220KV變電站初步設(shè)計(jì)方案

1、220KV變電站初步設(shè)計(jì)方案第1章概述1.1概述隨著社會(huì)的發(fā)展，電能被日益廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活中。電能可以方便的轉(zhuǎn)化為期他形式的能源，例：機(jī)械能、熱能、光能、磁能等，并且電能的輸送和分配易于實(shí)現(xiàn)，可以輸送到需要它的人和工作場(chǎng)所和生活場(chǎng)所。電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活以電能作為動(dòng)力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化。保證產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)提高電氣化程度以電能代替其它形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個(gè)重要的途徑電力工業(yè)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)與其它工業(yè)的區(qū)別在于：（一）、與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的關(guān)系非常密切。（二）、電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行方式過(guò)度到另一種運(yùn)行方式的過(guò)度，過(guò)程非常

2、短促。（三）、電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)實(shí)際上同時(shí)完成的不能大量?jī)?chǔ)存。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的重要紐帶，是將電能從產(chǎn)品變成商品的中間環(huán)節(jié)。它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其重要的作用。本次所設(shè)計(jì)變電站擔(dān)負(fù)著向開(kāi)發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電及變電所附近的地區(qū)負(fù)荷供電，承擔(dān)著該市的輸變電任務(wù)。根據(jù)電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程中的有關(guān)部分，特別是：第1.0.2條：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國(guó)家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，在審議后的中期、長(zhǎng)期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進(jìn)一步研究提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方案；應(yīng)合理利用能源，合理布局電源和網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)、輸、變電及無(wú)功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)

3、自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、過(guò)度方便、運(yùn)行靈活、切實(shí)可行，以經(jīng)濟(jì)、可靠、質(zhì)量合格和充足的電能來(lái)滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)與人民生活不斷增長(zhǎng)的需要。第1.0.6條：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平可為今后第五年至第十年的某一年，并應(yīng)對(duì)過(guò)度年進(jìn)行研究（五年內(nèi)逐年研究），遠(yuǎn)景水平可為第十年至第十五年的某一年，且宜與國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃的年份相一致。系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)審查后，二至三年進(jìn)行編制，但有重大變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)修改。該市郊220KV變電站是地區(qū)性城市變電站，它由系統(tǒng)同時(shí)向煉鋼廠和地區(qū)負(fù)荷供電，系統(tǒng)總?cè)萘繛椋篠1=200M,S2=40M,S3=2100M,同時(shí)向變電站供電，變電站與系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，在整

4、個(gè)系統(tǒng)中占有重要地位。1.2本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電所的一次部分經(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。故本次220KV變電站設(shè)計(jì)主要為電氣一次部分設(shè)計(jì)。電氣一次部分設(shè)計(jì)主要包括變電所總體分析、電力系統(tǒng)分析、主接線的選擇、主變的選擇、所用變的選擇、無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置和防雷保護(hù)等內(nèi)容。本部分設(shè)計(jì)主要參考了電氣一次部分設(shè)計(jì)手冊(cè)、電氣一次部分設(shè)備手冊(cè)等，按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)程和工程實(shí)例進(jìn)行的。1.3本次設(shè)計(jì)的任務(wù)本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是220KV的變電站的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)

5、容包括電氣的一次部分的設(shè)計(jì)和計(jì)算。在一次部分中，要對(duì)電力系統(tǒng)和變電站進(jìn)行總體分析，然后確定變電站電氣主接線的型式，并在此過(guò)程中進(jìn)行系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償、調(diào)壓計(jì)算、短路電流計(jì)算以及電氣設(shè)備的選擇。在具體計(jì)算后，還要為建造變電站進(jìn)行配電裝置及電氣總平面的布置設(shè)計(jì)，使建站合理化，并進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，保證安全。第2章變電站分析2.1變電站總體分析水力、火力及核能等發(fā)電站發(fā)出的的電能，由于經(jīng)濟(jì)上的原因把電壓升高，用輸電線送到變電站，在這里把電壓降低，用輸電線再送到其他變電站，或通過(guò)輸電線和配電線路送到用戶。這樣，在變電站除了把輸電線送來(lái)的電壓和電流進(jìn)行變換，集中和分配外，為了使電能的質(zhì)量良好以及設(shè)備安全，進(jìn)行電壓

6、調(diào)整、電力潮流控制以及輸配電線和變電站的保護(hù)。2.2變電站設(shè)計(jì)要求1.變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行做到遠(yuǎn)，近期結(jié)合。以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。2.變電站的設(shè)計(jì)，必須以全出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧。按照負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，綜合國(guó)情合理地確定設(shè)計(jì)方案。3.變電站的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。4.變電站設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。該變電所是一個(gè)220KV地區(qū)性城市變電所，向市區(qū)的煉鋼廠及附近地區(qū)負(fù)荷供電，它由系統(tǒng)1（容量為200MVA和系統(tǒng)2（容量為40MVA和系統(tǒng)3（容量為2100MVA供電，同

7、時(shí)向變電站供電，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密。（1）建設(shè)的必要性該所位于市郊的工礦企業(yè)集中區(qū)的中心，為滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活需要，決定再此建設(shè)此區(qū)域性變電所。（2）建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下：電壓等級(jí)：220/110/10KV線路回?cái)?shù)：220KV近期3回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回；110KV近期2回，10KV近期10回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回;遠(yuǎn)景發(fā)展2回。2X50km2100MVA工0004*220kV220kV說(shuō)OkV(5H*100MVAZKJkmniokvCOAL0.8持設(shè)計(jì)220kV變電所4X50MWZ2O1VIQYO2X24GMVA=18iOkV2.3電力系統(tǒng)接線圖4X53MVAi4%=10.5

