電力畢業(yè)設計--220kv一次降壓變電所電氣部分設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電氣工程及其自動化專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學四年所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　本設計是根據“電力系統及自動化專業(yè)（發(fā)電廠及電力系統）”畢業(yè)任務書的要求，綜合大學四年所學的專業(yè)知識及《電力工程電氣設計手冊》，《電力工程電氣設備手冊》

2、等書籍的有關內容，在指導教師的幫助下，通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，全面細致的考慮工程設計的經濟性，系統運行的可靠性，靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。</p><p>　　本設計說明書是根據畢業(yè)設計的要求，針對220/60kv降壓變電所畢業(yè)設計論文。本次設計主要是一次變電所電氣部分的設計，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、臺數和形式，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及

3、其各項參數，并且通過計算，詳細的校驗了各種不同設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，并對其選擇進行了詳盡的說明。同時經過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，最后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。論文包括設計的說明和設備選擇的計算，并附有設計圖紙（電氣主接線圖一張、變電所斷面圖兩張、平面布置圖一張、防雷保護圖一張、繼電保護原理圖一張），可為以后的設計做些參考。</p><p>　　由于時間緊張和能力有限，此論文中

4、難免會出現遺漏和錯誤，希望老師給予指點和更正。</p><p>　　最后，感謝各位老師給予我的幫助和大力支持，正因為你們精心的指導本次論文才得以更好的完成，再次表示深深的感謝！</p><p>　　關鍵詞: 電力系統，變電所，電氣設備，校驗</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　El

5、ectrical engineering and professional graduate in its automation designs is an important link of the first step to trains student synthesize to make use of the four years in umiversity an academic theories theory knowl

6、edge, independence analysis definitely reach agreement engineering actual problem ability.</p><p>　　This design according to“ electric power system and automation professiom( power plant and electric powe

7、r system )” the request that graduate the mission book, symthesize the four years in university a profession for learning knowledge and 《electric power engineering electricity design manual 》, etc. Umder the help that

8、 guide the teacher, pass oneself of design what argument complete with meticulous care. Whole design process inside, completely economic that meticulous comsideration engine</p><p>　　This design the main a

9、ccording to the request that graduate thed design, aiming at the 220/60kv decline to press to change to give or get an electric shocd a graduate the design the thesis. The design is based on summarizing our coumtry's

10、 substation design and operation. It takes the selections of devices which this substation needed such as the type of electric bus, the type of the power distribution. It is made up of the instruction and the caculating

11、parts. And for blueprints(siuation main co</p><p>　　For my limited knowledge, it is impossible to be no mistakes in the draft. I hope the teacher give to point out with make correction.</p><p>　

12、　Finally, thanks for each teacher to cive my help with support strongly, positive because you with meticulous care of leading this thesis just can better complete, mean the profound with gratitude again!</p><p

13、>　　Key word electric power system ，substation，electricity equipment，Proofreading</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　電氣工程及其自動化專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學三年所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。<

14、/p><p>　　本設計是根據畢業(yè)設計的要求，針對220/60kv降壓變電所畢業(yè)設計論文。本次設計主要是一次變電所電氣部分的設計，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、臺數和形式，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數，并且通過計算，詳細的校驗了各種不同設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，并對其選擇進行了詳盡的說明。同時 經過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布

15、置方式，同時根據變電所的電壓等級及其在電力網中的重要地位進行繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計，最后通過對主接線形式的確定及所選設備的型號繪制變電所的斷面圖、平面圖和繼電保護原理圖，同時根據所繪制的變電所平面圖計算變電所屋外高壓配電裝置的防雷保護，并繪制屋外高壓配電裝置的防雷保護圖。本設計的所有圖紙都是計算機繪制而成，最后按照要求進行畢業(yè)設計成品打印。論文包括畢業(yè)設計說明書和畢業(yè)設計計算書兩部分，并附有設計圖紙（電氣主接線圖一張、變電所斷面圖

16、兩張、平面布置圖一張、防雷保護圖一張、繼電保護原理圖一張），可為以后的設計做些參考，同時能夠比較直觀的反映本設計變電所的整體全貌。</p><p>　　最后，感謝袁小華老師在設計過程中的指導。設計中難免有不合適的地方，還請老師幫助改正。</p><p>　　第一篇 畢業(yè)設計說明書</p><p>　　第一章 待設計變電所原始資料分析</p><

17、;p>　　1.1 變電所概況介紹</p><p>　　1、本變電所位于某工業(yè)區(qū)附近，主要向工業(yè)區(qū)供電。此外一部分是城市公共負荷</p><p>　　2、電壓等級為220/60KV。</p><p>　　3、本變電所進線2回，從220KV母線轉送線路兩回向某變電所，輸送功率140MW，COSφ=0.85。出線14回。</p><p>　　

18、4、地區(qū)年平均溫度16℃，最高溫度36℃，最低溫度-28℃</p><p>　　5、所址地勢平坦，交通方便，出線走廊寬闊。</p><p>　　1.2 變電所60KV的用戶負荷表</p><p>　　表1.1變電所60KV的用戶負荷表</p><p>　　最大負荷利用小時數Tmax=5500，負荷同時系數0.9，線損率為5﹪。總負荷中重要負荷

