220kV區(qū)域變電所電氣設計說明

1、. . . . 本文由電專無名氏貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 220kV 區(qū)域變電所電氣部分設計 目錄 第一部分 設計說明 前言 1 第一章 電氣主接線選擇 2 第一節(jié) 概述 2 第二節(jié) 主接線的接線方式選擇 3 主變壓器容量、 第二章 主變壓器容量、臺數與形式的選擇 4 第一節(jié) 概述 4 第二節(jié) 主變壓器臺數的選擇 4 第三節(jié) 主變壓器容量的選擇 5 第四節(jié) 主變壓器型式的選擇 5 第三章 短路電流計算 7 第一節(jié) 概述 7 第二節(jié) 短路計算的目的與假設 7 第四章 電氣設備的選擇 8 第一節(jié) 概述 8 第二節(jié) 斷路器的選擇 10

2、 第三節(jié) 隔離開關的選擇 10 第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇 11 第五節(jié) 互感器的選擇 11 第六節(jié) 母線的選擇 14 第七節(jié) 支持絕緣子與穿墻套管的選擇 15 第八節(jié) 限流電抗器的選擇 16 第五章 電氣總平面布置與配電裝置的選擇 17 第一節(jié) 概述 17 第二節(jié) 高壓配電裝置的選擇 18 第六章 繼電保護配置規(guī)劃 20 第七章 防雷設計規(guī)劃 21 第一節(jié) 概述 21 第二節(jié) 防雷保護的設計 21 第三節(jié) 主變中性點放電間隙保護 22 第二部分 第二部分 設計計算 第八章 主接線比較選擇 22 方案一 23 方案二 23 方案三 24 第九章 主變容量的確定計算 25 第十章 短路計算 26

3、第十一章 電氣設備選擇計算 30 第一節(jié) 斷路器選擇計算 30 第二節(jié) 隔離開關選擇計算 33 第三節(jié) 220kV、110kV 主母線與主變低壓側母線橋導體選擇計算 35 第四節(jié) 10kV 最大一回負荷出線電纜 37 第五節(jié) 支持絕緣子與穿墻套管的選擇 38 第六節(jié) 限流電抗器 39 第七節(jié) 10kv 出線電流互感器選擇計算 40 第八節(jié) 10KV 電壓互感器選擇 41 第十二章 繼電保護規(guī)劃設計 41 第一節(jié) 變電所主變保護的配置 41 第二節(jié) 220KV、110KV、10KV 線路保護部分 42 第十三章 避雷器參數計算與選擇 42 第十四章 參考資料 44 前言 本設計為華南理工大學 2

4、003 級電氣工程與自動化專業(yè)的電力系統(tǒng)課程設計，設計題目為：220kV 220kV 220 區(qū)域變電所電氣部分設計。 區(qū)域變電所電氣部分設計 此設計任務旨在體現(xiàn)我們對專業(yè)課程知識的掌握程度，培養(yǎng)我們對本專業(yè)課程知識的綜合運用能 力。 一、設計任務： 根據電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座 220kV 區(qū)域變電所。 該所建成后與 110kV 和 220kV 電網相連， 并供給近區(qū) 用戶供電。 二、原始資料 1、按規(guī)劃要求，該所有 220kV、110kV 和 10kV 三個電壓等級。220kV 出線 6 回（其中備用 2 回） ，110kV 出線 10 回（其中備用 2 回） ，10kV 出線 12 回（其

5、中備用 2 回） 。變電所還安裝兩臺 30MVA 調相機以滿 足系統(tǒng)調壓要求。 2、110kV 側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為 80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，最 大負荷與最小負荷之比為 0.6。10kV 側總負荷為 35000kVA，類用戶占 60%，最大一回出線負荷為 2500kVA，最大負荷與最小負荷之比為 0.65。 3、各級電壓側功率因數和最大負荷利用小時數為： 220kV 側 110kV 側 10kV 側 cos ? = 0.9 cos ? = 0.85 cos ? = 0.8 Tmax = 3600 小時/年 Tmax = 4600 小時/年 Tmax =

6、 4000 小時/年 4、 220kV 和 110kV 側出線主保護為瞬時動作，后備保護時間為 0.15s，10kV 出線過流保護時間為 2s , 斷路器燃弧時間按 0.05s 考慮。 5、 系統(tǒng)阻抗：220kV 側電源近似為無窮大系統(tǒng)，歸算至本所 220kV 母線側阻抗為 0.015 (Sj=100MVA)， 。 110kV 側電源容量為 500MVA，歸算至本所 110kV 母線側阻抗為 0.36 （Sj= 100 MVA） °°°° 6、 該地區(qū)最熱月平均溫度為 28 C，年平均氣溫 16 C，絕對最高氣溫為 40 C，土壤溫度為 18 C。 7、