8、圖2-12X2OMW2.4負(fù)荷分析根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí)，即一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。負(fù)荷等級(jí)不同，對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電，一級(jí)負(fù)荷將造成人身傷亡或會(huì)引起對(duì)周圍環(huán)境嚴(yán)重污染；對(duì)工廠將造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，如重要的大型的設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，還可能引起社會(huì)秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級(jí)負(fù)荷會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報(bào)廢或減產(chǎn)；還可能引起社會(huì)秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級(jí)負(fù)荷造成的損失不大或不會(huì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷等級(jí)不同，對(duì)供電的要求也不

9、相同：對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，必須有二個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷應(yīng)該由二個(gè)獨(dú)立電源點(diǎn)供電。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電。對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，一般只需一個(gè)電源供電。在110kv負(fù)荷中煉鋼廠的一類負(fù)荷比較大，發(fā)生斷電時(shí)，會(huì)造成生產(chǎn)機(jī)械的壽命縮短和一定的經(jīng)濟(jì)損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。在10kv負(fù)荷中，汽車廠，電機(jī)廠，煉油廠一類負(fù)荷比較大；若發(fā)生停電對(duì)企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機(jī)器損壞，甚至出現(xiàn)事故，嚴(yán)重時(shí)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。第3章主變的選擇3.1主變選擇變壓

10、器是變電所中最重要的和最貴重的是設(shè)備，變壓器的選擇在變電所中是比較重要的。它是變電站中關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送，分配和利用。變壓器的分類方法比較多，按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器，按相數(shù)分有單相和三相變壓器，按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分有銅繞組和鋁繞組變壓器，按冷卻方式和繞組絕緣分有油浸式，干式兩大類，其中油浸式變壓器又有油浸自冷式，油浸風(fēng)冷式，油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等。而干式變壓器又有澆注式，開(kāi)啟式，充氣壓（SF6）等。按用途又可分為普通變壓器和特種變壓器，按調(diào)壓方式分有無(wú)載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。安裝在總降壓變電所的變壓器通常被稱為主變壓器，610

11、KV/0.4KV的變壓器常被叫做配電變壓器。在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S9系列或S10系列。高損耗變壓器已被淘汰，不在采用，在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場(chǎng)所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器，供電系統(tǒng)中沒(méi)有特殊要求和民用建筑獨(dú)立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器（S9,S10-MS11,S11-M等）；對(duì)于高建筑，地下建筑，發(fā)電廠化工等單位對(duì)消防要求較高的場(chǎng)所，宜采用干式電力變壓器（SC,SCZ,SG3,SG10,SC6等）；對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的,為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器（SZ7,SFSZSGZ3等）降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定。主變壓器的選擇

12、原則選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考率下列原則：應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求,對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所,應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器,以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí),另一臺(tái)變壓器對(duì)一二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電.對(duì)只有二級(jí)負(fù)荷而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所,也可以只采一臺(tái)變壓器,但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源或另有自備電源。（1）對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所也可以考慮采用兩臺(tái)變壓器。（2）除上述兩種情況外,一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器.但是負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所,雖為三級(jí)負(fù)荷,也可以采用兩臺(tái)變壓器。（3）在確定變電所主要變壓器臺(tái)數(shù)時(shí),應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展留有一定

13、的余地。3.1.1變壓器容量的選擇主變?nèi)萘窟x擇應(yīng)考慮：（參考電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)一中的第五章P214）（1）主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展，對(duì)城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變?nèi)萘?，?duì)有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60。（3）同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。（主要考慮備用品，備件及維修方便。）由計(jì)

14、算結(jié)果得知應(yīng)選擇容量為SSP-360000/220型。3.1.2主變臺(tái)數(shù)的考慮原則及臺(tái)數(shù)的選擇：（1）對(duì)大城市的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺(tái)主變?yōu)橐?。?）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝三臺(tái)的可能性。（3）對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的1-2級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。由以上分析知應(yīng)選擇兩臺(tái)主變。3.2變壓器型式的選擇3.2.1相數(shù)的選擇由相應(yīng)規(guī)程規(guī)定，若站址地勢(shì)開(kāi)闊，交通運(yùn)輸方便，也不是由于容量過(guò)大而無(wú)法解決制造問(wèn)題宜采用三相變壓器，結(jié)合以上分析，此變電所應(yīng)采用三相變壓器。3.2.2繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇參考電力工程

15、電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)和相應(yīng)的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過(guò)主變各繞組的功率達(dá)到該變壓器容量的15以上，或在低壓側(cè)雖沒(méi)有負(fù)荷，但是在變電所的實(shí)際情況，由主變?nèi)萘窟x擇部分的計(jì)算數(shù)據(jù)，明顯滿足上述情況。故該市郊變電所主變選擇三繞組變壓器。參考電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有Y和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個(gè)繞組是型的，我國(guó)110KV及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點(diǎn)，所以都需要選擇Yo的連接方式。而6-10KV側(cè)采用型的連接方式。故該市郊變電所主變應(yīng)采用的繞組連接

