注;/-热稳定电流最大作用时间。(句W上校验均满足要求。23 第3章短巧电流计算及主要电气设备确定3.3.2高压n商开关1、220kV侧&=1%拍.13化化4;1/=34.798以;"/=88734)b4.w;'=4.03s;々选用G/S组合电器,参数为2500A;50kA(3s);125kA。校验同断路器满足要求2、llOkV侧=2934.875A/J^;J=14/735ib4u;=巧4.57化4a2;=3.64y;选用G值组合电器,参数为2000A;40kA(3s):100kA。校验同断路器满足要求3、35kV侧=S"17%.llMFv4;=09心27.4;(做.〇8ib4:t=2A6s;j,设计选用中置式开关柜,校验与断路器相同,均满足要求。-26W4、220kV主变中性点隔离开关选GW131/630型。其参数为:额定电流630A额定动稳定电流(峰值)55kA4j额定热稳定电流20心(有效值()5V主变中性点隔离13-、llOk开关选GW72.5W/630型。其参数为:额定电流630A额定动稳定电流(峰值55kA)4j额定受热稳定电流取其有效值为20W3.3.3电艇对电流互感器二次绕组的数量和准确级的要求是依据自动装置、保护、计量和测量对其要求而定的。PW用于保护作用的电流互感器在配置的时候不应该出现有主保护死区的现象。全站电流互感器都依照兰相来配置。其二次额定电流采用5A。24 第3章短路电流计算及主要电气设备确定高压侧测量、计量共用二次绕组,电流互感器的准确级选择为级。低压侧测量、计量分别使用不同的二次绕沮,测量、计量用的电流互感器准确级为化5、0.2s级。Py每套主保护、后备保护分别使用电流互感器独立的二次绕组内。1、220kV侧S=側62.13化化4";/=34.798*山"/=88734以.加;'=403s.片;设备对动稳定及热稳定的要求校验数据同隔离开关。由前计算知,主变回路/=474.445山*g选用G/S组合设备线路极限输送电流按1600A考虑:1进线间隔CT选择()-8001600/5A;0.2s/5P30/5P30/5P30;5P30/5P30/5P30/0.5;2主变间隔CT选择()0.2s/5P30/5P30/5P30;5P30/5P30/5P30/0.5;保护级选用-8001600/5A;计量级选用400?A800/5;3)母联间隔CT选择(-16002500/5A;0.5/5P25/5P25;P25/5P25/5P25;校验同断路器满足要求2、llOkV侧(创S)=2934875修&.2/=14735以.";=/37i.574Uw;e=''34.6?;jj设备对动稳定及热稳定的要求校验数据同隔离开关。由前计算知,主变回路25 第3章短路电流计算及主要电气设备确定=90841.^^1变压器进线间隔CT选择()800-1200/5A0.:5/5P20/5P20800-1200/5A5P20店?20/0.2s0)出线间隔CT选择0.2S205P205P205P205/5P///0.;保护级选800-1200/5A计量级选400-600-800/5A母联间隔CT选择0.5/5P20/5P20/5P20-10002000/5A校验同断路器满足要求3、35kV侧5=1736.11^^^;37=llS^kA^%3=69.08L4;=f2.46s;JS1主变进线选()1500/5A0.2S/5P20/5P20/5P20分段选1500/5A0.5/5P20①设备额定电流=2000J回路持续工作电流/=1417.13^g??1?八②动稳定校验设备额定动稳定电流取其峰值由之前计算可知王相短路电流冲击值为=6908以4.*3*?.1>H3ic^26 第3章短路电流计算及主要电气设备确定③热稳定校验设备短时(4句热稳定电流取其有效值I=3\.5kA,/oo==21245A<27.09.Jtj^注〇-:/〇稳态短路电流最大值林冷;热稳定电流最大作用时间(句。W上为对设备要求。口)出线及电容器选0.2S/0.5/5P20/5P20电容器柜CT变比800/5A出线柜CT变比800/5A校验同断路器满足要求。上为对设各要求。口6】4T、主变兰侧C选择差动保护CT的计算如表3-2表3-2差动保护CT计算表220llO35kV側kV侧kV侧如180000180000180000额定电流结线方式ACT结线方式YY1QQQQ10W0—=45.=化8=口18^9^0.5X49乂心CT次电流声.背.片x230-1213X387^73xV.5CT的变比800/5A1600/5A2000/5451.8/800/858.9/1600/51349.6/20005(句()(/)化化巧由巧佩===2.82A268A3.374A().()()3.3.4.支柱绝缘子%kV侧—ZSW-4104户外母线桥选0.5/型術瓷)按短路动稳定校验P<0.6Pxu注:支桂绝缘子的抗及抗弯破坏性负荷A;(〇27 第3章短巧电流计算及主要电气设备确定短路瞬间加在支柱绝缘子上的为(W;计算跨中的力:^X42——11===F1.76x10X176x10X2519.64iVa500=…绝缘子间距如mL1500mm式中L)取;p,p…mm=a相间距()原a500mm=X==是水平布置KFk21.251.P5964964W/=K\f06户=0xl0=6而..6Wn?\P<0.6P"满足要求。3.3.535kV?穿If妻管|本论文中只有变压器进线处需要安装穿墙套管WB2—选CW35/1600A抚瓷()①设备额定电流/=1600.4,回路持续工作电流=/1417.13J*g②动稳定校验按短路动稳定校验P<0.6P?-:P支柱绝缘子的抗及抗弯破坏性负荷(W注;wP-短路瞬间加在支柱绝缘子上的力J\〇;(计算跨中的力-iF=苗這^1.16父WXN幻式中a…相间距mm()其中-MW:A穿墙套管距支柱绝缘子的长度,()=m取L1500m;L2…穿墙套管的总长mm(),=取L1090mm;28 第3章短路电流计算及主要电气设备确定I乂L,n-'=— ̄ ̄^F176xl〇x.a_69.082x15001,。=1.76x10X500=519.64W2于是水平布置P=S:XF=k25194=251^■.69.64A/注06户=06x2=而..17.2Ww满足要求。③热稳定校验loo==<27.09119U30kAj^^^-;如稳态短路电流最大值(心注0;/-热稳定电流最大作用时间(句。W上校验均满足要求。3.3.6电压互感巧对电压互感器二次绕组的数量和准确级的要求是依据自动装置、保护、计量和测量对其要求而定的。〇一用于计量作用的电压互感器准确级选择为,2个二次绕组级,准;测量与保护共用确级为0.53巧级。(用于测量与计量作用的电压互感器的二次回路所承受的电压降落范围需要根据不同回路的要求而定;同于保护作用的电压互感器其二次回路所能承受的电压降落范围应在P7二次电压的1其负荷最大时不大于额定3%。