1、中文摘要發(fā)電廠及電力系統(tǒng)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學三年所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。本設計是根據(jù)“發(fā)電廠及電力系統(tǒng)”畢業(yè)任務書的要求，綜合大學三年所學的專業(yè)知識及電力工程電氣設計手冊，電力工程電氣設備手冊等書籍的有關內(nèi)容，在指導教師的幫助下，通過本人的精心設計論證完成的。整個設計過程中，全面細致的考慮工程設計的經(jīng)濟性，系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性等諸多因素，最終完成本設計方案。本設計說明書是根據(jù)畢業(yè)設計的要求，針對220/60KV降壓變電所畢業(yè)設計論文。本次設計主要是一次變電所電氣部分的設計，并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺數(shù)和形式

2、，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數(shù)，并且通過計算，詳細的校驗了各種不同設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，并對其選擇進行了詳盡的說明。同時經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，最后確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式。論文包括設計的說明和設備選擇的計算，并附有五張設計圖紙（電氣主接線圖一張、 配電裝置斷面圖兩張、平面布置圖一張、防雷保護圖一張），可為以后的設計做些參考。目 錄中文摘要I引言1第一部分 畢業(yè)設計說明書2第一章 變電所原始資料分析21.1設計題目：21.2變電所概況介紹：21.3變電所60KV的用戶負荷表21.4電力系統(tǒng)接線方式2第二章 主變壓器臺數(shù)和容量的確定4

3、2.1 主變壓器選擇的要求：42.2 主變壓器的選擇：4第三章 主接線形式的選擇及說明63.1 主接線的設計原則：63.2 主接線的設計要求：63.2.1主接線的擬定方案及選擇73.2.2 對200千伏側(cè)接線方式的論證73.2.3 對60千伏側(cè)接線方式的論證83.4 主接線的確定10第四章 短路計算114.1 短路電流計算的目的114.2 短路的基本類型114.3 短路電流計算的基本假定114.4 一般規(guī)定114.5 計算步驟124.6 計算方法12第五章 主要電氣設備的選擇13第六章 電氣總平面布置146.1 高壓配電裝置和設計原則及要求：146.2 設備的配置：156.2.1 隔離開關的配

4、置：156.2.2 電壓互感器的配置：156.2.3 電流互感器的配置：156.2.4 接地刀閘的配置：166.2.5 避雷器的配置：166.3 配電裝置的選擇：16第七章 防雷保護的規(guī)劃設計177.1 防雷保護的必要性：177.2 發(fā)電廠及變電所的防雷保護內(nèi)容：177.2.1 發(fā)電廠及變電所的防雷保護主要是兩個方面：177.2.2 發(fā)電廠及變電所為防護直擊雷，一般用避雷針（線）加以保護177.3 變電所防雷保護的對象177.4 裝設避雷針（線）的基本原則：177.5 防雷保護設計所需資料：177.6 避雷針的保護范圍計算：187.6.1 rx的確定與單支避雷針同187.6.2 保護全面積的條

5、件為187.7 防雷保護措施18第八章 繼電保護及自動裝置設計198.1 繼電保護配置的作用和要求：198.2 變壓器保護的配置198.2.1 變壓器保護的配置原則198.3 母線保護和斷路器失靈保護208.3.1 母線保護配置原則208.3.2 雙母線接地母線保護218.3.3 斷路器失靈保護218.4 線路的保護裝置218.4.1 220KV側(cè)線路保護218.4.2 60KV側(cè)線路保護228.5 自動裝置的規(guī)劃設計238.5.1 電力系統(tǒng)自動裝置的設計238.5.2 合閘裝置應按下列規(guī)定裝設：238.5.2.1 合閘裝置應按下列規(guī)定裝設：238.5.2.2 220KV以下單側(cè)電源線路的自動

6、重合閘，按下列規(guī)定裝設：248.5.2.3 220KV和330KV線路的自動合閘，按下列規(guī)定裝設：248.5.3 自動重合閘裝置應符合以下要求：248.5.4 備用電源和備用設備自動投入24第二部分 220KV/60KV降壓變電所電氣部分設計計算書25第一章 短路電流的計算251.1 所用計算公式：251.2系統(tǒng)計算電路圖和等值電路圖26第二章 主要電氣設備的選擇332.1 母線的選擇332.1.1 母線的型式及適用范圍332.1.2 一般條件：332.1.3 截面選擇說明332.1.4 熱穩(wěn)定校驗342.1.5 220KV側(cè)母線選擇342.1.6 63KV側(cè)母線選擇342.2 高壓斷路器的選

