220kV變電站初步設計-初稿

年4月19日220kV變電站初步設計-初稿文檔僅供參考，不當之處，請聯(lián)系改正。220kV變電站設計姓名：孟宇日期：9月220KV變電站初步設計第1章概述1.1概述隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活中。電能能夠方便的轉(zhuǎn)化為期她形式的能源，例：機械能、熱能、光能、磁能等，而且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，能夠輸送到需要它的人和工作場所和生活場所。電能的應用規(guī)模也很靈活以電能作為動力，能夠促進工農(nóng)業(yè)的機械化和自動化。保證產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高勞動生產(chǎn)率。同時提高電氣化程度以電能代替其它形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑電力工業(yè)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費與其它工業(yè)的區(qū)別在于：（一）、與國民經(jīng)濟各部門的關(guān)系非常密切。（二）、電力系統(tǒng)從一種運行方式過度到另一種運行方式的過度，過程非常短促。（三）、電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費實際上同時完成的不能大量儲存。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)。它擔負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務。對國家經(jīng)濟的發(fā)展有著極其重要的作用。本次所設計變電站擔負著向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電及變電所附近的地區(qū)負荷供電，承擔著該市的輸變電任務。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)設計應在國家計劃經(jīng)濟的指導下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進一步研究提出系統(tǒng)設計的具體方案；應合理利用能源，合理布局電源和網(wǎng)絡，使發(fā)、輸、變電及無功建設配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)的繼電保護設計，系統(tǒng)自動裝置設計及下一級電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。設計方案應技術(shù)先進、過度方便、運行靈活、切實可行，以經(jīng)濟、可靠、質(zhì)量合格和充分的電能來滿足國民經(jīng)濟各部門與人民生活不斷增長的需要。第1.0.6條：系統(tǒng)設計的設計水平可為今后第五年至第十年的某一年，并應對過度年進行研究（五年內(nèi)逐年研究），遠景水平可為第十年至第十五年的某一年，且宜與國民經(jīng)濟計劃的年份相一致。系統(tǒng)設計經(jīng)審查后，二至三年進行編制，但有重大變化時，應及時修改。該市郊220KV變電站是地區(qū)性城市變電站，它由系統(tǒng)同時向煉鋼廠和地區(qū)負荷供電，系統(tǒng)總?cè)萘繛椋篠1=200MW，S2=40MW，S3=2100MW，同時向變電站供電，變電站與系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，在整個系統(tǒng)中占有重要地位。1.2本次設計的內(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)濟合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經(jīng)濟服務。故本次220KV變電站設計主要為電氣一次部分設計。電氣一次部分設計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、無功補償?shù)脑O計、短路電流的計算、電氣設備的選擇、配電裝置和防雷保護等內(nèi)容。本部分設計主要參考了《電氣一次部分設計手冊》、《電氣一次部分設備手冊》等，按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)程和工程實例進行的。1.3本次設計的任務本次設計的主要任務是220KV的變電站的設計，設計的內(nèi)容包括電氣的一次部分的設計和計算。在一次部分中，要對電力系統(tǒng)和變電站進行總體分析，然后確定變電站電氣主接線的型式，并在此過程中進行系統(tǒng)的無功補償、調(diào)壓計算、短路電流計算以及電氣設備的選擇。在具體計算后，還要為建造變電站進行配電裝置及電氣總平面的布置設計，使建站合理化，并進行防雷設計，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，用輸電線再送到其它變電站，或經(jīng)過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的電壓和電流進行變換，集中和分配外，為了使電能的質(zhì)量良好以及設備安全，進行電壓調(diào)整、電力潮流控制以及輸配電線和變電站的保護。2.2變電站設計要求1.變電站的設計應根據(jù)工程的5—發(fā)展規(guī)劃進行做到遠，近期結(jié)合。以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系，適當考慮擴建的可能。2.變電站的設計，必須以全出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧。按照負荷性質(zhì)，用電容量，工程特點和地區(qū)供電條件，綜合國情合理地確定設計方案。3.變電站的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。4.變電站設計除應執(zhí)行本規(guī)范外，尚應符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標準和規(guī)范的規(guī)定。該變電所是一個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，同時向變電站供電，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密。（1）建設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)濟發(fā)展及人民生活需要，決定再此建設此區(qū)域性變電所。（2）建設規(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：220/110/10KV線路回數(shù)：220KV近期3回，遠景發(fā)展2回；110KV近期2回，遠景發(fā)展2回；10KV近期10回，遠景發(fā)展2回。