在此文中不再详细计算:,根据W往设计经验要求及典型设计规范可选为1、220kV侧选GIS,其参数为:^^—/2iL//2il/〇\kvssss2、110kV侧选GIS,其参数为:sss3、%kv侧中置式开关柜,参数为;^O争冷kVV3V3329 第3章短路电流计算及主要电气设备确定3.3.7巧S巧在此文中不再详细i十算根据W往设计经验要求及典型设计规范可选为:,kV—1、220侧:选Y10W204/532W型,其参数为::204kV避雷器额定电压;系统的额定电压(有效值):220kV;避雷器持续运行电压:146kV;主变中性点-:选Y15W146/320W型;.,其参数为避雷器额定电压;146kV;系统的额定电压(有效值):220kV;2、llOkVllOkVG投侧:选与配套的避雷器,其参数为:102:kV避雷器额定电压;llOkV系统的额定电皮(有效值);;78kV避雷器持续运行电压:;—73/主变中性点:选Y1.5W176W型,其参数为:避雷器额定电压:73kV;系统的额定电压(有效值:llOkV;)3 ̄、35kV侧:选MWK44型,其参数为:避雷器额定电压:55kV;系统的额定电压(有效值:35kV);避雷器持续运行电压:44kV;注:参数选择都为有效值。3.3.8高压侧负荷开关在本论文设计中变电站用变压器高压侧选择与ZS3.2型开关柜相配套的CALF型负荷开关,其参数为:40.5kV;16A;开断电流31.5kA。义4导体选巧及總验3.41220k.VM1主母线()由前计算知1=474AA*6=Iim%AlA^母线按最大穿越功率计算。30 第3章短路电流计算及主要电气设备确定采用G投额定电流选择2500A。2主变进线()1)按经济电流密度选择由前计算知/=4744^.*《=4取最大年负荷利用小时Tzd000(h);取=1.26v4/mm,于是_/()I_4744.—g2—=S—376.5twwf"j1-26-所W,选择型号为ZO/400/50的钢巧铅绞线。巧按短路热稳定校验导体短路前温度:-0=0+0x。斯〇)(^y47442=40-'+040X巧)()840x0.83"=58.5C°化00…导体的实际环境温度为4〇C°白y—导体最高允许温度为80C00-额定负荷C、环境温度为4〇时导体的运行温度。裸导体的载流截面:_!98xl〇fxOA15>岛=画=峰:L..=。〇9醒CC91满足要求。---nm2注:S导体的载流面积〇;)d…短路电流的热效应AsQ();C--与导体材料及发热温度有关的系数;=914—86P62丄8取C1(见《导体和电器选择设计技术规定》犯GJ表)3220kV出线()*—配合220kV线路,选2LGJ400型钢芯铅绞线。(4)母联间隔根据穿越功率800MVA由前计算知=I2008A7Amg所工程中选择与220WG贷设备相匹配的导体,正常工作环境里的导体载流量过500A。31 第3章短路电流i十算及主要电气设备确定3.4.2110kV俩U)主母线算长期允许承受的电流量时按两台主变计算,其中=9041.8Jg=2x90=故1.8^1803.6^所W本工程设计中选择与110/tPG7S设备相匹配的体,正常工作环境下的导体载流量>20(XM。口)主变进线1按经济电流密度选择其中)=J901就*g=3000A计算中全年最大负荷利用小时数取,=151取.J/m?7_/()《714—86巧见导体和电气选择设计技术规定》SDG1于是()立2=2^=巧72m/?】151j.—x—故选LGJ600型,又因其金具不好选改选2LGJ300/40型。,2按短路热稳定校验)导体在短路前的湿度:9〇220=-i=-=650+0x4O+8O4Ox.化。脚〇)()()()^2x〇9x7章^x〇.83735x100.1.2星屋=也1也_=52355麵CC89满足要求。…:S导体的载流面积mm2注();-d…短路电流的热效应ASQ();C-…与导体材料及发热温度有关的系数;=CSDGJ4-取89见《导体和电器选择设计技术规定》186P6表2丄8()3)按电晕电压校验由规程规范可知可不进行电晕校验。31lOkVG投进出线、母联间隔:()>GIS内部导体在正常工作环境下载流125(U。32 第3章短路电流计算及主要电气设备确定3.4335kVM1主母线()按持续工作电流选择7=141713^.*^所WZS3.2型开关柜的主母线载流量为1600A。主变进线(巧=本工程使用绝缘式铜管母线,由于/1417.13^,所W选择额定电流为1600A的isI-SCB1.6型绝缘式铜管毋线。3主变进线柜及分段柜()=/1417.13^U*sTMY—x10010型铜排选。°0-70CC时0允许最高温度+,当环境溫度为+25矩形侣导体100x1的长期承受载流量(平放)为1728^,故铜导体的载流量为:127x1728=19456^.2.巧按温度校验7=141713^.,^°°40C80C按环境温度室外为+,导体能够承受最高温度为+K=0.80g?==??0.8x219456175565^>/每人..g满足要求。(4)出线柜、电容器柜、FT及避雷器柜、站用电柜00TMY—x查阅设计手册选择8010型铜排。其最高温度+7〇C基准温度为+25C时,铅导体长期允许载流量(平放)为=1427^1.27/>/,^义5设备选脚果3.5.1变巧巧的选择结果变皮器最终的选择型式:H相H绕组有载调压变压器。变压器的冷却方式为自冷(彷似A0方式,这种冷却方式的优点是变压器的结构比较简单、噪音相对比较低、后期工作的维护量相对较小,能够很好地节省站用电。额定容量180/180/90Jl^额定电压33 第3章短路电流甘算及主要电气设备确定230±8X1.25%/121/38.5kV短路阻抗电压心%三14U=%8f-32U〇拍/〇="—3连接组标号YNynQdW冷却方式为自冷(0NAN)。表3-3变压器参数表项目参数型式三相兰绕组油浸式有载调压自冷容量1撕/180/90A#!;4额定电压230±8xl.25%/121/38.5kV接线组别U%=14,"_2=C/%阻抗电压f_8,23以%=23,口-3冷却方式皆冷{ONAN)400/5^5P15/5P1510K4查魯由杜占Z做-60公400/5^5巧5/5巧510尚义5.2220W?|电气设备的选择结呆220kV、llOkVGIS设备选用集成智能组件,实现了断路器和隔离开关的控制及执行的智能化一。集成智能机构安装在汇控柜里,实现了断路器的分合间、监视、防跳等的PW系列智能化操作。提离了变电站的智能水平及电网的可靠性。220kV配电装置选用户外布置、母线共箱式GIS设各,断路器单列布置,操动机构为液压/弹資机构。