某220-60KV降压变电所电气工程（部分）设计

PAGE48-东北电力大学毕业设计（论文）题目：某220/60KV降压变电所电气工程（部分）设计(说明书)班级：姓名：指导教师：二〇年月日东北电力大学20级电专升本毕业设计任务书一、设计题目：某220/60KV降压变电所电气工程（部分）设计二、待建变电所自然情况及技术条件：1、待建的变电所为220/60KV一次变电所，所址位于某城市近郊，地势平坦，交通方便，出线走廊宽阔，海拔400米，空气无污染，年平均最高气温为+39℃，最低气温为-292、待建变电所与电力系统连接情况如下：5050KM3×300MWcosφ=0.85Xd=0.1670.4Ω/KM220KV3×300MVAUd%=17.660KV待设计变电所两条转供线共转供30MW，cosφ=0.85Sxt=17000KVAX*=0.03Sj=100MVA60.4Ω/KM3、60KV出线情况负荷名称最大负荷(KW)功率因数负荷性质回路数供电方式线路长度（KM）近期五年规划铁东95Ⅱ2架空13铁西线9000200000.95Ⅱ2架空11铁龙95Ⅲ1架空16铁苗线20000300000.95Ⅲ1架空8铁法线200020000.95Ⅲ1架空8农电一线1500120000.95Ⅲ1架空6农电二线1500150000.95Ⅲ1架空104、最小负荷为最大负荷的35%，60KV线路末端变电所后备保护动作时间为2秒。5、负荷同时率0.8，线损率5%，最大负荷利用小时数为Tmax=5600小时。三、设计任务：1、分析任务书给定的基本条件。2、选择变电所主变的台数、容量、型式、额定电压及所用变压器。3、设计变电所的电气主接线。4、互感器及变电所继电保护装置规划设计。5、短路电流计算。6、选择并校验电气设备（开关设备、互感器、母线），互感器容量不校验。7、屋外配电装置设计。8、变电所防雷保护设计。四、设计成品：1、设计说明书和计算书各一份。2、变电所电气主接线图一张。3、平面图一张。4、进线配电装置断面图一张。5、全所防雷保护图一张。摘要学习生活即将结束，在指导老师的精心辅导下,并且本毕业设计严格按照东北电力大学毕业生设计要求进行编写，并通过本次毕业设计，把所学的理论、专业知识和实际情况有机的联系起来，本次设计使我综合了所学的电力知识，查阅了许多设计规程，设备手册，在指导老师精心指导下通过分析原始资料，搜集材料等工作，在明确了设计任务和设计依据的基础上展开了此次设计。此次设计对我以后的学习和工作起着重要作用。电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，社会发展，电力先行，设计工作是工程建设的关键环节，做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建设投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益都起着决定性的作用。本次设计主要是变电所电器部分设计。查阅了《供用电工程》《电力工程设计手册》《电力工程设备手册》《发电厂电气部分》《220KV变电所》《变电所设计规程》等资料。各部分严格按照设计规程和程序进行设计，并附有设计图纸，列入了大量技术数据。本设计共分两大部分：第一部分为设计说明。主要讲述了设计目的、设计原则、主变及所用变选择,电气主接线方案确定,继电保护和自动装置的规划,短路电流的计算,电气设备选择,电气布置及配电装置的选择,防雷保护的选择等。第二部分为设计说明书。主要是主变选择计算、短路计算、电气设备选择和防雷保护的计算，各部分。由指导老师进行了严格审阅，并提出了许多宝贵意见，在此表示诚挚的感谢。通过本次设计，使我的专业知识水平有了很大提高，在设计中锻炼了自己，使自己能尽量适应我国电力工业发展的需要，成为一名高素质的电力工作者。由于本人水平有限，设计中如有错误或不妥之处，恳请各位审查老师批评指正。编者：范垂钰2011年01月目录摘要 -4-第1章主变及所用变的选择与确定 -8-1.1主变压器选择的规定 -8-1.2主变压器选择的一般原则 -9-1.3本设计主变压器选择 -10-1.4选择型号 -10-1.5站用变的选择 -11-1.6站用变压器接线 -11-第2章主接线方案的拟定 -13-2.1概述 -13-2.2主接线的接线方式选择 -15-第3章互感器的选择设计 -21-3.1电流互感器的选择 -21-3.2电压互感器选择 -22-第4章继电保护和自动装置的规划 -23-4.1总则 -23-4.2一般规定 -24-4.3电力变压器保护 -25-4.4母线保护 -26-4.5线路保护 -26-4.6所用变配置 -26-4.7安全自动装置 -26-第5章短路电流的计算 -28-5.1计算短路电流的依据目的 -28-5.2短路计算基本假设 -28-5.3短路电流计算的步骤 -28-5.4短路点的选择 -29-5.5短路电流计算参数 -29-5.6选择结果表 -30-第6章电气设备的选择 -32-6.1概述 -32-6.2断路器的选择 -32-6.2.1按种类和形式选择 -33-6.3隔离开关的选择 -34-6.3.1按种类和形式选择 -35-6.4互感器的选择 -36-6.4.1电流互感器的选择 -36-6.4.2电压互感器的选择 -37-6.4.3互感器的配置要求 -38-6.5母线的选择 -39-6.5.1母线的型式及适用范围 -39-6.5.2截面选择说明 -40-6.5.3校验说明 -40-第7章电气布置及配电装置 -42-7.1电气设备布置 -42-7.2配电装置 -42-7.2.1总的原则 -42-7.2.2设计要求 -43-第8章防雷保护 -46-8.1概述 -46-8.2直击雷的保护措施 -46-8.2.1有易燃物，可燃物设施的建筑物的保护 -47-8.2.2避雷针、避雷线的装设原则及其接地装置的要求 -47-8.3防雷电侵入波的保护措施 -49-8.3.1避雷器参数计算与选择 -49-参考资料 -51-第1章主变及所用变的选择与确定在各级电压的变电所中，变压器是主要的电气设备之一，其负担着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发与节约为主。