7、 該變電所位于市郊生荒土地上，地勢平坦、交通便利、環(huán)境無污染。 三、 設計容與要求： 1、 主接線設計：分析原始資料，根據任務書的要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式與連 接方式，通過技術經濟比較選擇主接線最優(yōu)方案。 2、 短路電流計算：根據所確定的主接線方案，選擇適當的計算短路點計算短路電流并列表表示出短路 電流計算結果。 3、 主要電氣設備選擇： (a)選擇 220kV 主變側、110kV 側最大一回負荷出線與 110 kV 主變側的斷路器與隔離刀閘。 (b)選擇 220kV、110kV 主母線與主變低壓側母線橋導體。 (c)選擇 220kV 主母線的支持絕緣子與穿墻套管。 (d)

8、選擇限流電抗器（如有必要裝設）與 10kV 最大一回負荷出線電纜。 (e)選擇 10kV 主母線電壓互感器。 (f)選擇 10kV 出線電流互感器。 4、電氣設備配置 1 (a)各電壓等級電壓互感器配置。 (b)各回路電流互感器配置。 5、其它設計 (a）進行繼電保護的規(guī)劃設計。 (b）進行防雷保護的規(guī)劃設計。 (c) 220kV 高壓配電裝置設計。 四、設計成果 1、編制設計說明書。 2、編制設計計算書。 3、繪圖若干。 (a)繪制變電所電氣主接線圖。 (b)繪制 220kV 或 110kV 高壓配電裝置平面布置圖。* (c)繪制 220kV 或 110kV 高壓配電裝置斷面圖（進線或出線）

9、 。* (d)繪制繼電保護裝置規(guī)劃圖。 第一章 電氣主接線選擇 第一節(jié) 概述 主接線是變電所電氣設計的首要部分，它是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的 電路，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體與變電所本身運行的可靠性、靈活 性和經濟性密切相關， 并且對電氣設備選擇、 配電裝置、 繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。 因此， 必須正確處理好各方面的關系。 我國變電所設計技術規(guī)程SDJ2-79 規(guī)定：變電所的主接線應根據變電所在電力系統(tǒng)中的地位、 回路數、 設備特點與負荷性質等條件確定， 并且滿足運行可靠， 簡單靈活、 操作方便和節(jié)約投資等要求， 便于擴建。 一、

10、可靠性： 安全可靠是電力生產的首要任務， 保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求， 而且也是電力生產和分配的首要要求。 1、主接線可靠性的具體要求： （1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； （2）斷路器或母線故障以與母線檢修時，盡量減少停運的回路數和停運時間，并要求保證對一 級負荷全部和大部分二級負荷的供電； （3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。 二、靈活性：主接線應滿足在調度、檢修與擴建時的靈活性。 （1）為了調度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器與線路，調配電源和負荷能夠 滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以與特殊運行方式下的調度要求； （2）為了檢修的目的：可以方便地停

11、運斷路器，母線與繼電保護設備，進行安全檢修，而不致 影響電力網的運行或停止對用戶的供電； （3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和 二次設備裝置等所需的改造為最小。 2 三、經濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。 （1）投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一 次設備的投資，要能使控制保宜，便于屏安裝。 11 2）使二次設備與高電壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身的安全。 電流互感器的特點： 1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的

12、負荷， 而與二次電流大小無關； 2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短 路狀態(tài)下運行。 電壓互感器的特點： 1）容量很小，類似于一臺小容量變壓器，但結構上需要有較高的安全系數； 2）二次側所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)運行，即開路狀態(tài)。 互感器的配置： 1）為滿足測量和保護裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段與所有斷路器回路中均裝設電流 互感器； 2）在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器，如：發(fā)電機和變壓器的中性點； 3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配制。對三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制； 4）6220KV

13、 電壓等級的每組主母線的三相上應裝設電壓互感器； 5）當需要監(jiān)視和檢測線路有關電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。 一、電流互感器的選擇 1、電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和的影響，使一次電流 I1 與-I2 在數值和相位上都 有差異，即測量結果有誤差，所以選擇電流互感器應根據測量時誤差的大小和準確度來選擇。 2、電流互感器 10%誤差曲線： 是對保護級（BlQ）電流互感器的要求與測量級電流互感器有所不同。對測量級電流互感器的要 在正常工作圍有較高的準確級， 而當其通過故障電流時則希望早已飽和， 以便保護儀表不受短 路電流的損害，保護級電流互感器主要在系統(tǒng)短路時工作，因此準確級要求不

14、高，在可能出現(xiàn)短路電流 圍誤差限制不超過-10%。 電流互感器的 10%誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過-10%的條件 下，一次電流的倍數入與電流互感器允許最大二次負載阻抗 Z2f 關系曲線。 3、額定容量 為保證互感器的準確級，其二次側所接負荷 S2 應不大于該準確級所規(guī)定的額定容量 Se2。 即：Se2 S2 = Ie2 z2f z2f = Vy + Vj + Vd + Vc（） Vy 測量儀表電流線圈電阻 Vj 繼電器電阻 Vd 連接導線電阻 Vc 接觸電阻一般取 0.1 4、按一次回路額定電壓和電流選擇 電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇得比回路中正常工作電流大 1/