34 第3章短路电流计算及主要电气设备确定*4表3220kV主要设备选择结果表设备名称型式及主要参数说明断路器252A:K315(U,50;b4^&125;U隔离开关252AK3150儿50;b4/3s;口5ib4252A:K503s接地开关以/;主变压器回路:252AF,800—1600/5^^5巧0/5巧0/0.2s/0.2s/0.2s,20/20/15/15/30K4母联回路:252AF电流互感器1600_3200パ^J巧0/^5P30/0.2s/0.2s,20K4,20/15/15K4G投出线回路:252Ar1-6003200/5^、5P30/5P30/0.2s/0.2s,20/20/15/15K4电压互感器VI7^母线设备用0.2/0.53/0.53巧/6户(巧(lO/10/lO/lQP^Hta主母线252A:K315(L4分支母线252A:F315(L1,避雷器204AF,10fc瘤电冲击残压<巧化F主变侧避雷器204AK10;tFil电冲击残压含532kF出线侧252kV电容式电压互感器出线侧0.5(3巧/0.5(3巧10/10喊单相3.53llOkV俩电气设备的选巧结果now配电装置采用G货设备,户内布置,断路器操动机构选用弹黃机构。采用兰相共箱式G/S,断路器单列布置。35 第3章短路电流汗算及主要电气设备确定3-5表110AF主要设备选择结果表型式及主要参数备注断路器1264户,2000儿40以/35100以隔离开关126itr,200(M,40jb4^s100以接地开关126Arib4^s,40主变压器回路:126AF-16003200/5^SFiQI5FiQIQ.2slQ.2s\QVA出线回路:126AF电流互咸器:-12002000/5^5巧010E4800-2000/5^40.25IWA母联回路:126AF-12002000/5^5P30/0.2SIQVA八。(jIS\26kV來S术母线设备用0.2/0.53/.5户巧0(3/6(巧电压互感器\WAI\(SVAI\WAI\WA126AF1100.1,'飞出线线用飞3V3化、Vkv(单相)0.5310喊(巧主母线126jtK200(L4分支母线126tK2000^避雷器102A:K10AP1I电冲击残压<266AF3.5."5kV俩电气设备的选職果配电装置采用错装移开式金属封闭开关柜,单列布置。主变压器进线、电缆出线、站用变、电容器等开关柜选用真空断路器,电容器柜选用进口真空泡,断路器操动机构选用弹黃机构。36 第3章短路电流计算及主要电气设备确定表3*635kV主要设备选择结果表设备名称型式及主要参数主变皮器、分段回路:405A500315;b44s真空断路器.K2儿./断路器出线回路、站用变压器回路:.5AF125(M15yb44真空或SF6断路器40;,3./s电容器回路:泣%断路器40.5;tK1250儿31.5;b4/4s主变皮器回路:1500/5^5P2Q/5P2QI5P10IQ.2slQ.2s10/10/20/10/10K4出线回路:800/5^(^^^M),1500/5^(#^^M),400—800パ華幢级)5P20l5P20IQ.5l0.2s10/20/10/10K4电容器回路:800/500/400-电流互感器800测量级()开关柜5尸20/5尸20/0.5/0.2S10/20/10/10K4站用变回路:200^1500パv4,,保护绕组)^保护鄉)(麵5廟量级)5拍0/5尸20/0.510/20/10似分段回路:1500/5J5户20/5於0/0.510/20/10E440.5/fcF电压互感器y/S疋术不3主母线40.5AF250(US\kV胃^5以雷电冲巧残压含134;fcF37 第3章短路电流计算及主要电气设备确定3.5.5电容巧的巧騰巧本工程设计电容器组选用户外型、框架装配式电容器,单星形接线,单台电容器容7kVar,量41每相上并联2只串联4只,H相共24只,保护方式为差电压保护。电容器回路中串联的干式空芯电抗器位于前端。每段%kV母线的H组电容器各串5%的串联电抗器。3.6本章小结一I此基础上的变电本章节主要完成了短路电流计算^J。论l及在次设备的选择与校验一文中选用经典的标么值法对文中兰个短路点一进行短路电流计算,根据短路电流计算一结果对高压,最终给出设备参数次侧主要设备进行了选择及其相关校验;所选设备有高压断路器、高压隔离开关、电流互感器、支柱绝缘子、35)tF侧穿墙套管、电压互感器、避雷器、负荷开关及各电压侧所用导体等。38 第4章站内干面布置第4章站内平面布置根据变电站各级电压的进出线方向jr配,整个变电站自北向南分别为22〇fc电装置区-域主变压器区域-生产综合楼区域。为了方便变压器各侧进线的引入,主变压器布置在220AF配电装置与110W配电装置之间,220W配电装置与now配电装置布局平行。变35AF。压器布置区之间设置防火墙。电容器组布置在变电站的东侧,选用框架式为了方便安装或检修时设备的运输、吊装,(^^及正常运行时工作人员的巡视,变电站内铺设站内道路。变电站大口向西开。220W配电装置为户外形,设置在站区北侧,生产综合楼布置在站区南侧。站区东21204m64西总长.,南化总长.5m。.7677A1.。站区围墙内占地面积约0/W,合16亩变电站生产综合楼为一座二层结构楼,变电站各高足设备平面布置图详见附录图。4.1各级配电装■布置4.1.1220kV£电巧置配电装置,选用G/S母线共箱式,断路器单列布置。工程远景共设六回出线,一H回进线>工程本期设四回出线7了,PT间隔两个,母联间隔个,进线两回,;间隔两个一,母联间隔个。户外布置式220WG您,外形尺寸参照厂家提供的最大值进行布置,这样可W满足不220kV配电装置的两回出线共用同一24同尺寸GIS设备的布置要求。横梁,跨度米,出142线导线的悬挂点高度为米,出线避雷线悬挂点高度为1米3.6,相间距离为米。一220kV主变进线侧悬挂于生产综合楼楼顶,悬挂点高度为146米,导线相间距离为4一米,另侧悬挂于出线口型架,悬挂点高度为14米,相间距离为4米。本工程出线无载波通信设备。变压器220W侧避雷器放置在G/S内:出线侧电压互感器也在G/S内部,出线侧避雷器放置在G货外。"?2设备布■概巧1、生产综合楼一二层结构式楼房变电站生产综合楼为座地上,布置在站区南侧。楼北侧紧靠放置主变压器一35kV。地下层为电缆半层。地上层设置开关柜室、接地变及消弧线圈室、蓄电池室、电缆间、、资料间检修室、卫生间、安全工具室等;地上二层设置继电器室、110W配电装置室等。生产综含楼长化12米,西侧宽14米12,东侧宽米,为半埋式S2层建筑.。,总建筑面积241002m2、主变压器5m生产综合楼北侧设置主变皮器,变压器间W防火墙相隔,变压器室宽度为1,间隔内不设置变压器口型架,用半绝缘管母与35AF配电装置相连接。39 第4章站内平面布置4.1.3110kV配电装置llOAF配电装置选用户内型S相共箱式G货设备,断路器单列布置,选用带弹寶的断路器操动机构。工程远景共口回出线,进线3回,/T间隔2个,母联间隔1个;工程本期出线5回,进线1回,PT间隔2个,母联间隔1个。为方便扩建,远景间隔均布置于配电装置东侧,靠近吊物平台。iioAF配电装置布置在二层now配电装畳室内,采用架空、电缆泡合的进出线方式,户内布置式110AFG化,外形尺寸参照厂家提供的最大值进行布置,如此便可满足尺一G/S寸不的设备布置要求。