开元一次变电站

1、-PAGE . z第一篇 设计说明书第一章变压器的选择在变电所中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压进展电力传输的主要任务。确定合理的变压器容量是变电所平安可靠供电和网络经济运行的保证。在确保平安可靠供电的根底上，确保变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。以下是主变压器的选择：1.1 主变台数确实定为了保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台。在本次设计中，选用两台主变压器。1.2 变压器形式的选择主变压器一般采用三相变压器，假设因制造和运输条件限制，在220KV的变电所中，可采用单相变压器组。当系统有调压要，应采用有载调压变压器。对新建

2、的变电所，从网络运行的观点考虑，应采用有载调压变压器。1.3主变容量的选择根据变电所所带负荷的性质和电网构造来确定主变压器的容量。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供给该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间，应保证用户的一级和二级负荷。主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷开展。同级电压的单台降压变压器的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。在本次设计中，两台主变压器为一样容量。变压器最大负荷按下式确定：Pma*=K0PK0负荷同时系数P -按负荷等级统计的综合用电负荷。对于两台主变压器的变

3、电所，其主变压器的额定容量可按下式确定：重要负荷占70%以下SN 0.7Sma* =0.7K01.05Sma*上式中考虑5%的线路损耗。如果重要负荷超过70%，则按原始资料中的百分比代替70%计算，来确定主变压器的额定容量。本次设计变压器选用SFPZ4-90000/220型变压器，其参数如表1-1所示：表1-1 变压器参数表型号额定容量KVA额定电压KV连接组标 号空载电流%空载损耗KW负载损耗KW阻抗电压%高低SFPZ4-90000/2209000022081.5%69YN，d110.8102369.913.5S三相变压器；F风冷；P强迫油循环；Z有载调压；90000额定容量KVA；220额

4、定电压KV第二章 电气主接线的选择2.1 概述变电所电气主接线是指变电所的变压器，输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。这一局部是电力系统接线组成中的一个重要局部。主接线确实定，对电力系统的平安、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。2.2 主接线的设计原则 考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所可以分为枢纽变电所、地区变电所、终端变电所和中间变电所，它们在电力系统中的 地位和作用不同，对主接线的可靠性灵活性和经济性的要求也不同。考虑近期和远期的开展规模变电所主

5、接线设计应根据510年电力系统开展规划进展。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型的变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性，灵活性的要求也高，而对于容量小的变电所，要求则相对较低。2.3主接线设计的根本要求变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量，负荷性质，线路，变压器连接元件总数，设备特点等条件确定。并应该综合考虑供电可靠，运行灵活，操作

6、检修方便，投资节约和便于过度或扩建等要求。 可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线设计应该先满足这方面的要求。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不连续的供电。不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。衡量可靠性的客观标准就是运行实践。 灵活性主接线的灵活性要求：主要包括调度要求，检修要求和扩建要求。经济性主接线在满足可靠性与灵活性要求的前提下要做到经济合理，减小占地面积，减少电能损耗，尽量节省投资。2.4主接线方案确实定 我们在主接线的设计中可以给出两种方案，以便在审核中进展比拟。根据出线

7、回数确定一、二次主接线的形式，绘制包括主变、断路器、隔离开关、电流互感器、避雷器、电抗器等电气设备的连接图。 主接线形式确实定，主接线方案选择：主接线形式确实定，主要是决定于进出线回路数的多少和所带负荷的种类。按电压等级的上下和出线回路数的多少，有一个大致的适用围。本次设计为220/60KV变电所，220KV侧有两回进线，适用的接线方式有单母分段接线和桥形接线，而桥形接线又分为桥和外桥。60KV侧有12回出线，根据规定，可选用双母线接线、双母分段接线，以及双母分段带旁路接线方式。2.4.1 220KV侧主接线方案选择一、桥形接线适用于两台主变的变电所。分为桥和外桥。考虑到变电所线路中故障较多，

8、选用桥接线。其优缺点如下：1优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。2缺点： 变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回 线路的暂时停运； 桥连断路器检修时，两个回路须解列运行； 出线断路器检修时，线路须较长时期停运。 3适用围：适用于较小容量的变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障二、单母分段接线出线回路数增多时，单母线供电不够可靠，而需用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。 1优点：接线简单，经济，方便；用断路器把母线分段后，可以进展分段检修，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不连续供电

9、和不致使重要用户停电。2缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现穿插跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。2.适用围：110220KV配电装置出线回路数为34回时，一般采用单母分段接线。由上比拟可知，虽然桥接线所用设备少，节省投资，但是供电可靠性相对较低，且不利于扩建。本次设计为新建变电所，考虑到以后的扩建要求，本次设计一次侧选用单母分段接线。60KV侧主接线方案选择 60KV侧所有用户都为双回路供电，根据变电所设计所述，有可能停电检修断路器，因此可不设旁路母线。以下对双母线与双母分段接线进展比拟。一、双母线 1优点： 可以轮