15、3 左右以保證 測量儀表的最佳工作電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必須滿足：VeVew 保所供儀表的準確度，互感器的一次工作電流應盡量接近額定電流 Vew 電流互感器所在電網的額定電壓 12 2 Ie1Igmax，為了確 Ve Ie1 電流互感器的一次額定電壓和電流 Igmax 電流互感器一次回路最大工作電流 5、種類和型式的選擇 選擇電流互感器種類和形式時，應滿足繼電保護、自動裝置和測量儀表的要求，再根據安裝地點 （屋、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入式等）來選擇。 6、熱穩(wěn)定檢驗 電流互感器熱穩(wěn)定能力常以 1s 允許通過一次額定電流 Ie1 的倍數 Kr 來表示，即： （Kr Ie1

16、） I tdz（或Qd） 7、動穩(wěn)定校驗 電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（ 部動穩(wěn)定能力，故部動穩(wěn)定可用下式校驗： 2 Ie1kdicj 短路電流不僅在電流互感器部產生作用力，而且由于其鄰相之間電流的相互作用使絕緣帽上受 到外力的作用。因此需要外部動穩(wěn)定校驗，即： L 2 -7 Fy0.5×1.73icy ××10 N 對于瓷絕緣的母線型電流互感器（如 LMC 型）可按下式校驗 2 Ljs -7 Fy1.73×iy ×10 N 在滿足額定容量的條件下，選擇二次連接導線的允許最小截面為： PLjs 2 S m Ze2-(Vy+Vj+Vc

17、) 二、電壓互感器的選擇 1、電壓互感器的準確級和容量 電壓互感器的準確級是指在規(guī)定的一次電壓和二次負荷變化圍，負荷功率因數為額定值時， 電壓誤差最大值。 由于電壓互感器本身有勵磁電流和阻抗，導致測量結果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的 誤差與負荷有關， 所以用一臺電壓互感器對于不同的準確級有不同的容量， 通常額定容量是指對應于最 高準確級的容量。 2、按一次回路電壓選擇 為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在 （1.10.9）Ve 圍變動，即應滿足： 1.1Ve1>V1>0.9Ve1 3、按二次回路電壓選擇 電壓互感器的二次側額定電壓應

18、滿足保護和測量使用標準儀表的要求，電壓互感器二次側額定電 壓可按下表選擇 接 線 型 式 電網電壓 （KV） 型 式 二次繞組電壓（V） 接成開口三角形輔助 繞組電壓 IV 2 Ie1）的倍數 kd動穩(wěn)定電流倍數，表示其 2 2 13 一臺 PT 不完全符 形接線方式 335 110J500J 單相式 單相式 單相式 三相五柱式 100 100/ 3 100/ 3 100 無此繞組 100 100/3 100/3（相） Yo/ Yo/ 360 315 4、電壓互感器與型式的選擇 電壓互感器的種類和型式應根據安裝地點和使用條件進行選擇，在 635KV 屋配電裝置中一般 采用油浸式或澆注式電壓互感

19、器。110220KV 配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。220KV 與以上配電裝置，當容量和準確級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。 5、按容量的選擇 互感器的額定二次容量（對應于所要求的準確級） 2 應不小于互感器的二次負荷 S2，即： ，Se Se2S2 S2 = (po) + (Qo) 2 2 Po、Qo 儀表的有功功率和無功功率 第六節(jié) 母線的選擇 母線在電力系統(tǒng)中主要擔任傳輸功率的重要任務，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散 電功率，在發(fā)電廠、變電所與輸電線路中，所用導體有裸導體，硬鋁母線與電力電纜等，由于電壓 等級與要求不同，所使用導體的類型也不一樣。 敞露母線一

20、般按導體材料、類型和敷設方式、導體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項進行 選擇和校驗。 1、裸導體應根據具體使用情況按下列條件選擇和校驗 （1）型式：載流導體一般采用鋁質材料，對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機，變 壓器出線端部，以與對鋁有較嚴重腐蝕場所，可選用銅質材料的硬裸導體。 回路正常工作電流在 400A 與以下時， 一般選用矩形導體。 4008000A 時， 在 一般選用槽形導體。 （2）配電裝置中軟導線的選擇，應根據環(huán)境條件和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件， 確定導體的截面和導體的結構型式。 （3）當負荷電流較大時，應根據負荷電流選擇導線的截面積，對 220KV 與以

