220kV變電站設(shè)計(jì)

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1、引言 發(fā)電廠及電力系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，獨(dú)立分析和 解決工程實(shí)際問題的初步能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 本設(shè)計(jì)是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，針對(duì)220/60KV降壓變電所畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。本次設(shè) 計(jì)主要是一次變電所電器部分的設(shè)計(jì)，并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的 主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)和形式，選擇待設(shè)計(jì)變電所所含有的各種電氣設(shè)備及其各項(xiàng) 參數(shù)，并且通過計(jì)算，詳細(xì)的校驗(yàn)了公眾不同設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定，并對(duì)其選擇 進(jìn)行了詳盡的說明。同時(shí)經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負(fù)荷情況，確定本變電所 電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式，同時(shí)根據(jù)變電所的電壓等級(jí)及其在 電力網(wǎng)中的重

2、要地位進(jìn)行繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)，最后通過對(duì)主接線形式 的確定及所選設(shè)備的型號(hào)繪制變電所的斷面圖、平面圖、和繼電保護(hù)原理圖，同時(shí) 根據(jù)所繪制的變電所平面圖計(jì)算變電所屋外高壓配電裝置的防雷保護(hù)，并繪制屋外 高壓配電裝置的防雷保護(hù)圖。 第一篇畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1變電所設(shè)計(jì)原始資料 設(shè)計(jì)的原始資料及依據(jù) (1) 待設(shè)計(jì)變電所建成后主要向工業(yè)用戶供電，電源進(jìn)線為220KV兩回進(jìn)線，電壓 等級(jí)為220/60KV。 (2) 變電所地區(qū)年平均溫度14℃，最高溫度36℃，最低溫度-20℃。 (3) 周圍空氣無污染。 (4) 出線走廊寬闊，地勢(shì)平坦，交通方便。 (5) 變電所60KV

3、負(fù)荷表： (重要負(fù)荷占總負(fù)荷的80%,負(fù)荷同時(shí)率為，線損率5%,Tmax=5600小時(shí)) 表變電所60kV負(fù)荷表 序號(hào) 負(fù)荷名稱 最大負(fù)荷( KW) 功率 出線 出線 附注 近期 遠(yuǎn)期 因數(shù) 方式 回路數(shù) 1 建成機(jī)械廠 18000 25000 架空 2 有重要負(fù)荷 2 化肥廠 8000 10000 架空 2 有重要負(fù)荷 3 重型機(jī)械廠 10000 13000 架空 2 有重要負(fù)荷 4 拖拉機(jī)廠 15000 20000 架空 2 有重要負(fù)荷 5 冶煉廠 10000 1500

4、0 架空 2 有重要負(fù)荷 6 煉鋼廠 12000 18000 架空 2 有重要負(fù)荷 (6)電力系統(tǒng)接線方式如圖所示： 圖電力系統(tǒng)接線方式圖 系統(tǒng)中所有的發(fā)電機(jī)均為汽輪發(fā)電機(jī)，送電線路均為架空線，單位長度正序電抗為 歐姆/公里 2主變壓器的選擇 變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，他利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成頻率相同的另一種電壓等級(jí)的交流電能。在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是主要電器設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓、進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和系統(tǒng)正常進(jìn)行的保證。 主變?nèi)萘窟x擇的有關(guān)規(guī)定及原則 主變

5、容量的選擇及確定根據(jù)《變電所設(shè)計(jì)》中的有關(guān)規(guī)定 (1) 正確的選擇主變?nèi)萘浚L制變電所的年及日負(fù)荷曲線，并以曲線得出的變電 所的年、日最高負(fù)荷和平均負(fù)荷。 (2) 一般按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負(fù)荷進(jìn)行選擇。 (3) 主變?nèi)萘康拇_定：變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，其中一臺(tái)(組)變壓器停運(yùn) 后，其余變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí) 間內(nèi)應(yīng)保證擁護(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。即滿足SNJ>0(PZMAX為綜合最大負(fù)荷)若 變電所有其他能源可供保證在主變停運(yùn)后用戶的一級(jí)負(fù)荷則可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 主變?nèi)萘康倪x擇 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》電氣一次部分的

6、有關(guān)規(guī)定為保證供電的可靠性，對(duì)有重要負(fù)荷的依次變電所應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器最好。 主變壓器形式的選擇 (1) 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》電氣一次部分，在不受運(yùn)輸條件限制的情況下， 在330KV及以下的變電所均應(yīng)選用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件限制，在220KV 的變電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓器是，應(yīng)考慮裝設(shè)備用相， 當(dāng)主變超過一組，且各組容量滿足全所負(fù)荷的75%時(shí)，可不裝設(shè)備用相 (2) 當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓要求時(shí)，應(yīng)采用有載調(diào)壓壓氣，對(duì)新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn) 行的觀點(diǎn)考慮，應(yīng)注意選用無載調(diào)壓變壓器，來節(jié)省工程造價(jià)。 (3) 與兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器

7、，除降壓負(fù)荷較大或與高、中壓見潮 流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 主變壓器的冷卻方式主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷，強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻，大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。 主變壓器繞組的連接方式變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采 用的繞組連接方式只有Y和△,高、中、低三側(cè)繞組的組合要根據(jù)工程具體情況確 定。具有直接由高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡化電壓等級(jí)，減少重復(fù)降壓 容量，可采用雙繞組。 3主接線形式的選擇及說明 電氣主接線是多種主要

8、電氣設(shè)備(如發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等)按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電器設(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制成的電氣連結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對(duì)變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)擬定等都有著密切的關(guān)系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時(shí)完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問題。 主接線的設(shè)計(jì)原則 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程，變電所主界限應(yīng)滿足可靠性、

9、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。同時(shí)還應(yīng)考慮以下的因素： 1) 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 2) 近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模。 3) 負(fù)荷的重要性分級(jí)和出現(xiàn)回?cái)?shù)的多少對(duì)主接線的影響。 4) 主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響。 5) 備用容量的有無和大小對(duì)主接線的影響。 設(shè)計(jì)主接線的設(shè)計(jì)原則及基本要求 可靠性 1）應(yīng)重視國內(nèi)外長期運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析 2）主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運(yùn)行中的可靠行的綜合 3）主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性程度，采用可靠性能高的電 氣設(shè)備可以簡化接線 可靠性的具體要求： 1）斷路器檢修時(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)電 2）斷路器或

10、母線故障及母線檢修時(shí)，盡量減少可停運(yùn)回路數(shù)和停用時(shí)間，并且保 證一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電 3）精良避免全部停運(yùn)的可能性 靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面的要求： 1） 調(diào)度要求，可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系 統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下，檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的條度要求。 2） 檢修要求，可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修且不至 于影響對(duì)擁護(hù)的供電。 經(jīng)濟(jì)性 1） 投資省 a.主接線力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器等一次設(shè)備。 b.要能使斷電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電路。