因此，在确保安全、可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。1.1主变压器选择的规定主变容量和台数的选择，应根据《电力系统设计技术规定》SDJ161—85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。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应该所全部负荷的70%～80%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。若变电所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。与电力系统连接的220-330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器，根据电力系统的发展及潮流的变化，结合系统短路电流，系统稳定，系统继电保护，对通信线路的影响，调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。在220-330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用双绕组变压器。主变调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关规定。1.2主变压器选择的一般原则1、主变压器台数的确定（1）为了保证供电的可靠性。变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。（2）对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时更换变压器的容量。2、变压器形式的的选择（1）相数的选择由于所设计的一次变选址所处的地区地势平坦，交通方便，不受运输条件限制，所以选用三相变压器，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响，尤其在建所初期，若主变为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出。造成全所停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成全所停电，为此，经过技术经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。（2）备用相设计原则当选则单相变压器组，应考虑一台变压器故障或停电检修时对供电系统工频电压的影响。经技术经济论证后确定是否装设备用相。对于容量，阻抗，电压等技术参数相同的两台或多台主变压器，首先应考虑共用一台备用相。备用相是否需要采用隔离开关和切换母线与工作相相连接，可根据备用相在替代工作相的投入过程中，是否允许较长时间停电和变电所布置条件等工程具体情况确定之。3、主变压器容量的确定（1）主变压器容量一般按变电所建成后5—10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10—20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量能保证全部负荷的70%～80%。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。1.3本设计主变压器选择待设计变电所60kV侧最大综合负荷为17.7MW，COSφ=0.95。按照主变压器容量的确定原则，单台主变压器容量应大于全部负荷的70%～80%，考虑设备容量的实际情况，拟选择容量为120000kVA变压器。本变电所有两个电压等级，所以应选择双绕组变压器。变压器一次绕组应选用Y接线。60kV侧为中性点不接地或经消弧线圈接地系统，变压器二次绕组应选用△接线，选择无载调压方式。1.4选择型号选择型号型号额定容量KVA额定电压KVSFP3--120000/220120000高压202-1+3×2.5%低压66空载电流%空载损耗KW负载损耗KW阻抗电压%0.9131.5526.514.3连接组标号调压方式相数绕组形式YN,d11无载3双1.5站用变的选择站用变压器一般都用两台，66KV采用户外油浸式变压器。其容量均较小，不作站用负荷计算，故只根据变电站容量大小及变压器冷却方式不同进行估算。小型站的站用变容量有几十千伏安便满足要求（如20KVA，30KVA，50KVA即可），大中型站可选250KVA，400KVA，500KVA，630KVA。如选用接地变压器兼站用变压器时由于消弧线圈要求容量增大，应在1000KVA及以上。所选用的站用变要列表写出型号、容量、电压比（含分接头），U%及接线组别等，站用变一般用无载调压变压器。1.6站用变压器接线1、站用变电源引接线方式220KV变电站站用电源引接线方式有下列几种引自最低一级电压母线居多数，大约占到40%左右，尽量应用此方案。引自最低一级电压母线+所外电源，大约占到25%左右。引自主变的第三绕组，大约占到12.5%左右。