21、下配電裝置，電暈 對選擇導體一般不起決定作用，故可采用負荷電流選擇導體截面。 2、母線與電纜截面的選擇 除配電裝置的匯流母線與較短導體按導體長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導體截面，一般按經濟 電流密度選擇。 （1）按導體長期發(fā)熱允許電流選擇，導體能在電路中最大持續(xù)工作電流 Igmax 應不大于導體長 期發(fā)熱的允許電流 Iy 即：IgmaxkIy （2）按經濟電流密度選擇，按經濟電流密度選擇導體截面可使年計算費用最低，對應不同種類 14 的導體和不同的最大負荷年利用小時數 Tmax 將有一個年計算費用最低的電流密度經濟電流密度 （J） ， 導體的經濟截面可由下式： Igmax 2 J 取 0.9A

22、/MM S = J （3）熱穩(wěn)定校驗：按上述情況選擇的導體截面 S，還應校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。 I 2 SSmm = tdz （mm ） C C 熱穩(wěn)定系數 取 I 穩(wěn)態(tài)短路電流（KA） tdz 短路等值時間 S （4）動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定必須滿足下列條件 即：maxy y 母線材料的允許應力（硬鉛 y 為 69×10 P硬銅 137×10 Pa，銅為 157×10 Pa）提供 電源，以獲得較高的可靠性。 6 6 6 第七節(jié) 支持絕緣子與穿墻套管的選擇 1型式選擇 根據裝置地點、環(huán)境，選擇屋、屋外或防污式與滿足使用要求的產品型式。一般屋外采用聯(lián)合膠 裝多棱式，

23、屋外采用棒式，需要倒裝時，采用懸掛式。 2額定電壓選擇 無論支持絕緣子或套管均要負荷產品額定電壓大于或等于所在電網電壓要求 3穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合 具有倒替的穿墻套管額定電流 I N 應大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流 I max ， 當環(huán)境溫度為 ， 導 體溫度為 al ，額定環(huán)境溫度 0 為25， I N 應按照一下公式修正 al ? I N I max al ? 0 母線型穿墻套管，只需保證套管的型式與穿過母線的窗口尺寸配合即可。 4動熱穩(wěn)定校驗 （1）穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗。 具有導體的套管，應對導體校驗熱穩(wěn)定，其套管的熱穩(wěn)定能力 I t t ， 2 2 應大于或等于短路

24、電流通過套管所產生的熱效應 Qk ，即 I t t Qk 母線型穿墻套管無需熱穩(wěn)定校驗。 （2）動穩(wěn)定校驗。 無論是支持絕緣子或套管均要進行動穩(wěn)定校驗。布置在同一平面三相導體， 在發(fā)生短路時，支持絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導體上電動力的平均值。例如某一絕 緣子所受電動力 Fmax 為 Fmax = F1 + F2 2 L = 1.73i sh c × 10 ?7 2 a （N） 15 式中： i sh 沖擊電流， a 相鄰線路距離 Lc 計算跨距（m）, Lc = ( L1 + L2 ) 2 ， L1 與 L2 是絕緣子與相鄰絕緣子（或套管）的距離， 對于套管 L2 =

25、 Lca （套管長度） 支持絕緣子的抗彎破壞強度 Fde 是按作用在絕緣子高度 H 處給定的，而電動力 Fmax 是作用在導 體截面中心線 H 1 上，折算到絕緣子帽上的計算系數為 H 1 H ，則應滿足： H1 Fmax 0.6 Fde H 式中：0.6裕度系數，是計與絕緣材料性能的分散性； H 1 絕緣子底部導體水平中心線的高度（mm） H 1 = H + b + h 2 ，而 b 是導體支持器下片 ， 厚度，一般豎放矩形導體 b18mm，平放矩形導體與槽形導體 b12mm，h 為導體中心到支持器距離 第八節(jié) 限流電抗器的選擇 為了選擇 10KV 側各配電裝置，因短路電流過大，很難選擇輕型

26、設備，往往需要加大設備型號， 這不僅增強投資，甚至會因斷流容量不足而選不到合乎要求的電器，選擇應采取限制短路電流，即在 10KV 側需加裝設電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分數、動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來進行選擇和 檢驗。 一、額定電壓和額定電流的選擇應滿足 VekVew IekIgmax Vek、Iek 電抗器的額定電壓和額定電流 Vew、Igmax 電網額定電壓和電抗器最大持續(xù)工作電流 二、電抗器百分數的選擇 1）電抗器的電報百分數按短路電流限制到一定數值的要求來選擇，設要求短路電流限制到 Iz， 則電源至短路點的總電抗標么值 X為 XIj/iz XKXX Ij 基準電流 X 電源至電抗器

27、前系統(tǒng)電抗標么值 電抗器在其額定參數下的百分電抗 Ij IekVj Xk%（ X） ×100% Iz Ijvek 2）電壓損失檢驗：普通電核器在運行時，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的 5%，即：V% Igmax Xk% U5% Iek 負荷功率因數角一般 U = 0.8 3）母線殘壓檢驗，為減輕短路對其他用戶的影響，當線路電抗器后短路時，母線殘壓不能于電 16 網額定值的 6070% 即：Vcy = Xk% IZ 6070% Iek 三、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗應滿足下式 Ir t I tdz idwicj Icj、I 電抗器后短路沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流 Idw、Ir 電抗器的動穩(wěn)定電流和短