7、擇：352.2.1 220KV側(cè)斷路器的選擇352.2.2 63KV側(cè)斷路器的選擇362.3 隔離開關的選擇及校驗372.3.1 220KV側(cè)隔離開關選擇與校驗372.3.2 60KV側(cè)隔離開關選擇與校驗382.4 電流互感器的選擇及校驗392.4.1 220KV側(cè)電流互感器的選擇及校驗392.4.2 63KV側(cè)電流互感器的選擇及校驗392.5 電壓互感器選擇及校驗402.6 避雷器的選擇41第三章 避雷針的保護范圍計算423.1避雷針的定位及針距423.1.1 單根避雷針的保護半徑計算433.2 多根等高避雷針的保護范圍計算43總 結44第四章 參考文獻45致 謝4645220KV降壓變電所

8、電氣部分設計引言發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用大學三年所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。本設計是根據(jù)畢業(yè)設計的要求，針對220/60KV降壓變電所畢業(yè)設計論文。本次設計主要是一次變電所電氣部分的設計，并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺數(shù)和形式，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數(shù)，并且通過計算，詳細的校驗了各種不同設備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，并對其選擇進行了詳盡的說明。同時經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式，同時根據(jù)變電所的電壓等級及其在電力網(wǎng)中的重要地位進行繼

9、電保護和自動裝置的規(guī)劃設計，最后通過對主接線形式的確定及所選設備的型號繪制變電所的斷面圖、平面圖，同時根據(jù)所繪制的變電所平面圖計算變電所屋外高壓配電裝置的防雷保護，并繪制屋外高壓配電裝置的防雷保護圖。本設計的所有圖紙都是計算機繪制而成，最后按照要求進行畢業(yè)設計成品打印。論文包括畢業(yè)設計說明書和畢業(yè)設計計算書兩部分，并附有五張設計圖紙（電氣主接線圖一張、 變電所斷面圖兩張、平面布置圖一張、防雷保護圖一張），可為以后的設計做些參考，同時能夠比較直觀的反映本設計變電所的整體全貌。第一部分 畢業(yè)設計說明書第一章 變電所原始資料分析1.1、設計題目：220KV降壓變電所電氣部分設計1.2、變電所概況介紹

10、：1、本變電所位于某大城市的衛(wèi)星城，它主要的任務是衛(wèi)星城的工業(yè)，民用負荷送電。2、電壓等級為220/60KV。3、地區(qū)的年平均溫度為8.5，最高溫度為37.5，最低為-18。4、所址地勢平坦，交通方便，出線走廊寬闊。1.3、變電所60KV的負荷表序號負荷名稱最大符合（KW）功率因素出線方式出現(xiàn)回路數(shù)附注近期遠期12電機制造廠60000680000.85架線線2汽輪機制造廠10000120000.85架線線23化工廠375045000.85架線線245紡織工85架線線2白云變電所9000100000.85架線線2最大負荷利用小時數(shù)Tmax = 5600小時，負荷同時系數(shù)

11、0.95，線損率為5。1.4電力系統(tǒng)接線方式送電線路均為架空線，單位長度正序電抗為0.4歐姆公里。2×56km待 設 計 的變 電 所5×63MVACO=0.85220KV100KM80KM60KM5×80MVAUd=13.53×120MVAUd=13.63×100MVACO=0.852×56km 電力系統(tǒng)21000MVAX*=0.03(SJ=100MVA）第二章 主變壓器臺數(shù)和容量的確定2.1 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。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設一臺主變壓器。

12、2.變壓器裝設兩臺及以上主變壓器時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停用時，其余變壓器容量至少能保證所供電的全部一級負荷或為變電所全部負荷的6075%。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，因制造或運輸條件限制及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，當裝設一臺單相變壓器時，應沒有備用相，當主變壓器超過一臺，且各臺容量滿足上述要求時，單相變壓器組可不裝設備用相。4.變電所中的變壓器在系統(tǒng)調(diào)壓有要求時，一般采用帶負荷調(diào)壓變壓器，如受設備制造限制時，可采用獨立的調(diào)壓變壓器或預留位置。5.變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一