10、流检修母线而不致中断供电； 检修任一回路隔离开关时，只停该回路，母线故障后，可迅速恢复供电； 调度灵活，各电源和负荷回路可以任意分配到*一组母线上； 有利于扩建和便于试验。 2缺点：使用设备多特别是隔离开关，配电装置复杂，投资较多；在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。 二、双母分段接线 这种接线方式具有很高的可靠性和灵活性，但增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大。 综上所述，虽然本次设计任务书中，所有用户都有重要负荷，但都为双回路供电，双母线接线就可以满足供电可靠性与灵活性。为了减少电气设备，节省投资，不选用双母分段接线方式。 所以二次侧接线方式确定为双母线接线方式。本

11、变电所一次侧采用单母分段接线，二次侧采用双母接线，接线图如下所示：图2-1 电气主接线短路电流计算3.1 概述所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。产生短路的主要原因是电气设备载流局部的绝缘损坏。三相系统中短路的根本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路以及两相接地短路。由电力系统的运行经历说明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的时机最少，但情况较严重，应给以足够的重视。从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都可归结为对称短路的计算。在短路过程中，短路电流

12、是变化的，其变化情况决定与系统容量的大小，短路点距电源的远近，系统发电机是否有调压装置等因素。根据线路电流的变化情况，通常把电力系统分为无限容量系统和有限容量系统两大类。为了校验和选择电气设备及载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用到下述短路电流值：短路电流的冲击值，最大有效值，次暂态短路电流有效值，以及短路后不同时刻的短路电流周期分量有效值，而短路时刻由网络中的条件及所要选用设备的参数确定。3.2 短路计算中的一般规定1验算导体和电器动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景开展规则一般为本期工程建成后510年。2选择导体和电器时，对

13、不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。3导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。3.3 电路元件参数的计算 基准值高压短路电流计算一般只计及各元件即发电机、变压器、线路等的电抗采用标准值计算。为了计算方便，通常取基准容量Sj=100MVA，或Sj=1000MVA，基准电压Uj一般用各级的平均电压，即Uj=Up=1.05Ue。当基准容量SjMVA与基准电压UjKV选定后，基准电流IjKA与基准电抗*j便已确定，如下式：基准电流：基准电抗：各元件参数标么值计算 电路元件的标么值为有名值与基准值之比 ，采用标么值之后，相电压和线电压的标么值

14、是一样的，单相功率和三相功率的标么值也是一样的，这是标么值的优点之一。*些物理量可以用标么值相等的的另一些物理量来代替，如I=S，这是标么值的另一个优点。 网络变换网络变换的目的是简化短路电流，以求得电源至短路点间的等值阻抗。常用的网络变换有串、并联，星角变换等。串、并联我们接触的比拟多，这里主要阐述一下角接线与星接线的变换规则。Y 如下：*13=*1+*3+*1*3/*2； *32=*3+*2+*2*3/*1； *12=*1+*2+*1*2/*3；图3-1 星角变换2Y如下： 图3-2 角星变换*1=*13*12/*12+*13+*23；*2=*12*23/*12+*13+*23；*3=*1

15、3*23/*12+*13+*23； 标么值表示的等值网络按平均额定电压之比计算：发电机 *= 变压器 *T=线 路 *=*3.4 三相短路电流周期分量计算在本次设计中，所给的电源为发电机组和电力系统，均为有限电源，所以在此只说明有限电源供给的短路电流的计算方法。影响短路电流变化规律的主要因素有两个：一个是发电机的特性指类型、参数等，另一个是发电机对短路点的电气距离。在离短路点很近的情况下，发电机本身特性的不同对短路电流的变化规律起决定的作用，因此不能将不同类型的发电机合并成为一组。如果发电机到短路点之间的电气距离很大时，不同类型发电机的特性引起短路电流变化规律的差异受到极大的削弱，在这种情况下

16、，可以将不同类型的发电机合并起来。 应用计算曲线的具体步骤如下：1绘制等值网络；2进展网络变换：3将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进展归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗：*= *= * 式中：SN1、 SN2为等值电源1、2的额定容量。4由计算电抗分别根据适当的计算曲线找出指定时刻各等值发电机提供的短路周期电流的标么值；当*js3.45时，由它供给的三相短路电流是不衰减的，其周期分量有效值的标么值为：I*=1/*js5计算短路电流周期分量的有名值。按下式计算：=I+I+这些曲线是我国近年来的研究成果。它是采集国200MW及以下各种常用机组参数，分析电力系统负荷分布情况，采