引自主变的第三绕组+所外电源，大约占到15%左右。引自所外电源，大约占到7.5%左右。2、站用变压器低压侧接线站用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力和照明合用一个电源，站用变压器低压侧多采用单母线接线方式。当有两台站用变时，可用单母线分段接线方式，平时分别运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。3、本设计中在66KV侧装设两台站用变压器（三相油浸式自冷式铜线变压器）型号：S10-630/66电压比：662×2.5%/0.4KV接线组别：Dyn11阻抗电压：U%=6.5第2章主接线方案的拟定2.1概述根据毕业设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留两个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得最优秀的技术合理、经济可行的主接线方案。电气主接线的设计的基本要求：主接线应满足可靠性、灵活性、和经济性三项基本要求。1、可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。1.1、研究主接线可靠性应注意的问题（1）应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前仅作为参考。（2）主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。（3）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。（4）要考虑所设计变电所在电力系统中的地位和作用。1.2、主接线可靠性的具体要求（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。（3）尽量避免变电所全部停运的可能性。2、灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。2.1、调度时，应可以灵活地调入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2.2、检修时，可以方便地停运断路器、母线及继电保护设备，进行完全检修而不致影响电力网的运行和运行对用户的供电。2.3、扩建时，可以方便地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，并且对于一次和二次部分的改建工作量最小。3、经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下作到经济合理。3.1、投资省（1）主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。（2）要使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（3）要限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。（4）如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。3.2、占地面积小主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积小。3.3、电能损失小经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。2.2主接线的接线方式选择1、主接线的预定方案本次设计的变电所电压等级为220kV/60kV，220kV侧进线为4回，60kV侧出线为9回。根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，初步拟定以下主接线方案。2、对220kV侧和60kV侧接线方式进行论证（一）220kV侧主接线方案方案一：220kV侧拟采用双母线接线方式。其优点是：1、可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。2、检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。3、一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。4、运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。5、扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。6、便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。其缺点是：1、任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。2、一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。3、母联断路器故障，将造成配电装置全停。4、当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。5、在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。方案二：220kV侧拟采用双母线带旁路接线方式。其优点是：1、检修任意一条线路不需停电。2、运行调度灵活。