4.1.435kV£%^S本工程设计选用错装移开式金属封闭开关柜一,在户内单列布置于生产综合楼层的35AF配电装置室内西侧,扩建端位于35AF配电装置室东侧,设备可从生产综合楼东侧大口进入。用半绝缘管母与主变压器相连,电缆出线。4.1.55kV3电容巧35AF电容器为户外布置形式,电绳进线方式。单套35AK电容器组尺寸为8.0(宽)X7.5(长)米。4.L6二^设备室本工程继电器室设置在生产综合楼二楼内itr。继电器室内布置有220间瞄层设备、站控层设备、主变间隔层设备及其他公用二次设备等,过程层设备、110AF间隔层设备按间隔分散351戸一35F、布置于配电装置区,各间隔体化装置布置于就地开关柜,A:配电装置区设有35AF母线保护柜、35AF网络设备柜。关于变电站的二次保护部分将在后续章节做简要概述。4.2设备抗震巧化根据我院地质专业提供资料,本站站址区域抗震设防烈度为八,基本地震动加速度为0.10g。选择能够满足地震要求的电气设备。本站设计采取抗震措施如下:1、对称分布()本变电站内设计建筑物平面布置规整,建筑具有整体性。主要建筑物生产综合楼为框架结构,具有很高的抗震性能。(2)G货母线带母线伸缩节,且于分接位置设有伸缩缝。3G化,()及主变的基础采用焊接避免滚动的安装方式。40 第4章站内平面布且4.3站用电及巧明册4.3.1站用电巧线方窠本变电站外用电源考虑引接线距离造成的施工及费用问题按就近原则接自lOkV南西略线#03杆,引接长度约为1千米。变电站内的用电直接引自站用干式变压器巧台,其容量为315A尚接线组别为)巧W1,能够满足全站负荷容量的要求。变电站内用电用380/220F交流H相四线制接线方式,单母线分段接线。对比较重要一的负荷用配置双回路供电方式带应急供电。在正常的工作方式下由两台站用变压器起一一工作,由于事故灯原因若有台断开则由另外台带全部负荷运行。一站用变压器位于生产综合楼层的站用变室,本期预留足够的空间位置,可方便远景将站用变改造为接地变。4.3.2变电站内巧明变电站照明设计是依据《火力发电厂和变电站照明设计技术规定》中相关规程要求口9]而设计。变电站内部照明分普通照明和遇险应急照明。普通照明采用380/220FH相四220F一2线制接线,应急照明采用交流供电。在继电器室内有面照明切换屏,屏引入路交流电源和一1路直流应急电源,般,普通照明和应急照明都是经相互投切装置由两路,然而交流电源失电后交流电源供电,经互相投切装置自动切换至直流逆变器仅保证应急照明正常供电。工作场所选用吊杆式巧光灯,为避免眩光灯具材质、数量须与建筑抹灰颜色及设备颜色相匹配。其中重要的设备室如110AF配电装置室、蓄电池室等内设有应急照明灯。在选释奸具的配置数量时应根据设备房间的大小;^及设备的照度需求而定,1^^选用节能型奸具为基本原则。4.4巧电站巧说地设计4乂1巧蝴純变电站接地防雷主要是依据《过电压保护及绝缘配合设计规范》中的相关规定而设计,主要分直击雷保护和雷电过压保护。1、直击雷保护为保护变电站免受直击雷破坏,站内布置两只35米髙独立避雷针和两只%米窩架构避雷奸进斤联合保护,楼顶上敷设避雷带,并且避雷带与地下接地网可靠连接。2、雷电过压保护一组王相氧化锋避雷器每回220ArK?化出线套管外侧及进线套管内侧配置。为了避免中压绕组开路时来自高压绕组的雷电波的感应电压伤害中皮绕姐,一110AFG/S架空化线套管内侧及变压器进线套管内侧均带组H相氧化锋避雷器。41 第4章站内平面布置35F一组兰相氧化巧避雷器A:变压器进线柜、母线柜、出线及电容器均带。4.4.2变电站接地设计根据测绘院提供的《岩±工程勘测报告书》及区域地质资料与现场调查资料,所选场地没有隐伏活动断裂等的不良地质结构。所选变电站场地不存在可液化主层。场地仅存在少量填王一。大部分是均匀强风化花岗岩,属般抗震要求地段。勘测报告显示:场地地下水为基岩裂隙水,补给来自大气降水,排泄方式为侧向径--.902.30?102.68103.75之间。流。勘察完成后量测钻孔稳定水位埋深在1|之间,高程/W地下水位会随季节降雨量的变化而变化,枯水期与丰水期之间地下水位年变化幅度在2.00m左右。变电站所在场地环境类型为II类,按干湿交替评价,环境类型水于混凝王结构具微腐蚀性。1、接地材料的选择根据《岩王工程勘测报告书》提供的主壤及地下水腐蚀情况,本设计西略220kV变电站接地材料户外采用铜覆钢,户内采用锻锋扁钢。依据接地设计规范中对接地材料热稳定性的要求,所选用接地材料的最小截面应满足下式要求:2&■先顯告短路电流稳定值,A;C—接地线材料的稳定系数;11短路等效持续时间,单位为非。2其中J=28.006以,/=0.58s代入上式中计算得接地线截面满足S含304.69/WM。计gg2算后,接地线及户内主接地网应采用60X8/WW的扁钢。2、接地装置及接地电阻计算1本站在站区范围内敷设W水平接地体为主的人工接地网,均压带采用不等间距布()置方式。为加强散流,站内部分位置设置垂直接地秘并同主接地网连接。(2)接地电阻计算<200=01358015本站接地电阻应满足:R/0.。根据勘测提供的±壤电阻率,通过(巧CDEGS软件模拟主接地网进行计算,得到全站接地电阻约为2.3031Q。如果接地电阻不誦化 ̄二/一-1符合式时,需进步校验跨步电压及接触电压。本站主接地网见图4。42 第4章站内平面布置巧#£巧/巧巧巧WD:抹巧1105_75^451.P^工I:HIT化-^之-XZZ^丑-=..S丰二^==I二=辛I4iI**^II>i-15.-451?151545751肋1班XAX旧(METERS)TopViofonductorsewC图4-1全站接地网分布图根据地质勘测资料及接地网布置图,经计算,主接地网的接地电阻为2.3031Q,但跨步电位差、接触电位差达不到设计要求,需进行降阻处理。降阻措施按打4眼50米深接,处理后接地电阻降至1-地深井考虑.巧660,跨步电位差值为4262.65F(如图4),接84-触电位差为1.32F(如图43),而最大跨步电位差16577K,.最大接触电位差为530.3r;不满足规程要求,为降低变电站内电阻值需要在设备周围铺设高阻瓷砖,这样最大允许接触电位差为861.8F,再次计算可满足要求。‘>电巧?.巧丈电5冷巧1C;林巧]()[._ILEGEND13〇_rMaximumValue:60989.4M-inimumV,luc:0.283E01H<609.49Hi<S48S4撕-<46760m.*議<426试巧口IIIjIrIMMi<3T■65.70I?.LU■<304巧泌一?jI|-If麵<2"化二二二二二巨二二:巧^EZnl■<182.87—--1:ghIW<1。1.巧战<议。7-7。],?-巧巧巧125XA)(巧METERS()GradientStepVoltageMagn.(VVM^图4-2跨步电位差图似 第4章站内平面布置单电榜怯汹由正/畏差巧巧/^D.朴巧]nUE<3EN0130MaximumVaue:120iB26lWumaue:in:mVl0133H<1201.83-E<1081.66巧Bl<3S1.