17、用概率统计的方法在计算机上得到的结果。3.5 短路点选取短路电流的计算，是为选择电气设备，如母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等等做准备的。短路电流计算要选择可能出现最大短路电流的点进展计算，以确保在发生突然短路时电气设备不致损坏。并对继电保护设备进展整定计算。 电气设备选择4.1 概述电气设备是按流过设备的最长期负荷和额定电压选择。按短路电流进展热稳定校验，设备的额定电压必须不低于设备安装地点的电网额定电压，额定电流必须不低于流过设备的最长期负荷电流。 一般原则1应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的要求，并考虑远景开展；2应按当地环境条件校核；3应力求技术先进和

18、经济合理；4与整个工程的建立标准应协调一致；5同类设备应尽量减少品种。 选择的一般问题高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以及保证系统平安、可靠、经济的运行条件。在高压电器选择中的主要问题有下述几点：高压电器应满足正常工作状态下的电压和电流的要求；高压电器应满足安装地点和使用的环境条件要求；高压电器应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求；高压电器应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质；对于电流互感器的选择应计及其负载和准确度级别。 选择工程的说明1按工作电压和工作电流选择： 电器的额定电压或最高工作电压不应小于所在回路的工作电压。避雷器、电压

19、互感器的额定电压应符合所在回路的工作电压。电器的额定电流不应小于该回路的工作电流。2短路计算时间 电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间为继电保护动作时间t和相应短路器的全开断时间之t和，即=； t=t+t；式中 t断路器全开断时间； t后备保护动作时间；t断路器固有分闸时间；t为断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为0.040.06S，对SF6和压缩空气断路约为0.020.04S。3热稳定校验所谓热稳定校验是指稳态短路电流在假想时间通过高压电器时，其各局部发热量不会使高压电器超过规定的最大容许温度，即tQk 式中Qk 短路电流产生的热效应； It电器允

20、许通过的热稳定电流。4动稳定校验 动稳定校验的目的是：在冲击电流作用下高压电器的载流局部所产生的电动力是否导致高压电器的损坏。 满足动稳定的条件为 式中 短路冲击电流幅值及其有效值；电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。4.2 高压断路器的选择在各种电压等级变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备。高压断路器的工作最为繁重，地位最为关键，构造最为复杂。在电力系统运行中，对断路器的要比拟高的，不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力，而且要求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。断路器型式选择，除了应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，本次

21、设计为了保证供电可靠性，选用SF6断路器。在校验断路器的断流能力时，应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间继电保护动作时间与断路器固有分闸分闸时间之和的短路电流作为校验条件。本次所设计变电所220KV侧选用LW(OFPI)-220型断路器, 60KV侧选用LW(OFPI)-63型断路器，其参数如4-1所示:。4.3 高压隔离开关的选择高压隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间。故计算数据与断路器选择时的计算数据完全一样。220KV侧选择GW7-220型隔离开关，60KV侧选择GW5-63型隔离开关，其参数如表4-2所示。表4-1

22、 220KV和60KV断路器的参数型号LW(OFPI)-220LW(OFPI)-63额定电压(KV)22063最高工作电压(KV)25272.5额定电流(A)12501250额定短路开断电流(KA,有效值)31.525额定短路关合电流(KA,峰值)80633S额定短时耐受电流(KA,有效值)31.525额定峰值耐受电流(KA,峰值)8063分闸时间(ms)3030表4-2 220KV和60KV隔离开关的参数型号GW7-220GW6-220GW5-63额定电压(KV)22022063最高工作电压(KV)25225272.5额定电流(A)60010001250热稳定电流(KA)215s404s20

23、动稳定电流(KA)5580504.4 母线选择导体和电缆是输配电系统传输电能的的主要组成局部，根据构造和用途，导体可分为裸硬导体矩形、槽形、圆管形导体和裸软导体钢绞线、铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金导线及封闭导体。 本次设计中选用的为软导体，主要对软导体进展介绍。一软导线介绍软导体有铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金绞线、扩径导线、铝镁硅合金导线、铜绞线等种类，主要用于架空电力线路输送电能及架空避雷线。钢芯铝绞线适用于架空电力线路作为输送电能之用。但铝绞线由于机械强度低，耐腐蚀性能差，故使用围受到一定限制。钢芯铝绞线强度和载流能力在一定围均能满足要求，且施工安装方便，目前在各级电压配电装置及输电线

24、路上得到广泛应用。二一般要求1配电装置中软导线的选择，应根据环境条件环境温度、日照、风速、污秽、海拔高度和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导线的截面和导线的构造形式。2当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线。当电压较高时，为保持导线外表的电场强度，导线最小截面必须满足电晕的要求，可增加导线外径或增加每相导线的根数。3对于220KV及以下的配电装置，电晕对选择导线截面一般不起决定作用，故可根据负荷电流选择导线截面。导线的构造型式可采用单根钢芯铝绞线或由钢芯铝绞线组成的复导线。4.5 电流互感器一参数选择电流互感器应按高压电器选择的一般要求进展选择，并补充说明如下：1电流互感