其缺点是：1、增加专用旁路断路器和配电装置空间,投资增多。（二）60kV侧主接线方案方案一60kV侧拟采用单母线分段接线方式。其优点是：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。2、当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。其缺点是：1、当一段母线式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内停电。2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。方案二60kV侧拟采用双母线接线方式。9回出线其优点是：1、可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。2、检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。3、一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。4、运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。5、扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。6、便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。其缺点是：1、任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。2、一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。3、母联断路器故障，将造成配电装置全停。4、当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。5、在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。根据《220kV变电所设计规范》规定，当变电所装有两台主变压器时，220kV侧宜采用双母线接线，60kV侧宜采用单母线分段接线，当出线回数为12回及以上时，宜采用双母线接线。本变电所在经过经济性、技术上比较，结合设计任务书中的给定60kV侧出线回数为9回的条件及对上述方案的比较。因此，220kV侧采用双母线接线为接线方式，60kV侧采用单母线分段接线方式。这样减少了投资，也便于将来的扩建。第3章互感器的选择设计3.1电流互感器的选择火电厂和变电所的电流感器的选择应符合<火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定>的要求，其选择和配置应按下列条件：=1\*GB2⑴形式：电流以互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择，对于60KV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。=2\*GB2⑵一次回路电压Ue≥Ug，一次回路电流Ig.max≤Ie，电力变压器中性点，电流互感器的一次额定电流，应大于变压器允许的不平衡电流，一般可按变压器额定电流的30%选择，安装在放电间隙回路中的电流互感器，一次额定电流按100A选择。中性点非直接接地系统中的零序电流互感器应按下列条件选择和校验：=1\*GB3①由二次电流及保护灵敏度确定一次回路起动电流=1\*GB3①按电缆根数及外径选择电缆式零序电流互感器窗口直径=3\*GB3③按一次额定电流选择母线式零序电流互感器母线截面=3\*GB2⑶准确等级：电流以互感器准确等级的确定需先知电流互感器二次回路所接测量仪表和继电保护的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求最高的表计来选择。3.2电压互感器选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：（1）型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择：=1\*GB3①60KV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。=2\*GB3②110KV以上配电装置，当容量和准确等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。=3\*GB3③SF6全封闭组合电器的电压互感器采用电磁式，在需要检查和监视一次回路单相接地时（2）电压互感器一次额定电压应允许±10%的波动范围，二次电压应根据使用情况选择。（3）准确等级：电压互感器应在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确等级。（4）电压互感器二次负荷容量应大于或等于二次负荷的容量。第4章继电保护和自动装置的规划4.1总则1．继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，当确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面：（1）电力设备和电力网的结构特点和运行特点；（2）故障出现的概率和可能出现的结果；（3）电力系统近期发展情况；（4）经济上的合理性；（5）国内和国外的经验。2．继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。