220KV降壓變電所畢業(yè)設(shè)計(jì)_說明書

1、. . . . 前 言發(fā)電廠與電力系統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)理論知識，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)“電力系統(tǒng)與自動(dòng)化專業(yè)（發(fā)電廠與電力系統(tǒng)）”畢業(yè)任務(wù)書的要求，綜合大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識與電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊，電力工程電氣設(shè)備手冊等書籍的有關(guān)容，在指導(dǎo)教師的幫助下，通過本人的精心設(shè)計(jì)論證完成的。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，全面細(xì)致的考慮工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性等諸多因素，最終完成本設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)說明書是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，針對220KV降壓變電所的。本次設(shè)計(jì)主要是一次變電所電氣部分的設(shè)計(jì)，并做出闡述和說明。本次設(shè)計(jì)，是我結(jié)束了

2、四年的函授學(xué)習(xí)，結(jié)合了各門專業(yè)知識和在本單位實(shí)踐獲得的知識基礎(chǔ)上面完成的設(shè)計(jì)成果。說明書包括了變壓器的選擇，電氣主接線的設(shè)計(jì)，其它各種設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，防雷保護(hù)的規(guī)劃，以與必不可少的短路電流計(jì)算。本次設(shè)計(jì)得到了俊哲、寶貴、吳志宏等幾位教師的指導(dǎo)和小組成員的大力支持，在此表示衷心感。目 錄第一章、變電所原始資料分析第二章、主變壓器臺數(shù)和容量的確定第三章、電氣主接線的選擇第四章、短路電流的計(jì)算與主要設(shè)備的擇第五章、電氣總平面布置第六章、防雷保護(hù)規(guī)劃計(jì)第七章、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)第八章、總結(jié)第九章、參考文獻(xiàn)第一部分 變電所原始資料分析待設(shè)計(jì)變電所主要是給工業(yè)區(qū)的工廠

3、供電，電壓等級為220/60，220千伏電源進(jìn)線四回，60千伏出線10回。從220千伏母線有轉(zhuǎn)送線路兩回向南嶺變電所供電，輸送功率120MW，COS=0.8。所址地區(qū)的年平均溫度為7，最高溫度為38。最低溫度為-22。變電所出線走廊寬闊，交通方便，所址周圍空氣無特殊污染。第二部分 主主變壓器臺數(shù)和容量的確定一.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。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺主變壓器。2. 變壓器裝設(shè)兩臺與以上主變壓器時(shí)，每臺容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺停用時(shí)，其余變壓器容量至少能保證所供電的全部一級負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的607

4、5%。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，因制造或運(yùn)輸條件限制與初期只裝一臺主變壓器的220KV樞紐變電所中，一般采用單相變壓器組，當(dāng)裝設(shè)一臺單相變壓器時(shí)，應(yīng)沒有備用相，當(dāng)主變壓器超過一臺，且各臺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。二.主變壓器的選擇：1

5、.總?cè)萘康拇_定主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)5-10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，通過對原始資料的分析，根據(jù)負(fù)荷與經(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S=k0*（1+5%）*P/cos求得。待設(shè)計(jì)變電所60KV側(cè)近期最大總負(fù)荷為62500KW，COS=0.95,遠(yuǎn)期最大負(fù)荷為165000KW，COS=0.95。按照主變壓器容量的確定原則，單臺主變壓器容量應(yīng)大于117445.26KVA，考慮設(shè)備容量的實(shí)際情況，擬選擇容量為120000KVA變壓器。這樣，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)，另一臺主變壓器滿足全部負(fù)荷的70%。本變電所所選擇雙繞組變壓器。220KV側(cè)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，變壓器一次繞組應(yīng)選

6、用YN接線。60KV側(cè)為中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，變壓器二次繞組應(yīng)選用d11接線。故主變壓器選擇如下：型 號額定電壓（KV）連接組別損耗(kw)阻抗電壓（%）空載電流（%）冷卻方式SFP3-120000/220高壓低壓YN，d11短路空載14.30.9強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷220±13×2.5%63526.5131.5第三部分 主接線形式的選擇與說明1. 主接線的設(shè)計(jì)原則：（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模。（3）考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回?cái)?shù)的多少對主接線的影響。（4）考慮主變臺數(shù)對主接線的影響。（5）考慮備用容量的有無和大小對主接線