2.3電力系統(tǒng)接線圖圖2-12.4負荷分析根據(jù)負荷允許停電程度的不同，能夠?qū)⒇摵煞譃槿齻€等級，即一級負荷、二級負荷、三級負荷。負荷等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電，一級負荷將造成人身傷亡或會引起對周圍環(huán)境嚴重污染；對工廠將造成經(jīng)濟上的巨大損失，如重要的大型的設備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴重的政治影響。二級負荷會造成較大的經(jīng)濟損失，如生產(chǎn)的主要設備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)；還可能引起社會秩序混亂或較嚴重的政治影響。三級負荷造成的損失不大或不會造成直接經(jīng)濟損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟的發(fā)展，負荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負荷，必須有二個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。對特別重要的一級負荷應該由二個獨立電源點供電。對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷供電。對于三級負荷，一般只需一個電源供電。在110kv負荷中煉鋼廠的一類負荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產(chǎn)機械的壽命縮短和一定的經(jīng)濟損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。在10kv負荷中，汽車廠，電機廠，煉油廠一類負荷比較大；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機器損壞，甚至出現(xiàn)事故，嚴重時造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。第3章主變的選擇3.1主變選擇變壓器是變電所中最重要的和最貴重的是設備，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，油浸風冷式，油浸水冷式和強迫油循環(huán)冷卻式等。而干式變壓器又有澆注式，開啟式，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一般被稱為主變壓器，6~10KV/0.4KV的變壓器常被叫做配電變壓器。在選擇變壓器時，應選用低損耗節(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重影響變壓器安全的場所，應選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器，供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器（S9，S10-M，S11，S11-M等）；對于高建筑，地下建筑，發(fā)電廠化工等單位對消防要求較高的場所，宜采用干式電力變壓器（SC，SCZ，SG3，SG10，SC6等）；對電網(wǎng)電壓波動較大的，為改進電能質(zhì)量應采用有載調(diào)壓電力變壓器（SZ7，SFSZ。SGZ3等）降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定。主變壓器的選擇原則選擇主變壓器臺數(shù)時應考率下列原則：應滿足用電負荷對供電可靠性的要求,對供有大量一、二級負荷的變電所,應采用兩臺變壓器,以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時,另一臺變壓器對一二級負荷繼續(xù)供電.對只有二級負荷而無一級負荷的變電所,也能夠只采一臺變壓器,但必須在低壓側(cè)敷設與其它變電所相連的聯(lián)絡線作為備用電源或另有自備電源。（1）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所也能夠考慮采用兩臺變壓器。（2）除上述兩種情況外,一般車間變電所宜采用一臺變壓器.可是負荷集中且容量相當大的變電所,雖為三級負荷,也能夠采用兩臺變壓器。（3）在確定變電所主要變壓器臺數(shù)時,應適當考慮負荷的發(fā)展留有一定的余地。3.1.1變壓器容量的選擇主變?nèi)萘窟x擇應考慮：（參考《電力工程電氣設計手冊》一中的第五章）（1）主變?nèi)萘窟x擇一般應按變電所建成后5-的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變?nèi)萘繎c城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電所帶負荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘?，對有重要負荷的變電站應考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電站，當一臺主變停運時，其余主變壓器應能保證全部負荷的60％。(3)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標準化。（主要考慮備用品，備件及維修方便。）由計算結(jié)果得知應選擇容量為SSP-360000/220型。3.1.2主變臺數(shù)的考慮原則及臺數(shù)的選擇：（1）對大城市的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺主變?yōu)橐恕＃?）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設計時應考慮裝三臺的可能性。（3）對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎宜大于變壓器容量的1-2級設計，以便負荷發(fā)展時更換主變。由以上分析知應選擇兩臺主變。3.2變壓器型式的選擇3.2.1相數(shù)的選擇由相應規(guī)程規(guī)定，若站址地勢開闊，交通運輸方便，也不是由于容量過大而無法解決制造問題宜采用三相變壓器，結(jié)合以上分析，此變電所應采用三相變壓器。3.2.2繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇參考《電力工程電氣設計手冊》和相應的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果經(jīng)過主變各繞組的功率達到該變壓器容量的15％以上，或在低壓側(cè)雖沒有負荷，可是在變電所的實際情況，由主變?nèi)萘窟x擇部分的計算數(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《電力工程電氣設計手冊》和相應規(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，必須有一個繞組是△型的，中國110KV及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點，因此都需要選擇的連接方式。