19、（Ⅰ、Ⅱ類負荷）占60％ 。</p><p>　　1.3 電力系統接線方式圖</p><p>　　系統中所有的發(fā)電機均為汽輪發(fā)電機,送電線路均為架空線，單位長度正序電抗為0.4歐姆/公里。</p><p>　　圖1.1 電力系統接線方式圖</p><p>　　第二章 主變壓器臺數和容量的確定</p><p>　　2

20、.1 主變壓器選擇的要求：</p><p>　　1. 和電力系統連接的主變壓器一般不超過兩臺。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設 一臺主變壓器。</p><p>　　2.變壓器裝設兩臺及以上主變壓器時 ，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停用時，其余變壓器容量至少能保證所供電的全部一級負荷或為變電所全部負荷的60－75％。通常一次變電所為75％，二次變電所為60％。

21、</p><p>　　3. 變電所的主變壓器一般采用三相變壓器，因制造或運輸條件限制及初期只裝一臺主變壓器的220KV樞紐變電所中，一般采用相變壓器組，當裝設一組單相變壓器時，應設有備用相，當主變壓器超過一臺，且各臺容量滿足上述要求時，單相變壓器組可不裝設備用相。</p><p>　　4. 變電所中的變壓器在系統調壓有要求時，一般采用帶負荷調壓變壓器，如受設備制造限制時，可采用獨立的調壓變

22、壓器預留位置。</p><p>　　5. 變壓器繞組的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行，電力系統采用的繞組連接方式只有“Y”型和“△”型，高、中、低三側繞組如何組合要根據具體工程來確定</p><p>　　2.2 主變壓器臺數的確定</p><p>　　1. 根據規(guī)程，為保證供電的可靠性和經濟性，變電所一般裝設兩臺主變壓器。故本變電所選擇兩臺主變。&

23、lt;/p><p>　　2.3 主變壓器容量及型式的確定</p><p>　　（1） 變電所中，主變壓器一般采用三相式變壓器，其容量應根據電力系統5-10年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當一臺停運時，其余主變壓器的容量至少能保證所供的全部負荷的70%。</p><p>　?。?）變電所中的主變壓器在系統調壓有要求時，一般采用有載調壓變壓器，對于新

24、建的變電所，從網絡經濟運行的觀點考慮，應注意選用無載調壓變壓器。</p><p>　?。?）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，減少重復降壓容量，可采用雙繞組。</p><p>　　根據本變電所實際情況，交通便利，只有兩個電壓等級220/60KV，故選擇采用三相雙繞組變壓器。</p><p>　?。?）根據計算，確定選擇兩臺容量為63000KVA

25、的變壓器，查《電力 設備手冊》選用兩臺雙卷有載調壓變壓器，其型號為SFP7－63000/220，電壓為220±2*2.5％/63KV，采用YN，d11連接組，附套管電流互感器，其具體型號和參數見表2.1。</p><p>　　正常運行時，兩臺變壓器全 部投入。當其中一臺停運檢修時，考慮變壓器的過負荷能力，另一臺仍能達到全部負荷的70％以上。</p><p>　　表2.1 所選S

26、FP7—63000／220變壓器的主要參數</p><p>　　第三章 主接線形式的選擇及說明</p><p>　　3.1 主接線的設計原則：</p><p>　　變電所電氣主接線是電力系統接線的主要主成部分，它表明了發(fā)電機 、變壓器、線路和斷路器等設備的數量和接線方式，從而實現安全的發(fā)電、輸變電、配電的任務。</p><p>　　根據設計

27、規(guī)程，變電所主接線應滿足可靠性、靈活性、經濟性的要求。同時還應考慮以下的因素：</p><p>　?。?）考慮變電所在電力系統中的地位和作用。</p><p>　　（2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模。</p><p>　?。?）考慮負荷的重要性分級和出線回數的多少對主接線的影響。</p><p>　　（4）考慮主變臺數對主接線的影響。</p

28、><p>　?。?）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響。</p><p>　　3.2 主接線的設計要求：</p><p><b>　　1. 可靠性</b></p><p>　?。?）應重視國內外長期運行的實踐經驗及其可靠性的定性分析。</p><p>　?。?）主接線可靠性含一次部分和相應組成的二

29、次部分運行中可靠性的綜合。</p><p>　?。?）主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設備可以簡化接線。</p><p>　　（4）要考慮所設計的變電所在電力系統中的地位和作用。</p><p><b>　　2. 靈活性</b></p><p>　　主接線的靈活性有以下幾方面的要求：&l

30、t;/p><p>　?。?）高度要求，可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調配電源和負荷，能夠滿足系統在事故運行方式下，檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。</p><p>　　（2）檢修要求，可以方便地停運斷路器，母線及其繼電保護設備進行安全檢修且不致于影響對用戶的供電。</p><p><b>　　3. 經濟性</b></p>

31、<p><b>　?。?）投資省</b></p><p>　　a.主接線力求簡單，節(jié)省斷路器隔離開關、互感器、避雷器等一次設備。</p><p>　　b. 要能使斷電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次 設備和控制電纜。</p><p>　　c. 要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。</p><p

32、>　　d. 如能滿足系統安全運行及繼電保護要求，110KV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。</p><p><b>　?。?）占地面積小</b></p><p>　　主接線設計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。</p><p><b>　?。?）電能損失小</b></p><p>