13、致，否則不能并列運行，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。2.2 主變壓器的選擇：1.總?cè)萘康拇_定主變?nèi)萘康拇_定應根據(jù)5-10年發(fā)展規(guī)劃進行選擇，通過對原始資料的分析，根據(jù)負荷及經(jīng)濟發(fā)展的要求，同時考慮負荷的同時系數(shù)和線損率等因素，可由公式S=k0*（1+5%）*P/cos求得。分析原始資料變電所60KV用戶負荷表（表2-1）表2-1序號負荷名稱最大符合（KW）功率因素出線方式出現(xiàn)回路數(shù)附注近期遠期12電機制造廠60000680000.85架線線2汽輪機制造廠10000120000.85架線線23化工廠375045000.85架線線2

14、45紡織工85架線線2白云變電所9000100000.85架線線2最大負荷利用小時數(shù)T = 5600小時，負荷同時系數(shù)0.95，線損率為5。通過對以上數(shù)據(jù)的計算得：遠期總有功負荷：參考同時系數(shù)： 同時系數(shù)： 參考線路損耗5%，變電所低壓側(cè)有功負荷為： cos=0.85，線損率為5%，負荷的同時系數(shù)為k0=0.95則變電所容量：重要負荷占總負荷的60%，故單臺主變?nèi)萘繛椋簽榱藫呓桦姷目煽啃院捅匾慕?jīng)濟性，所以選擇的兩臺主壓變壓器根據(jù)運行條件和負荷容量選擇。表2-2 所選SFP7180000/220變壓器型 號額定容量(kva)額定電壓（kv）連接組別損耗(kw)阻抗電

15、壓（%）空載電流（%）SFP7- 180000/ 220180000高壓低壓YN，d11負載空載1310.9242+2×2.5%66571130第三章 主接線形式的選擇及說明3.1 主接線的設計原則：變電所電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要主成部分，它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等設備的數(shù)量和接線方式，從而實現(xiàn)安全的發(fā)電、輸變電、配電的任務。根據(jù)設計規(guī)程，變電所主接線應滿足可靠性、 靈活性、 經(jīng)濟性的要求。同時還應考慮以下的因素：1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模。3）考慮負荷的重要性分級和出線回數(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

16、響。5）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響。3.2 主接線的設計要求：1.可靠性1）應重視國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析。2）主接線的可靠性包括一次部分和相應組成的二次部分在運行中可靠性的綜合。3）主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設備可以簡化接線。4）要考慮所設計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：1）調(diào)度要求，可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下，檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。2）檢修要求，可以方便地停運斷路器，母線及其繼電保護設備進行安全檢修且不

17、致于影響對用戶的供電。3.經(jīng)濟性1）投資省a.主接線力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、互感器、避雷器等一次設備。b.要能使斷電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電纜。c.要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。d.如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110KV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。2）占地面積小主接線設計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。3）電能損失小經(jīng)濟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。3.2.1 主接線的擬定方案及選擇本變電所的電壓等級為220kV/60kV，220KV側(cè)有進線2回，60kV側(cè)有出線10回

18、。根據(jù)主接線設計必須滿足供電可靠性，保證電能質(zhì)量，滿足靈活性和方便性，保證經(jīng)濟性的原則，初步在兩側(cè)各擬定兩個主接線方案，進行選擇：第一方案：220KV側(cè)采用單母線分段接線，60KV側(cè)采用雙母線接線。第二方案：220KV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線，60KV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線。 3.2.2 對220千伏側(cè)接線方式的論證 根據(jù)220-500KV變電所設計規(guī)范規(guī)定，220KV終端變電所的配電裝置，當能滿足運行要求時，宜采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋式接線等。但由于本變電所為某一大型企業(yè)的專用降壓變電所，而且裝有兩臺主變壓器，220KV側(cè)配電裝置采用線路變壓器組或橋式

19、接線無法滿足可靠性的要求及將來的符合增長， 為保證其可靠性， 220千伏系統(tǒng)接線擬采用單母線分段與單母線分段帶旁路母線兩種接線方式。 接線簡圖見圖2-1和圖2-2。 圖3-1單母線分段 圖3-2 單母線分段帶旁路母線3.2.2.1 技術比較兩種接線的優(yōu)、缺點比較見表31。表31 兩種接線的優(yōu)、缺點比較表接線方式優(yōu) 點缺 點單母線分段接線簡單、清晰、操作方便、采用設備少、便于擴建和采用成套配電裝置。1、接線不夠靈活。當母線與母線刀閘故障或檢修時，將造成整個配電裝置停電。2、當進出線斷路器檢修時，中斷該回路工作。單母線分段帶旁路1、用斷路器把母線分段后，對重要負責用戶可以從不同的母線段引出兩個回路