而6-10KV側(cè)采用△型的連接方式。故該市郊變電所主變應采用的繞組連接方式為：。3.2.3主變阻抗和調(diào)壓方式的選擇參考《電力系統(tǒng)電氣設計手冊》和相應規(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，無功分配，繼電保護，短路電流，系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運行等的方面進行綜合考慮，并應以對工程起決定性作用的因素來確定。變壓器的阻抗選擇實際上是指三個繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此變壓器能夠分為升壓結(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（帶負荷）調(diào)壓還是手動（不帶負荷）調(diào)壓方式。規(guī)程規(guī)定：在能滿足電壓正常波動情況下能夠采用手動調(diào)壓方式（手動調(diào)壓方式的變壓器便宜、維修方便）。近年來隨著對電壓質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器的質(zhì)量的提高，作為城市變電站，一般也都用有載調(diào)壓方式。綜合以上分析本設計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)型號有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)等。按一般情況，220KV變電站宜選用自然風冷式。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，線路末端的電壓應保證在額定值，因此，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。因此，對于220KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，220KV側(cè)應該選220KV,110KV側(cè)選115kv。10KV側(cè)選10.5KV。3.2.6全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中型點直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。220KV，110KV側(cè)采用分級絕緣的經(jīng)濟效益比較顯著，而且選用與中性點絕緣等級相當?shù)谋芾灼骷右员Ｗo。10KV側(cè)為中性點不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點都采用全絕緣。第4章電氣主接線設計4.1電氣主接線設計電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家的經(jīng)濟建設方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下、兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。電氣主接線是由高壓電器經(jīng)過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡，它要求用規(guī)定的設備文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細地表示電氣設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)絡的重要組成部分。設計的合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護、自動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計。在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設備和現(xiàn)化的自動裝置，從而導致投資費用的增加。因此，主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。一般應當從以下幾方面考慮：（1）投資省主接線應簡單清晰，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量，降低投資；要適當采用限制短路電流的措施，以便選用價廉的電器或輕型電器；二次控制與保護方式不應過于復雜，以利于和節(jié)約二次設備及電纜的投資。（2）占地面積少主接線設計要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，經(jīng)可能使占地面積減少。同時應注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電所，在可能和允許條件下，應采取一次設計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。（3）電能損耗少在發(fā)電廠或變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量、和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。因此,主接線的設計必須根據(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,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較,合理的選擇主接線方案。決定電壓等級和出線回數(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.應力求接線簡單,運行靈活和操作方便。3.保證運行,維護和檢修的安全和方便。4.應盡量降低投資,節(jié)省運行費用。5.滿足擴建的要求,實現(xiàn)分期過度。我們在比較各種電氣主接線的優(yōu)劣時，主要考慮其可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三個方面。我們能夠遵循以下原則來滿足其可靠性、靈活性及經(jīng)濟性。首先，在比較主接線可靠性的時候，應從以下幾個方面考慮：（1）斷路器檢修時，能否不影響供電；（2）線路、斷路器或母線故障時以及母線或隔離開關(guān)檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對Ⅰ、Ⅱ類用戶的供電；（3）變電站全部停電的可能性；（4）大型機組突然停電時，對電力系統(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)濟合理，應主要從以下幾個方面考慮，來滿足其經(jīng)濟性：（1）投資??