25、器的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时亦可考虑用1A。2二次级的数量决定于测量仪表、保护装置和自动装置的要求。一般情况下，测量仪表与保护装置宜分别接于不同的二次绕组，否则应采取措施，防止互相影响。二一次额定电流选择 当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最正确工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。 为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。三电流互感器准确级 为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。当所供仪表要求

26、不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。用于电度计量的电流互感器，准确度不应低于0.5级，用于电流电压测量的准确级不应低于1级，非重要回路可使用3级。四热稳定和动稳定校验电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进展。电流互感器的热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流或一次额定电流的倍数来表示，故热稳定应按下式校验：Qk或tQk电流互感器部动稳定能力，常以允许通过的动稳定电流或一次额定电流最大值()的倍数动稳定电流倍数表示，故部动稳定可用下式校验： 或 本次设计中，220KV侧选择LB-220型电流互感器，其参数如表4-3所示：表4-3 220KV侧电流互感器参

27、数型号LB-220额定电压KV220最高工作电压KV252额定电流电流比A300/5二次组合0.5/10P/10P/10P/10P/10P额定输出 COS=0.8 KVA0.5级3010P级60额定短时1S热电流KA31.5保护级准确限值系数15动稳定电流KA80L电流互感器；B保护级；6设计序号；220额定电压(KV)60KV侧有十二回出线，不同负荷的工作电流不同，所以可以选择一样型号下不同额定电流比的电流互感器。本次设计选用LCWB-63型的电流互感器，其参数如表4-4所示：表4-4 60KV侧电流互感器参数型号LCWB5-63LCWB5-63LCWB5-63二次组合0.5/B/B0.5/

28、B/B0.5/B/B额定电流比A2600/5250/5250/5准确级0.5B0.5B0.5B额定1S短时热电流KA2510527准确级限值系数15额定动稳定电流KA62.52127L电流互感器： C瓷绝缘； W户外型； 63额定电压(KV)4.6 电压互感器一电压选择1、一次回路电压的选择为了确保电压互感器平安和在规定的准确等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压U应在0.81.2U围变动，即应满足以下条件： 0.8 UU1.2 UU电压互感器一次绕组额定电压。2、二次回路电压的选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。四准确度电压互感器的准确度是在额定二次负荷下的

29、准确级次。必须按测量仪表要求的最高准确度选择。用于电度计量，准确度不应低于0.5级，用于电压测量，不应低于1级，用于继电保护不应低于3级。两个电压等级均选用串级式瓷绝缘电压互感器。其参数如下表所示：表4-5 电压互感器参数型号最大容量额定电压KV 副线圈容量VA原线圈副线圈辅助线圈0.5级1级3级3P级JCC1-2202000100/0.1/0.15001000JCC1-60200066/0.1/0.1/5001000J电压互感器； C串级式； C瓷绝缘； 22060-额定电压KV4.7 避雷器避雷器是用于保护电力系统各种电器设备的绝缘免受线路传来的雷电过电压或由操作引起的部过电压的损害，是保

30、证电力系统平安运行的重要保护设备之一。在选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点。金属氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性，残压随冲击电流波头时间的变化特性平稳，陡波响应特性好。没有间隙的击穿特性和灭弧问题。其电阻片单位体积吸收能量大，还可以并联使用。氧化锌避雷器长持续时间电流冲击放电能力表征了避雷器的通流容量，在标称放电电流围以，雷电冲击容量一般可不进展校验。本次设计全部采用金属氧化锌避雷器。其参数如下：表4-6 避雷器参数型号系统额定电压KV避雷器额定电压KV持续运行电压KV雷电冲击残压KV操作冲击残压KVY10W2-216/534220216146534460Y5W1-75

31、/223637540223Y金属氧化锌避雷器；105-标称放电电流KA； W-构造特征，无间隙。第五章 配电装置配电装置是变电所的重要组成局部，它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来承受和分配电能的装置。5.1 设计原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，作到技术先进，经济合理，运行可靠，维护方便。 变电所的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装的

32、要求，通过技术经济比拟予以确定。在确定配电装置型式时，必须满足以下四点要求： 1、节约用地 我国人口众多，但是耕地不多。因此，节约用地是我国现代化建立的一项带战略性的方针。配电装置少占地，不占良田和防止大量开挖土石方是一条必须认真贯彻的重要政策。 2、运行平安和操作巡视方便 配电装置整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的平安要求，如保证各种电气平安净距、装设防误操作的闭锁装置，采取防火、防爆和蓄油、排油措施，考虑设备防冻、防阵风、抗震、耐污等性能，使配电装置一旦发生事故时能将事故限制到最小的围和最低的程度，并使运行人员在正常操作和处理事故的过程中不致发生意外情况，以及在检修维护过程中不致损害