20、，有兩個電源，具有供電可靠性。2、操作靈活。3、檢修任一斷路器時不中斷對用戶的供電。1、配電裝置復雜，接線復雜，運行操作復雜。2、分段斷路器用作旁路開關時，兩段母線并列運行。但當其一段母線故障時，整套配電裝置停止工作，在拉開分段刀閘時恢復無故障母線工作。3、斷路器刀閘間的閉鎖復雜。3.2.2.2 經(jīng)濟性比較 單母線分段與單母線分段帶旁路接線所用一次設備統(tǒng)計表見表32。從上表對比可以看出，單母線分段接線較單母線分段帶旁路母線接線節(jié)省設備。單母線分段帶旁路母線接線電氣設備使用多，占地面積大，投資大，所以從經(jīng)角度來看，采用單母線分段接線較為經(jīng)濟。接線方式斷路器隔離開關電流互感器電壓互感器避雷器母線單

21、母線分段少少少相同相同少單母線分段帶旁路多多多相同相同多 表32 設備統(tǒng)計結果表綜合以上分析，本變電所220KV側(cè)選用單母線分段接線方式。3.2.3 對60千伏側(cè)接線方式的論證 60KV側(cè)擬采用雙母線接線與雙母線帶旁路母線接線，接線簡圖見圖3-3和圖3-4。 單斷路器的雙母線接線：單斷路器的雙母線接線中，每個回路均通過一臺斷路器和兩組隔離開關，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，此接線有以下幾個優(yōu)點：（1）可以輪流檢修母線而不影響供電，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的倒閘操作，全部切換到另一組母線上。

22、（2）檢修任一母線的隔離開關時，只停該回路。當某一回路的一組母線隔離開關發(fā)生故障時，只要將該隔離開關所在的回路和所連接的母線停電，就可以對該隔離開關進行檢修，不影響其它回路。（3）一組母線故障后，能迅速恢復該母線所連接回路的供電，即被切除回路可迅速恢復送電。（4）運行高度靈活。電源和線路可以任意分配在某一組母線上，能夠靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式和潮流變化的要求。（5）擴建方便。雙母線接線方式可以沿著預備的擴建端向左右擴建，而不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配，也不會引起原有回路的停電。（6）便于實驗。在個別回路需單獨進行實驗時，可將該回路單獨接至母線。單斷路器的雙母線接線也有自己的缺點：（1

23、）任一臺斷路器拒動，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，全部電源及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）當母線故障或檢修時，隔離開關作為切換電器，容易發(fā)生誤操作。（5）在檢修任一進出線回路的斷路器時，將使該回路停電。 圖3-3 雙母線接線 圖3-4 雙母線帶旁路接線雙母線帶旁路母線接線 ：除了具有雙母線接線的優(yōu)點外，雙母線帶旁路接線方式還具有許多其它的點： 當進出線檢修時，可由專用旁路斷路器代替，通過旁路母線供電。但當設置了專用旁路斷路器后，設備的投資和配電裝置的占地面積都有所增加。根據(jù)電力工程設計

24、手冊的要求，主接線應滿足可靠性、靈活性，并在此基礎上考慮做到經(jīng)濟合理。（1）可靠性。本變電所用戶較多，負荷容量較大， 要求供電可靠性較高。當采用可靠性高的六氟化硫斷路器時，選擇雙母線帶旁路可以滿足出線斷路器或者母線檢修時設備可以不停電。但雙母線接線是不可以滿足這個要求的。（2）靈活性。采用雙母帶旁路接線，各個電源和回路的負荷可以任意分配到某一組母線上，可以靈活地適應系統(tǒng)中各種接線方式和潮流變化的需要。（3）經(jīng)濟性。單斷路器的雙母線接線比雙母線帶旁路母線接線雖少用了一組旁路母線、一組斷路器以及幾組隔離開關，投資相對減少，但是鑒于企業(yè)將來的擴建或者發(fā)展這個投資還是很客觀的。3.4主接線的確定根據(jù)2