33、;　　經濟合理的選擇主變壓器的種類、容量和數量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。</p><p>　　3.3 主接線的選擇：</p><p>　　《規(guī)程》如：110-220KV配電裝置中的出現回路數為4回時，一般采用單母線分段的接線形式。當配電裝置中的進線和出線總數為12-16回時，在一組母線上設置分斷斷路器，而雙母線運行方式在6-220KV電壓的配電裝置中，通常是以 保證用戶供電，所必需

34、的可靠性。根據上述及本變電所所處系統和負荷性質的要求，初步確定主接線方案：第一種方案是一次側（220KV側）采用單母分段的接線形式，二次側（60KV側）采用雙母線的接線形式；第二種方案是一次側（220KV側）采用雙母的接線形式，二次側（60KV側）采用雙母線的接線形式。</p><p>　　3.3.1第一種方案主接線圖（如圖3.1）：</p><p>　　圖3.1第一種方案主接線圖<

35、/p><p><b>　　此種方案的特點：</b></p><p>　　一次側（220KV側）采用單母分段接線形式</p><p>　　優(yōu)點：單母分段按可進行分段檢修，對于重要負荷可以從不同段引出兩個回路，使重要負荷有兩個電源供電，在這種情況下，當一段母線發(fā)生故障時，由于分段斷路器在繼電保護裝置的作用下能自動將故障切除，因而保證了正常段母線不間斷供

36、電和不致使重要負荷停電。</p><p>　　缺點：是當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線上所有回路都要在檢修期間長時間停電。</p><p>　　二次側（60KV側）采用雙母線接線形式</p><p>　　為了避免單母分段在母線或母線隔離開關故障或檢修時，連接在該段母線上的回路都要在檢修時間長時間停電，而發(fā)展成雙母線這種接線，每一回路都通過一臺斷路器和兩

37、組隔離開關連接到兩組母線上，兩組母線同時工作，并能過母線聯絡斷路器并聯運行。</p><p>　　優(yōu)點：（1）可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。</p><p>　?。?）檢修任一回路的母線隔離開關時，只需停該回路。</p><p>　?。?）母線故障后，能迅速恢復供電。</p><p><b>　?。?）調度靈活。</b&g

38、t;</p><p><b>　?。?）擴建方便。</b></p><p><b>　　（6）便于試驗。</b></p><p>　　缺點：增加了母線長度和使回路增加了一組母線隔離開關，還使配電裝置架構增加，占地面積增大，投資增我，由于隔離開關較多，容易誤操作。</p><p>　　3.3.2 第二

39、種方案主接線圖（如圖3.2）：</p><p>　　3.2第二種方案主接線圖</p><p>　　一次側（220KV側）采用雙母線接線形式</p><p>　　二次側（60KV側）采用雙母線接線形式圖</p><p><b>　　此種方案的特點：</b></p><p>　　雙母線接線形式的特點上

40、面已經介紹。</p><p><b>　　雙母線帶旁路接線：</b></p><p>　　除了具有雙母線接線的優(yōu)點外，雙母線帶旁路接線還具有許多其它的優(yōu)點：</p><p>　　當進出線檢修時，可由專用旁路斷路器代替，通過旁路母線供電。但當設置了專用旁路斷路器后，設備的投資和配電裝置的占地面積都有所增加。</p><p>

41、;　　根據《220---500KV變電所設計技術規(guī)程》SDJ2—88規(guī)定，35~60KV配電裝置當出線回數為4~7回時，宜采用單母線接線；當出線回數為8回及以上時，宜采用雙母線接線。</p><p>　　3.4 主接線的確定：</p><p><b>　　兩種方案進行比較：</b></p><p>　　首先，一次側兩種接線形式的比較：單母分段雖

42、然較雙母線減少母線長度和隔離開關的數量，而且占地面積也較小，但是單母分段接線當一段母線或母線隔離一關故障或檢修時，都會使該段母線上所有回路的檢修期間長時間的停電，而這對重要負荷的供電可靠性是不允許的。雙母線接線形式雖然占地面積較大，投次較高，但是其其電可靠性和擴建方便等優(yōu)點卻是對重要負荷和系統容量的變化是非常重要的。所以通過以上的比較，最終確定一次側（220KV側）采用雙母線接線形式。</p><p>　　其次，

43、二次側兩種接線形式的比較：雙母帶旁路的接線增加了一條母線和隔離開關和斷路器的數量，經濟性較差，但可靠性優(yōu)于雙母線接線，當進出線檢修時，可由專用旁路斷路器代替，通過旁路母線供電。所以通過上述的比較，二次側（60KV側）最終選定雙母線接線的接線形式。</p><p>　　最后，通過前面對一次側（220KV側）和二次側（60KV側）接線的經濟性，可靠性，靈活性等各方面的綜合比較，同時考慮本所的進線，出線的回數以及重要負

44、荷的分布等因素，一次側（220KV側）采用雙母線的接線形式，二次側（60KV側）采用雙母線帶旁路的接線形式。</p><p><b>　　第四章 短路計算</b></p><p>　　4.1 短路電流計算的目的</p><p>　　1.電氣主接線的選擇</p><p>　　2.選擇導體和電氣設備，保證設備在正常運行情況