11、 c.要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器。 2） 占地面積小 主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造條件，精良使占地面積減少。 3） 電能損失小 經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的種類、容量和數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。 主接線的選擇 根據(jù)《規(guī)程》知：110—220KV配電裝置中的出現(xiàn)回路數(shù)為4回時(shí)，一般采用單母線 分段的接線形式。對(duì)于在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置，220KV出線為4回及以上 時(shí)，也可裝設(shè)專用旁路短路器。而雙母線運(yùn)行方式在6—220KV電壓的配電裝置中， 通常是以保證用戶供電，具備必須的可靠性。根據(jù)上述以及本變電所所處系統(tǒng)和負(fù) 荷性質(zhì)的要求，初步確定主

12、接線方案：第一種方案是一次側(cè)（220KV）采用單母線 分段的接線形式，二次側(cè)（60KV采用雙母帶旁路的接線形式；第二種方案是一次 側(cè)（220KV）采用雙母線分段帶旁路白^接線形式，而次側(cè)（60KV）采用雙母線分段 的接線形式。 第一種方案主接線圖： 圖第一中方案主接線圖此種方案的特點(diǎn)： 一次側(cè)（220KV）采用單母線分段的接線形式 優(yōu)點(diǎn)：單母分段可進(jìn)行分段檢修，對(duì)于重要負(fù)荷可以從不同段引出兩個(gè)回路，使重 要負(fù)荷有兩個(gè)電源供電，在這種情況下，但一段母線發(fā)生故障時(shí)，由于分段斷路器 在繼點(diǎn)保護(hù)裝置的作用下能自動(dòng)將故障切除，因而保證了正常段母線不間斷供電和 不致使重要負(fù)荷停電。

13、缺點(diǎn)：當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 二次側(cè)（60KV）采用雙母接線形式 雙母線的兩組母線同時(shí)工作，并通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分 配在兩組母線上。由于母線繼電保護(hù)的要求，一般某一回固定與某一組母線連接， 以固定連接方式運(yùn)行。 優(yōu)點(diǎn)：1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線 而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一出線斷路器時(shí)， 該回路不停電。 2）調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各個(gè)負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活 地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 3）擴(kuò)建方便。向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)

14、建，均不影響兩組母線的電 源和負(fù)荷均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時(shí)，可以順序布 置，以致連接不同的母線段時(shí)，不會(huì)如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。 4）便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接 至一組母線上。 缺點(diǎn)：在倒母線的操作過程中，使用隔離開關(guān)切換有負(fù)荷電流的電路，操作過程比 較復(fù)雜，容易造成誤操作。其次是雙母線接線平時(shí)只有一組母線工作，因此，當(dāng)工 作母線短路時(shí)仍要使整個(gè)配電裝置短時(shí)間停止工作，在檢修任一回路的斷路器時(shí)， 此回路仍需要停電。另外，增加了母線隔離開關(guān)的數(shù)目和有色金屬的消耗量，并且 使配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故經(jīng)濟(jì)性較差。

15、 第二種方案主接線圖 一次側(cè)（220KV）采用雙母線分段帶旁路接線形式 二次側(cè)（60KV采用雙母線分段接線形式 圖第二中方案主接線圖 此種方案的特點(diǎn)： 雙母線接線形式的特點(diǎn)： 為了避免單母分段在母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，連接在該段母線上的回路 都要在檢修期間長時(shí)間停電，而發(fā)展成雙母線這種接線，每一回路都通過一臺(tái)斷路 器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組母線上，兩組母線同時(shí)工作，并通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器 并聯(lián)運(yùn)行。 優(yōu)點(diǎn)：a.可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。 b.檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需停該回路。 c.母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。 d.調(diào)度靈活。 e.擴(kuò)建方便。

16、 f.便于試驗(yàn)。 缺點(diǎn)：增加了母線長度和使每回路增加了一組母線隔離開關(guān)，還使配電裝置架構(gòu)增 加，占地面積增大，投資增多，由于隔離開關(guān)較多，容易誤操作。 主接線的確定 兩種方案進(jìn)行比較： 首先，一次側(cè)兩種接線形式的比較：雙母分段雖然較單母線在可靠性和調(diào)度靈活上 優(yōu)越，但單母線分段可以解決這個(gè)問題，而且占地面積也較小。雙母線接線形式占 地面積較大，投資較高。所以通過以上的比較，最終確定一次側(cè)（220KV）采用單 母線分段的接線形式。 其次，二次側(cè)兩種接線形式的比較：雙母線分段的接線增加了隔離開關(guān)和斷路器的 數(shù)量，接線復(fù)雜，其平時(shí)只有一組母線運(yùn)行，所以當(dāng)工作母線短路時(shí)，仍要使整

17、個(gè) 配電裝置短時(shí)間停止工作，擴(kuò)大了停電時(shí)間。而雙母帶旁路的接線不僅經(jīng)濟(jì)性要優(yōu) 于前者，而且在母線故障后，恢復(fù)供電的速度也高于前者，同時(shí)，雙母線接線調(diào)度 靈活，擴(kuò)建方便，所以通過上述的比較，二次側(cè)（60KV最終選定雙母帶旁路接線 的接線形式。 最后，通過前面對(duì)一次側(cè)（220KV）和二次側(cè)（60KV）接線的經(jīng)濟(jì)性，可靠性，靈 活性等各方面的綜合比較，同時(shí)考慮本所的進(jìn)線，出線的回?cái)?shù)以及重要負(fù)荷的分布 等因素，一次側(cè)（220KW）采用單母線分段的接線形式，二次側(cè)（60KV）采用雙母帶旁路的接線形式。 4短路計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的 短路電流計(jì)算的主要目的是為了選擇斷路器等電器設(shè)備或

18、對(duì)這些設(shè)備提出技術(shù)要求；評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流措施；為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與調(diào)試提供依據(jù)；分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響等。 短路的基本類型 三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路， 其中三相短路是對(duì)稱短路。 一般長用的短路電流值有： ：短路電流的沖擊值，即短路電流最大瞬時(shí)值。 ：超瞬變或次暫態(tài)短路電流的有效值，即第一周期短路電流周期分量有效值。 ：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。 短路電流計(jì)算的基本假定 短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用的假設(shè)條件和原則為： 1) 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 2) 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。 3) 系統(tǒng)中的電機(jī)

19、均為理想電機(jī)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；定子三相繞組空間位置相差 1200電氣角度。 4) 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生 變化。 5) 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上，50% 負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)。 6) 同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)勵(lì)裝置(包括強(qiáng)行勵(lì)磁)。 7) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 8) 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。 9) 除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻忽略不 計(jì)。 10) 元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 11) 輸電線路的電

20、容忽略不計(jì)。 短路計(jì)算的一般規(guī)定 1) 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所有的短路電流，確定短路電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 2) 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠? 步電動(dòng)機(jī)的影響。 3) 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算，計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常方式時(shí) 的短路電流為最大的地點(diǎn)。 4) 導(dǎo)體和電容的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路計(jì)算。 計(jì)算步驟 (1) 畫等值電抗圖 1) 首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷開關(guān)，線路電容，各元件電阻。 2) 選