确定电力网结构，厂站主接线和运行方式时，必须与继电保护和安全自动装置的配置统筹考虑，合理安排。继电保护和安全自动装置的配置方式，要满足电力网结构和厂站接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。对导致继电保护和安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电力网结构形式、厂站主接线形式、变压器接线方式和运行方式，应限制使用。3．为便于运行管理和有利于性能配合，同一电力网或同一厂站内的继电保护和自动装置的型式，不宜品种过多。4.2一般规定1．电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。2．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）可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作；（2）选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障；（3）灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。（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，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。3．制定保护配置方案时，对稀有故障，根据对电网影响程度和后果应采取相应措施，使保护能按要求切除故障。对两种故障同时出现的稀有情况，仅保证切除故障。4．在各类保护装置接于电流互感器二次绕组时，应考虑到既要消除保护死区，同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生的影响。5．当采用远后备方式时，变压器后面发生短路，以及在电路助增作用很大的相邻线路上发生短路的情况下，如果为了满足相邻保护区末端短路时的灵敏性要求，将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可以缩小后备保护作用的范围。6．如由于短路电流衰减，系统振荡和电弧电阻的影响，可能使带时限的保护拒绝动作时，应根据具体情况，设置按短路电流或阻抗初始值动作的瞬时测定回路或采取其他措施。但无论采用哪种措施，都不应引起保护误动作。7．电力设备或电力网的保护装置，除预先规定的以外，都不允许因系统振荡引起误动作。8．在电力系统正常运行情况下，当电压互感器二次回路断线或其他故障能使保护误动作时，应装设断线闭锁或采取其他措施，将保护装置解除工作并发出信号。当保护不致误动作时，应设有电压回路断线信号。9．为了便于分别校验保护装置和提高其可靠性。主保护和后备保护宜做到回路彼此独立。10．采用交流操作的保护装置时，短路保护可由被保护电力设备或线路的电流互感器取得操作电源，变压器的瓦斯保护、中性点非直接接地电力网的接地保护和自动低频减载等，可由电压互感器或变电所所用变压器取得操作电源。必要时，可增加电容储能作为跳闸的后备电源。4.3电力变压器保护本次设计中双绕组变压器的保护：（1）瓦斯保护：对变压器内部的匝间短路、内部放电、内部进入气体进行保护并作为非电器量保护。纵联差动保护：对变压器内部的和引出线、套管短路故障进行保护，并作为主保护；（2）复合电压起动的过电流保护，负序电流和单相式低电压起动的过电流保护，对由外部相间短路引起的变压器过电流进行保护，并作为后备保护；（3）零序电流保护及零序间隙电流保护；（4）对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。4.4母线保护1、220kV母线：（1）装设能快速有选择地切除故障的母线保护；（2）断路器失灵保护；（3）非全相运行保护。2、60kV母线：（1）不完全电流差动式母线保护；（2）母联断路器保护；（3）断路器失灵保护。4.5线路保护1、220kV线路配置两套微机保护，包括零序电流保护、纵联保护、距离保护、综合自动重合闸。2、66kV线路配置距离保护、过流保护、方向保护、平衡保护。4.6所用变配置瓦斯保护,过流保护。4.7安全自动装置（一）一般规定：1、在电力系统中，应装设安全自动装置，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。2、电力系统安全自动装置，是指在电力网中发生故障或异常运行时，起控制作用的自动装置。3、安全自动装置因满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。（二）自动重合闸装置：1、220kV线路配置综合重合闸装置。2、60kV线路配置三相一次自动重合闸装置。3、主变压器配置三相一次自动重合闸。4、60kV侧母线和220kV侧母线采用母线重合闸装置。5、装设故障滤波器。（三）自动投入装置：应装设备用电源和备用设备的自动投入装置。第5章短路电流的计算5.1计算短路电流的依据目的1、电气主接线的选择。2、选择导体和电器。3、确定中性点接地方式。4、计算软导体的短路摇摆。5、确定分裂导体间隔棒的距离。6、验算接地装置的接触电压、跨步电压。7、选择继电保护装置和进行整定计算。5.2短路计算基本假设1）正常工作时，三相系统对称运行；2）所有电源的电动势相位角相同；3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。