16、方式為：YN.YN0.d11。3.2.3主變阻抗和調(diào)壓方式的選擇參考電力系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)和相應(yīng)規(guī)程中指出：變壓器各側(cè)阻抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定，潮流方向，無(wú)功分配，繼電保護(hù)，短路電流，系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等的方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)以對(duì)工程起決定性作用的因素來(lái)確定。變壓器的阻抗選擇實(shí)際上是指三個(gè)繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此變壓器可以分為升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)兩種類型。調(diào)壓方式是指采用有載（帶負(fù)荷）調(diào)壓還是手動(dòng)（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式。規(guī)程規(guī)定：在能滿足電壓正常波動(dòng)情況下可以采用手動(dòng)調(diào)壓方式（手動(dòng)調(diào)壓方式的變壓器便宜、維修方便）。近年來(lái)隨著對(duì)電壓質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器的質(zhì)量的提高

17、，作為城市變電站，一般也都用有載調(diào)壓方式。綜合以上分析本設(shè)計(jì)中此變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。3.2.4主變壓器的冷卻方式根據(jù)型號(hào)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)等。按一般情況，220KV變電站宜選用自然風(fēng)冷式。3.2.5變壓器各側(cè)電壓的選擇作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，對(duì)于220KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，220KV側(cè)應(yīng)該選220KV,110KV側(cè)選115kv。10KV側(cè)選10.5KV。3

18、.2.6全絕緣、半絕緣、繞組材料等問(wèn)題的解決在110KV及以上的中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時(shí)的短路電流，有一部分變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式，因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)問(wèn)題。220KV110KV側(cè)采用分級(jí)絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，并且選用與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。10KV側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。第4章電氣主接線設(shè)計(jì)4.1電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，

19、就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)，并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性及對(duì)電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，我們要重視電氣主接線的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活，必

20、然要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)化的自動(dòng)裝置，從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增加。因此，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。一般應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮：（1）投資省主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)省開(kāi)關(guān)電器數(shù)量，降低投資；要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以便選用價(jià)廉的電器或輕型電器；二次控制與保護(hù)方式不應(yīng)過(guò)于復(fù)雜，以利于和節(jié)約二次設(shè)備及電纜的投資。（2）占地面積少主接線設(shè)計(jì)要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，經(jīng)可能使占地面積減少。同時(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量發(fā)電廠或變電所，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。（3）電能損耗少在發(fā)電廠或變電所中，正常運(yùn)行時(shí)

21、，電能損耗主要來(lái)自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量、和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。因此,主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng),發(fā)電廠或變電站的具體情況,全面分析正確處理好各方面的關(guān)系,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,合理的選擇主接線方案。決定電壓等級(jí)和出線回?cái)?shù)。因此,發(fā)電廠和變電站的主接線必須滿足以下基本要求:1.根據(jù)發(fā)電廠變電站在電力系統(tǒng)中的地位,作用和用戶性質(zhì),保證必要的供電可靠行和電能質(zhì)量的要求。2.應(yīng)力求接線簡(jiǎn)單,運(yùn)行靈活和操作方便。3.保證運(yùn)行,維護(hù)和檢修的安全和方便。4.應(yīng)盡量降低投資,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。5.滿足擴(kuò)建的要求,實(shí)現(xiàn)分期過(guò)度。我們?cè)诒容^各種電氣主接線的優(yōu)劣時(shí)，主要考慮其可靠性

22、、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。我們可以遵循以下原則來(lái)滿足其可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性。首先，在比較主接線可靠性的時(shí)候，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：（1）斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電；（2）線路、斷路器或母線故障時(shí)以及母線或隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)I、U類用戶的供電；（3）變電站全部停電的可能性；（4）大型機(jī)組突然停電時(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果因素。其次，電氣主接線在滿足可靠性與靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面考慮，來(lái)滿足其經(jīng)濟(jì)性：（1）投資省；（2）占地面積??；（3）電能損耗少；（4）擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能性。4.2主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求變電所

23、的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。4.3接線設(shè)計(jì)結(jié)合本變電站的實(shí)際情況，220KV側(cè)有3回出線，110KV側(cè)有2回出線，10KV側(cè)有12回出線.該變電站在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中處于重要的地位，各側(cè)均不允許斷電。故可對(duì)各電壓等級(jí)側(cè)主接線設(shè)計(jì)方案作以下處理：（1）220KV側(cè)根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案：|L1AL2AL3|L3方案:單列表對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較:、方案項(xiàng)目可方案1單母分段用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶方案II單母分段帶旁母接線用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用靠可從不同段引出兩

24、個(gè)回路，保證不間斷供電，性可靠；檢修出線斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高戶可從不同段引出兩個(gè)回路，保證不間斷供電，可靠靈活性經(jīng)濟(jì)性當(dāng)一回線路故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電接線簡(jiǎn)單，增加了設(shè)備，投資較方案n高當(dāng)一回線路故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行設(shè)備少，投資少，年運(yùn)行費(fèi)用少由以上比較結(jié)果知，這兩種方案都有較好的可靠性和靈活性。由于本變電站在整個(gè)系統(tǒng)中占有較重要的地位，要求保證某些重要的用戶不可中斷供電，故要求系統(tǒng)有更好的供電可靠性，綜合考慮，220KV側(cè)宜采用方案2。（2）11

25、0KV側(cè)根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案：方案:單母段帶母列表對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較:方案:單母段方案項(xiàng)目X可方案1單母分段帶旁母接線用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用方案II單母分段用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可靠性戶可從不同段引出兩個(gè)回路，保證不間斷從不同段引出兩個(gè)回路，可靠，適合用于屋供電，可靠；檢修出線斷路器，可以不停內(nèi)布置，可采用手車式斷路器，電檢修，供電可靠性高這樣可保證進(jìn)出線檢修時(shí)不中斷供電靈活性經(jīng)濟(jì)性當(dāng)一回線路故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電占地面積大，多一旁路增加了投資當(dāng)一回線路故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間