21、取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。 3) 計(jì)算各元件的電抗標(biāo)么值。 (2) 選擇計(jì)算短路點(diǎn) 1) 求各短路點(diǎn)在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的各點(diǎn)短路電流。 2) 各點(diǎn)三相短路時(shí)的最大沖擊電流和短路容量。 3) 列出短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)表。 計(jì)算方法 標(biāo)么值：取基準(zhǔn)容量,基準(zhǔn)電壓計(jì)算公式： 發(fā)電機(jī)： 變壓器： 附：線路中的每千米線路阻抗取X=Q/KM 線路： 短路電流沖擊值： 標(biāo)么值轉(zhuǎn)為有名值： 短路計(jì)算的結(jié)果 表短路計(jì)算結(jié)果表 單位 220KV側(cè) 60KV側(cè) 基準(zhǔn)容量 MVA 100 100 基準(zhǔn)電壓 KV 230 66 短路電流有名值KA 沖擊電流有效值

22、KA 沖擊電流KA 5主要電氣設(shè)備的選擇 設(shè)計(jì)原則 (1) 總的原則：按照正常工作條件進(jìn)行選擇，按照短路條件進(jìn)行校驗(yàn)。 (2) 一般原則：1)應(yīng)滿足正常工作條件下的電壓和電流的要求． 2)應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和使用環(huán)境條件要求． 3)應(yīng)滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定要求． 4)應(yīng)考慮操作的頻繁程度和開斷負(fù)荷的性質(zhì)． 5)對(duì)電流互感器的選擇應(yīng)計(jì)及其負(fù)載和準(zhǔn)確度級(jí)別 6)選用的新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 高壓斷路器的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目 高壓斷路器按下列項(xiàng)目選擇和校驗(yàn)：(1)型式和種類；(2)額定電壓；(3)額定

23、電 流；(4)開斷能力校驗(yàn)；(5)額定關(guān)合電流；(6)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)；(7)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 1) 按額定電壓選擇 高壓斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即》。 2) 按額定電流選擇 高壓斷路器的額定電流應(yīng)大于或等于它的最大持續(xù)工作電流，即學(xué)。當(dāng) 斷路器使用環(huán)境溫度不等于設(shè)備基準(zhǔn)環(huán)境溫度時(shí)，應(yīng)對(duì)斷路器的額定電流進(jìn)行修正。 3) 按開斷電流選擇 在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足>。式中一斷路器實(shí) 際開斷時(shí)間秒的短路電流全電流有效值。 4) 按額定關(guān)合電流選擇 要求斷路器的額定開合電流應(yīng)不小于最大短路電流沖擊值，即> 5) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 高壓斷路器的

24、極限通過電流峰值應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過斷路器的沖擊電流，即 > 6)熱穩(wěn)定校驗(yàn) 高壓斷路器的短時(shí)允許發(fā)熱量應(yīng)不小于三相短路電流發(fā)出的熱量，即 本變電所220KV側(cè)選用型號(hào)為LW—220的斷路器,60KV側(cè)選擇型號(hào)為LW6—63斷路 器,見表: 表斷路器型號(hào)選擇表 設(shè)備名稱安裝地點(diǎn)型號(hào) 斷路器220KV側(cè)LW－220 60KV側(cè) LW6－63 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)的選擇，除了不校驗(yàn)開斷能力外，其余與斷路器的選擇相同,因?yàn)楦綦x開關(guān) 與斷路器串聯(lián)在回路中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路故障時(shí),對(duì)隔離開關(guān)的影響完全取決于斷路器 的開斷時(shí)間,故計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)完全相同.

25、a.額定電壓b額定電流c型式和結(jié)構(gòu)d動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)e熱穩(wěn)定校驗(yàn) 220KV側(cè)選擇型號(hào)為GW6-220的隔離開關(guān)和GW7-220的隔離開關(guān),60KV側(cè)選擇 型號(hào)為GW5－63的隔離開關(guān),見表: 表隔離開關(guān)型號(hào)選擇表 隔離開關(guān)220KV側(cè)進(jìn)線GW6-220 220KV側(cè)出線 GW7－220 電壓互感器的選擇 1)按額定電壓選擇 式中：Ui—電網(wǎng)電壓; 60KV側(cè) GW5－63 Ue1—電壓互感器一次繞組額定電壓

26、 2) 按準(zhǔn)確級(jí)和容量選 用于電度計(jì)量的電壓互感器,準(zhǔn)確度不低于級(jí),用于電流、電壓測(cè)量的準(zhǔn)確度不 應(yīng)低于1級(jí),用于繼電保護(hù)不應(yīng)低于3級(jí). 3) 結(jié)構(gòu)種類選擇 60KV及以上可選串級(jí)式電壓互感器. 110KV及以上可選用電容分壓式電壓互感器. a220KV側(cè)選擇型號(hào)為JDC4220的電壓互感器. b60KV側(cè)選擇型號(hào)為JDC463的電壓互感器. 表電壓互感器型號(hào)選擇表 電壓互感器220KV側(cè)JDCF－220 60KV側(cè)JDC163 電流互感器的選擇 選擇電流互感器應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量儀表的要求。

27、(1) 按一次額定電壓和額定電流選擇 電流互感器的一次額定電壓和額定電流必須滿足： Ue》,學(xué) 其中：、—電流互感器一次額定電壓和額定電流; 、—電流互感器安裝處一次回路工作電壓和一次回路最大工作電流。 變壓器中性點(diǎn)引出的電流互感器只取額定電流的30%。 (2) 按準(zhǔn)確度級(jí)及副邊負(fù)荷選擇 為了保證測(cè)量儀表的準(zhǔn)確度，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量儀表的準(zhǔn)確級(jí)。 因此，需先要知道電流互感器二次回路所接測(cè)量儀表的類型及對(duì)準(zhǔn)確級(jí)的要求，并 按準(zhǔn)確等級(jí)要求最高的表計(jì)選擇電流互感器，具體要求如下： 1) 裝設(shè)在發(fā)電機(jī)、電力變壓器、調(diào)相機(jī)、廠用饋線、出線等回路中的電度表及所有 用于

28、計(jì)算電費(fèi)的電度表用電流互感器，其準(zhǔn)確等級(jí)應(yīng)為級(jí)。 2) 供運(yùn)行、監(jiān)視、估算電能的電度表、功率表和電流表用電流互感器，其準(zhǔn)確等級(jí) 應(yīng)為1級(jí)。 3) 供指示被測(cè)數(shù)值是否存在或大致估計(jì)被監(jiān)測(cè)數(shù)值的表計(jì)用的電流互感器，其等級(jí) 為3級(jí)和10級(jí)。其二次側(cè)所接負(fù)荷S2,應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量Se2, 即Ss2>S2=Ie22Z2 其中：Z2為二次負(fù)荷阻抗；Ie2為二次額定電流，由于本次設(shè)計(jì)中外接阻抗Z2未作規(guī) 定，因此本項(xiàng)可略去。 (3) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器的熱穩(wěn)定能力，以1秒鐘通過的一次額定電流倍數(shù)表示，熱穩(wěn)定按下 式校驗(yàn)： 式中—中允許通過一次額定電流熱穩(wěn)定倍數(shù)。