45、下，都能正常工作，保證安全可靠，而且在發(fā)生短路時保證不損壞。</p><p>　　3.選擇斷電保護裝置。</p><p>　　4.2 短路的基本類型</p><p>　　三相系統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，其中三相短路是對稱短路。</p><p>　　為了檢驗和選擇電氣設備和載流導體，以及為了繼電保護的整定

46、計算，常用下述短路電流值：</p><p>　　Ich：短路電流的沖擊值，即短路電流最大瞬時值。</p><p>　　I"：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。</p><p>　　I∞：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。</p><p>　　4.3 短路電流計算的基本假定</p><p>　

47、　1.正常運行時，三相系統對稱運行。 </p><p>　　2.所有電源的電動勢相位角相同。</p><p>　　3.電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵蕊的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。</p><p>　　4.短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。</p><p>　　5.不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。</p>

48、<p>　　6.元件的計算參數取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍。</p><p>　　7.輸電線路和電容略去不計。</p><p><b>　　4.4 一般規(guī)定</b></p><p>　　1. 驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以及電器開斷電流所用的短路電流，應接本設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發(fā)展規(guī)劃，確定適中電流時，

49、應 按可能發(fā)生最大短路電流的接線方式。而不按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。</p><p>　　2.選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容襝裝置放電電流的影響。</p><p>　　3.選擇導體的電器時，對不帶電抗器的回 路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。</p><p>　　4.

50、導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，以及電器開斷電流，一般按三相短路計算，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統及自耦變壓器等回 路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴重，則應按嚴重情況計算。</p><p><b>　　4.5 計算步驟</b></p><p><b>　　1.畫等值電抗圖</b></p><p>　　1）首

51、先去掉系統中的所有負荷開關，線路電容，各元件電阻。</p><p>　　2）選取基準容量和基準電壓。</p><p>　　3）計算各元件的電抗標么值。</p><p><b>　　2.選擇計算短路點</b></p><p>　　3.求各短路點在系統最大運行方式下的各點短路電流。</p><p>　

52、　4.各點三相短路時的最大沖擊電流和短路容量。</p><p>　　5.列出短路電流計算數據表。</p><p><b>　　4.6 計算方法</b></p><p>　　標么值法：取基準容量SB＝100MVA，基準電壓UB＝Uav計算用公式：</p><p>　　線路電抗：

53、 式(4-1)</p><p>　　變壓器電抗： 式(4-2)</p><p>　　短路電流周期分量有效值： 式(4-3)</p><p>　　短路電流沖擊值：ich＝2.55IK

54、 式(4-4)</p><p>　　標么值轉為有名值： 式(4-5)</p><p>　　具體計算過程及結果見第十章短路計算的內容。</p><p>　　第五章 主要電氣設備的選擇</p><p>　　電器

55、設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內容之一。正確的選擇電器是使電器主接線和配電裝置達到安全經濟運行的重要條件。在運行電器選擇時，在安全、可靠的前提下，應根據工程情況在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體的選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。<

56、/p><p>　　5.1 電器設備選擇的一般原則：</p><p>　?。?）應滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。</p><p>　?。?）應滿足安裝地點和使用環(huán)境條件要求。</p><p>　?。?）應滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求。</p><p>　　（4）應考慮操作的頻繁程度和開斷負荷的性質。</

57、p><p>　?。?）對電流互感器的選擇應計其負載和準確度級別。</p><p>　　表5.1為待設計變電所的主要電器設備。</p><p>　　表5.1主要設備選擇一覽表</p><p><b>　　第六章 配電裝置</b></p><p>　　6.1 高壓配電裝置和設計原則及要求</p&g

58、t;<p>　　配電裝置是指發(fā)電廠或變電所的電氣主接線中的所有開關電器,載流導體和輔助設備按照一定要求建造而成的,用來接受和分配電能的電工建筑物.配電裝置的形式與電氣主接線、周圍環(huán)境等因素有關，分為屋內配電裝置和屋外配電裝置兩種。</p><p>　　配電裝置是變電所的一個重要組成部分，電能的匯集和分配是通過各級電壓的配電裝置實現的，因此，在設計配電裝置時應滿足以下的要求：</p>

59、<p>　　1．保證工作的可靠性和防火性要求</p><p>　　2．保證工作人員的人身安全</p><p>　　3．保證操作、維護、檢修的方便。</p><p>　　在保證安全可靠的條件下，應盡量降低配電裝置的造價，減少有色金屬和鋼材的消耗，并應減少占地面積，除此之外配電裝置還應有擴建的可能性。配電裝置的整個結構尺寸是綜合考慮到設備外形尺寸，檢修維護和搬

60、運的安全距離，電氣絕緣距離等因素而決定的。各種間隔距離中最基本的是空氣中的最小安全凈距，在這一距離下，無論正?；蜻^電壓的情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。 </p><p>　　屋內、外配電裝置中各項安全凈距尺寸，在《高壓配電裝置設計技術規(guī)程》中被分為A、B、C、D、E五項，作主設計配電裝置時的根據，其中A值是基礎，其余各值是在A值的基礎上，加上運行維護、搬運和檢修工具活動范圍及施工誤差等尺寸而得。各項凈距數值

61、可查閱有關規(guī)程。</p><p>　　在配電裝置的具體設計中，應遵循《電力工業(yè)管理辦法》、《高壓配電裝置設計技術規(guī)程》、《建筑設計防火規(guī)范》等有關規(guī)定，高壓配電裝置設計的一般原則：</p><p><b>　　1．節(jié)約用電。</b></p><p>　　2．運行安全和操作巡視方便</p><p>　　3．便于檢修和安裝。