贿t-M《841.32圓<721.巧I洗-巧<。泌化I<240.47-20I_,._:I.^.-252575125XAX巧(METERS)TouchVoltageMagn.Volts)[Wore(]图4-3接触电位差图4.5变电站电绽敷设设计站用电柜室35&F一、开关柜室等布置在生产综合楼楼,采用电缆半层、桥架敷设;位于生产综合楼二层的配电装置所需电缆包括一次电缆及二次电缆的敷设需通过电缆沟,所有电缆敷设完毕后需有严密的电绳口、洞,W防突或者是电缆桥架、沟的防火封堵发事件。AF-高压电力电缆:35侧电力电缆选用H巧/单总金属错装铜芯电缆幼K/y,阻燃,。A类。口2]0-.6/lkV电力电缆i?,。低压;选用兰芯金属错装铜苍电缆ZVV。阻燃A类控制电缆:选用铜孩电缆,其恃点是具有聚氯乙巧绝缘钢带销装,、单屏蔽屏蔽层两端接地。,为防止变电站突发火灾的危害对电缆部分进行严密的防火封堵,具体做法再次不在费述。4.6全站在线监測系统为克服传统变电站设计中的诸多缺点,更有效的达到电力系统对变电站安全性、可,靠性的要求利用状态检修技术提前发现缺陷和预知将来的事故类别,可W有效的延长站内主要电气设备的寿命周期,从而提高供电系统内设备的利用率,提升经济运行效益。4点1监满范围与参ft本设计西略220/feF变电站配置全站在线监测系统装置,本站监测范围包括:主变、220AFG仿及220W避雷器。监测220AKG化局内容主要为:主变油色谱、局部放电;部放电、220AF避雷器泄漏电流、次数等。44 第4章站内平面布置表4-1在线监测系统配置设各监测范围配置原则装设方式利用主变原有导油曰按油色谱在线监测装置每台主变配置1套照采用油累强制循环变压器每台主变配置1套(3只无源传感器、内置安装局放在线监测局放传感器,高压套管方式2只.中压套管1只)220kVGIS无源传感器、内置安装局放在线监测每相断路器配置1只方式避雷器220kV避雷器在线化每只避雷器配置1个通外置方式,安装于地电测m位处II1、变压器;A.油中气体及微水监测:本设计西略220kV变电站油中气体及微水监测技术选择色谱法,满足智能组件状态可视化的基本要求一氧。变电站正常运行时,可W对氨气、玄诀、甲烧、乙婦、。烧、化碳和水分等进行在线监测。B.局部放电监测局部放电监测本期预置传感器,监测系统具备校检功能,能准确的确定放电值,确,确定复测的基准,定放电类型;具有抗干扰性保证被监测局放信号的真实性与稳定性。2、220kVGIS:A.局部放电监测同主变局部放电监测3、避雷器监测A.220kV避雷器监测按设计要求避雷器监测范围包括泄漏电流、阻性电流、容性电流、动作次数等,通过在避雷器接地线上安装传感器实现。主变220kVGIS一、、避雷器厂家提供的次设备本体预装传感器,传感器的输出由就地状态监测I孤接收处理后将设备状态信息传至状态监测后台系统。,4.6.2在线监測及检修平台一西略一220kV变电站系统选用在线监测系统体化装置。所谓体化就是:将主变油色谱在线监测一、局部放电在线监测、GIS局部放电在线监测等诸多系统规整到个系统里一,配备统的在线监测后台系统,并与全站智能辅助主机后台整合。45 第4章站内平面布置一?现阶段,不同厂家的传感器输出信号难W统420mA为标准的电信号,无法利用智能组件实现状态监测信号的采集。因涉及到知识产权问题,不同厂家间难W开放后台一分析软件,因此难W在后台主机上W统的分析软件对各类设备的源信息进行诊断分析。可由状态监测厂家设置现场监测传感器及IED,集中采集某类设备的传感器信号,并一将诊断后的结果信息W全站统的DL一/T860规约上传至统的后台主机。再由后台软件再次诊断并显示设备的运行状况,远传至日照供电公司运行检修部口。本设计西略220AF变电站在线监测系统结构如下图4-4所示。状惠化W及*化辅巧柔化后色主化^a曲巧电公接巧nIIII^,交换化II主,巧IihfiKig**K主G家料巧■2台主i(巧闲断叩軍斯圓!II避言在化^Jy技货筑主"中*??l?I1骗?■口I及I品叫II61850光巧通信讯巧绞线48己巧图4>4全站在线监测系统4.6.3便巧式局放測量仪便携式局放测量仪可根据监测需要进行灵活配置,不仅能够实现对站内GIS局部放电的检测和故障定位,同时可适用于主变压器的监测。它可及时掌握GIS绝缘缺陷发生与发展的情况,大大减低GIS设备的潜在不安全因素。与在线局放监测装置相比,便携式局放测量仪携带方便,,无需在设备本体预置传感器设备操作界面友好,能够实现信号采集一、故障分析等功能,便于运行人员定期对设备进行检测。本工程站内配置套便携式局放测量仪。4.7本章小结本章主要对站内设备的布置做了详尽描述,包括主变压器的布置、22〇ytr配电装置的平面布置、110AF配电装置的平面布置、35AF配电装置的平面布置、35AF电容器的平面布置及二次设备室的布置。并对各设备进行防震措施设计;论文中对变电站的照明部分进行了简要设计概述;防雷设计主要考虑直击雷保护和雷电过压保护;对站内电缆的46* 第4章站内平面布置敷设及防火也做了简要介绍;为提高电力系统的安全性及可靠性本变电站设置全站在线监测系统,并对所要监测的量进行了详细阐述。47 第5章变电站系统的二次保护第5章变电站系统的二次保护变电站二次保护系统在本论文中主要介绍系统的继电保护配置方案及各电气设备的。元件保护,概述系统的变电站自动化系统5.1系绽继电保护5丄1系统巧电保护B?原则依据现有的相关规程、规定要求,本站继电保护及安全自动装置配置原则如下:1、每回220kV线路配置双套完整的、独立的能反映各种类型故障、具有选相功能全线速动的数字式保护,每套保护均具有完整的后备保护及重合间功能。2、220kV双母线按远景配置双套含失灵保护功能的母线保护。3、220kV母联断路器应按断路器双重化配置专用的、具备瞬时和延时跳间功能的过电流保护。4220kV、线路、母联巧采用保护独立的装置。V线一一5、llOk路配置套线路保护,保护具有完整的后备保护W及H相次重合闽功能。llOkV负荷线路,电源侧配置阶段式距离保护和零序电流保护,负荷侧不配置线路保护;llOkV并网联络线路、长度低于5kM的短线路,配置具备完整后备保护的光纤电流差动保护。6、llOkV双母线按远景配置单套母线保护。7、llOkV母联断路器按断路器配置专用的、具备瞬时和延时跳阐功能的过电流保护。8、llOkV线路保护、母联保护均采用保护独立的装置。9、故障录波器共组2面柜。具备暂态录波分析功能。0一GOO犯1、网络记录分析装置纪面柜、SV,装置记录所有过程层报文、站控层MMS报文,具备网络报文分析功能。5丄2系绕巧电保护氏置方案1、220kV线路保护??工程新建220kV西略日照五莲线路,本期、西略线路两侧配置两套独立的、全一线速动数字式保护通道采用直接光纤巧方式,主保护二通道采用复用光端机。主保护2M接口方式。??220kV西略日照、西略五莲线路,配置两套完整的、独立的能反映各种类型故一二障,具有选相功能的全线速动数字式保护,主保护采用光纤电流差动保护,主保护采用光纤距离保护。