；（2）占地面積??；（3）電能損耗少；（4）擴建和擴展的可能性。4.2主接線設計應滿足的基本要求變電所的主接線應根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。4.3接線設計結(jié)合本變電站的實際情況，220KV側(cè)有3回出線，110KV側(cè)有2回出線，10KV側(cè)有12回出線.該變電站在整個電力網(wǎng)絡中處于重要的地位，各側(cè)均不允許斷電。故可對各電壓等級側(cè)主接線設計方案作以下處理：（1）220KV側(cè)根據(jù)要求能夠草擬以下兩種方案：列表對以上兩種方案進行比較：方案項目方案I單母分段方案II單母分段帶旁母接線可靠性用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，能夠不停電檢修，供電可靠性高用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠靈活性當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電經(jīng)濟性接線簡單，增加了設備,投資較方案Ⅱ高接線簡單,運行設備少，投資少，年運行費用少由以上比較結(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）110KV側(cè)根據(jù)要求能夠草擬以下兩種方案：列表對以上兩種方案進行比較：方案項目方案I單母分段帶旁母接線方案II單母分段可靠性用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，能夠不停電檢修，供電可靠性高用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,可靠，適合用于屋內(nèi)布置，可采用手車式斷路器，這樣可保證進出線檢修時不中斷供電靈活性當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電，且擴建方便經(jīng)濟性占地面積大，多一旁路增加了投資占地面積小，但小車投資多表中分析能夠知道，110KV電壓級，綜合考慮主接線的基本要求，合理考慮市區(qū)電力負荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟狀況，經(jīng)過比較，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電力負荷的用電要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟的發(fā)展，還有擴建的可能，另外，在此用電負荷中有少量的一級負荷和二級負荷。因此，選擇了單母線分段帶旁母的主接線形式。（3）10KV側(cè)列表對以上兩種方案進行比較：基本要求/方案方案（Ⅰ）單母分段方案（Ⅱ）單母分段帶旁母接線可靠性無論檢修斷路器或變壓器故障時，均不會造成重要的電力負荷停電。使用的電氣設備比較多，出現(xiàn)故障的幾率也比較大。具有較強的供電可靠性。選擇輕型的電氣設備。使用的設備比較少，出現(xiàn)故障的幾率比較底。靈活性電氣主接線的結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)度靈活性較差。易于擴建和擴展。運行方式相對簡單，而且具有較好的靈活性。易于擴建和實現(xiàn)自動化。經(jīng)濟性使用的電氣設備多，投資大，年運行費用高。占地面積比較大。使用的設備相對少，投資少，年運行費用不高。占地面積比較小。由表中分析能夠知道，10KV電壓級，綜合考慮主接線的基本要求，合理考慮市區(qū)電力負荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟狀況，經(jīng)過比較，最后選擇第(Ⅱ)方案，即采用雙母線接線的電氣主接線形式。這種主接線形式能夠滿足市區(qū)各級電力負荷的用電要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟的發(fā)展，還有擴建和擴展的可能，另外，由于進出線回路數(shù)比較多，且各回路出線的負荷等級中一，二級負荷較多。綜上分析能夠得出：市區(qū)新建變電站的電氣主接線形式為，220KV電壓級采用單母線分段帶旁母的主接線形式，110KV電壓級采用單母線分段帶旁母的主接線形式10KV電壓級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附錄。第5章短路電流的計算供電系統(tǒng)要求正常的不間斷對用電負荷供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進行。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。所謂短路既是指載流導體相與相之間發(fā)生非正常接觸情況，在中性點直接接地的系統(tǒng)中還有各相與地之間的短路。同時論述了短路電流的計算及電氣設備的選擇與校驗。造成短路的主要原因，是電氣設備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是設備長期運行，絕緣自然老化或由于設備本身質(zhì)量低劣，絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿，或設備質(zhì)量合格，絕緣合乎要求而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設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荷電流大的多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安甚至幾千萬安。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害：1）短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，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)火災事故。2）短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設備的正常運行。3）短路時保護裝置動作，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）嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。5）不對稱短路包括單相短路和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強的不平衡交變電磁場，對附近的通信線路、電子設備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。