29、(4) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) (內(nèi)部)< —電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 本變電所220KV側(cè)選擇型號(hào)為LB6-220的電流互感器，60KV側(cè)選擇型號(hào)為LCWB5－63的電流互感器,見表: 表電流互感器型號(hào)選擇表 電流互感器220KV側(cè)LB6—220 60KV側(cè)LCWB5－63 母線的選擇 母線的選擇包括母線材料和母線截面的選擇. a、電流分布均勻；b、機(jī)械強(qiáng)度高；； c、散熱良好；d、有利于提高電暈起始電壓；； e、安裝、檢修簡單、連接方便。 (1)截面選擇說明 a、為了保證母線的長期安全運(yùn)行，母線在額定環(huán)境溫度80和導(dǎo)體面正常發(fā)熱允許最高溫度Be下的允許電流應(yīng)大于或等于流過導(dǎo)體的最

30、大持續(xù)工作電流即：＜ (Ke為溫度修正系數(shù))。 b、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 根據(jù)上述情況選擇的導(dǎo)體截面S,還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。其公式為： 式中：——根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小允許截面(mm)2 ——穩(wěn)定短路電流(A)； ——短路電流等值發(fā)熱時(shí)間； ——集膚效應(yīng)系數(shù)； C-一熱穩(wěn)定系數(shù)，其值與材料及發(fā)熱溫度有關(guān)。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果本變電所選用: 1) 220KV側(cè)選擇母線型式為鋼芯鋁母線，型號(hào)為LGb240/30,不需進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn). 2) 60KV側(cè)選擇母線型式為組合導(dǎo)線，型號(hào)為LGb800/55,不需進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 表母線型號(hào)選擇表. 母線220KV側(cè)LGJ-240/30

31、 60KV側(cè)LGJ-800/55 避雷器的選擇 (1) 避雷器的設(shè)計(jì)原則 1) 配電裝置的每組母線上應(yīng)裝設(shè)避雷器. 2) 110—220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器. 避雷器也是目前廣泛使用的,但它存在著各種電壓作用下的老化問題，壽命和熱穩(wěn)定 問題，在價(jià)格上同磁吹閥型避雷器相比沒有明顯的優(yōu)越性,在特殊情況下才被使用. 管型避雷器由于動(dòng)作時(shí)形成截波對(duì)變壓器的縱向絕緣不利,所以不被采用. FZ避雷器的造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于FC2避雷器，兩者的工作能力相差不大，從經(jīng)濟(jì)性考慮本設(shè)計(jì)全部選用FZ避雷器，見表： 表避雷器型號(hào)選擇表 避雷器220KV側(cè)FZ-220J 60KV側(cè)FZ-60 主變

32、中性點(diǎn)FZ－110 6高壓配電裝置的規(guī)劃 高壓配電配置和設(shè)計(jì)原則及要求 配電裝置是變電所的一個(gè)重要組成部分,電能的匯集和分配是通過各級(jí)電壓的配電 一實(shí)現(xiàn)的，因此，在設(shè)計(jì)配電裝置時(shí)應(yīng)滿足以下要求: 1) 保證工作的可靠性和防火性的要求.保證工作人員的人身安全. 2) 保證工作人員的人參安全。 3) 保證操作、維護(hù)、檢修的方便. 在配電裝置的具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循《電力工業(yè)管理法則》、《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技 術(shù)規(guī)程》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等有關(guān)規(guī)定，高壓配電裝置設(shè)計(jì)的一般原則: 1) 節(jié)約用電. 2) 運(yùn)行安全和操作巡視方便. 3) 便于檢修和安裝. 4) 節(jié)約材料,降低造價(jià).

33、 屋內(nèi)、外配電裝置中各項(xiàng)安全凈距尺寸，在《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)程》中被分為 A、B、C、D、E五項(xiàng),作為設(shè)計(jì)配電裝置時(shí)的根據(jù)，其中A值是基礎(chǔ)，其余各值是在 A值的基礎(chǔ)上，加上運(yùn)行維護(hù)、搬運(yùn)和檢修工具活動(dòng)范圍及施工誤差等尺寸而得.各 項(xiàng)凈距數(shù)值可查閱有關(guān)規(guī)程. 屋外配電裝置與屋內(nèi)配電裝置的比較，所具有的特點(diǎn): 1) 屋外配電裝置的土建工程量少，施工時(shí)間短,接生建筑材料，降低了基建投資。 2) 相鄰回路電器之間的距離較大,大大減少了事故蔓延的危險(xiǎn)性. 3) 巡視檢查清楚，便于擴(kuò)建和設(shè)備更新. 4) 維護(hù)操作不方便,以為隔離開關(guān)的操作以及對(duì)各種開關(guān)電器的巡視檢查,在任何天 氣條件

34、都必須在露天進(jìn)行. (1)占地面積大. 屋外配電裝置根據(jù)電器和母線布置的高度可分為中型、高型和半高型等型式. 中型配電裝置是所有開關(guān)電器都安裝在較低的基礎(chǔ)和支架上，母線一般采用絞線和 懸垂絕緣子串組,懸掛在門型構(gòu)架上,母線水平面高于開關(guān)電器的水平面。 高型配電一是指開關(guān)電器分別安裝在幾個(gè)水平面內(nèi)，斷路器安裝在地面基礎(chǔ)支架 上，母線隔離開關(guān)在斷路器之上,主母線又在母線隔離開關(guān)之上或兩組母線上下重疊, 母線一般采用絞線和懸垂絕緣子串懸掛在構(gòu)架上.其特點(diǎn)是布置緊湊、集中，占地面 積小,操作維護(hù)條件較差兩組母線隔離開關(guān)分層操作,路徑較長,容易引起誤操作. 半高型配電裝置指其布置處于中

35、型和高型配電裝置之間,即僅將母線與斷路器、電 流互感器等重疊布置. 設(shè)備的配置 隔離開關(guān)的配置 1) 接在變壓器引處線上或中性點(diǎn)上的逼雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān) 2) 接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān). 3) 斷路器兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢修斷路器時(shí)隔離電流 4) 中性點(diǎn)直接接地的普通形變壓宜配置隔離開關(guān) 電壓互感器的配置 1) 電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線有關(guān),應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的 要求. 2) 60－220KV電壓等級(jí)的每組主接線的三相應(yīng)裝電壓互感器. 3) 當(dāng)需監(jiān)視和檢測(cè)線路有無電壓時(shí),出線側(cè)的一組上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器. 電流互感器的

36、配置 1) 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器,其數(shù)量應(yīng)滿足測(cè)量儀表、保護(hù)和自動(dòng) 化的要求. 2) 在未裝設(shè)斷路器的發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)，應(yīng)裝設(shè)電流互感器. 3) 對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置,對(duì)非直接接地系統(tǒng)依具體要求配置兩相或三 相. 接地刀閘的配置 1)為保證電器和母線的檢修安全，35KV以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè)1-2組接地刀閘，兩組接地刀閘間距適中，母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開 關(guān)上和母聯(lián)開關(guān)上，也可裝設(shè)于其它母線回路。 2) 63KV及以上的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配接地刀閘，雙母 線接線兩組母線隔離開關(guān)的斷路器側(cè)可共用一組