48 第5章变电站系统的二次保护50化V220kV化V22日照变W西略变niS普巧 ̄电流差珠专用光芯电流差劝专用化芯 ̄ ̄II^^ ̄^ ̄ ̄ ̄拱联距离复用迎纵巧唐离复用細 ̄图5-1线路保护概图每套主保护均含有完整的后备保护,均含重合间功能。线路主保护、后备保护均启动断路器失灵保护。BW本期220kV线路保护采用数字式保护的装置220kV每条线组1面保护测控柜。,一致的线路保护要求对侧站配置与本站。2、llOkV线路保护5一一回llOkV线路均属于负荷线路回线路各配置,每套具备H相次重合阐功能的阶段式距离保护装置。另外lOkV,l电缆线路保护装置需配置过负荷保护功能。3、母联断路器保护220kV母联断路器双重化配置充电过流保护装置。充电过流保护带有两段过电流保护和一段零序过流保护功能。当充电过流保护动作时,启动母联失灵保护。一llOkV母联断路器配置套充电过流保护装置。充电过流保护带有两段过电流保护和一段零序过流保护功能。4、母线保护本期220kV主接线为双母线接线,按远景规模配置双套含失灵保护功能的母线保护一装置,每套线路(或主变压器)保护动作各启动套失灵保护。母线保护装置设复合电压巧锁元件。一本期llOkV主接线为双母线接线,按远景规模配置套母线保护装置。母线保护装置设复合电压闭锁元件。5、故障录波本站采用故障录波及网络记录分析独立装置,具体配置详见变电站自动化系统部分章节。6、继电保护试验电源为方便继电保护调试,在综合继电器室配置1面继电保护试验电源柜。7、系统安全自动装置本站设置一套独立的低频低压自动减载装置。低频低压自动减载装置采用点对点接入方式与220kV母线电压合并单元通信,测量220kV、。母线电压频率及其变化率当系统由于有功/无功缺额引起频率/电压下降时,装置自动根据频率/电压降低值按照既定策略,采用GOOSE报文方式通过llOkV过程层似 第5章变电站系统的二次保护GOOSE网络切除llOkV部分负荷直跳方式切除35kV部分负荷,W确保系统,采用电缆平衡[气5<.13保护及巧g倍患系统子站保护及故障信息管理系统子站配置独立装置,上送调度端主站系统。子站系统独立于监控系统单独配置,但通过共用的保护信息管理机收集全站保护信息。应能在正常和、电网故障时,采集、处理各种所需信息,管理,并充分利用这些信息为继电保护运行、服务,为分析处理电网故障提供支持。5.2元件保护5.2.1主触话保护主变压器电量保护按双主双后备配置一,均采用微机型主后备体化设备,组柜安装于综合继电器室中。主变电量保护直接采样,直接跳各侧断路器;主变电量保护跳母联、分段断路器及启动失灵等采用GOOSE网络传输。主变保护通过GOOSE网络接收失灵保护跳间命令,并实现失灵联跳变压器各侧断路器。主变非电量保护功能由主变本体智能终端实现一(采用非电量保护及智能终端体化装置),非电量保护采用就地直接电缆跳闽,本体智能终端将非电量保护信息通过过程层GOOSE网络上传。1、主变电量保护配置变压器应装设纵联差动保护作为主保护,W保护变压器绕组及其引出线的相间短路故障。作为变压器主保护相间短路故障和相邻元件的后备保护,在高压侧和中压侧可装设复合电压闭锁过流保护装置,在低压侧装设电流速断和复合电压闭锁过流保护装置。变压器高一、中压侧均装设复合电压闭锁过流保护,保护为两段式,第段保护设两一时限动作于本侧个时限,第(或对侧)母联/分段,第二时限动作于本侧(或对侧)断路器,第二段延时动作于断开主变压器各侧断路器。变压器低压侧应装设限时速断过流保护设两个时昭,经短延时跳开低压分段断路器,第二时限跳本侧断路器。变压器低压侧应装设复合电压闭锁过流保护,设兰个时一限,第时限跳开低压分段断路器,第二时限跳开本侧断路器,第H时限跳开变压器各侧断路器。变压器高一、中皮侧均应装设零序电流保护,保护为两段式。第段设两个时限,第一时限动作于本侧(或对侧)母联/分段,第二时限动作于本侧(或对侧)断路器;第二段延时动作于断开主变压器各侧断路器。变压器高、中压侧中性点均应装设间隙零序电流保护和零序电压保护,延时跳开变压器各侧断路器。50 第5章变电站系统的二次保护变压器保护装置应具有高压侧断路器失灵保护动作后跳各侧断路器的功能。变压器各侧应装设过负荷保护,保护为单相式,延时动作于信号。2、主变非电量保护配置主变非电量保护配置包括主变巧器本体重瓦斯、本体轻瓦斯、本体压力释放、本体油位低、油温过高、线圈温度过高、有载重拓斯、有载压力释放等保护。其中本体重瓦斯、有载重瓦斯动作,跳开主变H侧断路器并发信,其它信号动作则发告警信号。5.2.235kV巧巧及城分段保护35kV线路配置微机型电流速断保护、过流保护、零序保护及H相至合阐。巧kV母线分段配置微机型电流速断及过流保护。一、、。选用保护测控计量多合装置,就地安装于开关柜内5.2.3站用站用变压器配置微机型电流速断保护、过流保护、零序保护及本体保护。一、、。选用保护测控计量多合装置,就地安装于开关柜内5.2."5kV电如觀配置微机型电流速断保护,、失压、过负荷保护、非电量保,过流保护W及过压一护。对于某电容器切除后引起的剩余电容器过电压,根据接线情况选用中性点电流或电压不平衡保护、电压差动保护、或开口H角电压保护。一选用保护、测挖、计量多合装置,就地安装于开关柜内。5.2.535kV母Sift护一35kV母线按远景配置套独立的、快速的、灵敏的微机型母线差动保护,母线差动保护设复合电压闭锁回路。组屏安装于35kV配电装置室内。5.3巧电巧自动化系巧5.3.1笛戲拭本设计西略220kV变电站自动化系统的设备配置和功能要求按无人值班模式设计。本变电站自动化系统主要设计原则如下:1、采用开放式分层分布式网络结构,由站控层、间隔层、过程层及网络设备构。成。站控层设备按变电站远景规模配置,间隔层和过程层设备按工程实际规模配置一2、变电站自动化系统统组网,信息共享,通信规约采用DI7T860通信标准,实现站控层、间隔层、过程层二次设备互操作。一3、变电站内信息具有共享性和唯性,变电站自动化系统主站与远动数据传输设。备、保护及故障信息管理系统、微机防误系统信息资源共享,不重夏采集,节约投资51 第5章变电站系统的二次保护4、变电站内由变电站自动化系统完成对全站设备的监控,不再另外设置其它常规的控制屏及模拟屏。5、变电站自动化系统具有与电力调度数据专网的接口,软、硬件配置应能支持联网的网络通信技术W及通信规约的要求。6、向调度端上传的保护、远动信息量执行现有相关规程。7、变电站自动化系统网络安全应严格按照《电力二次系统安全防护规定》来执行。8。、变电站自动化系统应实现全站的防误操作闭锁功能站控层实现顺序控制、智能告警等高级功能。