25、20-500KV變電所設計技術規(guī)程SDJ288規(guī)定，3560KV配電裝置當出線回數(shù)為47回時，宜采用單母線帶旁路接線；當出線回數(shù)為10回及以上時，宜采用雙帶旁路接線。綜合以上分析，本變電所60KV側(cè)出線回數(shù)為10回，宜選用雙母帶旁路接線方式。. 綜合以上所說，本設計中220KV側(cè)采用單母分段接線，60KV側(cè)采用雙母帶旁路接線。第四章 短路計算4.1 短路電流計算的目的1.電氣主接線的選擇2.選擇導體和電氣設備，保證設備在正常運行情況下，都能正常工作，保證安全可靠，而且在發(fā)生短路時保證不損壞。3.選擇斷電保護裝置。4.2 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

26、相接地短路，其中三相短路是對稱短路。為了檢驗和選擇電氣設備和載流導體，以及為了繼電保護的整定計算，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值。I：超瞬變或次暫態(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。4.3 短路電流計算的基本假定1.正常運行時，三相系統(tǒng)對稱運行。2.所有電源的電動勢相位角相同。3.電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵蕊的電氣設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.不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。6.元件的計算參數(shù)取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。7.輸電線路和電容略去

27、不計。4.4 一般規(guī)定1.驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，確定適中電流時，應按可能發(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行的接線方式。2.選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3.選擇導體的電器時，對不帶電抗器的回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4.導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，以及電器開斷電流，一般按三相短路計算，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相，兩相

28、接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。4.5 計算步驟1.畫等值電抗圖1）首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷開關，線路電容，各元件電阻。2）選取基準容量和基準電壓。3）計算各元件的電抗標么值。2.選擇計算短路點3.求各短路點在系統(tǒng)最大運行方式下的各點短路電流。4.各點三相短路時的最大沖擊電流和短路容量。5.列出短路電流計算數(shù)據(jù)表。4.6 計算方法標么值法：取基準容量Se=100MVA，基準電壓Ue=Uav計算用公式：發(fā)電機電抗：.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.標么值轉(zhuǎn)為有名值：IK=Ie具體計算過程及結果見畢業(yè)設

29、計計算書。第五章 主要電氣設備的選擇電器設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使電器主接線和配電裝置達到安全經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，在安全、可靠的前提下，應根據(jù)工程情況在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體的選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。電器設備選擇的一般原則：1）應滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。2）應滿足安裝地點和使用環(huán)境條件要求。3）應滿足在短路條件下

30、的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求。4）應考慮操作的頻繁程度和開斷負荷的性質(zhì)。5）對電流互感器的選擇應計其負載和準確度級別表5-1為待設計變電所的主要電器設備，具體計算過程和所選的各個電器設備的具體參數(shù)見畢業(yè)設計計算書。表5-1 主要設備選擇一覽表設備名稱安裝地點型號斷路器220KV側(cè)LW11-220（P）60KV側(cè)LW（OFPI）63隔離開關220KV側(cè)母線/220KV側(cè)出線GW6-22060KV側(cè)GW4-63電流互感器220KV側(cè)LCWB7-220W160KV側(cè)LCWB563電壓互感器220KV側(cè)JDC-220(GYW2)60KV側(cè)JDCF-63避雷器220KV側(cè)FZ-220J60KV側(cè)FZ-60主變中

31、性點FCZ-110J母線220KV側(cè)LGJ-40060KV側(cè)100×8mm2矩形鋁導線第六章 電氣總平面布置6.1 高壓配電裝置和設計原則及要求：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電器，載流導體和輔助設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，分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置兩種。配電裝置是變電所的一個重要組成部分，電能的匯集和分配是通過各級電壓的配電裝置實現(xiàn)的，因此，在設計配電裝置時應滿足以下的要求：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、檢修的方便。在保證安全

32、可靠的條件下，應盡量降低配電裝置的造價，減少有色金屬和鋼材的消耗，并應減少占地面積，除此之外配電裝置還應有擴建的可能性。配電裝置的整個結構尺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，無論正常或過電壓的情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。屋內(nèi)、外配電裝置中各項安全凈距尺寸，在高壓配電裝置設計技術規(guī)程中被分為A、B、C、D、E五項，作為設計配電裝置時的根據(jù)，其中A值是基礎，其余各值是在A值的基礎上，加上運行維護、搬運和檢修工具活動范圍及施工誤差等尺寸而得。各項凈距數(shù)值可查閱有關規(guī)程。在配電裝置的具體

33、設計中，應遵循電力工業(yè)管理法規(guī)、高壓配電裝置設計技術規(guī)程、建筑設計防火規(guī)范等有關規(guī)定，高壓配電裝置設計的一般原則：1.節(jié)約用電。2.運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。屋外配電裝置與屋內(nèi)配電裝置的比較，所具有的特點：1.屋外配電裝置的土建工程量少，施工時間短，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性。3.巡視檢查清楚，便于擴建和設備更新。4.維護操作不方便 因為隔離開關的操作以及對各種開關電器的巡視檢查，在任何天氣條件都必須在露天進行。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