62、</p><p>　　4．節(jié)約材料，降低造價。</p><p>　　屋外配電裝置與屋內配電裝置的比較，所具有的特點：</p><p>　　1．屋外配電裝置的土建工程量少，施工時間短，節(jié)省建筑材料，降低了基建投資。</p><p>　　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性。</p><p>　　3．

63、巡視檢查清楚，便于擴建和設備更新。</p><p>　　4．維護操作不方便，因為隔離開關的操作以及對各種開關電器的巡視檢查，在任何天氣條件都必須在露天進行。</p><p>　　5．面積大占地面積大。</p><p>　　屋外配電裝置根據電器和母線布置的高度可分為中型、高型和半高型等型式。</p><p>　　中型配電裝置是所有開關電器都安裝

64、在較低的基礎和支架上，母線一般采用餃線和懸垂絕緣子串組成，懸掛在門型構架上，母線水平面高于開關電器的水平面。</p><p>　　高型配電裝置是指開關電器分別安裝在幾個水平面內，斷路器安裝在地面基礎支架上，母線隔離開關在斷路器之上，主母線又在母線隔離開關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架上。其特點是布置緊湊、集中，占地面積小，操作維護條件差兩組母線隔離開關分層操作，路徑較長，易引起誤

65、操作。</p><p>　　半高型配電裝置指其布置處于中型和高型配電裝置之間，既僅將母線與斷路器、電流互感器等重疊布置。</p><p>　　此外，還要設置搬運通道，為了便于變壓器等笨重的設備。當變壓器的油量超過1000公斤時，為了防止事故時，油的燃燒和蔓延，應在其下面設置能容納20％油量的儲油池，儲油池的尺寸一般比變壓器外殼尺寸大1米，池內鋪設厚度不小于250mm的卵石層。</p&

66、gt;<p>　　屋外配電裝置不需建造房屋，投資較長。</p><p>　　設計高壓配電裝置時，還應遵循以下設計原則：</p><p><b>　　1．用地。</b></p><p>　　2．安全和操作巡視方便。</p><p>　　3．檢修和安裝條件。</p><p>　　4．導體

67、和電器在污穢、地震和高海拔地區(qū)的安全運行。</p><p>　　5．三材，降低造價。</p><p><b>　　6．設備選型。</b></p><p><b>　　6.2 設備的配置</b></p><p>　　6.2.1 隔離開關的配置</p><p>　　1.接在變壓器

68、引出線上或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關。</p><p>　　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。</p><p>　　3.短路器兩側均應配置隔離開關，以便檢修斷路器是隔離電流。</p><p>　　4.中性點直接接地的普通形式變壓器均宜配置隔離開關。</p><p>　　6.2.2 電壓互感器的配置</p>

69、<p>　　1.電壓互感器的數量和配置與主接線有關，應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。</p><p>　　2.60—220KV電壓等級的每組主接線的三相應電壓互感器</p><p>　　3.當需監(jiān)視和檢測線路上有、無電壓時，出線側的一組上應裝設電壓互感器。</p><p>　　6.2.3 電流互感器的配置</p><p>

70、;　　1.凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數量應滿足測量儀表、保護和自動化的要求。</p><p>　　2.在未裝設斷路器的發(fā)電機和變壓器中性點，應裝設電流互感器。</p><p>　　3.對直接接地系統，一般按三相配置，對非直接接地系統依具體要求配置兩相或三相。</p><p>　　6.2.4 接地刀閘的配置</p><p>　　1

71、.為保證電器和母線的檢修安全，35KV以上每段母線根據長度宜裝設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在母線電壓互感器的隔離開關上和母聯開關上，也可裝設于其它母線回路。</p><p>　　2.63KV及以上的斷路器兩側隔離開關和線路隔離開關的線路側宜配置一組接地隔離開關，雙母線接地兩組母線隔離開關的斷路器側可共用一組接地隔離開關。</p><p>　　3.旁路母線一

72、般裝設一組接地隔離開關，裝設在旁路隔離開關的旁路線線側。</p><p>　　4.63KV及以上主變母線隔離開關的主變側宜裝設一組接地隔離開關。</p><p>　　6.2.5 避雷器的配置</p><p>　　1.配電裝置每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器的除外。</p><p>　　2.220KV及以下變壓器到避雷器的電器距離

73、越過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。</p><p>　　3.下列情況下的變壓器中性點應裝設避雷器：</p><p>　　1）中性點直接接地系統中，變壓器中性點分極絕緣且有隔離開關時。</p><p>　　2）不接地和經消弧線圈接地系統中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點。</p><p>　　3）110—220KV線路側一般不裝設避雷器。

74、</p><p>　　6.3 配電裝置的選擇</p><p>　　本設計為220／60KV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，既隔離開關是分相直接布置在母線的正下方，此種方法采用LGJ185／30型母線配合剪刀式隔離開關，布置清晰、美觀，可省去大量構架，較普通中型配電裝置方案節(jié)約用地1／3左右。同時選擇220KV出線和60KV出線兩個斷面圖。</p>&