5.3.2胳M、瞄S巧围DL- ̄按照/T51492001《220500kV变电所计算机监控系统设计技术规程》要求和调度端对无人值班变电站的运斤情况的需求、监控范围设计,本变电站自动化系统的监测如下:1、模拟量220kV线路的H相电流、H相电压、有功功率、无功功率;220kV母联断路器的H相电流;220kV系统的母线电压和频率;llOkV线路的H相电流、兰相电压、有功功率、无功功率;1lOkV母联断路器的H相电流;llOkV系统的母线电压和频率;35kV系统母线电压和频率;35kV线路的H相电流、有功功率、无功功率;35kV电容器H相电流、无功功率;35kV分段断路器的H相电流;主变压器的油温、绕组温度;主变压器高、中、低压侧的H相电流、兰相电压、H相有功功率、兰相无功功率;站用变高压侧H相电流、H相电压;站用变低压侧H相电流、H相电压;%0V/220V母线线电压;直流系统的母线电压;、电压充电进线电流;蓄电池进线电流和电皮;浮充电进线电流、电压;直流绝缘监视:正对地电压、负对地电压;UPS系统的输出电压、电流及频率;52 第5章变电站系统的二次保护室外温度和继电器室温度。2、开关量变压器调压分接头位置信号;主变中性点接地开关位置信号;220kV断路器、电动隔离开关和电动接地刀闹的位置信号;llOkV断路器、电动隔离开关和电动接地刀间的位置信号,35kV断路器和手动接地刀阔的位置信号;站用变高压侧断路器状态信号;站用变低压侧断路器状态信号;380V/220V母线分段断路器状态信号;%0V/220V馈出回路状态信号;主变压器保护动作及报警信号;220kV线路保护动作及报警信号;220kV母线保护动作及报警信号;220kV失灵保护动作及报警信号;1lOkV线路保护动作及报警信号;1lOkV母线保护动作及报警信号;站用变压器保护动作及报警信号;35kV电容器保护动作及报警信号;35kV线路保护动作及报警信号;35kV母线保护动作及报警信号;220V直流系统状态异常信号;UPS系统状态异常信号;就地/远方(含主控室和调度端)切换开关位置信号;通信系统报警信号(包括载波机、光端机及PCM);在线监测告警信号;3、控制量主变中性点接地开关;220kV断路器、电动隔离开关和电动接地刀间;llOkV断路器、电动隔离开关和电动接地刀间;35kV断路器;站用电系统断路器(包括#1站用变、沿站用变及380V分段),保护定值的远方整定及其信号的远方复归,保护压板投退。53 第5章变电站系统的二次保护除上述要求外一,本期工程要求智能辅助控制系统、交直流体化电源系统、电能质量监测装置预留符合DI/T860标准的通信接口,并要求变电站自动化系统具备与W上系统通信(控制及信息采集)的功能5.3.3自动化系鄉E肪窠1、系统构成变电站自动化系统在功能逻揖上由站控层、间隔层、过程层及网络设备构成。站控层由主机兼操作员工作站、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、图形网关机、远动通信装置、网络打印机等设备构成,提供站内运行的人机联系界面,实现管理控制间厢层、、过程层设备等功能,形成全站监控、管理中屯,负责变电站的数据处理、集中监控和数据通信。间隔层由保护、测控、计量、故障录波及网络记录分析装置等若干个二次子系统狙。成,在站控层及网络失效的倩况下,仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能一过程层是由合并单元、智能单元等构成,完成与次设备相关的功能,完成实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。网络设备包括网络交换机、光/电转换器、接口设备和网络连接线、电雞、光雞及网络安全设备等。1^1上网络设备构建全站分层分布式高速工业级^太网。2、系统网络结构变电站自动化系统网络结构在功能還辑上由站控层网络、间隔层网络和过程层网络构成。(1)站控层网络站控层网络负责实现站控层设备之间W及与间隔层之间的通信,传输MMS报文和GOOSE报文。站控层网络采用双重化星形W太网络。(2)间隔层网络间隔层网络负责实现间隅层设备么间、相邻间隔]1^1及间隔层与站控层之间的通信,传输MMS报文、GOOSE报文。在站控层网络失效的情况下,间隔层应能独立完成就地数据采集和控制功能。间隔层网络采用双重化星形W太网络。(3)过程层网络(含GOO化和SV网络)过程层网络负责实现间隔层与过程层设备之间、间瞄层设备之间W及过程层设备之间的数据通信,传输GOOSE报文及采样值报文。1)220kV过程层网络54 第5章变电站系统的二次保护一220kV保护、测控装置分开布置,SV报文统采用点对点方式,除保护跳间外G00化报文采用网络方式。220kV电皮等级过程层爾置G00化网络,采用星形双网结构。2)llOkV过程层网络一llOkV保护、测控装畳下放布置,SV报文统采用点对点方式,除保护跳间外GOOSE报文采用网络方式。llOkV电压等级过程层配置GOOSE网络,采用星形双网结构。3)35kV及主变过程层网络35kV电压等级不配置独立的过程层网络,GOO化报文利用站控层网络传输。主变不配置独立过程层网络,主变保护、测控等装置分别接入高、中压侧过程层网络(主变低压侧过程层设备接入中压侧过程层网络)。主变保护、测控等装置接入不同电压等级的过程层网络时,采用相互独立的数据接口控制器。3、系统设备配置(1)站控层设备配置站控层设备包括主机兼操作员工作站、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、图形网关机、远动通信装置、网络打印机等设备。站控层设备按照变电站远景规模配置。(2)间隔层设备配置间隔层包括继电保护、安全自动装置、测控装置、故障录波装置及网络记录分析装置、电能计量装置等设备。间隔层设备按照变电站本期规模配置,并考虑扩建需求。(3)过程层设各配置过程层设各包含智能终端和合并单元,完成变电站断路器、隔离开关的信号采集、处理和控制。过程层设备按照变电站,W及常规电磁式互感器采样值信息的采集和处理本期规模配置,并考虑扩建需求。(4)网络设备配置本工程交换机采用满足现场运行环境要求的工业交换机,并通过电力工业自动化监I860测机构的测试,满足D/T标准。(5)网络通信介质1)综合继电器室内网络通信采用电口巧接,介质采用超五类屏蔽双绞线;需经过户外的网络通信采用光曰联接,介质采用光錐。2)采样值和保护GOOSE报文的传输介质采用光瓣。3)双重化保护的电流、电压、W及GOOSE跳闽控制回路等需要増强可靠性的两套系统,应采用各自独立的光维。4)GOO化、采样值网络光纤连接采用1310nm多模ST光纤接口。5)屏柜应根据需要配置相应数量的光巧储纤盒及光纤盘纤架。55 第5章变电站系统的二次保护表5-1全站网络交换机配置清单设备名称巧置数量(台)交换机规格一、站控层网络交换^站控层主干交换机224百兆电曰、4千兆光口二区交换机224百兆电曰、4千兆光口|_二、间隔层网络交换220AF间隔层网络交换机424百兆电口、4千兆光口110AF间隔层网络交换机224百兆电口、4千兆光口35kV间巧层网络交换机424百化电口、4千兆光口IH、过程层网络交换^220AKGOOSE中也交换机4百兆、16多模光口220AFGOO沈网络交换机8百兆、8多模光口nOAFGOOSE中也交换机2百兆、16多模光口10百兆、16多模光口11OAFGOO班网络交换机注:本站站控层、间隔层交换机数量均按远景建设规模配置。