7、的影響。二.主接線的設(shè)計(jì)要求：1.可靠性應(yīng)重視國外長期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與其可靠性的定性分析。主接線的可靠性包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設(shè)備可以簡化接線。要考慮所設(shè)計(jì)的變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2.靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：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，檢修方式下以與特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。檢修要求，可以方便地停運(yùn)斷路器，母線與其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修且不致于影響對用戶的供電。3.經(jīng)濟(jì)性投資省a.主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路

8、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)備和控制電纜。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。d.如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行與繼電保護(hù)要求，110KV與以下終端或分支變電所可采用簡易電器。占地面積小主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。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。4、 主接線的選擇：本變電所電壓等級為220KV/60KV，220KV電源進(jìn)線為3回； 60KV側(cè)出線為14回；從220KV 母線還有轉(zhuǎn)供線路4回。根據(jù)主接線設(shè)計(jì)必須滿足供電可靠性、保證電能質(zhì)量、滿足靈

9、活性和方便性、保證經(jīng)濟(jì)性的原則，初步擬定兩種主接線方案。第一方案：220KV側(cè)采用雙母線接線，60KV側(cè)采用單母分段帶旁路接線。第二方案：220KV側(cè)采用雙母線帶旁路接線，60KV側(cè)采用雙母線帶旁路接線 。對兩種方案接線方式的同時(shí)論證：220KV側(cè)采用雙母線接線和雙母線帶旁路接線，接線簡圖見圖3-1和圖3-2。圖3-1 雙母線接線圖3-2 雙母線帶旁路接線兩種接線的比較如下：雙母線接線：單斷路器的雙母線接線中，每個(gè)回路均通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)，連接到兩組母線上，電源和出線可均勻地分布在兩組母線上，普遍適用于6220KV電壓等級的配電裝置中，此接線有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）可以輪流檢修母線而不

10、影響供電，只需將要檢修的那組母線上所連接的電源和線路通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，全部切換到另一組母線上。（2）檢修任一母線的隔離開關(guān)時(shí)，只停該回路。當(dāng)某一回路的一組母線隔離開關(guān)發(fā)生故障時(shí)，只要將該隔離開關(guān)所在的回路和所連接的母線停電，就可以對該隔離開關(guān)進(jìn)行檢修，不影響其它回路。（3）一組母線故障后，能迅速恢復(fù)該母線所連接回路的供電，即被切除回路可迅速恢復(fù)送電。（4）運(yùn)行高度靈活。電源和線路可以任意分配在某一組母線上，能夠靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式和潮流變化的要求。（5）擴(kuò)建方便。雙母線接線方式可以沿著預(yù)備的擴(kuò)建端向左右擴(kuò)建，而不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，也不會引起原有回路的停電。

11、（6）便于實(shí)驗(yàn)。在個(gè)別回路需單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將該回路單獨(dú)接至一組母線上。單斷路器的雙母線接線也有自己的缺點(diǎn)：（1）任一臺斷路器拒動(dòng)，將造成與該斷路器相連母線上其它回路的停電。（2）一組母線檢修時(shí)，全部電源與線路都集中在另一組母線上，若該母線再故障，將造成全停事故。（3）母聯(lián)斷路器故障，將造成配電裝置全停。（4）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為切換電器，容易發(fā)生誤操作。（5）在檢修任一進(jìn)出線回路的斷路器時(shí)，將使該回路停電。雙母線帶旁路接線：除了具有雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)外，雙母線帶旁路接線方式還具有許多其它的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)進(jìn)出線檢修時(shí)，可由專用旁路斷路器代替，通過旁路母線供電，更加能保證供電的可靠性。但當(dāng)

12、設(shè)置了專用旁路斷路器后，設(shè)備的投資和配電裝置的占地面積都有所增加。根據(jù)電力工程設(shè)計(jì)手冊的要求，主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性，并在此基礎(chǔ)上考慮做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）可靠性。本變電所用戶較多，負(fù)荷容量較大， 要求供電可靠性較高。當(dāng)采用可靠性高的六氟化硫斷路器時(shí)，選擇雙母線接線就可以滿足可靠性的要求。（2）靈活性。采用雙母線接線，各個(gè)電源和回路的負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，可以靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種接線方式和潮流變化的需要。（3）經(jīng)濟(jì)性。單斷路器的雙母線接線比雙母線帶旁路母線接線少用了一組旁路母線、一組斷路器以與七組隔離開關(guān)，投資相對減少，配電裝置的占地面積也大大減少。根據(jù)220-500KV變電所設(shè)計(jì)