28、時熱電流（t = Is） 第五章 電氣總平面布置與配電裝置的選擇 第一節(jié) 概述 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開關設備，保護和測量電 器，母線裝置和必要的輔助設備構成，用來接受和分配電能。 配電裝置按電氣設備裝置地點不同，可分為屋和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為：由 電氣設備在現(xiàn)場組裝的配電裝置，稱為配式配電裝置和成套配電裝置。 屋配電裝置的特點：由于允許安全凈距小可以分層布置，故占地面積較??；維修、巡視和 操作在室進行，不受氣侯影響；外界污穢空氣對電氣設備影響較小，可減少維護工作量；房屋建 筑投資大。 屋外配電裝置的特點：土建工程量和費用較小，建設周期短

29、；擴建比較方便；相鄰設備之 間距離較大，便于帶電作業(yè)；占地面積大；受外界空氣影響，設備運行條件較差，順加絕緣；外 界氣象變化對設備維修和操作有影響。 成套配電裝置的特點： 電氣設備布置在封閉或半封閉的金屬外殼中， 相間和對地距離可以縮小， 結構緊湊，占地面積??；所有電器元件已在工廠組裝成一整體，大大減小現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮 短建設周期，也便于擴建和搬運；運行可靠性高，維護方便；耗用鋼材較多，造價較高。 配電裝置應滿足以下基本要求： 1）配電裝置的設計必須貫徹執(zhí)行國家基本建設方針和技術經濟政策； 2）保證運行可靠，按照系統(tǒng)自然條件，合理選擇設備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足 夠的安全距

30、離； 3）便于檢修、巡視和操作； 4）在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價； 5）安裝和擴建方便。 配電裝置的設計原則： 1）節(jié)約用地； 2）運行安全和操作巡視方便； 3）考慮檢修和安裝條件； 4）保證導體和電器在污穢、地震和高海拔地區(qū)的安全運行； 5）節(jié)約三材，降低造價； 6）安裝和擴建方便。 17 第二節(jié) 高壓配電裝置的選擇 配電裝置的整個結構天寸，是綜合考慮到設備外形尺寸，檢修維護和搬運的安全距離，電氣絕緣 距離等因素而決定，對于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間距中，最基本的是帶電部分對地部分之間 和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距， 在這一距離下， 無論為正常最高

31、工作電壓或出現(xiàn)外過 電壓時，都不致使空氣間隙擊穿。 屋外配電裝置的安全凈距（mm） 符 號 額定電壓（KV） 適用圍 圖號 310 2 0 0 2 0 0 15-2 0 300 35 63 110J 110 220J 330J 500J A1 1、帶電部分至接地部分之間 2、網狀遮欄向上延伸線距地 2.5m 處與遮欄上方帶電部分之間 1、不同相的帶電部分之間 2、 斷路器和隔離開關的斷口兩側引 線帶電部分之間 1、設備運輸時，其外部至無遮欄帶 電部分之間 2、 交叉的不同時停電檢修的無遮欄 帶電部分之間 3、 柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之 間 4、 帶電作業(yè)時的帶電部分至接地部 分之間 10-

32、1 10-2 400 650 900 1010 1800 2500 3800 A2 10-1 10-3 300 400 650 1000 1100 2000 2800 4300 B1 10-1 10-2 10-3 9 5 0 1050 1150 1400 1650 1750 2550 3250 4550 B2 1、網狀遮欄至帶電部分之間 10-2 3 0 0 400 500 750 1000 1100 1900 2600 3900 C 1、無遮欄裸導體至地面之間 2、無遮欄裸體至建筑物、構筑物之 間 1、 平行的不同時停電檢修的無遮欄 帶電部分之間 2、帶電部分與建筑物、構筑物的邊 沿部分之間

33、 10-2 10-3 27 2800 2900 3100 3400 3500 4300 5000 7500 00 D 10-1 10-2 22 2300 2400 2600 2900 3000 3800 4500 5800 00 屋配電裝置的安全凈距（mm） 符 號 適用圍 圖 號 額 3 6 10 15 定 電 壓（KV） 20 35 63 110 J 110 220 J 18 A1 1、帶電部分至接地部分之 間 102、 網狀和極狀遮欄向上延伸 4 線距地2.3m處當遮欄上方帶 電部分之間 1、不同相的帶電部分之間 102、斷路器和隔離開關的斷 4 口兩側帶電部分之間 1、柵狀遮欄至帶電部