34、式。中型配電裝置是所有開關電器都安裝在較低的基礎和支架上，母線一般采用鉸線和懸垂絕緣子串組成，懸掛在門型構架上，母線水平面高于開關電器的水平面。高型配電裝置是指開關電器分別安裝在幾個水平面內(nèi)，斷路器安裝在地面基礎支架上，母線隔離開關在斷路器之上，主母線又在母線隔離開關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架上。其特點是布置緊湊、集中，占地面積小，操作維護條件較差兩組母線隔離開關分層操作，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，還要設置搬運通道，為了便于變壓器等笨重的設備。當變壓器的油量超過

35、1000公斤時，為了防止事故時，油的燃燒和蔓延，應在其下面設置能容納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，池內(nèi)鋪設厚度不小于250mm的卵石層。由規(guī)程，35KV及以下應建設屋內(nèi)配電裝置。屋外配電裝置不需建造房屋，投資較少。設計高壓配電裝置時，還應遵循以下設計原則：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.注意設備選型6.2 設備的配置：6.2.1 隔離開關的配置：1.接在變壓器引出線上或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關。2.接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離

36、開關。3.短路器兩側(cè)均應配置隔離開關，以便檢修斷路器是隔離電流。4.中性點直接接地的普通形變壓器均宜配置隔離開關。6.2.2 電壓互感器的配置：1.電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線有關，應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。2.60220KV電壓等級的每組主接線的三相應裝電壓互感器3.當需監(jiān)視和檢測線路有無電壓時，出線側(cè)的一組上應裝設電壓互感器。6.2.3 電流互感器的配置：1.凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數(shù)量應滿足測量儀表、保護和自動化的要求。2.在未裝設斷路器的發(fā)電機和變壓器中性點，應裝設電流互感器。3.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。

37、6.2.4 接地刀閘的配置：1.為保證電器和母線的檢修安全，35KV以上每段母線根據(jù)長度宜裝設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在母線電壓互感器的隔離開關上和母聯(lián)開關上，也可裝設于其它母線回路。2.60KV及以上的斷路器兩側(cè)隔離開關和線路隔離開關的線路側(cè)宜配接地刀閘，雙母線接線兩組母線隔離開關的斷路器側(cè)可共用一組接地刀閘。3.旁路母線一般裝設一組接地刀閘，裝設在旁路隔離開關的旁路母線側(cè)。4.60KV及以上主變母線隔離開關的主變側(cè)宜裝設一組接地刀閘。6.2.5 避雷器的配置：1.配電裝置每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器的除外。2.220KV及以下變壓器到避

38、雷器的電器距離越過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。3.下列情況下的變壓器中性點應裝設避雷器：1)中性點直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點分級絕緣且有隔離開關時。2)不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點。3)110220KV線路側(cè)一般不裝設避雷器。6.3 配電裝置的選擇：本設計為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，布置清晰、美觀，可省去大量構架，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，在污穢嚴重或地震烈度較

39、高的地區(qū)，不宜采用。同時選擇220KV出線和60KV出線兩個斷面圖。第七章 防雷保護的規(guī)劃設計注：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。7.1 防雷保護的必要性：無論是直擊雷或是感應雷，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。行波侵入室內(nèi)時，是以高電位引入的，常常危及人身安全并損壞電器設備，因此防雷保護必須考慮。7.2 發(fā)電廠及變電所的防雷保護內(nèi)容：7.2.1 發(fā)電廠及變電所的防雷保護主要是兩個方面：1.對直擊雷的防護。2.對沿線路侵入的雷電沖擊波的防護。7.2.2 發(fā)電廠及變電所為防護直擊雷，一般用避雷針（線）加以

40、保護。避雷針（線）的主要作用是主動引導雷電流安全入地，從而保護發(fā)電廠變電所免受直擊雷害。7.3 變電所防雷保護的對象A類：電工裝置B類：需要采取防雷措施的建筑物和構筑物7.4 裝設避雷針（線）的基本原則：1.一方面應使所有的被保護物處于避雷針（線）保護范圍之內(nèi)，即要求避雷針（線）高于被保護物，且兩者之間的距離又不能太遠，以保證雷擊避雷針（線），而被保護物免遭雷擊。2.避雷針（線）遭受雷擊時，強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物。因此避雷針（線）和引下線，接地體與被保護物之間還應保持足夠的