过程层网络交换机数量按本期建设规模配置。有关变电站二次保护部分的其他相关内容,在本文中不再做详尽论述。5.4本章小结本章主要进行了二次设备的保护相关设计,本论文对220kV智能变电站实用性设汁进行了详细的计算与论述,并最终得出了实用性220kV智能变电站的平面布置、主接线一形式、次设备选择参数、二次保护实施。论文中详细进行了短路电流计算,在短路电一流汁算的基础上根据H相短路电流计算结果,对各次设备进巧了选择与校验;根据电为工程电气设计手册对一次、二次设备进行了平面布置;对变电站的二次保护系统做出了相关设计,并详细介绍了相关參量。56 第6章设计效果与展望第6章设计巧果与展望随着时代的发展进步,电力已经成为各个行业发展的基石,对电能质量的。、、要求也愈来愈严格随着新型工业化的不断推进,对电力系统电网结构电气主接线形式都有着巨大的冲击,祖是推进现代电网不断发展的不断向前的根本动力。未来的设计工作中不断提升主接线形克优化电气主接线结构,降低造价一再研究,提高供电质量,减少供电损耗,节约变电站±地占用量是我们的主要方向。智能电网是电网发展的趋势和方向,并且现在己经上升到国家战略的商度上。智能变电站是智能电网的变电环节,是坚强智能电网的重要基础和支撑。电网建设设计是龙头,智能变电站的设计直接决定了智能变电站的建设水准和技术水平,对智能变电站设计进行系统研究,形成技术先进经济合理的智能变电站设计方案,对智能变电站建设有着重大意义,也可为智能电网的发展打下良好的基础并积累宝贵的经验。一次设备智能化技术不仅是测量技术与控制技术的革新,对整个变电站的一一设计、电网系统的运行乃至次设备本身的发展都有重大影响。智能次设备一的应用将使整个变电站向着更加智能。、简约、可靠的方向发展次设备的智能化不仅是概念上的转变和理论上的发展,而且需要具有技术上的突破,包括采用新技术一一、新材料、新工艺。智能次设备未来的发展包括次设备本身的技术革新和其智能化部件技术革新W及他们相互之间的融合一。未来新型次设备例如W非晶合金作为导磁材料的变压器,具有不可燃、无色透明、粘度低的新型变压器绝缘油,体积小、重量轻、空载损耗小的电力电子变压器等。本文通过了解目前智能变电站相关关键技术的发展现状,从经济技术先进性和合理性方面进行研究,选择合适的技术应用到变电站设计当中,形成完整的220kV智能变电站设计方案。但不容忽视的是智能变电站技术仍在快速发展一的过程当中,,现有的些技术和设备还不成熟缺乏长期运行的考验,仍需不断地完善,同时新的技术和新的设备也会在未来不断的出现,本文只是在当前一的技术和设备发展水平上针对种220kV变电站的布置方式对现有技术和设备进行了比较和选择一,有定的局限性,另外智能变电站的技术和设备选择在试点工程和全面推广两种不同的阶段考虑的侧重点也会有所不同。在今后的工作一和学习中,还会继续对智能变电站设计这课题进行更深入的研究和实践。展望未来智能变电站的发展,更加可靠的设备是变电站坚强和智能的基础,综合分析、自动协同控制是变电站智能化的关键,设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化是发展的方向,安装调试运行维护的高效化是发展的目标。未来的智能变电站发展趋势的特点主要体现在它的设备必将髙57 第6章设计效果与展望一度集中一,现有的GIS设备只是未来设备的个缩影,不仅仅是次设备的集中二二一一次设备也会出现高度融合的现象,并将次设备顧合到次设备本体,次设备本身将集成保护、测量、控制、计量、状态监测等功能。智能变电站的发展将使变电站建设运行检修维护变得更加经济方便高效,使风能、太阳能等新能源接入更为安全可靠便利,高水平的智能变电站将成为竖强智能电网的重要支撑。58 |s*三化?-m!t兰累fTj_-allR*ai-芭?品耳另」含幻一I幸节古盛I糾*?■":辛|1史I?泛I幸tL呼H里fti">wiss1wi?马i^i一宝K然*张觉W巡MWWl里酬 ̄城一粥^曲SfH^tf留'齒1i矣>一A0一主1加遥3S1N^龄L---直査WII?强'嗽*A^二客宝Li>^¥1l志|讀—曲J咖撰塵mIiIllt金tm呈動顏|一也空可I心*;■I 0-,---/—長曲尤^^i襄>寒裘^nHl臣山-赛■MtgI這-Jx里一.^'A心^ifL令?W:IP因su拓#^》」-1*it^vS^L里*L-*7M二L^v3.三M^y>邊*?^;y」按?^KJJitI^x里i ̄?《i*—L:^:-进一三妄i一-1Si5is?M*lsNaP>Mln!i:*¥;sHif§i!mf,5lEi_y*3£y—1-玉j画#t一i主0,!费i/ulp*艺國娘e,I贵w*i§y雄馨Ii菱!邮张s*芝*)?f^M媒去-曲l#:基齒1里F一>二jf?*运一--丄0A总I々二一W二>1io」?^H聯n"蹇基;NrM会 ̄HlT巧;^^ysTTA化普H-f龄冀J!蓋il4-i'i皇藥省,'^-一墨i-i 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^致巧伴随着毕业论文的付梓兰年研究生的学习生涯也即将结束。回望往昔,除了求学路上的汗水和艰辛一,更多的是路走来积攒的欢笑和喜悦。本论文研巧工作从选题到完成,从论文撰写的文字规范、语法运用到文章一结构的调整一、写作重点的提炼、每个细节,每个方面无不倾注了我的导师陈玉庆教授诲人不倦的关怀、指导和教诲。陈老师对专业知识深入浅出的讲解一步习态度深深的感染了我让我在专业的理解上更进,在学,他谦虚谨慎的学习中不仅需要坐得住板凳耐得住寂寞更需要花得上于别人百倍的时间于自己全部的精力;老师对我的谱谭教导给予了我巨大的鼓舞和鞭策,他的为人师表将成为我人生道路上的楷模。在这里谨向陈老师表示我崇高的敬意和衷也的感谢!同时,感谢研究生求学期间为我授课的陈玉庆老师、曹甸国老师、王强德老师、黄金明老师、石学文老师、高丽君老师、陈梅老师,你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉,也是我完成本论文的基础。同时,还要感谢实习期间单位领导和同事在这两年时间里给予我的无微不至的关怀和帮助,感谢在我实习期间教会我理论与实际相结合运用、带领我在工作中向前进步的陈志鹏主任、郭龙军师傅,是他们的帮助和鼓舞让我在王作中实现自己的学习价值,同时他们质朴谦虚、宽容豁达的为人也深深的影响了我并为我后的工作学习树立了良好的标杆。一感谢陪我同走过研究生生涯的同窗好友,感谢在求学路上曾给予过我指。引的师姐,是你们的陪伴才让我的研巧生生活更加精彩更加充实最后,我要向对本论文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师各位同学表示感谢!的'