13、技術(shù)規(guī)程SDJ288規(guī)定， 220KV配電裝置出線回?cái)?shù)在四回與以上時(shí)，宜采用雙母線或其他接線。5、 對60千伏側(cè)接線方式的論證60KV側(cè)擬采用雙母線接線和單母線分段帶旁路母線接線。雙母線接線接線簡圖見圖3-1；單母線分段帶旁路母線接線簡圖見圖3-3。兩種接線的比較如下：單母線分段帶旁路母線:單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點(diǎn)為：（1） 接線簡單、清晰、操作方便、采用設(shè)備少、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。（2） 用斷路器把母線分段后，對重要負(fù)責(zé)用戶可以從不同的母線段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源，具有供電可靠性。（3） 檢修任一回路斷路器時(shí)不中斷對用戶的供電。圖3-3 單母線分段帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母

14、線的缺點(diǎn)為：（1） 接線不夠靈活。當(dāng)母線與母線刀閘故障或檢修時(shí)，將造成一段母線停電。（2） 配電裝置復(fù)雜，運(yùn)行操作復(fù)雜。（3） 分段斷路器用作旁路開關(guān)時(shí)，兩段母線并列運(yùn)行。但當(dāng)其一段母線故障時(shí)，整套配電裝置停止工作，在拉開分段刀閘時(shí)恢復(fù)無故障母線工作。（4） 斷路器與刀閘間的閉鎖復(fù)雜。 根據(jù)220-500KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ288規(guī)定，3560KV配電裝置當(dāng)出線回?cái)?shù)為47回時(shí)，宜采用單母線接線；當(dāng)出線回?cái)?shù)為8回與以上時(shí)，宜采用雙母線接線。雙母線帶旁路接線:雙母線帶旁路接線的特點(diǎn)在220KV側(cè)接線方式選擇論證中已詳細(xì)說明，此處不再綴述。本變電所為樞紐變電所，其220KV配電裝置出線回?cái)?shù)為

15、3回并且還有轉(zhuǎn)供線路4回，所以本變電所的接線必須十分可靠。綜合以上分析，本變電所220KV側(cè)選用雙母線帶旁路接線方式，60KV側(cè)選用雙母線帶旁路接線方式。 第四部分 短路計(jì)算一.短路電流計(jì)算的目的（1）電氣主接線的選擇（2）選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備，保證設(shè)備在正常運(yùn)行情況下，都能正常工作，保證安全可靠，而且在發(fā)生短路時(shí)保證不損壞。（3）選擇斷電保護(hù)裝置。二.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，其中三相短路是對稱短路。為了檢驗(yàn)和選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，以與為了繼電保護(hù)的整定計(jì)算，常用下述短路電流值。Ich：短路電流的沖擊值，即短路電流最大瞬時(shí)值。I：超

16、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。I：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。三.短路電流計(jì)算的基本假定（1）正常運(yùn)行時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。（2）所有電源的電動(dòng)勢相位角一樣。（3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵蕊的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。（4）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。（5）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。（6）元件的計(jì)算參數(shù)取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整圍。（7）輸電線路和電容略去不計(jì)。四.一般規(guī)定（1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以與電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，確定適中電流時(shí)，應(yīng)按可能

17、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(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)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。（3）選擇導(dǎo)體的電器時(shí)，對不帶電抗器的回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。（4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，以與電器開斷電流，一般按三相短路計(jì)算，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)與自耦變壓器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計(jì)算。五.計(jì)算步驟（1）畫等值電抗圖首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷開關(guān)，線路電容，各元件電阻。選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。計(jì)算各元

18、件的電抗標(biāo)么值。（2）選擇計(jì)算短路點(diǎn)（3）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。（4）各點(diǎn)三相短路時(shí)的最大沖擊電流和短路容量。（5）列出短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)表。六.計(jì)算方法標(biāo)么值法：取基準(zhǔn)容量Se=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ue=Uav計(jì)算用公式：線路電抗：XL*= XL變壓器電抗：X*=短路電流周期分量有效值：IK*=短路電流沖擊值：icj=2.55IK標(biāo)么值轉(zhuǎn)為有名值：IK= Ie主要設(shè)備選擇一覽表LW（OFPI）-220型斷路器有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)表額定電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定電流（KA）SF6氣體壓力20表示（MPa）額定短路開斷電流（KA）LW（OFPI）220230252125