33、设备。此外，还应重视运行维护时的方便条件，如合理确定电气设备的操作位置，设置操作巡视通道，便利与主网络控制室联系等。 3、便于检修和安装 对于各种型式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装条件。目前，不少地区已开展带电检修作业，在布置与架构荷载方面需为此创造条件，要考虑构件的标准化和工厂化，减少架构类型，设置设备搬运道路、起吊设施和良好的照明条件等。此外，配电装置的设计还必须考虑分期建立和扩建过渡的便利。 4、节约三材，降低造价配电装置的设计还应采取有效措施，减少三材消耗，努力降低造价。5.2 设计要求 1、满足平安净距的要求屋外配电装置的平安净距不应小于表5-1所列数值。 2、施工、运行和检修的

34、要求 1施工要求配电装置的构造在满足平安运行的前提下应该尽量予以简化，并考虑构件的标准化和工厂化，减少架构类型，以到达节省三材，缩短工期的目的。配电装置的设计要考虑安装检修时设备搬运及起吊的便利。 表5-1 屋外配电装置的最小平安净距 单位mm符号适用围220KV60KVA1带电局部至接地局部之间1800650A2不同相的带电局部之间2000650B1带电作业时带电局部至接地局部之间25501400B2网状遮拦至带电局部之间1900750C无遮拦裸导体至地面之间43003100D平行的不同时停电检修的无遮拦带电局部之间38002600工艺布置设计应考虑土建施工误差，确保电气平安距离的要求，一般

35、不宜选用规程规定的最小值，而应留有适当的裕度5cm左右。配电装置的设计必须考虑分期建立和扩建过渡的便利。 2运行要求各级电压配电装置之间，以及它们和各种建构筑物之间的距离和相对位置，应按最终规模统筹规划，充分考虑运行的平安和便利。配电装置的布置应该做到整体清晰，各个间隔之间要有明显的界限，对同一用途的同类设备，尽可能布置在同一中心线上指屋外或处于同一标高指屋。3检修要求 电压为110KV及以上的屋外配电装置，应视其在系统中的地位、接线方式、配电装置形式以及该地区的检修经历等情况，考虑带电作业的要求。为保证检修人员在检修电器及母线时的平安，电压为63KV及以上的配电装置，对断路器两侧的隔离开关和

36、线路隔离开关的线路侧，宜配置接地刀闸。5.3 配电装置形式的选择配电装置型式的选择，应考虑所在地的地理情况及环境要求。110KV以上多为屋外式，故本变电所设计采用屋外式配电装置。根据电器和母线的布置高度，屋外配电装置可分为：高型、半高型、中型。中型配电装置按照隔离开关的布置方式又分为普通中型和分相中型两种。 220KV配电装置分普通中型布置和分相中型布置。对于普通中型布置，其母线下不布置任何电气设备，而分相中型布置的特点是将母线隔离开关直接安装在各相母线的下面。 分相中型布置可以节约用地，简化架构，节省三材，已根本上取代普通中型布置。在本次设计中220KV电压等级采用分相中型布置。60KV侧采

37、用普通中型布置方式。1间隔及相间距 根据电力工程设计手册电气一次局部，220KV侧，间隔宽度选用13米，设备相间距取3米，进出线相间距取4米。设备与进出线对地距离分别为3.5米和2.5米。 2导线的弧垂和跨距在分相中型配电装置中，进出线弧垂一般采用2米，一般将母线跨距限制为2-3个间隔，即30-40米左右，对母线弧垂限制为1.0-1.6米。3搬运通道的设置在搬运设备时，为使所搬运的设备与两侧带电设备保持足够的平安距离，并考虑到不超过设备端子的允许水平拉力，断路器和电流互感器之间的连接导线长度不大于10米。并设有宽度为3-3.5米的环行搬运道。4母线及构架本变电所母线选用软母线钢芯铝绞线，三相呈

38、水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。软母线可选用较大的档距，但档距越大，导线弧垂越大。5电缆沟屋外配电装置中电缆沟的布置，应使电缆所走的路径最短。一般横向电缆沟布置在断路器和隔离开关之间，大型变电所的纵向电缆沟因电缆数多，一般分为两路。第六章 继电保护及自动化装置规划设计6.1 继电保护在电力系统中的作用 电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见的同时也是最严重的是发生各种形式的短路。当发生短路时，可能产生的后果为： 1通过故障点的很大的短路电流和燃起的电弧使故障元件损坏； 2短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用引起它们的损坏或寿命缩短； 3使电力系统电压降低，

39、影响电能质量； 4破坏系统稳定性，使其发生振荡甚至使系统瓦解。 基于以上情况，继电保护的作用就是要能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发信号，具体来说表达在以下两个方面： 1自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除； 2反响电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件动作于发信号，减负荷或跳闸。6.2 继电保护的根本要求一电力设备和线路的保护应有主保护和后备保护，必要时可装设辅助保护。 1.主保护：满足系统稳定及设备平安要求，有选择地切除被保护设备和全线故障的保护。 2.后备保护：主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备