37、接地刀閘。 3) 旁路母線一般裝設(shè)一組接地刀閘，裝設(shè)在旁路隔離開關(guān)的旁路母線側(cè)。 4) 63KV及以上主變母線隔離開關(guān)的主變側(cè)宜裝設(shè)一組接地刀閘。 避雷器的配置 (1)配殿裝置每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線都裝設(shè)避雷器的除外。 ⑵220KV及以下變壓器到避雷器的電器距離越過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一 組避雷器。 (3)下列情況下的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器： a中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)分級(jí)絕緣且有隔離開關(guān)時(shí)。 b不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)。 c110—220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。 配電裝置的選擇 本設(shè)計(jì)為220/60K

38、V變電所，所以采用屋外配電裝置，所以，本所采用分相中型布 置，即隔離開關(guān)是分相直接布置在母線的正下方，此種方法采用LGJ240/30型母線 配合剪刀式隔離開關(guān)，布置清晰、美觀，可省去大量構(gòu)架，較普通中型配電裝置方 案節(jié)約用地1/3左右，但支柱式絕緣子防污、抗震能力較差，在污穢嚴(yán)重或地震烈 度較高的地區(qū)，不宜采用。同時(shí)選擇220KV出線和60KV出線兩個(gè)斷面圖。 7防雷保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 防雷保護(hù)的必要性 雷電引起的大氣過電壓將會(huì)對(duì)電氣設(shè)備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，因此在 變電所和高壓輸電線路中，必須采取有效的防雷措施，以保證電氣設(shè)備的安全。 發(fā)電廠及變電所的防雷保護(hù)內(nèi)容

39、發(fā)電廠及變電所的防雷保護(hù)主要是兩個(gè)方面 1) 對(duì)直擊雷的防護(hù)。 2) 對(duì)沿線路侵入的雷電沖擊波的防護(hù)。 發(fā)電廠及變電所為防護(hù)直擊雷，一般用避雷針(線)加以保護(hù) 避雷針（線）的主要作用是主動(dòng)引導(dǎo)雷電電流安全如地，從而保護(hù)發(fā)電廠變電所免受 直擊雷的損壞。 變電所防雷保護(hù)的對(duì)象 A類：電工裝置B類：需要采取防雷措施的建筑物和構(gòu)筑物 裝設(shè)避雷針（線）的基本原則 1） 一方面應(yīng)使所有的被保護(hù)物處于避雷針（線）保護(hù)范圍之內(nèi)，即要求避雷針（線）高 于被保護(hù)物，且兩者之間的距離又不能太遠(yuǎn)，以保證雷擊避雷針（線），而被保護(hù)物 免遭雷擊。 2） 避雷針（線）遭受雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電流流過避雷

40、針（線）引下線和基地體，其上會(huì) 產(chǎn)生很高的對(duì)地電位，如果它們距離被保護(hù)物很近，兩者之間將發(fā)生放電，稱為反 擊。使高電位引向被保護(hù)物。因此避雷針（線）和引下線，接地體與被保護(hù)物之間還 應(yīng)保持足夠的電氣距離。 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)所需資料 1） 要求變電所附近氣象資料。 2） 要求變電所主接線圖及電器設(shè)備布置圖。 3） 其它需要保護(hù)的設(shè)備和設(shè)施。 4） 變壓器入口電容。 避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算 半徑的確定 --當(dāng) 當(dāng) 其中—避雷針在水平上的保護(hù)半徑（m） —被保護(hù)物的高度 —避雷針的高度 時(shí)，;時(shí)， 保護(hù)全面積的條件為 其中D為通過由三支避雷針?biāo)纬傻娜切雾旤c(diǎn)圓的半徑，

41、或以避雷針為頂點(diǎn)的四角形的對(duì)角線。 防雷保護(hù)措施 1) 在變電所的220KV構(gòu)架上、高壓配電裝置的中心位置和60KV出線構(gòu)架附近共安 裝9支30米高的避雷針。 2) 在變壓器中性點(diǎn)、母線電壓互感器上分別安裝一組避雷器。 3)在220KM60KV進(jìn)線和出線上分別安裝避雷線。 8繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì) 繼電保護(hù)配置的作用和要求 為了保證電力系統(tǒng)的安全，穩(wěn)定運(yùn)行，需要配置繼電保護(hù)，而且繼電保護(hù)的配置要滿足電氣主接線的要求，確定主接線時(shí)也應(yīng)與繼電保護(hù)統(tǒng)籌考慮，繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足快速性、選擇性、可靠性和靈敏性的要求。 變壓器保護(hù)的配置 變壓器保護(hù)的配置原則 變壓器一般應(yīng)裝設(shè)的

42、繼電保護(hù)裝置: ⑴反映變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)，容量為800KVA及以上的油浸 式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，當(dāng)油箱內(nèi)因故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù) 裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)宜動(dòng)作于斷開變壓器各電源 側(cè)斷路器。 (2) 相間短路保護(hù)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)火電流速斷 保護(hù)，對(duì)其中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保 護(hù)作用。容量為6300KVA以下并列運(yùn)行的變壓器，以及10000KVA以下單獨(dú)運(yùn)行的 變壓器加裝電流速斷保護(hù)(本設(shè)計(jì)不加裝電流速斷保護(hù))容量為63000KVA及以上，廠用工作變壓

43、器和并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)所有升壓變壓器及 15000KVA及以上的降壓變壓器，一般宜采用三相三繼電器式接線。 (3) 相間后備保護(hù) 為了防止外部短路所引起的過電流和作為變壓器的后備保護(hù)，在變壓器上可裝設(shè)過 電流保護(hù)。 對(duì)于單側(cè)電源的雙卷降壓變壓器，如高壓側(cè)中性點(diǎn)有可能直接接地運(yùn)行，為了防止 高壓側(cè)電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時(shí)導(dǎo)致保護(hù)非選擇性動(dòng)作，供高壓側(cè)過電流保護(hù)用的電 流互感器二次線圈可接成三角形。 (4) 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù)。 110KV及以上中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對(duì)于兩側(cè) 或三側(cè)電源的升壓

44、變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，作為變壓器主保護(hù) 的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。(110KV及以上中性點(diǎn)直接接地采用分級(jí) 劇院) (5) 過負(fù)荷保護(hù) 對(duì)于400KV及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并且作為其他負(fù)荷的后備 電源時(shí)，應(yīng)考慮過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)接于一相電流上，帶 有時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。 (6) 過電流保護(hù) 過激磁保護(hù)適用于500KV及以上的大容量的變壓器，本設(shè)計(jì)不加此保護(hù)。 通過以上分析可確定變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)及安裝的位置,見表8-1 表8-1變壓器保護(hù)及其安裝位置 保護(hù)類型安裝位置 瓦斯保護(hù)變壓器油枕和油箱間 縱聯(lián)差