34、分之 間 102、交叉的不同時停電檢修 4 的無遮欄帶電部分之間 網狀遮欄至帶電部分之間 105 75 100 125 150 180 300 550 850 950 1800 A2 75 100 125 150 180 300 550 900 1000 2000 B1 825 850 875 900 930 1050 1300 1600 1700 2550 B2 C 175 200 225 250 280 400 650 950 1050 1900 無遮欄裸導體至地 （樓） 面 102375 2400 2425 2450 2480 2600 2850 3150 3250 4100 之間 4

35、平行的不同時停電檢修的 1 0 1875 1900 1925 1950 1980 2100 2350 2650 2750 3600 無遮欄裸導體之間 4 通向屋外的出線套管至屋 1 0 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4500 5000 5000 5500 外通道的路面 4 D E 注：110J、22J、330J、500J 系指中性點直接接地網 以上表中所列出各種間隔距離中最基本的最小安全凈距， 高壓配電裝置設計技術規(guī)程中所規(guī) 定的 A 值，它表明帶電部分至接地部分或相間的最小安全凈距，保持這一距離時，無論正?；蜻^電壓的 情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。其余的

36、B、C、D 值是在 A 值的基礎上，加上運行維護、搬運和 檢修工具活動圍與施工誤差等尺寸而確定的。 本變電所三個電壓等級：即 220KV、110KV、10KV 根據電力工程電氣設計手冊規(guī)定，110KV 與 以上多為屋外配電裝置，35KV 與以下的配電裝置多采用屋配電裝置，故本所 220KV 與 110KV 采用屋 外配電裝置，10KV 采用屋配電裝置。 根據電氣設備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、中高型和高型等。 1、中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面，并裝在一定高度的基礎上， 使帶電部分對地保持必要的高度， 以便工作售貨員能在地面安全地活動， 中型配電裝置母線

37、所在的水平 面稍高于電器所在的水平面。這種布置特點是：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修都 比較方便，構架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價低，但占地面積大，此種配電裝置用在 非高產農田地區(qū)與不占良田和土石方工程量不大的地方， 并宜在地震烈度較高地區(qū)建用。 這種布置是我 國屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運行方面和安裝搶修方面積累了比較豐富的經驗。 2、半高型配電裝置，它是將母線與母線隔離開關抬高將斷路器，電壓互感器等電氣設備布置在 母線下面，具有布置緊湊、清晰、占地少等特點，其鋼材消耗與普通中型相近，優(yōu)點有： 占地面積約在中型布置減少 30%； 19節(jié)省了用地，減少高

38、層檢修工作量； 旁路母線與主母線采用不等高布置實理進出線均帶旁路很方便。缺點：上層隔離開關下方未設 置檢修平臺，檢修不夠方便。 3、高型配電裝置，它是將母線和隔離開關上下 布置，母線下面沒有電氣設備。該型配電裝 置的斷路器為雙列布置，兩個回路合用一個間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的 5%，但 其耗鋼 多，安裝檢修與運行中條件均較差，一般適用下列情況： 1）配電裝置設在高產農田或地少人多的地區(qū)； 2）原有配電裝置需要擴速，而場地受到限制； 3）場地狹窄或需要大量開挖。 本次所設計的變電站位于市郊區(qū)，地質條件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以該變 電所 220KV 與 110K

39、V 電壓等級均采用普通中型，配電裝置，而本變電所采用的是軟導線，采用普通中型 布置，具有運行維護、檢修且造價低、抗震性能好、耗鋼量少而且布置清晰，運行可靠，不易誤操作， 各級電業(yè)部門無論在運行維護還是安裝檢修，方面都積累了比較豐富的經驗。 若采用半高型配電裝置，雖占地面積較少，但檢修不方便，操作條件差，耗鋼量多。選擇配電裝 置，首先考慮可靠性、靈活性與經濟性，所以，本次設計的變電所，適用普通中型屋外配電裝置，該變 電所是最合適的。 第六章 1、系統(tǒng)繼電保護與自動裝置 繼電保護配置規(guī)劃 繼電保護配置規(guī)劃 繼電保護是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要屏障， 在此設計變電站繼電保護結合我國目前繼電保護現(xiàn)狀突

40、 出繼電保護的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置與微機監(jiān)控系統(tǒng)提高變電站綜 合自動化水平。 2、繼電保護配置原則 根據 GB14285繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程中有關條款繼電保護二十五項反事故措施要點、 電力系統(tǒng)繼電保護教材。 3、220 千伏系統(tǒng) 220 千伏線路配置高頻距離保護，要求能快速反應相間與接地故障。 對于 220 千伏雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護。 每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。 4、110 千伏系統(tǒng) 110 千伏線路配置階段式距離保護，要求能反應相間與接地故障。 對于 110 千伏雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切