40、两种方式。 3.辅助保护：为补充主保护和后备保护的缺乏而增设的简单保护。 电力设备和线路的异常运行保护，是反映被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。 二继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 1.可靠性是四性的前提，在拟制，配置和维护保护装置时，都必须满足可靠性的要求。 2.选择性是指首先由故障设备或线路的保护切除故障，当故障设备或线路的保护拒动时由相邻设备或线路保护切除故障。 3.灵敏性是指在被保护设备或线路围故障时，保护装置应有足够的灵敏系数。4.速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，限制故障设备和线路的损坏程度，缩小故障围。6.3 选择保护

41、配置及构成方案时的根本要求继电保护和平安自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。当确定其配置方案和构成方案时，应综合考虑以下几个方面： 1设备和电力网的构造特点和运行特点； 2故障出现的概率和可能造成的后果； 3电力系统近期的开展情况； 4经济上的合理性； 5国和国外的成熟经历。6.4 主要设备继电保护配置在主设备的保护设计中，应要求保护在配置，原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及构造特点，到达可靠、灵敏、快速且有选择性的要求。 变压器保护一变压器保护装设的原则 1.变压器的主保护回路当变压器线圈和引出线发生相间短路以及变压器发生匝间短路时，其保护应瞬时动作。这种保护由

42、差动保护来完成，因此，差动保护为变压器的主保护。当变压器油箱部短路时，短路点电弧使变压器油分解，形成瓦斯气体。重瓦斯保护作用于断路器跳闸，为变压器的主保护；轻瓦斯作用于信号。在保护线路常设有切换片QP，也可将重瓦斯保护投入信号。瓦斯继电器与变压器成套供给。 2.后备保护零序过电流保护：.为了提高保护装置的可靠性，在零序过电流前加了零序闭锁。零序电压元件的电压由本侧电压互感器的开口三角取得，动作电压值按躲过正常运行情况下的不平衡电压整定。.反响大接地电流系统外部接地短路。为反响外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯纵差保护或电流速断保护的后备，应装设过电流保护。复合电压起动的过电流保护。过负荷保护

43、变压器长期过负荷运行，促使绝缘老化，影响绕组绝缘寿命。因此，还装设过负荷保护。 过负荷保护应接于一相电流上带时限动作于信号，在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开局部负荷 过负荷保护的配置原则，应能反响变压器各侧绕组的过负荷情况。对于双绕组降压变压器，应装于高压侧。 对保护安装处列表如下：表6-1本变电所主变保护配置及保护加装侧主保护瓦斯保护变压器油枕和油箱间差动保护变压器两侧后备保护零序电流保护变压器中性点接地侧过负荷保护变压器高压侧复合电压起动的过电流保护电源侧 母线保护母线相间短路较少，大多数故障为单相接地。母线故障是电气设备最严重的故障之一，因为它不但会使联于母线

44、上的所有元件被迫停电，且将会危及到电力系统的稳定。在变电所中为减少短路容量，应考虑装设母线保护。 一对母线保护的要： 1能快速，有选择地切除故障； 2保护必须具有可靠性和灵敏度； 3大接地系统母线保护采用三相式接线，小接地系统采用两相接线； 4根据需要加装重合闸装置。二母线完全差动保护 三母线不完全差动保护 母线完全差动保护要求连接于母线上的全部元件都装设电流互感器，设备费用昂贵，保护接线复杂，可根据母线的重要程度，采用母线不完全差动保护。只在变压器，分段断路器上装设电流互感器，且电流互感器只装设在A、C两相上。 保护由两段构成：第一段采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏性不符合要求时，可采用

45、电流闭锁电压速断保护；第二段采用过电流保护，当灵敏性不符合要求时，可将一局部负荷较大的配电线路接入差动回路，以降低保护的起动电流。 当保护围部发生故障时，全部电源都向故障点供给短路电流。此时流入差动继电器的电流为全部的短路电流，这个电流值很大，保护装置能很灵敏地动作，去跳开所有有源元件的断路器。 四母联电流相位比拟差动保护 母联电流相位比拟差动保护适用于并列运行的双母线，不限制元件连接方式，具有较高的可靠性与选择性，较广泛用于110-220KV的双母线系统。 五电流相位比拟式母线保护 它根据母线外部故障或部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现的。利用比相元件比拟各元件电流的相位，便可