45、動(dòng)保護(hù)變壓器兩側(cè) 過電流保護(hù)電源側(cè) 零序電流保護(hù)變壓器中性點(diǎn)接地側(cè) 過負(fù)荷保護(hù)高壓側(cè) 母線保護(hù)和斷路器失靈保護(hù) 母線保護(hù)配置原則 母線故障是電氣設(shè)備最嚴(yán)重的故障之一，它將使連接在母線上的所有元件被迫 停電，當(dāng)未裝設(shè)裝用的母線保護(hù)時(shí)，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護(hù)的后備 保護(hù)作用切除，這將延長故障切除時(shí)間，并往往會(huì)擴(kuò)大停電范圍，對(duì)高壓電網(wǎng)安全 運(yùn)行不利，因此，35－500KV的發(fā)電廠或變電所母線上，在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)專 用的母線保護(hù)裝置。 (1) 110KV及以上雙母線。 (2) 110KV及以上單母線，重要發(fā)電廠或110KV及以上重要變電所的35—66KV母線

46、需要按照裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)的要求，必須快速切除母線上的故障時(shí)，應(yīng)裝設(shè)。 專用保護(hù)應(yīng)根據(jù)母線的重要程度應(yīng)滿足以下要求： 對(duì)于雙母線并列，母線保護(hù)應(yīng)保證先跳開母聯(lián)斷路器，以防止失去選擇性。對(duì)于平 行線接于不同的母線，當(dāng)母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)，應(yīng)閉鎖橫差保護(hù)，一防止誤動(dòng)作。母線 保護(hù)不限制母線運(yùn)行方式，在母線破壞固定聯(lián)結(jié)時(shí)，母線保護(hù)裝置能有選擇性的動(dòng) 作。在一組母線或一般母線無電合閘時(shí)，應(yīng)能快速而有選擇性的切除故障母線。在 外部不平衡電流的作用下或交流回路斷線時(shí)，母線保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。 雙母線接地母線保護(hù) 目前已被使用的母線保護(hù)有以下幾種： 1) 母線完全差動(dòng)保護(hù)。 2) 母線不完全差動(dòng)保護(hù)。

47、 3) 雙母線固定連接的完全差動(dòng)保護(hù)。 4) 母連電流相位比較式母線保護(hù)。 目前在110－220KV電網(wǎng)中應(yīng)用較多的是母連電流相位比較差動(dòng)保護(hù)，這種保 護(hù)適用于并列運(yùn)行的雙母線母連斷路器合閘運(yùn)行，不限制元件連接方式(但每一組母 線上至少要保留一支電源回路)具有較高的可靠性與選擇性。目前已逐漸取代阻抗電 流差動(dòng)保護(hù)，較廣泛用于110－220KV的雙母線系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)220KV側(cè)和60KV側(cè)母線均采用母連電流比相式差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)選擇見表8-2 所示表8-2母線保護(hù)選擇表 母線保護(hù)220KV側(cè)母聯(lián)電流比相式差動(dòng)保護(hù) 60KV側(cè)母聯(lián)電流比相式差動(dòng)保護(hù) 斷路器失靈保護(hù) 220KV

48、及以下電壓的電網(wǎng)中，各發(fā)電廠、變電所相應(yīng)電壓級(jí)均應(yīng)該裝設(shè)。 在高壓和超高壓電網(wǎng)中，斷路器失靈保護(hù)作為一種近后備保護(hù)方式得到了普遍的采 用，其目的是當(dāng)發(fā)生故障時(shí)斷路器拒動(dòng)(包含跳閘回路異常因素所致)時(shí)，快速而有選擇性的切除故障。 線路的保護(hù)裝置 220KV側(cè)線路保護(hù) (1) 配置原則 1) 根據(jù)《規(guī)程》：110—220KV直接接地電力網(wǎng)的線路，應(yīng)裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)作為 主保護(hù)。 2) 根據(jù)《規(guī)程》：110—220KV電網(wǎng)的線路上，應(yīng)裝設(shè)線路快速動(dòng)作的高頻保護(hù)作 為主保護(hù)，距離保護(hù)作為后備保護(hù)。 ⑵220KV線路的接地保護(hù) 1) 宜裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序保護(hù)。 2)

49、 對(duì)某出線路，如方向性的接地距離保護(hù)可以明顯改善整個(gè)電力網(wǎng)接地保護(hù)的性能 時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)并輔之以階段式零序電流。 3) 正常運(yùn)行方式下保護(hù)安裝處短路，電流速斷保護(hù)有以上靈敏度時(shí)，則可裝設(shè)此相 保護(hù)。 4) 高頻保護(hù)：采用相差高頻保護(hù) 相差高頻保護(hù)適用于200KV以內(nèi)的110—220KV輸電線路。 主要優(yōu)點(diǎn)： 相差高頻保護(hù)在非全相運(yùn)行時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作，所以無需加非全相的閉鎖裝置，簡 化接線，同時(shí)在系統(tǒng)震蕩過程中，被保護(hù)線路內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，相差高頻保護(hù)瞬時(shí) 的切除故障。 高頻保護(hù)工作狀態(tài)不受電壓回路線影響，測(cè)量元件均反映電流量無電壓回路。 經(jīng)過以上分析確定220KV線路保

50、護(hù)： 主保護(hù)：高頻保護(hù)。 后備保護(hù)：三段式距離保護(hù)。 接地保護(hù)：零序I、n＞田段保護(hù)。 60KV側(cè)線路保護(hù) 并列運(yùn)行的平行線路，可裝設(shè)橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)或電流平衡保護(hù)作為主保護(hù)，距離 平衡保護(hù)作為后備保護(hù)。 主保護(hù)可以選用橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)有相繼動(dòng)作區(qū)和死區(qū)，而電流平衡保護(hù)只有相繼 動(dòng)做無死區(qū)，并且相繼動(dòng)作區(qū)比橫差動(dòng)保護(hù)小，而且動(dòng)作迅速，靈敏度足夠大，并 且接線檢點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是只能應(yīng)用于有電源的一側(cè)的雙回路上，在無源的一側(cè) 不能采用，這一缺點(diǎn)對(duì)本設(shè)計(jì)不產(chǎn)生影響，因此主保護(hù)采用電流平衡保護(hù)。 根據(jù)上述分析，60KV側(cè)線路保護(hù)為： 主保護(hù)：電流平衡保護(hù)。 后備保護(hù)：距離

51、保護(hù)。 線路保護(hù)選擇見表8-3 表8-3線路保護(hù)選擇表 高頻差動(dòng)保護(hù) 三段式距離保護(hù) 零序I、葭 田段電流保護(hù) 電流平衡保護(hù) 三段式距離保護(hù) 線路保護(hù)220KV側(cè)主保護(hù) 后備保護(hù) 接地保護(hù) 60KV側(cè)主保護(hù) 后備保護(hù) 自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)運(yùn)行需要，考慮使用效果和利用率等因素，合理的確定方案。同時(shí)還應(yīng)從充分發(fā)揮原有的自動(dòng)裝置的作用，自動(dòng)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性。自動(dòng)裝置要盡量簡單、可靠、使用元件和觸點(diǎn)盡量少，接線簡單，便于運(yùn)用維護(hù)。 合閘裝置裝設(shè)規(guī)定 (1)1KV及以上的架空線路和電纜與架空的混合線路，當(dāng)具有斷路器時(shí)，