41、除故障的母線保護。 每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。 5、主變壓器保護 電力變壓器是電力系統(tǒng)量使用的重要的電氣設備,它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)正常運行帶來嚴 重的后果,同時大容量變壓器也是非常貴重的設備, ,因此必須根據變壓器的保護的容量和重要程度裝 設性能良好、動作可靠的保護。 變壓器故障可分為油箱部故障和油箱外部故障。 油箱部故障包括相間短路、 繞組的匝間短路和單相 20 接地短路； 油箱外部故障包括引線與套管處會產生各種相間短路和接地故障。 變壓器的不正常工作狀態(tài) 主要由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低。 對于上述故障和不正常工作狀態(tài)變壓器應裝設如下保護： 1)、為

42、反應變壓器油箱部各種短路和油面降低，對于 0.8MVA 與以上的油浸式變壓器和戶 0.4MVA 以上變壓器,應裝設瓦斯保護。 2)、為反應變壓器繞組和引線的相間短路,以與中性點直接接地電網側繞組和引線的接地短路與繞組匝 間短路,應裝設縱差保護或電流速斷保護。 對于 6.3MVA 與以上并列運行變壓器和 10MVA 與以上單獨運行 變壓器, 以與 6.3MVA 與以上的所用變壓器,應裝設縱差保護。 3)、 為反應變壓器外部相間短路引起的過電流和同時作為瓦斯、 縱差保護(或電流速斷保護)的后備應裝 設過電流保護.例如,復合電壓起動過電流保護或負序過電流保護。 4)、為反應大接地電流系統(tǒng)外部接地短路

43、,應裝設零序電流保護。 5)、為反應過負荷應裝設過負荷保護 第七章 第七章 防雷設計規(guī)劃 防雷設計規(guī)劃 第一節(jié) 概述 電氣設備在運行中承受的過電壓，有來自外部的雷電過電壓和由于系統(tǒng)參數發(fā)生變化時電磁能量 產生振滿和積聚而引起的部過電壓兩種類型。按其產生原因，它們又可分為以下幾類： 直擊雷過電壓 雷電過電壓 感應雷過電壓 侵入雷電流過電壓 長線電容效應 工頻過電壓 不對稱接地故障 甩負荷 消弧線圈補償網絡的線性諧振 過電壓 暫時過電壓 線性諧振 傳遞過電壓 線路斷線 諧振過電壓 鐵磁諧振 電磁式電壓互感器飽和 參數諧振發(fā)電機同步或異步自勵磁 開斷電容器組過電壓 操作電容負荷過電壓 開斷空載長線過

44、電壓 關合（重合）空載長線過電壓 開斷空載變壓器過電壓 操作過電壓 操作電感負荷過電壓 開斷并聯(lián)電抗器過電壓 開斷高壓電動機過電壓 過電壓 間歇電弧過電壓 過 電壓 第二節(jié) 防雷保護的設計 21 變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應的來源，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電， 而且電氣設備的絕緣會受到損壞，絕大多數不能自行恢復會嚴重影響國民經濟和人民生活，因此，要 采取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。 變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產生的雷電波沿線路向變 電所侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設備都處于避雷針（線）的保護圍之 ，此外

45、還應采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。 對侵入波防護的主要措施是變電所裝設閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止 設備上的過電壓不超過其耐壓值，同時在距變電所適當距離裝設可靠的進線保護。 避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入，從而保護設備，避雷針必須 高于被保護物體，可根據不同情況或裝設在配電構架上，或獨立裝設，避雷線主要用于保護線路，一般 不用于保護變電所。 避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備， 它實質是一個放電器， 與被保護的電氣設備并聯(lián)， 當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設備。 一、避雷針的配置原則： 1）電壓

46、110KV 與以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構架或房頂上，但在土壤電阻 率大于 1000n 米的地區(qū)，宜裝設獨立的避雷針。 2、獨立避雷針（線）宜設獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過 10n。 3、35KV 與以下高壓配電裝置架構或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。 4、在變壓器的門型架構上，不應裝設避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設避雷針 后，構架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在裝置中距離很難達到不小于 15M 的要求。 二、避雷器的配置原則 1）配電裝置的每組 ( 310.65 ) *10?2 =82 20 則 S min = Qd *

47、10 /C= 173 U 3 89.69 *10 /82=115.5 mm 2 <240 mm L（rCOS+xSIN）*100 3 2 滿足導線的最小截面的要求。 電壓降校驗 U= = I max 173 10 * 10 3 *151.55*5（0.238*0.8+0.077*0.6）*100 =3.1<5 可見，選用單根 ZLQ2-240 電纜能夠滿足要求。 ZLQ2- 第五節(jié) 支持絕緣子與穿墻套管的選擇 1）支柱絕緣子 選用防污型棒式支柱絕緣子，型號為 ZS-220/10K,技術參數為額定電壓 220kv，干耐受工頻試驗電 壓不低于 495Kv, 濕耐受工頻試驗電壓不低于 3