19、00.431.53s額定短時(shí)耐受電壓（KA）額定短路關(guān)合電流（KA，峰值）額定峰值耐受電流（KA，峰值）控制回路電壓DC（V）分閘時(shí)間（ms）合閘時(shí)間（ms）31.5808011030120LW（OFPI）-63型斷路器有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)表額定電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定電流（KA）SF6氣體壓力20表示（MPa）額定短路開斷電流（KA）LW（OFPI）636372.512500.431.53s額定短時(shí)耐受電壓（KA）額定短路關(guān)合電流（KA，峰值）額定峰值耐受電流（KA，峰值）控制回路電壓DC（V）分閘時(shí)間（ms）合閘時(shí)間（ms）25806311030120220KV隔離開關(guān)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)表安

20、裝地點(diǎn)型號額定電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定電流（A）動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）3s熱穩(wěn)定電流（KA）220KV母線GW6-220220252125010040220KV出線GW12-22022025212501004063KV隔離開關(guān)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)表安裝地點(diǎn)型號額定電壓(KV)最高工作電壓(KV)額定電流(A)動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)3s熱穩(wěn)定電流(KA)60KVGW5-636372.512508031.5220KV側(cè)電流互感器有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)表安裝地點(diǎn)型號額定電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定一次電流（A）額定二次電流（A）額定短時(shí)熱電流（KA）動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）額定頻率（Hz）220KV側(cè) LB6-

21、220220252300531.5805060KV側(cè)電流互感器有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)表安裝地點(diǎn)型號額定電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定一次電流（A）額定二次電流（A）準(zhǔn)確級繞組組合額定1短時(shí)熱電流（KA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）60KV側(cè)LCWB5-63636975050.5B0.5/B/B25-3062.5-125220KV側(cè)電壓互感器有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)表安裝地點(diǎn)型號額定一次電壓（KV）額定絕緣水平U/AC/LI（KV）二次繞組額定負(fù)荷220KV側(cè)JDCF-220一次二次測量二次保護(hù)252/395/950二次測量繞組220/0.1/0.1/0.2級100VA0.5級100VA63KV側(cè)電壓互感器有關(guān)技術(shù)數(shù)

22、據(jù)表安裝地點(diǎn)型號額定一次電壓（KV）額定絕緣水平U/AC/LI（KV）二次繞組額定負(fù)荷60KV側(cè)JDCF-63一次二次測量二次保護(hù)72.5/140/325二次測量繞組66/0.1/0.1/0.2級50VA0.5級100VA母線形式一覽表安裝地點(diǎn)母線型號220KVLGJ-240/3060KVLGJ-800/55避雷器型號與技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓（KV）滅弧電壓有效值（KV）工頻放電電壓有效值（KV）8/20雷電沖擊波殘壓峰值不大于（KV）不小于不大于5KA10KAFZ-220J220200448536652715FZ-606070.5140173227250FZ-11011012525431237

23、5415具體計(jì)算過程見畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書。第五部分 電氣總平面布置 1.高壓配電裝置和設(shè)計(jì)原則與要求：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(guān)電器，載流導(dǎo)體和輔助設(shè)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(guān)，分為屋配電裝置和屋外配電裝置兩種。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電壓的配電裝置實(shí)現(xiàn)的，因此，在設(shè)計(jì)配電裝置時(shí)應(yīng)滿足以下的要求：1. 保證工作的可靠性和防火性的要求。2. 保證工作人員的人身安全。3. 保證操作、維護(hù)、檢修的方便。在保證安全可靠的條件下，應(yīng)盡量降低配電裝置的造價(jià)，減少有色金屬和

24、鋼材的消耗，并應(yīng)減少占地面積，除此之外配電裝置還應(yīng)有擴(kuò)建的可能性。配電裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸是綜合考慮到設(shè)備外形尺寸，檢修維護(hù)和搬運(yùn)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。屋、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)規(guī)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)圍與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。在配電裝置的具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循電力工業(yè)管理法規(guī)、高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程、

25、建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)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)。屋外配電裝置與屋配電裝置的比較，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，節(jié)省建筑材料，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 因?yàn)楦綦x開關(guān)的操作以與對各種開關(guān)電器的巡視檢查，在任何天氣條件都必須在露天進(jìn)行。5. 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