52、應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘。旁路斷路器和兼作旁路的母線聯(lián)絡(luò)斷路器或分段斷路器。一般裝設(shè)自動(dòng)重 合閘。 (2)電力變壓器和母線，必要時(shí)可裝設(shè)自動(dòng)重合閘。 220KV以下單側(cè)電源線路的自動(dòng)重合閘，按下列規(guī)定裝設(shè)： 1) 一般采用三相式一次重合閘。 2) 當(dāng)斷路器斷流允許時(shí)，有些線路可采用兩次重合閘。 220KV及330KV線路的自動(dòng)合閘，按以下規(guī)定裝設(shè)： 1) 一般裝設(shè)綜合重合閘，即當(dāng)線路上發(fā)生其他故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)單相重合閘，發(fā)生其他 故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)三相重合閘。 2) 根據(jù)電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和被保護(hù)線路的特點(diǎn)，在某些情況下為了簡化，采用三相自動(dòng)重 合閘。 自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)符合以下要求 (1) 自動(dòng)

53、重合閘一般由控制開關(guān)位置與斷路器位置不對(duì)應(yīng)的原理啟動(dòng)，或用保護(hù)裝置啟動(dòng)。 (2) 用控制開關(guān)或通過遙控器將斷路器斷開時(shí)，自動(dòng)重合閘均不應(yīng)動(dòng)作。 (3) 裝置的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。在任何情況下，均不應(yīng)使斷路器重合次數(shù) 超過規(guī)定。 (4) 自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后應(yīng)自動(dòng)復(fù)歸。 (5) 自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)能實(shí)現(xiàn)重合閘后加速繼電保護(hù)動(dòng)作。 (6) 當(dāng)斷路器不處于正常狀態(tài)時(shí)，不允許實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘時(shí)，應(yīng)將自動(dòng)重合閘裝置 閉鎖。 本變電所設(shè)計(jì)在220KV側(cè)線路裝設(shè)綜合重合閘。60KV側(cè)線路采用三相一次重合閘 備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入 (1) 根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置書 備用電源和備用設(shè)備

54、自動(dòng)投入裝置是當(dāng)工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動(dòng)將 備用電源或設(shè)備投入工作，使用戶不至于停電的一種裝置。 (2) 備自投裝置的接線應(yīng)滿足以下要求 1)只有當(dāng)工作電源斷開后，備用電源才能投入。 2)工作母線上無論什么原因失去電壓時(shí)，備自投應(yīng)投入。 3)備用電源自動(dòng)投入裝置只允許將備用電源投入一次。 (3) 備用電源或備用設(shè)備的自動(dòng)投入裝置，在下列情況下裝設(shè) 1)發(fā)電廠的廠用電和變電所的所用電。 2)有雙電源供電的變電所，其中一個(gè)電源經(jīng)常斷開作為備用。 3)降壓變電所內(nèi)有備用變壓器或有相互為備用的母線段 4)生產(chǎn)過程中某些重要機(jī)組有備用機(jī)組。 (4) 當(dāng)備用自動(dòng)投入裝置動(dòng)

55、作時(shí)，如備用電源或設(shè)備投于故障時(shí)，必要時(shí)使其保護(hù) 裝置加速動(dòng)作 本變電所設(shè)計(jì)，為了確保不間斷供電，變電所的電源均應(yīng)裝設(shè)備自投裝置。 第二篇畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 1主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 主變壓器選擇的要求 (1) 和電力系統(tǒng)連接的主變壓器一般不超過兩臺(tái)，當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí) 負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 (2) 變壓器裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變壓器時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中一臺(tái)停用時(shí)， 其余變壓器容量至少能保證所供電的全部一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的60－ 75%。通常一次變電所為75%，二次變電所為60%。 (3) 變電所的主變壓器一般采用三相變壓器，

56、因制造或運(yùn)輸條件限制及初期只裝一 臺(tái)主變壓器的220KV樞紐變電所中，一般采用單相變壓器組，當(dāng)裝設(shè)一臺(tái)單相變壓 器時(shí)，應(yīng)設(shè)有備用相，當(dāng)主變壓器超過一臺(tái)，且各臺(tái)容量滿足上述要求時(shí)，單相變 壓器組可不裝設(shè)備用相。 (4) 變電所中的變壓器在系統(tǒng)調(diào)壓有要求時(shí)，一般采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器，如受設(shè) 備制造限制時(shí)，可采用獨(dú)立的調(diào)壓變壓器或預(yù)留位置。 (5) 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行，電力系 統(tǒng)采用的繞組連接方式只有“Y”型和“△”型，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根 據(jù)具體工程來確定。 主變壓器的選擇 總?cè)萘康拇_定 主變壓器的確定應(yīng)根據(jù)5－10年發(fā)展規(guī)

57、劃進(jìn)行選擇，通過對(duì)原始資料的分析， 根據(jù)負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，同時(shí)考慮負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)和線損率等因素，可由公式 求得。 原始資料變電所60KV用戶負(fù)荷如表所示： 表60kV用戶負(fù)荷表 序號(hào) 負(fù)荷名稱 最大負(fù)荷(KW) 功率 出線 出線 附注 近期 遠(yuǎn)期 因數(shù) 方式 回路數(shù) 1 建成機(jī)械廠 18000 25000 架空 2 有重要負(fù)荷 2 化肥廠 8000 10000 架空 2 有重要負(fù)荷 3 重型機(jī)械廠 10000 13000 架空 2 有重要負(fù)荷 4 拖拉機(jī)廠 15000 20000

58、 架空 2 有重要負(fù)荷 5 冶煉廠 10000 15000 架空 2 有重要負(fù)荷 6 煉鋼廠 12000 18000 架空 2 有重要負(fù)荷 (重要負(fù)荷占總負(fù)荷的 80%，符合同時(shí)率為，線損率 符合同時(shí)率為，： 線損率 5%，小時(shí)) 總負(fù)荷為： 計(jì)算容量為： 根據(jù)《規(guī)程》得， 選用兩臺(tái)有載調(diào)壓變壓器，其型號(hào)為 流互感器，其具體型號(hào)和參數(shù)見表 表 所選變壓器的主要參數(shù) 額定電壓 (KV) 高壓 低壓 66 空載損耗 (KW) 73 ，采用 連接組，附套管電 空載電流 (%) 負(fù)載損耗 (KW) 245 連接組別 、

59、 阻抗電壓 (%) 軌距 2000/1435 則： 主變壓器電抗為： 2短路電流計(jì)算 將用到的計(jì)算公式 (1) 1) 變壓器： 2) 發(fā)電機(jī)： 3) 線路 (2) 1) 星—角 2) 角—星 系統(tǒng)等值計(jì)算電路圖 圖系統(tǒng)等值計(jì)算電路圖 取=100MVA，，求等值電路圖中各阻抗標(biāo)么值： 發(fā)電機(jī)電抗： 發(fā)電機(jī)、、電抗： 變壓、、器電抗： 線路110KM電抗： 線路90KM電抗： 線路80KM電抗： 線路35KM電抗： 將系統(tǒng)等值計(jì)算電路圖化簡如圖所示： 圖系統(tǒng)等值計(jì)算化簡圖 經(jīng)'—Y變換： 得如圖所示： 圖經(jīng)星-角變換的系統(tǒng)等值電路圖 經(jīng)Y