46、判断部或外部故障，从而确定保护的动作情况。电流相位比拟式母线保护，只与电流的相位有关，而与电流的幅值无关，提高了保护的灵敏度，增加了使用的灵活性。每条母线都装设这种保护，从而克制了一般母线差动保护不适应母线运行方式改变的缺点。 线路保护1220KV侧线路保护1为了实现远距离输电线路全线的快速切除故障，采用高频保护作为220KV侧线路的主保护。2220KV线路的接地保护.宜装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护，.对*出线路，如方向性的接地距离保护可以明显改善整个电力网接地保护的性能时，可装设接地距离保护并辅之以阶段式零序电流保护。3相间距离保护4线路纵差保护 根据系统要求，线路发生故障需要自

47、两侧或多侧同时快速跳闸时，应采用纵差保护。其中相差高频保护常用作250KM以下的220KV线路的专用全线快速保护。 2. 60KV侧线路保护1并列运行的平行线路宜装设横联差动保护作为主保护。以接于两回线之和的电流保护，作为两回路同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。2相间保护以电流电压保护作为相间故障的主保护及后备保护，可以满足选择性及快速切除故障的要求。可以根据实际系统特点采用距离保护作为相间故障和两点接地短路的主要保护。6.5 自动化装置配置在电力系统中，应装设平安自动装置以防止系统稳定破坏或事故扩大，造成大面积停电，或对重要用户的供电长时间中断。根据规程：3KV及以上的架空

48、线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，及分段断路器、低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置。 自动重合闸一提高供电可靠性，对单侧电源尤为显著。二高压输电线路上采用自动重合闸，可提高并列运行的稳定性。三可暂缓或不架双回线路，节约投资。四可纠正断路器或继电保护引起的误动。三相自动重合闸是220KV及以下电压等级电网应用最广泛的一种自动重合闸。它能简单、可靠地完成规定的重合闸动作，满足系统要求。在110-220KV系统中，三相重合闸采用一次重合闸方式。在220KV及以上超高压电网的输电线路上，综合自动重合闸得到普遍的应用。它兼有单相与三相重合闸的功能。即线路上发生单相故障时，实现

49、单相重合闸；发生相间故障时，实现三相重合闸。备用电源自动投入备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不至于停电的一种装置。备自投装置应满足以下要求：1只有当工作电源断开以后，备用电源才能投入。2工作母线上无论何种原因失去电压时，备自投均应投入。3备用电源自动投入装置只允许将备用电源投入一次。4当备用电源自投于故障母线时，应使其保护装置加速动作，以防扩大事故。在本次设计中，变电所的电源均装设备用电源自动投入装置，以确保不连续、可靠供电。第七章 过电压保护 7.1概述电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参

50、数发生变化时电磁能产生振荡，积聚而引起的部过电压两种类型。本次设计中只重点介绍雷电过电压保护。7.2 配电装置的防雷保护1电压为110KV以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置的构架上，对于35-60KV的配电装置，为防止雷击时引起还击闪络的可能，一般采用独立避雷针保护。2电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型构架上。3在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。7.3防雷设计要求和所需资料1.雷电过电压保护主要是：1防止雷电直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进展保护。2对于60KV及以下的电气设备，应尽量减小感应过

51、电压， 一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体。3防止从线路侵入的雷电波过电压对电器设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进展保护。2.防雷保护设计所需资料：1要求变电所附近气象资料；2要求变电所主接线图及电器设备布置图；3其它需要保护的设备和设施。3.装设避雷针的根本原则1一方面应使所有的被保护物处于避雷针保护围之，既要求避雷针高于被保护物，且两者之间的距离又不能太远，以保证雷击避雷针，而被保护物免遭雷击。高的对地电位，如果它们距被保护物过近，两者之间将发生放电，称为还击。使高电位引向被保护物。因此避雷针和引下线，接地体与被保护物之间还应保持足够的电气距离。4.避雷

52、针保护围计算1单支避雷针单支避雷针的保护围。在*一被保护物高度的水平面上的保护半径为当时，=-P当时，=1.5-2P式中 -避雷针的高度，m； P高度修正系数，当30 m时，P=1；当30m120 m时，P=。从越高，修正系数越小可知：为了增大保护围，而一味提高避雷针的高度并非良策，合理的解决方法应是采用多支避雷针作联合保护。2两支等高避雷针采用两支等高避雷针的保护围并不是两个单支避雷针保护围的简单相加，而是两针之间的保护围有所扩大，但两针外侧的保护围仍按单支避雷针的计算方法确定。两针之间的保护围可利用下式求得：=；=1.5-式中 -避雷针的高度，m；-两针间联合保护围上部边缘得最低点的高度，