75、lt;p>　　防雷裝置保護的規(guī)劃計劃</p><p>　　注：《規(guī)程》規(guī)定：為防止雷直擊電力系統，一般采用避雷針和避雷線。</p><p>　　7.1 防雷保護的必要性：</p><p>　　無論是直擊雷或是感應雷，都能夠在架空線或金屬管道上產生雷電沖擊波，沿線路導線或金屬管道上以光速向兩側傳播，所以又稱為行波。行波侵入室內時，是以高電位引入的，常常危及人身安

76、全并損壞電器設備，因此防雷保護必須考慮。</p><p>　　7.2 發(fā)電廠及變電所的防雷保護內容：</p><p>　　發(fā)電廠及變電所的防雷保護主要是兩個方面：</p><p>　　1.對直擊雷的防護。</p><p>　　2.對沿線路侵入的雷電沖擊波的防護。</p><p>　　發(fā)電廠及變電所為防護直擊雷，一般用避

77、雷針（線）加以保護。</p><p>　　避雷針（線）的主要作用是主動引導雷電流安全入地，從而保護發(fā)電廠變電所免受直擊雷害。</p><p>　　7.3 變電所防雷保護對象</p><p><b>　　A類：電工裝置</b></p><p>　　B類：需要采取防雷措施的建筑物和構筑物</p><p&g

78、t;　　7.4 裝設避雷針（線）的基本原則：</p><p>　　1.一方面應使所有的被保護物處于避雷針（線）保護范圍之內，即要求避雷針（線）高于被保護物，且兩者之間的距離又不能太遠，以保證雷擊避雷針（線），而被保護物免遭雷擊。</p><p>　　2.避雷針（線）遭受雷擊時，強大的雷電流流過避雷針（線）引下線和接地體，其上會產生很高的對地電位，如果它們距被保護物過近，兩者之間將發(fā)生放電，

79、稱為反擊。使高電位引向被保護物。因此避雷針（線）和引下線，接地體與被保護物之間還應保持足夠的電氣距離。</p><p>　　7.5 防雷保護設計所需資料：</p><p>　　1.要求變電所附近氣象資料</p><p>　　2.要求變電所主接線圖及電器設備布置圖</p><p>　　3.其它需要保護的設備和設施</p><

80、p><b>　　4.變壓器入口電容</b></p><p>　　7.6 避雷針的保護范圍計算：</p><p>　　7.6.1 rx的確定與單支避雷針同</p><p>　　rx＝（h-hx）p----hx≥h/2 式(7-1)</p><p&

81、gt;　　rx＝（1.5h-2hx）p----hx≥h/2 式(7-2)</p><p>　　其中rx-避雷針在hx水平面上的保護半徑（m）</p><p>　　hx—被保護物的高度</p><p>　　h---避雷針的高度</p><p>　　當h≤30時，p=1;120≥

82、h>30時，p=5.5／h </p><p>　　h>120m,p=5.5／h 式(7-3)</p><p>　　7.6.2 保護全面積的條件</p><p>　　D≤8hap

83、 式(7-4)</p><p>　　其中D為通過由三支避雷針所形成的三角形頂點圓的半徑，或以避雷針為頂點的四角形的對角線。</p><p>　　7.7 防雷保護措施</p><p>　　1.在變電所的220KV構架上、高壓配電裝置的中心位置和60KV出線構架附近共安裝9支30米高的避雷針。&l

84、t;/p><p>　　2、在變壓器中性點、母線電壓互感器上分別安裝一組避雷器。</p><p>　　3.在220KV、60KV進線和出線上分別安裝避雷線。</p><p>　　第八章 繼電保護及自動裝置設計</p><p>　　8.1 繼電保護配置的作用和要求：</p><p>　　電力系統在運行中，可能發(fā)生各種故障和不

85、正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路。在發(fā)生短路時可能產生以下的結果：</p><p>　　1.通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；</p><p>　　2.短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命；</p><p>　　3.電力系統中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性

86、或影響工廠產品質量；</p><p>　　4.破壞電力系統并列運行的穩(wěn)定性，引起系統震蕩，甚至使整個系統瓦解。</p><p>　　電力系統中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運行狀態(tài)。系統中出現功率缺額引起的頻率降低，發(fā)電機突然甩負荷而產生的過電壓，以及電力系統發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運行狀態(tài)。</p><p>　　故障和不正常運行狀態(tài)

87、，都可能在電力系統中引起事故。造成電能質量的破壞，甚至造成人身傷亡和電氣設備的損壞。在電力系統中，除應采取各項積極措施消除或減少發(fā)生事故的可能性外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而月選擇性的切除故障元件，這是保證電力系統安全運行的最有效方法之一。這種保護裝置就是繼電保護裝置，其能反應電力系統中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：</p><p>　　1.自動、迅速

88、、有選擇性的將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行；</p><p>　　2.反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護的條件，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤操作。</p><p>　　電力系統對繼電保護的要求是：選擇性

89、、速動性、靈敏性和可靠性。</p><p>　　8.2 變壓器保護的配置</p><p>　　8.2.1 變壓器保護的配置原則</p><p>　　變壓器一般應裝設下列繼電保護裝置</p><p>　　1. 反應變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護，容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護，當油箱內不故障產生清為瓦斯或油面下