26、斷供電，不致使重要用戶停電，且擴(kuò)建方便占地面積小，但小車投資多表中分析可以知道，110KV電壓級(jí)，綜合考慮主接線的基本要求，合理考慮市區(qū)電力負(fù)荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況，通過(guò)比較，最后選擇第（1）方案,即采用單母分段的電氣主接線形式。這種主接線形式能夠滿足市郊對(duì)電力負(fù)荷的用電要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有擴(kuò)建的可能，另外，在此用電負(fù)荷中有少量的一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷。因此，選擇了單母線分段帶旁母的主接線形式。(3)10KV側(cè)*L1從2*L3|L3|L1肚2L3|L3方案:單母段方案:單母段旁母列表對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較:基本要求/方案方案（I）單母分段方案（n）單母分段帶旁母接線可靠性靈

27、具有較強(qiáng)的供電可靠性。選擇輕無(wú)論檢修斷路器或變壓器故障時(shí)，均不會(huì)造型的電氣設(shè)備。成重要的電力負(fù)荷停電。使用的電氣設(shè)備比較多，使用的設(shè)備比較少，出現(xiàn)故障的幾率出現(xiàn)故障的幾率也比較大。比較底。運(yùn)行方式相對(duì)簡(jiǎn)單，并且具有較好的活性電氣主接線的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)度靈活性較差。易于擴(kuò)建和擴(kuò)展。靈活性。易于擴(kuò)建和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。經(jīng)濟(jì)使用的電氣設(shè)備多，投資大，年運(yùn)行費(fèi)用咼。占地面積比較大。使用的設(shè)備相對(duì)少，投資少，年運(yùn)行費(fèi)用不高。占地面積比較小。性由表中分析可以知道，10KV電壓級(jí)，綜合考慮主接線的基本要求，合理考慮市區(qū)電力負(fù)荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況，通過(guò)比較，最后選擇第（n）方案,即采用雙母線接線的電氣主接

28、線形式。這種主接線形式能夠滿足市區(qū)各級(jí)電力負(fù)荷的用電要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能，另外，由于進(jìn)出線回路數(shù)比較多，且各回路出線的負(fù)荷等級(jí)中一，二級(jí)負(fù)荷較多。綜上分析可以得出：市區(qū)新建變電站的電氣主接線形式為，220KV電壓級(jí)采用單母線分段帶旁母的主接線形式，110KV電壓級(jí)采用單母線分段帶旁母的主接線形式壓級(jí)采用單母線分段帶旁母主接線形式。變電站電氣主接線圖詳見(jiàn)附錄。10KV電第5章短路電流的計(jì)算供電系統(tǒng)要求正常的不間斷對(duì)用電負(fù)荷供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。然而，由于各種原因也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)最多的故障形式是短路。所謂短路既是

29、指載流導(dǎo)體相與相之間發(fā)生非正常接觸情況，在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中還有各相與地之間的短路。同時(shí)論述了短路電流的計(jì)算及電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身質(zhì)量低劣，絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備質(zhì)量合格，絕緣合乎要求而被過(guò)電壓(包括雷電過(guò)電壓)擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損壞而造成短路。工作人員由于違反安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高的電壓的電路中，也可能造成短路。短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大的多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾千萬(wàn)安。如此大的短路電流可對(duì)供

30、電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害：1)短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其它元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。2)3)短路時(shí)電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路電越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。4)嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。5)不對(duì)稱短路包括單相短路和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變電磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。由此可見(jiàn)，短路的后果十分嚴(yán)重，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路

31、的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以便正確的選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不至損壞。為了選擇切除短路故障的開(kāi)關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計(jì)算短路電流。在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路實(shí)質(zhì)是兩相短路。按短路電路得對(duì)稱性來(lái)分，三相短路屬對(duì)稱性短路其他形式為不對(duì)稱性短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般情況下特別是遠(yuǎn)離電源的供電系統(tǒng)中，三相短路地短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了是電力系統(tǒng)中的電氣

32、設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此，作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。實(shí)際上，不對(duì)稱短路也可以按對(duì)稱分量發(fā)將不對(duì)稱的短路電流分解為對(duì)稱的正序、負(fù)序和零序分量，然后按對(duì)稱量來(lái)分析和計(jì)算，所以對(duì)稱的三相短路分析計(jì)算也是不對(duì)稱短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)。因此，本文的短路電流計(jì)算都以三相短路為例。5.15.1.1短路電流的計(jì)算目的短路電流的危害在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安，短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影

33、響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。5.1.2計(jì)算短路電流的目的計(jì)算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。為了達(dá)到上述目的，須計(jì)算出下列各短路參數(shù)：I一次暫態(tài)短路電流，用來(lái)做為繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器額定斷流容量。應(yīng)采用（電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下）繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來(lái)計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。ish三相短路沖擊電流，用來(lái)檢驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。I三相

34、短路電流有效值，用來(lái)檢驗(yàn)電器和母線的熱穩(wěn)定。S次暫態(tài)三相短路容量，用來(lái)檢驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過(guò)規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。5.25.2.1短路電流的計(jì)算短路電流計(jì)算結(jié)果表5-1短路點(diǎn)電流計(jì)算結(jié)果類別短路點(diǎn)、IK|tkItkIichK1K2K313.685.74617.1912.744.5717.1912.774.59517.1912.774.59717.19334.8214.62743.75522短路電流的計(jì)算過(guò)程一般情況下，最大短路電流出現(xiàn)在三相短路的情況下，實(shí)際上應(yīng)該將各短路點(diǎn)短路時(shí)的電流值計(jì)算出并進(jìn)行比較，以得出最大的短路電流值。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，我們按