26、基礎(chǔ)和支架上，母線一般采用鉸線和懸垂絕緣子串組成，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。高型配電裝置是指開關(guān)電器分別安裝在幾個(gè)水平面，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，易引起誤操作。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。此外，還要設(shè)置搬運(yùn)通道，為了便于變壓器等笨重的設(shè)備。當(dāng)變壓器的油量超過1000公斤時(shí)，為了防止事故時(shí)，油的燃燒和蔓延

27、，應(yīng)在其下面設(shè)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，池鋪設(shè)厚度不小于250mm的卵石層。由規(guī)程，35KV與以下應(yīng)建設(shè)屋配電裝置。屋外配電裝置不需建造房屋，投資較少。設(shè)計(jì)高壓配電裝置時(shí)，還應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則：1. 節(jié)約用地。2. 運(yùn)行安全和操作巡視方便。3. 考慮檢修和安裝條件。4. 保證導(dǎo)體和電器在污穢、地震和高海拔地區(qū)的安全運(yùn)行。5. 節(jié)約三材，降低造價(jià)。6. 注意設(shè)備選型2. 設(shè)備的配置：（1）.隔離開關(guān)的配置：a.接在變壓器引出線上或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。b.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)。c.短路器兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢

28、修斷路器是隔離電流。d.中性點(diǎn)直接接地的普通形變壓器均宜配置隔離開關(guān)。（2）.電壓互感器的配置：a.電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線有關(guān)，應(yīng)滿足測量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求。b.60220KV電壓等級的每組主接線的三相應(yīng)裝電壓互感器c.當(dāng)需監(jiān)視和檢測線路有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一組上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（3）.電流互感器的配置：a.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)滿足測量儀表、保護(hù)和自動(dòng)化的要求。b.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。c.對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置，對非直接接地系統(tǒng)依具體要求配置兩相或三相。（4）.接地刀閘的配置：a.為保證電器和母線的檢修安

29、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。b.63KV與以上的斷路器兩側(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)可共用一組接地刀閘。c.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)。d.63KV與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。（5）.避雷器的配置：a.配電裝置每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線都裝設(shè)避雷器的除外。b.220KV與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。下

30、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)。(c).110220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。3.配電裝置的選擇：本設(shè)計(jì)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(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

31、兩個(gè)斷面圖。第六章 防雷保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)注：規(guī)程規(guī)定：為防止雷直擊電力系統(tǒng)，一般采用避雷針和避雷線。一.防雷保護(hù)的必要性：無論是直擊雷或是感應(yīng)雷，都能夠在架空線路或金屬管道上產(chǎn)生雷電沖擊波，沿線路導(dǎo)線或金屬管道上以光速向兩側(cè)傳播，所以又稱為行波。行波侵入室時(shí)，是以高電位引入的，常常危與人身安全并損壞電器設(shè)備，因此防雷保護(hù)必須考慮。二.發(fā)電廠與變電所的防雷保護(hù)容：1.發(fā)電廠與變電所的防雷保護(hù)主要是兩個(gè)方面：（1）.對直擊雷的防護(hù)。（2）.對沿線路侵入的雷電沖擊波的防護(hù)。2.發(fā)電廠與變電所為防護(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)雷電流安全入地，從而保護(hù)發(fā)電廠變電所免

32、受直擊雷害。三裝設(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)圍之，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針（線）引下線和接地體，其上會產(chǎn)生很高的對地電位，如果它們距被保護(hù)物過近，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。四避雷針的保護(hù)圍計(jì)算：1.rx的確定與單支避雷針同rx=(h-hx)P-當(dāng)hxh/2rx=(1.5h-2hx)P-當(dāng)hx<h/2其中rx避雷針在hx水

33、平面上的保護(hù)半徑（m）hx被保護(hù)物的高度h-避雷針的高度當(dāng)h30時(shí)，P=1；120h>30時(shí)，P=5.5/hh>120m,P=5.5/2.保護(hù)全面積的條件為D8haP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，或以避雷針為頂點(diǎn)的四角形的對角線。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與電器設(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4.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220

34、KV、60KV進(jìn)線和出線上分別安裝避雷線。第七部分 繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一.繼電保護(hù)配置的作用和要求：電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路。在發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生以下的后果：（1）.通過故障點(diǎn)的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；（2）.短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命；（3）.電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量；（4）.破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障

35、，這種情況屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生的過電壓，以與電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。造成電能質(zhì)量的破壞，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項(xiàng)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，必須迅速而有選擇性的切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一。這種保護(hù)裝置就是繼電保護(hù)裝置，其能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)是：（1）自動(dòng)、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，