5.3短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，5）计算短路容量，短路电流冲击值6）列出短路电流计算结果。5.4短路点的选择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发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3、选择导体和电器时，对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。对带电抗器的6～10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间阁扳前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。4、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。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路叫三相短路严重时，则应按严重情况计算。5.5短路电流计算参数1选取基本容量取各电压级的基准电压等于各电压级的平均额定电压即2、各种元件标幺值的计算线路电抗：XL*=XL系统电抗：Xsi*=Xsi*发电机：XF*=X’’d*变压器电抗：X*=短路电流周期分量有效值：IK*=短路电流冲击值：icj=2.55IK标么值转为有名值：IK=IK5.6选择结果表短路电流计算一览表短路点短路点位置运行方式短路点平均电压(kV)次暂态短路电流I″(kA)冲击电流ich(KA)短路容量S″(MVA)稳态电流I∞(kA)短路容量S∞(MVA)D1220kV母线母联开关在合位2303.7029.4414744.011597D266kV母线两台并列638.2721.099029.431029D3单台运行635.9515.176496.57717具体短路电流计算具体见计算说明书。第6章电气设备的选择6.1概述电气设备的选择必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。6.2断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流。项目额定电压额定电流开断电流短路关合电流热稳定动稳定断路器———断路器的额定电压———电网电压———断路器的额定电流——流过断路器的最大持续工作电流———断路器的额定开断电流———断路器实际开断时间内的短路电流周期分量有效值———断路器的额定短路关合电流———短路冲击电流———断路器的额定耐受峰值电流——断路器的额定短路时耐受热量———电流电流热效应6.2.1按种类和形式选择电压6～220kv的电网可选用少油断路器、真空断路器和六氟化硫断路器。1、220KV断路器的选择最大工作电流=753.1ASW6——220计算数据220KV220KV125753.140KA6.43KA100KA16.4KA100KA16.4KA=402×4KA2·S4.925KA2·S2、66KV断路器的选择长期工作电流=576.3ALW6——63计算数据63KV63KV2500A576.3A25KA2.064KA125KA4.3KA125KA4.3KA16.615KA2·S其选择具体过程见计算说明书。6.3隔离开关的选择项目额定电压额定电流开断电流短路关合电流热稳定动稳定隔离开关———断路器的额定电压———电网电压———断路器的额定电流——流过断路器的最大持续工作电流———断路器的额定开断电流———断路器实际开断时间内的短路电流周期分量有效值———断路器的额定短路关合电流———短路冲击电流———断路器的额定耐受峰值电流——断路器的额定短路时耐受热量———电流电流热效应6.3.1按种类和形式选择隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵循倒闸操作顺序。1、220KV隔离开关的选择最大工作电流=753.1AGW4——220计算数据220KV220KV1250A753.1100KA16.4KA=402×4KA2·S4.925KA2·S2、66KV隔离开关的选择长期工作电流=576.3AGW4——63计算数据63KV63KV2000A576.3A31.5KA4.3KA16.615KA2·S其选择具体过程见计算说明书。6.4互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。6.4.1电流互感器的选择1、按设备种类和型式选择按种类和型式选择应根据使用环境条件和产品情况选择。35kv及以上配电装置，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。2、按一次额定电流和额定电压选择电磁式电流互感器的一次额定电压和额定电流必须满足Ue≥UewIe1≥Igmax式中Ue、Ie1——电流互感器一次额定电压和额定电流。Uew、Igmax——电流互感器安装处一次回路工作电压和最大长期工作电流。电流互感器一次额定电流的标准值为：10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、75A以及它们的十进位倍数或小数。3、按标准级选择为了保证电流测量仪表的准确级，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。