35、最嚴(yán)重母線短路來(lái)考慮，在母線上三相短路電流最大，因此，設(shè)三個(gè)短路電流計(jì)算點(diǎn)，即k1、k2、K3ok1位于220KV母線上；k2位于110kv母線上；k3位于10kv母線上，一般短路電流在兩臺(tái)變壓器并聯(lián)時(shí)處于最大值，因此我們這里主要介紹在兩臺(tái)變壓器并聯(lián)情況下的短路電流。原理圖為：(b)1)取SB=100MVAUB為各電壓級(jí)的平均額定電壓Uav,利用式Z*BZ*NSN計(jì)算書(shū)各元件的電抗。發(fā)電機(jī)GiG:X1X2X3X40.124發(fā)電機(jī)G5、G:100500.80.198X5X60.1423100200.850.605X170.004-系統(tǒng)S:10021000.0002變壓器TiT4：X7X8X9X1

36、00.105631000.1667X11X120.18100變壓器T5、T6：主變壓器T7、T8：2400.0752US1%1-1424914.5US2%12149240.5Us3%1249429.5XT7IXT8I0.1451001400.3625XT8II0.00510040XT7II0.0125100XT7IIIXT8III0.09540架空線路L13、L14L15:、0.23751X130.450210023020.0189Xl40.467X1511220.440100230210023020.02530.0151等值電路如圖(a)所示。(2)當(dāng)K1短路時(shí)：(I)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，求轉(zhuǎn)移阻抗。

37、40.091X18(c)X1X83X5X12X19X2012X170.34X160.0229X8,X3串聯(lián)得Xzl；X9,X4串聯(lián)得Xzz,見(jiàn)圖(d)(d)(n)利用eqoac(,Y)轉(zhuǎn)換法，將等值電路化簡(jiǎn)為圖(e)所示X21X15X22X23X21X15-0.1299X24X15X21X24X22Xi5-0.4305Xz。為S對(duì)K1的轉(zhuǎn)移阻抗，Xz3為Ga對(duì)K1的轉(zhuǎn)移阻抗，滄為Gb對(duì)心的轉(zhuǎn)移阻抗。(川)各電源的計(jì)算電抗，用式XjsXifS計(jì)算SXsjs0.0229Xijs0.129921001000.4814500.81000.3251000.203XlIjs0.4352200.852.07

38、9,|2、|3查運(yùn)算曲線表得。I23.368I35.4322.0792100.32303.3684500.85.4322200.853230、3230II|I|IIII=13.68(KA)tk=1.2s時(shí)|tk|tkl|tkII|tkIII2.07921002.299450悶3230V3230Itk11tktk1tk、32302.3322.079210012.74KA12.77KAIIlIllIlII4500.832303.0162200.85、32302.27亠電lmax=273.74A(b)開(kāi)斷能力：Idu=31.5KAIk=13.68KA(c)(d)關(guān)合能力：Igu=80KAish=34

39、.82KA熱穩(wěn)定：Ig=31.5KA由選擇結(jié)果表可見(jiàn)各項(xiàng)條件均能滿足，故選LW220/2000型六氟化硫斷路器合格。(n)隔離開(kāi)關(guān)的選擇由UNS=220KVImax=273.74A查表可選GW220/630型隔離開(kāi)關(guān)。根據(jù)以知數(shù)據(jù)效核如下：(a)工作電流：Imax=273.74A630A(b)動(dòng)穩(wěn)定：ich=34.82KAImax=220.44A(b)開(kāi)斷能力：IK5.746KA18.4KA(c)動(dòng)穩(wěn)定：ich=14.627KA55KA(d)熱穩(wěn)定：QK2205(KA2?S)由選擇結(jié)果可見(jiàn)各項(xiàng)條件均能滿足要求，故選擇SW110/1000型少油斷路器合格。6.5.2.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇選用Gv11

40、0D/600-50型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)。額定電壓UN=110KV,額定電流IN=600KA動(dòng)穩(wěn)定電流ich=50KA.。(a)工作電流:(b)動(dòng)穩(wěn)定：QK980(KA2(c)熱穩(wěn)定：校驗(yàn):Imax=220.44A由此可見(jiàn)所選Gv110D/600-50型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)合格。600Aich=14.627KA50KA6.5.2.2電壓和電流互感器的選擇依電壓互感器的選擇條件0.8UN1UNS1.2UN1我們分別選出220KV110KV10KV壓互型號(hào)分別為：JCC1-220型油浸式、JCC2-110型油浸式、JSJW-10型三相五柱電壓互感器它們二次側(cè)電壓均為5A。電流互感器的選擇：線路保護(hù)：選用LCWB110

41、B/300，0.2/P/P級(jí)主變保護(hù)：選用LCW110/300,0.5/D1/D2級(jí)6.5.3絕緣子和穿墻套管選擇220KV側(cè)支柱絕緣子所選型號(hào)為：ZS-220/4型普通型棒式支柱絕緣子，穿墻套管選CRLQ1-220/1200型。110KV側(cè)支柱絕緣子所選型號(hào)為：ZS-110/4型普通型棒式支柱絕緣子，穿墻套管選CRLQ1-110/600型。10KV側(cè)支柱絕緣子所選型號(hào)為：ZS-10/4型普通型棒式支柱絕緣子，穿墻套管選CWWL-10/2000-2型o第7章繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)7.1概論電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護(hù)的裝設(shè)應(yīng)符合可靠性及安全性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性