90、降時，保護裝置應瞬時動作于信號，當產生大量瓦斯時，瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各電源側斷路器。</p><p>　　2. 相間短路保護反應變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯差動保護火電流速斷保護，對其中性點直接接地側繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護作用。容量為6300KVA一下列并運行的變壓器，以及10000KVA一下單獨運行的變壓器加裝電流速斷保護（本設計不加裝電流速斷保護）容量為6300KVA及

91、以上，廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，一般宜采用三相三繼電器式接線。</p><p><b>　　3.相間后備保護</b></p><p>　　為了防止外部短路所引起的過電流合作為變壓器的后備保護，在變壓器上可裝設過電流保護。</p><p>　　對于單側電源的雙卷降壓變壓器，如高壓側中性點有可能直接接地運行，為防止高壓側電網中發(fā)生接地故障時

92、導致保護非選擇性動作，供高壓側過電流保護用的電流互感器二次線圈可接成三角形。</p><p>　　4.中性點直接接地電網中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。</p><p>　　110KV及以上中性點直接接地電網中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側獲三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應裝設零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相領元件的后備保護。（110KV及以上中性點

93、直接接地采用分級絕緣）</p><p><b>　　5. 過負荷保護</b></p><p>　　對于400KV及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的后備電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負茶保護，過負荷保護迎接于一相電流上，帶有時限動作與信號。</p><p><b>　　6. 過電流保護</b>&l

94、t;/p><p>　　過激磁保護用于500KV及以上的大容量的變壓器，本設計不加裝此保護。</p><p>　　通過以上的分析，該可以確定變壓器應加裝的保護及保護安裝位置，見表8.1。</p><p>　　表8.1 變壓器保護及其安裝位置</p><p>　　8.3 母線保護和斷路器失靈保護</p><p>　　8.3.

95、1 母線保護配置原則</p><p>　　母線故障是電氣設備最嚴重的故障之一，它將使連接在母線上的所有元件被迫停電，當未裝設專用的母線保護時，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護的后備保護作用切除，這將延長故障切除時間，并往往會擴大停電范圍，對高壓電網安全運行不利，因此，35－500KV的發(fā)電廠或變電所母線上，在下列情況下，應裝設專用的母線保護裝置。</p><p>　　1.110KV及以上

96、雙母線</p><p>　　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母線需按照裝設全線速動保護的要求，必須快速切除母線上的故障時，應裝設。</p><p>　　專用保護應根據母線的重要程度應滿足以下要求：</p><p>　　對于雙母線并列，母線保護應保證先跳開母聯斷路器，以防止失去選擇性。對于平行線接于不同的母線，當母線保

97、護動作時，應閉鎖橫差保護，以防止誤動作。母線保護不限制母線運行方式，在母線破壞固定聯結時，母線保護裝置能有選擇性的動作。在一組母線或一般母線無電合閘時，應能快速而有選擇性的切除故障母線。在外部短路不平衡電流的作用下或交流回路斷線時，母線保護不應動作。</p><p>　　8.3.2 雙母線接地母線保護</p><p>　　目前已被使用的母線保護有以下幾種：</p><p

98、><b>　　母線完全差動保護。</b></p><p>　　母線不完全差動保護。</p><p>　　雙母線固定連接的完全差動保護。</p><p>　　母聯電流相位比較式母線保護。</p><p>　　電流相位比較式母線保護。</p><p>　　目前在110—220KV電網中應用較多的

99、是母聯電流相位比較差動保護，這種保護適用于并列運行的雙母線母聯斷路器全閘運行，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保護，較廣泛用于110—220KV的雙母線系統。</p><p>　　本設計220KV側和60KV側母線均采用母聯電流比相式差動保護。</p><p>　　保護選擇見表8.2所示。</p>

100、<p>　　表8.2 母線保護選擇表</p><p>　　8.3.3 斷路器失靈保護</p><p>　　220KV及以上電壓的電網中，各廠站相應電壓級均應裝設。在高壓和超高壓電網中，斷路器失靈保護作為一種近后備保護方式得到了普遍的采用，其目的是當發(fā)生故障時斷路器拒動（含跳閘回路異常因素所致）時，快速而有選擇性的切除故障。</p><p>　　8.4

101、線路的保護裝置</p><p>　　8.4.1 220KV側線路保護</p><p><b>　　1.配置原則</b></p><p>　　(1）《規(guī)程》規(guī)定：110—220KV直接接地電力網的線路，應裝設反應接地短路的保護裝置，雙側電源線路宜裝設階段式距離保護。</p><p>　　(2）《規(guī)程》規(guī)定：110—220K

102、V直接接地電力網的線路，應裝設反應接地短路的保護裝置，雙側電源線路宜裝設階段式距離保護。</p><p>　?、佼斁€路上發(fā)生故障時,如不能全線快速的切除故障;則系統的穩(wěn)定運行將遭到破壞。</p><p>　?、谠陔p側電源線路上，如果要求全線速動切障時。</p><p>　　2.220KV線路的接地保護</p><p>　　(1）宜裝設帶方向和

103、不帶方向的階段式零序電流保護。</p><p>　　(2）對某出線路，如方向性的接地距離保護可以明顯改善整個電力網接地保護的性能時，可裝設接地距離保護并輔之以階段式零序電流。</p><p>　　(3）正常運行方式下保護安裝處短路，電流速斷保護有1.2以上靈敏度時，則可裝設此相保護。</p><p>　　(4）高頻保護：采用相差高頻保護</p><