41、電氣距離。7.5 防雷保護設計所需資料：1.要求變電所附近氣象資料2.要求變電所主接線圖及電器設備布置圖3.其它需要保護的設備和設施4.變壓器入口電容7.6 避雷針的保護范圍計算：7.6.1 rx的確定與單支避雷針同rx=(h-hx)P-當hxh/2rx=(1.5h-2hx)P-當hx<h/2其中 rx避雷針在hx水平面上的保護半徑（m）hx被保護物的高度h-避雷針的高度當h30時，P=1；120h>30時，P=5.5/hh>120m,P=5.5/7.6.2 保護全面積的條件為D8haP其中D為通過由三支避雷針所形成的三角形頂點圓的半徑，或以避雷針為頂點的四角形的對角線。7.

42、7 防雷保護措施1.在變電所的220KV構架上、高壓配電裝置的中心位置和60KV出線構架附近共安裝10支30米高的避雷針。2.在在變壓器中性點、母線電壓互感器上分別安裝一組避雷器。3.在220KV、60KV進線和出線上分別安裝避雷線。第八章 繼電保護及自動裝置設計8.1 繼電保護配置的作用和要求：電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路。在發(fā)生短路時可能產(chǎn)生以下的后果：1.通過故障點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

43、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)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至使整個系統(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，這種情況屬于不正常運行狀態(tài)。系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機突然甩負荷而產(chǎn)生的過電壓，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運行狀態(tài)。故障和不正常運行狀態(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備的損壞。在電力系統(tǒng)中，除應采取各項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)安全運行的最有效方法之一。這種保護裝置就是繼電

44、保護裝置，其能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：1.自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，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正常運行；2.反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤操作。電力系統(tǒng)對繼電保護的要求是：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。8.2 變壓器保護的配置8.2.1 變壓器保護的配置原則變壓器一般應裝設下列繼電保護裝置1

45、.反應變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護，容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護，當油箱內(nèi)不故障產(chǎn)生清為瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號，當產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。2.相間短路保護反應變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動保護火電流速斷保護，對其中性點直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護作用。容量為6300KVA一下并列運行的變壓器，以及10000KVA一下單獨運行的變壓器加裝電流速斷保護（本設計不加裝電流速斷保護）容量為6300KVA及以上，廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，應裝設縱聯(lián)差動保護，對所有升壓

46、變壓器及15000KVA及以上的降壓變壓器，一般宜采用三相三繼電器式接線。3.相間后備保護 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，在變壓器上可裝設過電流保護。對于單側(cè)電源的雙卷降壓變壓器，如高壓側(cè)中性點有可能直接接地運行，為防止高壓側(cè)電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時導致保護非選擇性動作，供高壓側(cè)過電流保護用的電流互感器二次線圈可接成三角形。4.中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。110KV及以上中性點直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點可能接地運行，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裝設零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。（11

47、0KV及以上中性點直接接地采用分級絕緣）5.過負荷保護對于400KV及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的后備電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設過負荷保護，過負荷保護迎接于一相電流上，帶有時限動作與信號。6.過電流保護過激磁保護適用于500KV及以上的大容量的變壓器，本設計不加裝此保護。通過以上的分析可以確定變壓器應加裝的保護及保護安裝位置，見表8-1。表8-1 變壓器保護及其安裝位置保護類型安裝位置瓦斯保護變壓器油枕和油箱間縱聯(lián)差動保護變壓器兩側(cè)過電流保護電源側(cè)零序電流保護變壓器中性點接地側(cè)過負荷保護高壓側(cè)8.3 母線保護和斷路器失靈保護8.3.1 母線保護配置原則母線故障

48、是電氣設備最嚴重的 故障之一，它將使連接在母線上的所有元件被迫停電，當未裝設專用的母線保護時，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護的后備保護作用切除，這將延長故障切除時間，并往往會擴大停電范圍，對高壓電網(wǎng)安全運行不利，因此，35500KV的發(fā)電廠或變電所母線上，在下列情況下，應裝設專用的母線保護裝置。1.110KV及以上雙母線。2.110KV及以上單母線，重要發(fā)電廠或110KV及以上重要變電所的3566KV母線需按照裝設全線速動保護的要求，必須快速切除母線上的故障時，應裝設。專用保護應根據(jù)母線的重要程度應滿足以下要求：對于雙母線并列，母線保護應保證先跳開母聯(lián)斷路器，以防止失去選擇性。對于平行線接