选择结果表型号额定电流比(A)热稳定电流动稳定电流LCWB-220W2×750/5A30KA（3S）70KALCWB-66W2×1000/5A25KA63KALCWB-66W2×300/5A20KA60KALCWB-66W2×400/5A20KA60KA6.4.2电压互感器的选择1、按装置种类和型式选择电压互感器的装置种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择。对于35kv配电装置，宜采用电磁式电压互感器；对于110kv及以上配电装置，当容量和准确等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。2、一次回路电压选择为了保证电压互感器的安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压U1应在（0.91.1）Ue1范围内变动，即应满足下列条件：1.1Ue1≥U1≥0.9Ue1式中U1——电网电压；Ue1——电压互感器一次绕组额定电压。3、二次绕组和电压选择电压互感器二次绕组数量按所供给仪表和继电器的要求确定。电压互感器二次回路额定电压必须满足继电保护装置和测量用标准仪表的要求。4、按准确级选择在选择时，应首先根据继电保护装置和测量用标准仪表的接线要求，再按照所接仪表的准确级选择电压互感器的准确级。选择结果表型号电压比准确级TYD-220/-0.01220//0.1//0.1//0.1KV0.2/0.5JCC-66KV66//0.1//0.1//0.1/KV0.2/0.56.4.3互感器的配置要求1电流互感器的配置凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，以满足测量仪表、保护的需要。在未装有断路器的下列地点也应装设电流互感器：如发电机和变压器的中性点，发电机和变压器的出口。对非直接接地系统，依具体条件按三相或两相配置。2电压互感器的配置（1）电压互感器的配置应能保证在主接线运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取电压。66——220KV电压等级的每组主母线的三相上均应装设电压互感器。当需要监视好检测线路上有无电压时，出线侧一相上应装设电压互感器。6.5母线的选择6.5.1母线的型式及适用范围母线除满足工作电流、机械强度和电晕要求外，导体形状还应满足下列要求：1、电流分布均匀。2、机械强度高。3、散热良好。4、有利于提高电晕起始电压。5、安装、检修简单、连接方便。由于以上条件很难同时满足，故本变电所采用软母线形式。一般条件：（1）配电装置中软母线的选择，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、无线电于扰等条件，确定导线的截面和导线的结构型式。（2）在空气中含盐量较大的沿海地区或周围气体对铝有明显腐蚀的场所，应尽量选用防腐型铝铰线。（3）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，为保持导线表面的电场强度，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。（4）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。导线的结构型式可采用单根钢芯铝绞线组成的复导线。6.5.2截面选择说明1、为了保证母线的长期安全运行，母线在额定环境温度θ0和导体面正常发热允许最高温度θe下的允许电流Ie应大于或等于流过导体的最大持续工作电流Igmax即：Igmax≤KθIe(Kθ为温度修正系数)。2、为了考虑母线长期运行的经济性，除了配电装置的汇流母线以及断续运行或长度在20米以下的母线外，一般均应按经济电流密度选择导体的面积，这样可使年运行费用最低。经济电流密度的大小与导体的种类和最大负荷利用小时数Tmax有关。母线经济截面为S=Igmax/J。6.5.3校验说明1、电晕电压校验电晕放电会造成电晕损耗、无线电干扰、噪音和金属腐蚀等许多危害。因此，110~220kV裸母线晴天不发生可见电晕的条件是：电晕临界电压Uli应大于最高工作电压Ugmax，即：Uli＞Ugmax；220kV软母线不校验电晕的最小截面为300（mm）2。2、热稳定校验根据上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。其公式为：S≥Smin=式中：Smin——根据热稳定决定的导体最小允许截面（mm）2I∞——稳定短路电流（A）tdz——短路电流等值发热时间kf——集肤效应系数C——热稳定系数，其值与材料及发热温度有关。经过选择和校验，本设计选用母线结果见表（1）。表（1）母线选用结果表序号安装地点母线类型截面面积（mm）2载流量（A）1220kV母线2×LGJ-400/504001796260kV母线2×LGJ-630/456302374第7章电气布置及配电装置7.1电气设备布置根据方案，220KV屋外配电装置采用软母线隔离开关分相中型单列布置，66KV屋外配电装置采用软母线普通中型单列布置，220KV和66KV配电装置平行布置，出线方向180°，主变压器布置在220KV配电装置和66KV配电装置的中间。7.2配电装置7.2.1总的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、规范及技术规定，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，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术选进、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、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时，必须满足下列四点要求。