42、四個(gè)基本要求。設(shè)計(jì)應(yīng)滿足繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置方面的技術(shù)規(guī)程。供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)是保證安全供電的重要工具。電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)以及必要時(shí)增設(shè)的輔助保護(hù)。主保護(hù)能快速并有選擇地切除被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的故障。后備保護(hù)在主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)切除故障。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種形式。其中：遠(yuǎn)后備指當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備；近后備指當(dāng)主保護(hù)拒絕動(dòng)作時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備；當(dāng)斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。輔助保護(hù)當(dāng)需要加速切除線路故障或消除方向元件的死區(qū)時(shí)，可采用由電流速斷構(gòu)成的輔助保護(hù)。7.1.1繼電保護(hù)裝置的

43、設(shè)計(jì)原則（1）當(dāng)被保護(hù)原件發(fā)生短路或足以破環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于跳閘；在發(fā)生不正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)。（2）為保證系統(tǒng)非故障部分的正常供電，保護(hù)裝置應(yīng)以足夠小的動(dòng)作時(shí)限去切除故障。（3）系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)裝置要有選擇地動(dòng)作于跳閘，在必須加快動(dòng)作時(shí)，可無(wú)選擇性跳閘，而有自動(dòng)重合閘來(lái)補(bǔ)救保護(hù)的無(wú)選擇性動(dòng)作。（4）選擇保護(hù)方式時(shí)，不考慮可能性很小的故障類型和運(yùn)行方式。（5）保護(hù)裝置的電壓回路斷線時(shí)，如可能造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，則應(yīng)裝設(shè)電壓回路斷線閉鎖裝置并發(fā)出信號(hào)。（6）在表示保護(hù)裝置動(dòng)作的出口上應(yīng)裝設(shè)信號(hào)繼電器。（7）主保護(hù)裝置除完成主保護(hù)任務(wù)外，如有可能還應(yīng)作為相鄰元件

44、的后備保護(hù)。（8）當(dāng)保護(hù)裝置因動(dòng)作原理而不能起相鄰原件后備保護(hù)作用時(shí)，應(yīng)在所有或部分?jǐn)嗦菲魃涎b設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)。（9）為了相鄰元件后備保護(hù)作用而使保護(hù)裝置復(fù)雜化，或在技術(shù)上不能達(dá)到完全的后備作用時(shí)，允許縮短后備作用范圍。（10）在實(shí)際可能出現(xiàn)的最不利運(yùn)行方式和故障類型下，保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏系數(shù)。（11）保護(hù)裝置的靈敏性應(yīng)該與相鄰設(shè)備或線路配合。（12）保護(hù)裝置所用的電流互感器在最不利的條件下其誤差應(yīng)小于10%。7.1.2繼電保護(hù)裝置的電源保護(hù)裝置的電源，包括了保護(hù)裝置本身個(gè)元件的工作電源和相關(guān)斷路器跳閘的操作電源。一般情況下工作電源與操作電源可分為直流操作和交流操作兩大類。直流操作包括蓄電

45、池復(fù)式整流和電容器儲(chǔ)能等，發(fā)電廠和110KV及以上變電站通常用蓄電池作為直流電源。110KV以下的終端變電站也可用電容儲(chǔ)能直流電源或復(fù)式整流電源。電源應(yīng)具有好的可靠性和穩(wěn)定性，電源容量和電壓質(zhì)量均應(yīng)在最嚴(yán)重的事故情況下保證用電設(shè)置的可靠性。交流操作一般是利用被保護(hù)元件的電流互感器作為短路保護(hù)裝置的操作電源。用在不重要的終端變電站。7.2電力變壓器保護(hù)的設(shè)計(jì)7.2.1概述電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。同時(shí)大容量的電力變壓器也是十分貴重的元件，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的繼電保護(hù)裝置。變壓器的內(nèi)部

46、故障可分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等，對(duì)變壓器來(lái)講，這些故障都是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)橛拖鋬?nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，從而可能引起爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。上述接地短路均系對(duì)中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)的一側(cè)而言。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓；由于負(fù)荷超過(guò)容量引起的過(guò)負(fù)荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，對(duì)大容量變壓器，由于其額定工作時(shí)的磁通密度相當(dāng)接近于鐵心的飽和磁通密度，

47、因此在過(guò)電壓或低頻率等異常運(yùn)行方式下，還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。根據(jù)上述故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)變壓器應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)。（1）瓦斯保護(hù)油浸式變壓器一般應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)作用于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器。應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)的變壓器容量界限是：800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器。（2）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)對(duì)變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應(yīng)根據(jù)容量的不同，裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)?？v差動(dòng)保護(hù)適用于；并列運(yùn)行的變壓器，容量為6300KVA以上時(shí)；單獨(dú)運(yùn)行的變壓

48、器，容量為10000KVA以上時(shí)；發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300KVA以上時(shí)。電流速斷保護(hù)用于10000KVA以下的變壓器，且其過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限大于0.5S時(shí)。對(duì)于2000KVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏性不能滿足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。上述保護(hù)動(dòng)作后，均應(yīng)跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。（3）外部相間短路時(shí)，應(yīng)采用的保護(hù)對(duì)于外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，應(yīng)采用下列保護(hù)：過(guò)電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷電流；復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，一般用于升壓變壓器及過(guò)電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上；負(fù)序電流及單