49、于不同的母線，當母線保護動作時，應閉鎖橫差保護，以防止誤動作。母線保護不限制母線運行方式，在母線破壞固定聯(lián)結時，母線保護裝置能有選擇性的動作。在一組母線或一般母線無電合閘時，應能快速而有選擇性的切除故障母線。在外部短路不平衡電流的作用下或交流回路斷線時，母線保護不應動作。8.3.2 雙母線接地母線保護目前已被使用的母線保護有以下幾種：1.母線完全差動保護。2.母線不完全差動保護。3.雙母線固定連接的完全差動保護。4.母聯(lián)電流相位比較式母線保護。5.電流相位比較式母線保護。目前在110220KV電網(wǎng)中應用較多的是母聯(lián)電流相位比較差動保護，這種保護適用于并列運行的雙母線母聯(lián)斷路器合閘運行，不限制元

50、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保護，較廣泛用于110220KV的雙母線系統(tǒng)。 本設計220KV側(cè)和60KV側(cè)母線均采用母聯(lián)電流比相式差動保護，保護選擇見表8-2所示。表8-2 母線保護選擇表母線保護220KV側(cè)母聯(lián)電流比相式差動保護60KV側(cè)母聯(lián)電流比相式差動保護8.3.3 斷路器失靈保護220KV及以上電壓的電網(wǎng)中，各廠站相應電壓級均應裝設。在高壓和超高壓電網(wǎng)中，斷路器失靈保護作為一種近后備保護方式得到了普遍的采用，其目的是當發(fā)生故障時斷路器拒動（含跳閘回路異常因素所致）時，快速而有選擇性的切除故障。8.4 線路的保護裝

51、置8.4.1 220KV側(cè)線路保護1.配置原則1）規(guī)程規(guī)定：110-220KV直接接地電力網(wǎng)的線路，應裝設反應接地短路的保護裝置，雙側(cè)電源線路宜裝設階段式距離保護。2）規(guī)程規(guī)定：110220KV電網(wǎng)的線路上，應裝設線路快速動作的高頻保護作為主保護，距離保護作為后備保護。當線路上發(fā)生故障時，如不能全線快速的切除故障；則系統(tǒng)的穩(wěn)定運行將遭到破壞。在雙側(cè)電源線路上，如果要求全線速動切除故障時。2.220KV線路的接地保護1）宜裝設帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護。2）對某出線路，如方向性的接地距離保護可以明顯改善整個電力網(wǎng)接地保護的性能時，可裝設接地距離保護并輔之以階段式零序電流。3）正常運行方

52、式下保護安裝處短路，電流速斷保護有1.2以上靈敏度時，則可裝設此相保護。4）高頻保護：采用相差高頻保護相差高頻保護適用于200KM以內(nèi)的110220KV輸電線路。主要優(yōu)點：相差高頻保護在非全相運行時不會誤動作，所以無需加非全相的閉鎖裝置，簡化接線，同時在系統(tǒng)振蕩過程中，被保護線路內(nèi)部發(fā)生故障時，相差高頻保護瞬時的切除故障。高頻保護工作狀態(tài)不受電壓回路斷線影響，測量元件均反應電流量無電壓回路。經(jīng)過以上分析確定220KV線路保護。主保護：高頻保護。后備保護：三段式距離保護。接地保護：零序、段保護。8.4.2 60KV側(cè)線路保護并列運行的平行線路，可裝設橫聯(lián)差動方向保護或電流平衡保護作為主保護，距離平衡保護作為后備保護。主保護可以選用橫聯(lián)差動方向保護有相繼動作區(qū)和死區(qū)，而電流平衡保護只有相繼動作無死區(qū)，并且相繼動作區(qū)比橫差動保護小，而且動作迅速，靈敏度足夠大，并且接線簡單等優(yōu)點，其缺點是只能應用于有電源的一側(cè)的雙回路上，在無源的一側(cè)不能采用，這一缺點對本設計不產(chǎn)生影響，因此主保護采用電流平衡保護。綜上述分析，60KV側(cè)線路保護為：主保護：電流平衡保護。后備保護：距離保護。線路保護選擇見表8-3所示。表8-3 線路保護選擇表線路保護220KV側(cè)主保護高頻差動保護后備保護三段式距離保護接地保