104、;p>　　相差高頻保護適用于200KM以內的110—220KV輸電線路。</p><p><b>　　主要優(yōu)點：</b></p><p>　　相差高頻保護在非全相運行時不會誤動作，所以無需加非全相的閉鎖裝置，簡化接線，同時在系統振蕩過程中，被保護線路內部發(fā)生故障時，相差高頻保護瞬間時的切除故障。</p><p>　　高頻保護工作狀態(tài)不受電

105、壓回路斷線影響，測量元件均反應電流量無電壓回路。</p><p>　　經過以上分析確定220KV線路保護。</p><p><b>　　主保護：高頻保護。</b></p><p>　　后備保護：三段式距離保護。</p><p>　　接地保護：零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保護。</p><p>　　8.4.2

106、60KV側線路保護</p><p>　　并列運行的平行線路，可裝設橫聯差動方向保護或電流平衡保護作為主保護，距離平衡保護作為后備保護。</p><p>　　主保護可以選用橫聯差動方向保護有相繼動作區(qū)和死區(qū)，而電流平衡保護作為主保護，距離平衡保護作為后備保護。</p><p>　　主保護可以選用橫聯差動方向保護有相繼動作區(qū)和死區(qū)，而電流平衡保護只有相繼動作無死區(qū)，并且

107、相繼動作區(qū)比橫差動保護小，而且動作迅速，靈敏度足夠大，并且接線簡單等優(yōu)點，其缺點是只能應用于有電源的一側的雙回路上，在無源的一側不能采用，這一缺點對本設計不產生影響，因此主保護采用電流平衡保護。</p><p>　　綜上述分析，60KV側線保護為：</p><p>　　主保護：電流平衡保護。</p><p>　　后備保護：距離保護。</p><p

108、>　　線路保護選擇見表8.3所示。</p><p>　　表8.3 線路保護選擇表</p><p>　　表8.4為本變電所所選保護一覽表，表中具體的列出了本設計的變電所的所有選擇的保護類型及其所選保護的安裝位置，具體說明及原則見以上說明書中的說明</p><p>　　表8.4 變電所繼電保護配置一覽表</p><p>　　8.5 自動

109、裝置的規(guī)劃設計</p><p>　　8.5.1 電力系統自動裝置的設計</p><p>　　應根據運行需要，考慮使用效果和利用率等因素，合理的確定方案。同時還應從充分發(fā)揮原有的自動裝置的作用，自動裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性。自動裝置應力求簡單、可靠、使用元件和觸點盡量少，接線簡單，便于運行維護。</p><p>　　8.5.2 合閘裝置應按下列規(guī)定裝設

110、</p><p>　　8.5.2.1 合閘裝置應按下列規(guī)定裝設：</p><p>　　1.1KV及以上的架空線路和電纜與架空的混合線路，當具有斷路器時，應裝設自動重合閘。旁路短路器和兼作旁路的母線聯絡斷路器或分段斷路器。一般裝設自動重合閘。</p><p>　　2.電力變壓器和母線，必要時可裝設自動重合閘。</p><p>　　8.5.2.

111、2 220KV以下單側電源線路的自動重合閘，按下列規(guī)定裝設：</p><p>　　1.一般采用三相式一次重合閘。</p><p>　　2.當斷路器斷流容許時，有些線路可采用兩次重合閘。</p><p>　　8.5.2.3 220KV和330KV線路的自動重合閘，按下列規(guī)定裝設：</p><p>　　1.一般裝設綜合重合閘，即當線路上發(fā)生其

112、他故障時，實現單相重合閘，發(fā)生其他故障時，實現三相重合閘。</p><p>　　2.根據電力網結構和被保護線路的特點，在某些情況下為了簡化，采用三相自動合閘。</p><p>　　8.5.3 自動重合閘裝置應符合以下要求</p><p>　　1.自動重合閘一般由控制開關位置與斷路器位置不對應的原理起動，或用保護裝置起動。</p><p>　　

113、2.用控制開關或通過遙控器將斷路器斷開時，自動重合閘均不應動作。</p><p>　　3.裝置的動作次數應符合預先的規(guī)定。在任何情況下，均不應時斷路器重合次數超過規(guī)定。</p><p>　　4.自動重合閘裝置動作后應自動復歸。</p><p>　　5.自動重合閘裝置應能實現重合閘后加速繼電保護工作。</p><p>　　6.當斷路器不處于正常

114、狀態(tài)時，不允許實現自動重合閘應將自動重合閘裝置閉鎖。</p><p>　　本變電所設計，220KV側線路裝設綜合重合閘。60KV側線路采用三相一次重合閘。</p><p>　　8.5.4 備用電源和備用設備自動投入</p><p>　　1.查電力系統自動裝置書</p><p>　　備用電源和備用設備自動投入裝置是當工作電源因故障被斷開以后，能

115、迅速自動將備用電源或設備投入工作，使用戶不至于停電的一種裝置。</p><p>　　2.備用投裝置的接線應滿足以下要求</p><p>　　(1）只有當工作電源斷開以后，備用電源才能投入</p><p>　　(2）工作母線上無論何種原因失去電壓時，備自投應投入</p><p>　　(3）備用電源自動投入裝置只允許將備用電源投入一次</p