节约用地我国人口众多，但耕地不多。因此，节约用地是我国现代化建设的一项带战略性的方针。配电装置少占地，不占良田和避免大量开挖土石方，是一条必须认真贯彻的重要政策。运行安全和操作巡视方便配电装置布置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求。如保证各种电气安全净距，装设防误操作的闭锁装置，采取放火、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范围和最低程度，并使运行人员在正常操作和处理事故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，便利与主控室联系等。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，如为高型及半高型布置时，要对上层隔离开关的检修、试验采取适当措施；日前不少地区以开展带电检修作业，在布置与架构类型；设置设备搬运道路，起吊设施和良好的照时条件等，此外，配电装置的设计还必须考虑分期建设和扩建过渡的便利。约三材，降低造价配电装置的设计还应采取有效的措施，减少三材消耗，努力降低造价。7.2.2设计要求满足安全净距的要求。屋外电气设备外绝缘体最低部位距地不小于2.5m屋外配电装置使用软导线时，带电部分至接地部分和不同相的带电部分之间的最小电气距离，应根据下列三种条件进行效验，并采用其中最大数值：外过电压和风偏内过电压和风偏最大动作电压、短路摇摆和风偏屋内电气设备外绝缘体最低部位距地小于2.3m时，应装设固定遮拦配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定其安全净距。屋外配电装置带电部分的上面或下面，不应有照明、通信和信号线路架空跨越或穿过；屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷的照明或动力线路跨越。施工、运行和检修的要求。1、施工的要求：1.1配电装置的结构在满足安全运行的前提下应尽量予以简化，并应考虑构件的标准化和工厂化，减少架构类型，以达到节省三材，缩短工期的目的。1.2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。屋内配电装置应考虑设备搬运的方便，如在墙上或楼板上设搬运孔等，搬运孔尺寸一般按设备外形家0.3考虑。搬运设备通道的宽度，一般可比最大设备的宽度加0.4m，对于电抗器加0.51.3工艺布置设计应考虑土建施工误差，确保电气安全距离的要求，一般不已选用规程规定的最小值，而应留有余度。这在屋内配电装置的设计中更要引起重视。1.4配电装置的设计必须考虑分期建设和扩建过渡的便利。运行的要求各级电压配电装置之间，以及他们和各种建（构）筑物之间的距离和相对位置，应按最终规模统筹规划，充分考虑运行的安全和便利。配电装置的方位应由下列因素综合考虑确定：2.1进出线方向；2.2避免或减少各级电压架空出线的交叉。2.3缩短主变压器各侧引线的长度避免交叉，并注意平面的整体性。检修要求：3.1为保证检修人员在检修电器及母线时的安全，电压为63kV及以上的配电装置，对断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧，宜配置接地刀闸。3.2屋内配电装置间隔内的硬导体及接地线上，应留有接触面和连接端子，以便于安装携带式接地线。第8章防雷保护8.1概述变电所是组成电力系统的主要部分，在选择好设备、确定好主接线及二次回路配置完好，还必须进行过电压保护的设计。雷电引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以防止直击雷和雷电波入侵，保证电气设备的安全。过电压保护有避雷针、避雷线、避雷器。避雷针的作用是防止设备受到雷的直击损害。避雷器的作用是防止雷电波的入侵。1、防止雷直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进行保护。2、对于60kV及以下的电气设备，应尽量减小感应过电压，一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体增大电气设备对电容或采用阀型避雷器的保护。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行保护。8.2直击雷的保护措施1、防止反击：设备的接地点尽量远离避雷针接地引线的入地点，避雷针接地引下线尽量远离电气设备：为防止引线向发电机回路发生反击而可能危及发电机绝缘，宜在靠近避雷针下引下线的发电机出口处装设一组避雷器。2、装设集中接地装置：上述接地应与总线地网连接，并在连接下加装集中接地装置，其工频接地电阻碍大于10Ω。3、主控室（楼）或网络控制楼及屋内配电装置直击雷的保护措施。1）、若有金属屋顶或屋顶有金属结构时，将金属部分接地。2）、若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地。3）、若结构为非导电的屋顶时，采用避雷保护，该避雷带的网络为8～10m设引下线接地。8.2.1有易燃物，可燃物设施的建筑物的保护1、独立避雷针保护对象有爆炸危险且爆炸后可能波及发电厂、变电所主设备或严重影响发供电的建筑物（如制氢站、露天氢气罐、贮存器、易燃油贮罐，厂区内的油管道，装卸油台和天然气管道以及露天贮气罐）应与独立避雷针保护、并应采