49、相式低壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，一般用于大容量升壓變壓器系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器；阻抗保護(hù)，對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用第、的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。（4）外部接地短路時(shí)，應(yīng)采用的保護(hù)對(duì)中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起過(guò)電流時(shí)，如變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。當(dāng)電力網(wǎng)中部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，為防止發(fā)生接地短路時(shí)，中性點(diǎn)接地的變壓器跳開(kāi)后，中性點(diǎn)不接地的變壓器（低壓側(cè)有電源）仍帶接地故障繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)具體情況，裝設(shè)專用的保護(hù)裝置，如零序過(guò)電壓保護(hù)，中性點(diǎn)裝放電間隙加零序電流保護(hù)等。（5）過(guò)負(fù)荷保護(hù)對(duì)400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn)

50、行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)接于一相電流上，并延時(shí)作用于信號(hào)。對(duì)于無(wú)經(jīng)常值班人員的變電站，必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于自動(dòng)減負(fù)荷或跳閘。（6）過(guò)勵(lì)磁保護(hù)高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，對(duì)頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵(lì)磁電流的升高，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。在變壓器允許的過(guò)勵(lì)磁范圍內(nèi)，保護(hù)作用于信號(hào)，當(dāng)過(guò)勵(lì)磁超過(guò)允許值時(shí)，可動(dòng)作于跳閘。過(guò)勵(lì)磁保護(hù)反應(yīng)于實(shí)際工作磁密和額定工作磁密之比而動(dòng)作。（7）其它保護(hù)對(duì)變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝設(shè)可作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的裝置。7.2.2變壓器的瓦斯保護(hù)當(dāng)在變壓器油箱

51、內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于故障點(diǎn)電流和電弧的作用，將使變壓器油及其它絕緣材料因局部受熱而分解產(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，油會(huì)迅速膨脹并產(chǎn)生大量的氣體，此時(shí)將有劇烈的氣體夾雜著油流向油枕的上部。利用油箱內(nèi)部故障時(shí)的這一特點(diǎn)，可以構(gòu)成反應(yīng)于上述氣體而動(dòng)作的保護(hù)裝置稱為瓦斯保護(hù)。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后經(jīng)延時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作后起動(dòng)變壓器保護(hù)的總出口繼電器，使斷路器跳閘。瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速、靈敏度高、安裝接線簡(jiǎn)單、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。其缺點(diǎn)則是不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。因此瓦斯保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一，與縱差動(dòng)保護(hù)相配

52、合、相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。7.2.3變壓器電流速斷保護(hù)較小容量的變壓器，可采用電流速斷保護(hù)作變壓器的主保護(hù)。電流速斷保護(hù)裝設(shè)在變壓器的電源側(cè)，當(dāng)電網(wǎng)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)時(shí)，電流速斷保護(hù)按兩相式接線；否則按三相式接線。為了提高保護(hù)對(duì)變壓器高壓側(cè)引出線接地故障的靈敏系數(shù)，可采用兩相三繼電器式接線。7.2.4變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，由于變壓器的勵(lì)磁電流、接線方式和電流互感器誤差等因素的影響，使差動(dòng)繼電器中有不平衡電流流過(guò)，且這一不平衡電流遠(yuǎn)比發(fā)電機(jī)及線路誤差保護(hù)的大。如不采取一定的措施解決這一問(wèn)題，保護(hù)的靈敏性及

53、性能將受到極大的影響。因此，應(yīng)減小或消除不平衡電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。由以上分析可知主變壓器可采用下列保護(hù)：（1）主保護(hù)：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。作為變壓器引出線、套管及內(nèi)部故障的主保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作于跳兩側(cè)斷路器。瓦斯保護(hù)。作為變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，其中輕瓦斯動(dòng)作發(fā)信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳兩側(cè)斷路器。有載分接開(kāi)關(guān)調(diào)壓裝置輕瓦斯動(dòng)作發(fā)信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳兩側(cè)斷路器。溫度信號(hào)裝置。作為變壓器上層油溫的信號(hào)裝置。主變壓器油位的信號(hào)裝置。（2）主變壓器后備保護(hù)：35KV側(cè)設(shè)置過(guò)電流保護(hù)，動(dòng)作跳兩側(cè)斷路器。35KV側(cè)設(shè)置過(guò)負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作發(fā)信號(hào)。7.3電力線路保護(hù)的設(shè)計(jì)7.3.1220KV電力線路繼電保護(hù)的裝置原則（1）

54、對(duì)簡(jiǎn)單電網(wǎng)，采用三段式的電流保護(hù)。速斷、限時(shí)速斷保護(hù)作為主保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)作為后備保護(hù)。如保護(hù)不能滿足速動(dòng)性或靈敏性要求，應(yīng)以自動(dòng)重合閘來(lái)補(bǔ)救。（2）對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)可采用距離保護(hù)。（3）對(duì)并列運(yùn)行的平行雙回線電力系統(tǒng)，宜裝設(shè)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)。以接于兩回線電流之和的階段式電流保護(hù)作為兩回線同時(shí)運(yùn)行的后備保護(hù)，及一回線斷開(kāi)后的主保護(hù)及后備保護(hù)。（4）對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的短線路，一般用帶輔助導(dǎo)引線的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，以電流電壓保護(hù)作為后備保護(hù)。7.3.210KV電力線路繼電保護(hù)的裝置原則（1）相間短路保護(hù)對(duì)于不帶電抗器的單側(cè)電源線路，可采用定時(shí)限特性或反時(shí)限特性的電流保護(hù)。變電站母線上的電壓大