60、一△變換： 得如圖所示： 圖經(jīng)角-星變換的系統(tǒng)等值電路圖 母線上發(fā)生短路時(shí)的短路計(jì)算 220KV側(cè)化簡后的網(wǎng)絡(luò)圖： 圖220kV側(cè)化簡網(wǎng)絡(luò)圖 計(jì)算電抗： 查《汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線數(shù)字表》得短路時(shí)的短路電流標(biāo)么值為表所示： 表220kV側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流標(biāo)么值 0s2s4s 0s 2s 4s 取平均電壓U=230KV,則有名值為： 取平均電壓U=230KV,則有名值為： 所以，總的短路電流有名值為： 60側(cè)化簡后的網(wǎng)絡(luò)圖： 經(jīng)Y一△變換得： 得： 圖60kV側(cè)化簡網(wǎng)絡(luò)圖 計(jì)算電抗： 查《汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算

61、曲線數(shù)字表》得短路時(shí)的短路電流標(biāo)么值為表所示： 表60kV側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流標(biāo)么值 0s2s4s 0s2s4s 取平均電壓U=66KV,則有名值為：取平均電壓U=66KV,則有名值為：所以，總的短路電流有名值為： 0s沖擊電流有效值為： 220KV側(cè)短路點(diǎn)： 60KV側(cè)短路點(diǎn)： 0s沖擊電流為： 220KV側(cè)短路點(diǎn)： 60KV側(cè)短路點(diǎn)： 則短路電流計(jì)算結(jié)果如表所示： 表短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)一覽表 220KV 側(cè) 60KV 側(cè) 100 100 單位 基準(zhǔn)容量MVA KV 基準(zhǔn)電壓 短路電流有名值KA 230 66 沖擊電流有

62、效值KA 沖擊電流 KA 3主要電氣設(shè)備選擇 高壓斷路器的選擇 220KV側(cè)斷路器的選擇(1)按電壓選擇：安裝點(diǎn)斷路器的工作電壓為：。 ⑵按電流選擇：220KV側(cè)斷路器的最大功率應(yīng)是主變壓器的額定容量80MVA,則 進(jìn)線斷路器的最大工作電流為： 根據(jù)工作電壓和工作電流以及戶外條件，應(yīng)選擇戶外斷路器，其型號(hào)為型。 ,大于回路最大 表 220kV 側(cè)斷路器型號(hào)及參數(shù)表 型 額定電壓 (KV) 最 高 工 作 電 額定電流 額定短路開斷 號(hào) 壓 (KV) (A) 電流 (KA) 220 252 1600 40 額定耐受峰值電 控 制 回 路 電 合閘時(shí)間 分閘時(shí)間

63、(ms) 壓 3s(KV) 壓 DC(V) (ms) 40 110 該斷路器最高工作電壓 ，大于 。斷路器容許的長期工作電流為 工作電流 ，所以可以滿足要求 .斷路器的型號(hào)及參數(shù)如表所示 (3) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式： 額定短路關(guān)合 電流 (KA) 100 額定耐受峰值 電流 (KA) 100 在驗(yàn)算電器的短路熱效應(yīng)時(shí)，應(yīng)采用后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，通常取 由短路計(jì)算得：，， 則周期分量熱效應(yīng)為：斷路器的額定周期分量熱效應(yīng)為：滿足 (4)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 按額定開斷電流校驗(yàn)：，，即 按額定關(guān)合電流校驗(yàn)：，，即經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。其保證值與計(jì)算值的比較見表所示 表

64、220KV側(cè)斷路器各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)與各項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)比較表 斷路器參數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù) 額定電壓電網(wǎng)電壓 額定電流長期最大工作電流 額定開斷電流次暫態(tài)短路電流 額定關(guān)合電流短路沖擊電流 熱穩(wěn)定熱效應(yīng) 60KV側(cè)斷路器的選擇(1)電壓等級(jí)為60KV 可能流過的最大持續(xù)工作電流為： 其型號(hào)為 ,大于流過斷路 根據(jù)工作電壓和工作電流以及戶外工作條件，應(yīng)選擇戶外斷路器，其型號(hào)為 該斷路器最高工作電壓，大于，斷路器容許的長期工作電流為器最大持續(xù)工作電流，所以可以滿足要求 斷路器的型號(hào)及參數(shù) 表60kV側(cè)斷路器型號(hào)及參數(shù) 型 額定電壓 (KV) 號(hào) 63 額定耐受峰值電 壓 4s(K

65、V) 最 高 工 作 電 額定電流 壓 (KV) (A) 2500 控 制 回 路 電 合閘時(shí)間 壓 DC(V) (ms) 110 額定短路開斷 電流 (KA) 分閘時(shí)間 (ms) 額定短路關(guān)合 電流 (KA) 80 額定耐受峰值 電流 (KA) 63 (2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式： 在驗(yàn)算電器的短路熱效應(yīng)時(shí)，應(yīng)采用后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，通常取 由短路計(jì)算得： ， ， 則周期分量熱效應(yīng)為： 斷路器的額定周期分量熱效應(yīng)為： 滿足 (3) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 按額定開斷電流校驗(yàn)： ， ，即 按額定關(guān)合電流校驗(yàn)： ， ，即 經(jīng)校驗(yàn)滿足要求。其保證值與計(jì)

66、算值的比較見表所示 : 表60KV側(cè)斷路器各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)與各項(xiàng)計(jì)算數(shù)據(jù)比較表 斷路器參數(shù) 計(jì)算數(shù)據(jù)  額定電壓 額定電流 額定開斷電流 額定關(guān)合電流 熱穩(wěn)定 電網(wǎng)電壓 長期最大工作電流 次暫態(tài)短路電流 短路沖擊電流 熱效應(yīng) 隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 220KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn) (1) 根據(jù)安裝地點(diǎn)的工作電壓和最大長期工作電流選擇 工作地點(diǎn)的工作電壓為220KV制造廠所保證隔離開關(guān)的最高工作電壓應(yīng)大于220KV. 進(jìn)線隔離開關(guān)的最大工作電流為: 根據(jù)工作電壓和工作電流以及戶外工作條件220KV母線進(jìn)線側(cè)應(yīng)選-220型， 220KV母線出線側(cè)應(yīng)選-220型.有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)見表所示： 表220KV隔離開關(guān)參數(shù)表 安裝地點(diǎn) 型 額定電壓 最高工作電 額定電流 動(dòng)穩(wěn)定電 3s熱穩(wěn)定電 號(hào) (KV) 壓(KV) (A) 流(KA) 流(KA) 220KV進(jìn) 線 -220 220 252 1250 100 40 220KV出 -220 220 252 1250 80 線 (2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校