220kV变电站新增小电阻接地系统研究与设计

摘要

变电站是整个输配电环节的重要节点，变电站中性点接地设计直接影响变电站运行的稳定性。随着城市规模的不断扩大，变电站的负载容量也在不断变化，为了保证变电站可靠的运行，变电站线路中性点接地方式也需要不断的变化。目前电气系统设计中提出了一种基于小电阻接地的方式，它能够减少中性点由于间隙接地发生故障的频率，因此可以有效提高配电线路的稳定性和安全性，创造更多的社会效益和经济效益。本文主要讨论220kV变电站新增小电阻接地系统的设计，该设计方案可以为其他220kV变电站小电阻接地设计提供参考。 论文首先讨论了影响接地方式的相关因素，分析了系统绝缘水平、继电保护装置动作的可靠性、供电可靠性、系统运行环境和电网未来的发展方向等五种因素。在此基础上对比分析了几种中性点接地方式，讨论了中性点不接地方式、中性点直接接地方式、中性点经消弧线圈接地和中性点经电阻接地几种方式的适用场景。其次讨论了本课题研究的待建220kV变电站的基本情况。分析了该待建变电站的电力系统概况、电气接线基本现状和运行保护整定方案的现状。论文重点研究了待建变电站中性点接地方式的选择和方案设计。因为待建变消弧线圈已达最大容量，因此对该变电站的中性点接地方式改为经小电阻方式接地，经过对比分析最终采用消弧线圈并小电阻接地方式。讨论了消弧线圈并小电阻接地方式的方案架构设计。在确定最终方案的基础上，计算了220kV变电站小电阻接地系统的参数计算，并对设备进行选型。 论文重点分析了中性点接地选线系统的设计。在研究了中性点接地选线系统的总体架构的基础上，讨论了中性点接地选线系统的总体结构和信号处理单元的基本结构，分析了多路电压电流采样的电路设计。重点研究了ADC转换单元的电路设计，对比分析了不同ADC转换方案的特点，最终确定了基于ADS8364的专用ADC采样芯片的方案。分析了控制器的选择和电路设计，确定选择STM32F103微控制器做为选线单元的控制器；分析了通信电路设计，提供了RS-485通信接口和以太网通信接口，以满足不同变电站的使用要求；分析了交流供电电路设计和时间同步单元设计，选用专用的同时支持北斗和GPS的双模授时模块，为系统提供同步时间。最后通过对系统进行单元测试和功能测试，确定本课题设计的选线系统在准确性和灵敏度方面都能满足使用要求。

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