53、m；2-在高度的水平面上，保护围的最小宽度，m 求得后，即可在水平面的中央画出到两针连线的距离为的两点，从这两点向两支避雷针在层面上的半径为的圆形保护围作切线，便可得到这一水平面上的联合保护围。两针之间的距离不能太大，一般不宜大于5。3多支等高避雷针本次变电所设计中，采用多支等高避雷针的联合保护围，选用9支等高避雷针。可以按每三支针的不同组合分别求取其保护围，计算方法与两支等高避雷针的计算一样，然后叠加起来得出总的联合保护围。如各边的保护围最小宽度均大于0，则多边形中间全部面积都处于联合保护围之。即能满足保护要求。-. z第二篇 设计计算书第八章 主变压器的选择主变容量根据电力系统5-10年开

54、展规划进展确定。由于各用户的功率因数不同，分别计算各厂的无功功率：由以下公式计算：Q=Ptg1机械厂：cos=0.92, tg=0.43 P=12000KW Q=120000.43=5111.98kvar2化肥厂：cos=0.93, tg =0.40, P=10000KW Q=100000.40=3952.25kvar 3重型机械厂：cos=0.95, tg=0.33, P=27000KW Q=270000.33=8874.47kvar4拖拉机厂： cos=0.90, tg=0.48, P=13000KW Q=130000.48=6296.19kvar5炼铁厂： cos=0.94, tg=0.

55、36, P=20000KW Q=200000.36=7259.03kvar6炼钢厂： cos=0.91, tg=0.46, P=25000KW Q=250000.46=11390.34kvar=12000+10000+27000+13000+20000+25000=10700KW=5111.98+3952.25+8874.47+6296.19+7259.03+11390.34=42884.26kvar 视在功率为： S=+=10700+j42884.26KVAS=115273.85KVA由原始资料，负荷同时系数为0.92，线损为5%，重要负荷占65%，小于70%，所以按70%计算：S0.71.

56、050.92 S =0.71.050.92115273.85 =77948.19KVA根据上述计算数据，选择SFPZ4-90000/220型变压器作为本变电所的主变。其参数如下所示：表8-1 变压器参数表型号额定容量KVA额定电压KV连接组标 号空载电流%空载损耗KW负载损耗KW阻抗电压%高低SFPZ4-90000/2209000022081.5%69YN，d110.8102369.913.5S三相变压器；F风冷；P强迫油循环；Z有载调压；90000额定容量KVA；220额定电压KV第九章短路电流计算书9.1 参数计算：取基准容量S=100MVA，U=U。220KV的平均电压为230KV1系统

57、： 正序：*=0.04负序：*= *=0.042发电机：=235MVA正序：=0.1425=0.061负序：=0.1735=0.074零序：=0.0758=0.0323变压器：三台变压器均为YN，d接线，由电力系统分析可知，此时负序、零序电抗与正序电抗一样，即： *=*=*。*=0.054*=*=0.054*=*=0.0154线路：正序单位电抗为0.4/公里，且*=3*，标么值为：*=*正序：*=0.4=0.083*=0.4=0.068*=0.4=0.06*=*=0.4=0.026负序电抗与正序电抗相等。零序： *=3*=30.08=0.249*=3*=30.68=0.204*=3*=30.0

58、6=0.18*= 3*=30.026=0.078*= *=0.0789.2 等值网络9.3确定短路点短路电流计算要选择可能出现最大短路电流的点进展计算，以使在发生突然短路时电气设备不致损坏。并对继电保护设备进展整定计算。本次设计，要通过短路计算选出待设计变电所的电气设备：断路器、隔离开关、母线、互感器等。分别选择D1、D2两点为短路点，在D2点短路时，有两种运行方式。一种是两台变压器T4、T5并列运行，另一种是其中一台停运。并列运行时，系统电抗较小，所以选择并列运行时进展计算。9.4网络化简*=*+/(*+*/*+*=(0.054+0.061)/3=0.038*=*/ *=0.026/2=0.

59、013*=*/ *=0.150/2=0.075 *=0.027*=0.024*=0.019网络图如下：进一步化简：*=*+ *=0.04+0.027=0.067*= *+ *=0.038+0.024=0.062*=*+ *=0.013+0.019=0.03图39.5短路计算 三相对称短路.1 D1点三相短路星角变换： *= *+ *+=0.067+0.032+=0.134 *=*+ *+=0.062+0.032+ =0.124图4 求相应的计算电抗： *= *=0.134=1.608*= * =0.124=0.874所以： *= */ *=0.064查运算曲线，分别查出0秒、1秒、2秒、4秒时

60、的发电机组与系统的短路电流表么值，并计算1.5秒、3秒的值，如表9-1所示： 表9-1 t/s01.53124系统0.640.660.660.660.660.66发电机组1.161.251.311.181.311.31I=3.012(KA)I=1.770(KA) 短路电流周期分量有效值：=I+I=0.643.012+1.161.77=3.981(KA)=I+I=0.663.012+1.251.77=4.192(KA)=I+I=0.663.012+1.311.77=4.307(KA)冲击电流有效值：=1.52=1.523.981=6.051(KA)冲击电流： =1.83.981=10.134(K