55、幅度降低時(shí)，主保護(hù)亦應(yīng)采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。必要時(shí)允許保護(hù)非選擇性動(dòng)作，并裝設(shè)自動(dòng)重合閘或備用電源自動(dòng)投入裝置來(lái)全部或部分地校正保護(hù)的非選擇性動(dòng)作。對(duì)于雙側(cè)電源電力線路，一般可裝設(shè)三段式或多段式方向電流保護(hù)。對(duì)于較重要的短線路采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作主保護(hù)，方向過(guò)電流保護(hù)作后備保護(hù)。對(duì)于并列運(yùn)行的平行線路，宜裝設(shè)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流平衡保護(hù)作為主保護(hù)，以接于兩回線電流之和的電流保護(hù)作為兩回線同時(shí)運(yùn)行的后備保護(hù)，及一回線斷開(kāi)后的主保護(hù)及后備保護(hù)。（2）單相方向接地保護(hù)在發(fā)電廠和變電站母線上，應(yīng)裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置，監(jiān)視裝置反應(yīng)零序電壓，動(dòng)作于信號(hào)。必要時(shí)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)。（3）電力線路的過(guò)負(fù)

56、荷保護(hù)對(duì)于可能經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷的電纜線路，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，保護(hù)裝置應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)可動(dòng)作于跳閘。由以上分析可知：1.220KV橋斷路器保護(hù)裝設(shè)限時(shí)速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)及充電保護(hù)。2.10KV出線保護(hù)采用三段式電流保護(hù)及三相一次重合閘。3.10KV分段保護(hù)裝設(shè)限時(shí)速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)及充電保護(hù)。4.10KV電容器保護(hù)裝設(shè)差壓保護(hù)、限時(shí)速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、電流閉鎖失壓保護(hù)。第8章配電裝置和總平面布置設(shè)計(jì)8.1概述配電裝置是變電站的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的連接方式，由開(kāi)關(guān)電器保護(hù)和測(cè)量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來(lái)接受和分配電能的裝置。配電裝置和總平面布置的設(shè)計(jì)是整

57、個(gè)變電站設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是全面貫徹國(guó)家方針政策的重要環(huán)節(jié)，對(duì)變電站的多、快、好、省的建設(shè)和安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行有重要意義。8.2配電裝置設(shè)計(jì)8.2.1配電裝置設(shè)計(jì)的基本原則8.2.1.1配電裝置概述配電裝置是變電所的重要組成部分。是全面貫徹國(guó)家方針政策的重要環(huán)節(jié)，對(duì)變電所的多快好省的建設(shè)和安全，經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)行有重要意義。它是根據(jù)電氣主接線，由開(kāi)關(guān)電器，保護(hù)和測(cè)量電器，母線和必要的組建而成，用來(lái)接受和分配的裝置。8.2.1.2配電裝置設(shè)計(jì)原則依據(jù)高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ585中第1.0.1條規(guī)定：高壓配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件，自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行

58、檢修的要求，合理的制定布置方案和選用設(shè)備，并積極慎重地采用新布置，新設(shè)備和新材料，使設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，可靠運(yùn)行，巡視方便，同時(shí)注意節(jié)約三材。8.2.1.3型式選擇：依據(jù)高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中：4.2.1選擇配電裝置應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約土地并保證運(yùn)行和檢修的要求，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，35KV及以下配電裝置宜采用屋內(nèi)型。4.2.5當(dāng)采用管型母線的配電裝置時(shí)，管母選用單管或分裂結(jié)構(gòu)，固定方式宜采用支撐式或懸掛式，當(dāng)?shù)卣鹆叶葹?度及以上宜選用懸掛式。配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求：(1)配電裝置的設(shè)計(jì)必須貫徹執(zhí)行國(guó)家基本方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，如節(jié)約土地。(2)保證運(yùn)行可

59、靠。按照系統(tǒng)和自然條件，合理選擇設(shè)備，在布置上力求清晰，整齊，保證具有足夠的安全距離。(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(jià)。(5)安裝和擴(kuò)建方便。8.2.2各電壓等級(jí)配電裝置設(shè)計(jì)8.2.2.1220KV側(cè)配電裝置型式選擇該市位于市郊，由于技術(shù)發(fā)展，新上項(xiàng)目均為全室內(nèi)設(shè)計(jì)，自動(dòng)化程度高，檢修不受天氣影響，雖然造價(jià)高，但可靠性更好，便于檢修。最好采用全室內(nèi)裝置。8.2.2.2110KV側(cè)配電裝置設(shè)計(jì)110KV側(cè)配電裝置屋內(nèi)與屋外相比較，在經(jīng)濟(jì)上兩者總投資接近，因屋內(nèi)式電器投資較屋外略少，而土建投資又稍高于屋外式，但屋內(nèi)式具有節(jié)約用地、便于運(yùn)行維護(hù)、

60、防污等優(yōu)點(diǎn)，且參考以上原則可知，應(yīng)采用屋內(nèi)配電裝置。又考慮到該市郊變電站110KV側(cè)采用了單母分段型式的主接線，為了提高運(yùn)行可靠性，節(jié)約用地，故采用手車式高壓開(kāi)關(guān)柜，所以110KV配電裝置采用屋內(nèi)單層式。8.2.2.310KV側(cè)配電裝置的型式選擇依據(jù)上述原則，10KV配電裝置一般采用屋內(nèi)配置。當(dāng)出線不帶電抗器時(shí)，一般采用成套開(kāi)關(guān)柜單層布置?？紤]到該市地區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，且主接線為單母分段接線型式，故采用手車式開(kāi)關(guān)柜。8.3總平面布置設(shè)計(jì)根據(jù)變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定SDGJ6384等1.0.1條規(guī)定：變電所的總平面布置必須全面貫徹現(xiàn)行的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的政策精心設(shè)計(jì)，努力創(chuàng)新，因地制宜，合理布置，充分利