48、95Kv，全波沖擊試驗電壓幅值電壓不低于 950kv， 抗彎 10KN,抗扭 4KN。 動穩(wěn)定校驗 取總高 H2100mm，計算跨距 Lc = 1m ，相距 a0.7m H1 2100 + 12 + 14.57 1 2 Fmax = × 1.73 × i sh × × 10 ?7 = 491.2 N< 0.6 Fde =600N H 2100 0 .7 即 H1 Fmax 0.6 Fde H 38 滿足任務要求 2)穿墻套管 母線的額定電壓 Ve220kv，額定電流 Ie 2 × 1.05 × Se 2 × 1.05

49、× 150 = =827A 3 × 220 3 × 220 選用油紙電容式穿墻套管，型號為 CRW-220/1600,其技術參數為，最高工作線電壓為 252kv，相 電壓為 146kv，額定電流為 1600，抗彎強度不小于 3KN. H1 (1 + 5.74) 2 2100 + 12 + 14.57 2 Fmax = × 1.73 × i sh × × 10 ?7 = 1655 N< 0.6 Fde =1800N H 2100 0.7 即 H1 Fmax 0.6 Fde H 滿足要求 第六節(jié) 限流電抗器 1） 選擇限流

50、電抗器 10KV 最大一回負荷出線正常工作時 Imax= 1.05 × S max 1.05 × 2500 = = 151.55A 3 × Ve 3 × 10 短路時，由前面短路計算可知 Ik=58.176KA 如果不加裝電抗器，將無法選擇斷路器，因此，在 10kv 側出線需加裝電抗器。 根據 10kv 側出線的額定電壓和最大負荷電流，選定斷路器型號為 SN10-10,其技術參數為，額定 電壓 10kv，額定電流 1000A,額定開斷電流 16KA,額定斷流容量 300MVA，固有分閘時間 0.06S,燃弧 時間 0.05s， （則斷路器全分閘時間為 0

51、.11S）,出線保護時間 1s， 則電抗器限制短路電流到 I=16KA,取 Id5.5KA,Ud10.5KV,Sd100MVA，系統(tǒng)歸算到電抗器前 的總電抗為 X =X1/X2+0.5X3=0.3572/0.051+0.05=0.095, 初選型號 NKL-10-400 電抗器，Un10kv，In300A, 則 XL(%)= ( Id InUd ? 5.5 ? 300 × 10.5k ? X ) × 100% = ? 0.095 ? × 100 1.42 I' IdUn ? 16 ? 10000 × 5.5k 額定電流 A 300 額定電抗 3

52、通過容量 KVA 3*1734 選用限流電抗器型號為 NKL-10-400-3,其參數如下 額定電壓 KV 10 電壓損耗和殘壓校驗 電抗標幺值 X*L= Xl (%) IdUn 5500 × 10000 = 0.03 × = 0.524 InUd 300 × 10500 39 X* =X*L+X =0.524+0.095=0.619 電壓損失檢驗：普通電核器在運行時，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的 5% U(%)=XL(%) Im ax 151.55 sin ? 0.03 ×× 0.6 = 0.91% < 5% In 300 母線殘壓

53、檢驗：為減輕短路對其他用戶的影響，當線路電抗器后短路時，母線殘壓不能于電網額定 值的 6070% I '' = 1 1 100 Se × = × = 8.88ka X * 3 × Ve 0.619 3 × 10.5 Ure ()XL ( % ) 動，熱穩(wěn)定校驗： I I "2 '' = 0.03 × N 8.88 88.8>6070 0.3 I Q k ''2 + 10 I 2 = tk 2 +I 2 tk 12 " ×tk < I t = 8.88 ?

54、2 k .11=87.5 ? ? ? ( kA ) .s? < 17.15 ?( kA ) .s? 2 2 2 i sh = K sh 2 I = 18.5 ( kA ) < 19.5 ( kA ) 由此可見，電壓損失、殘壓，動、熱穩(wěn)定均能滿足要求 第七節(jié) 10kv 出線電流互感器選擇計算 額定電流：IelIgmax = 2500 × 1.05 = 152A 3 ×10 額定電壓：VeVew = 10KV 根據以上計算數據可以初步選擇型號為 LA-10 的電流互感器，其額定電流比為：500/5，準確級 次為 0.5，1S 熱穩(wěn)定電流倍數為 75，動穩(wěn)定電流倍數為

55、 135。 校驗熱穩(wěn)定：10KV 斷路器全斷開時間為 0.11S，過電流保護時間為 2s，取 tdz2.11S,加裝電抗 器后，短路電流限制為 16KA 熱穩(wěn)定校驗： Qd = I ×tdz = 16 ×2.11 = 540.2KA .S Qr =(KrIel) 2 2 2 2 2 2 = (0.5×75) =1406.3 KA .S QrQd 滿足要求 校驗動穩(wěn)定： ich = 2.55× 2 ×16=57.70KA idw = 0.5×135=67.5KA ichidw 滿足要求 故選擇 LA-10 型電流互感器能滿足要求，可以列出下表： 設 備 項 目 LDZB610 產品數據 計算數據 40 VeVew IelIgmax QrQd Idw