36、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(fù)正常運(yùn)行；（2反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)與其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤操作。電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的要：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。（一）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)下列繼電保護(hù)裝置1. 反應(yīng)變壓器油箱部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)，容量為800KVA與以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，當(dāng)油箱不故障產(chǎn)生清為瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號，當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)

37、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)，對其中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以與繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。容量為6300KVA一下并列運(yùn)行的變壓器，以與10000KVA一下單獨(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6300KVA與以上，廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對所有升壓變壓器與15000KVA與以上的降壓變壓器，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合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)。對于單側(cè)電源的雙卷降

38、壓變壓器，如高壓側(cè)中性點(diǎn)有可能直接接地運(yùn)行，為防止高壓側(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與以上中性點(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，對于兩側(cè)獲三側(cè)電源的升壓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與以上中性點(diǎn)直接接地采用分級絕緣）5.過負(fù)荷保護(hù)對于400KV與以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的后備電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)迎接于一相

39、電流上，帶有時(shí)限動(dòng)作與信號。6.過電流保護(hù)過激磁保護(hù)適用于500KV與以上的大容量的變壓器，本設(shè)計(jì)不加裝此保護(hù)。通過以上的分析可以確定變壓器應(yīng)加裝的保護(hù)與保護(hù)安裝位置。變壓器保護(hù)與其安裝位置保護(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)（二）母線保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)1.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)專用的母線保護(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，并往往會擴(kuò)大停電圍，對高壓電網(wǎng)安全運(yùn)行不利，因此，355

40、00KV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與以上雙母線。（2）110KV與以上單母線，重要發(fā)電廠或110KV與以上重要變電所的3566KV母線需按照裝設(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)，以防止誤動(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。在外部短路不平衡

41、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。2.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)。3） 雙母線固定連接的完全差動(dòng)保護(hù)。4） 母聯(lián)電流相位比較式母線保護(hù)。5） 電流相位比較式母線保護(hù)。目前在110220KV電網(wǎng)中應(yīng)用較多的是母聯(lián)電流相位比較差動(dòng)保護(hù)，這種保護(hù)適用于并列運(yùn)行的雙母線母聯(lián)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110220KV的雙母線系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)220KV側(cè)和60KV側(cè)母線均采用母聯(lián)電流比相式差動(dòng)保護(hù)。3.斷路器

42、失靈保護(hù)220KV與以上電壓的電網(wǎng)中，各廠站相應(yīng)電壓級均應(yīng)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)斷路器拘動(dòng)（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。（三）線路的保護(hù)裝置1.220KV側(cè)線路保護(hù)1）配置原則.規(guī)程規(guī)定：110-220KV直接接地電力網(wǎng)的線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)接地短路的保護(hù)裝置，雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護(hù)。.規(guī)程規(guī)定：110220KV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)。當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)，如不能全線快速的切除故障；則系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行將遭到破壞。在雙側(cè)電源線路上，如果要

43、求全線速動(dòng)切除故障時(shí)。2）220KV線路的接地保護(hù).宜裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù)。.對某出線路，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。.正常運(yùn)行方式下保護(hù)安裝處短路，電流速斷保護(hù)有1.2以上靈敏度時(shí)，則可裝設(shè)此相保護(hù)。.高頻保護(hù)：采用相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)適用于200KM以的110220KV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)振蕩過程中，被保護(hù)線路部發(fā)生故障時(shí)，相差高頻保護(hù)瞬時(shí)的切除故障。1. 相差高頻保護(hù)工作狀態(tài)不受電壓回路斷線影響，測量元件

44、均應(yīng)反應(yīng)電流量無電壓回路。經(jīng)過以上分析確定220KV線路保護(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、段保護(hù)。2.60KV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)作無死區(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，并且接線簡單等優(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)。綜上述分析，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)：距離保護(hù)。變電所繼電保護(hù)配置一覽表變壓器保護(hù)主保護(hù)瓦斯保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)后備保護(hù)過電流保護(hù)零序電流保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)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)線路保護(hù)220KV側(cè)主保護(hù)高頻差動(dòng)保護(hù)后備保護(hù)三段式距離保護(hù)接地保護(hù)零序、段電流保護(hù)60KV側(cè)主保護(hù)電流平衡保護(hù)后備保護(hù)三段式距離保護(hù)二.自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)（一）電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)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。