由此可見，短路的后果十分嚴重，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確的選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩(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不至損壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計算短路電流。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質(zhì)是兩相短路。按短路電路得對稱性來分，三相短路屬對稱性短路其它形式為不對稱性短路。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重。為了是電力系統(tǒng)中的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此，作為選擇和校驗電氣設備用的短路計算中，以三相短路計算為主。實際上，不對稱短路也能夠按對稱分量發(fā)將不對稱的短路電流分解為對稱的正序、負序和零序分量，然后按對稱量來分析和計算，因此對稱的三相短路分析計算也是不對稱短路分析計算的基礎。因此，本文的短路電流計算都以三相短路為例。5.1短路電流的計算目的5.1.1短路電流的危害在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，一般可達數(shù)千安，短路電流經(jīng)過電氣設備和導線必然要產(chǎn)生很大的電動力，而且使設備溫度急劇上升有可能損壞設備和電纜；在短路點附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動機正常工作；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當短路點離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機失去同步，而使整個電力系統(tǒng)的運行解列。5.1.2計算短路電流的目的計算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗電器設備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進行繼電保護裝置的整定計算。為了達到上述目的，須計算出下列各短路參數(shù)：I″—次暫態(tài)短路電流，用來做為繼電保護的整定計算和校驗斷路器額定斷流容量。應采用（電力系統(tǒng)在最大運行方式下）繼電保護安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護裝置的整定值?！喽搪窙_擊電流，用來檢驗電器和母線的動穩(wěn)定。I—三相短路電流有效值，用來檢驗電器和母線的熱穩(wěn)定。S″—次暫態(tài)三相短路容量，用來檢驗斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。5.2短路電流的計算5.2.1短路電流計算結(jié)果表5-1短路點電流計算結(jié)果類別短路點K113.6812.7412.7712.7734.82K25.7464.574.5954.59714.627K317.1917.1917.1917.1943.755.2.2短路電流的計算過程一般情況下，最大短路電流出現(xiàn)在三相短路的情況下，實際上應該將各短路點短路時的電流值計算出并進行比較，以得出最大的短路電流值。結(jié)合本次設計的實際情況，我們按最嚴重母線短路來考慮，在母線上三相短路電流最大，因此，設三個短路電流計算點，即k1、k2、K3。k1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變壓器并聯(lián)時處于最大值，因此我們這里主要介紹在兩臺變壓器并聯(lián)情況下的短路電流。原理圖為：（a）(b)（１）取SB=100MVA，UB為各電壓級的平均額定電壓Uav，利用式計算書各元件的電抗。發(fā)電機G1～G4：發(fā)電機G5、G6：系統(tǒng)S：變壓器T1～T4：變壓器T5、T6：主變壓器T7、T8：架空線路L13、L14、L15：等值電路如圖（a）所示。當Ｋ１短路時：(Ⅰ)網(wǎng)絡化簡，求轉(zhuǎn)移阻抗。（c）Xl８，Xl３串聯(lián)得Xz１；Xl９，Xl４串聯(lián)得Xzz,見圖（d）。(d)(Ⅱ)利用Y—△轉(zhuǎn)換法，將等值電路化簡為圖（e）所示（e）Xz０為Ｓ對K１的轉(zhuǎn)移阻抗，Xz３為Ga對K１的轉(zhuǎn)移阻抗，Xz４為Gb對K２的轉(zhuǎn)移阻抗。(Ⅲ)各電源的計算電抗，用式計算(Ⅳ)，查運算曲線表得。則=13.68（KA）當tk=1.2s時當K2點短路時(f)利用法等效（g）查運算曲線字表得I′II=3.159I′III=0.485其中即:當tk=1.2s時=4.597（KA）當K3點短路時利用法等效各電源的計算阻抗為查運算曲線字表得I′III=0.292由于其中即當tk=1.2s時第6章電氣設備選擇6.1概述6.1.1電氣設備選擇6.1.1.1本次設計中電氣選擇的主要任務（1）導體和絕緣子導體的選擇主要有：各電壓級的匯流母線及各電壓級的絕緣子等。（2）電氣設備電氣設備包括各電壓級的斷路器、旁路斷路器、分段斷路器、以及相應的隔離開關(guān)、熔斷器等。用于保護和測量用的電流互感器，包括穿墻套管選擇及其一次接線的編號。6.1.1.2選擇導體和電器的一般原則根據(jù)《導體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》SDGJ14-86第1.1.2條規(guī)定：（1）應力求技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理；（2）應滿足正常運行、檢修、短路、過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；（3）應按當?shù)丨h(huán)境條件校準；（4）選擇的導體品種不宜過多；（5）應與整個工程建設標準協(xié)調(diào)一致；（6）選用新產(chǎn)品應積極慎重，新產(chǎn)品應有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。6.2選擇導體和電器的技術(shù)條件6.2.1按長期工作條件選擇參考《導體和電器的選擇設計技術(shù)規(guī)定》第1.1.3條:選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓。即：其中，一般按照選擇電氣設備的額定電壓。第1.1.4條:選用導體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流，由于高壓開路電器沒有連續(xù)過載能力，在選擇其額定電流時，應滿足各中可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。在斷路器、隔離開關(guān)、空氣自然冷卻限流電抗器等電器各部分的最大允許發(fā)熱溫度，不超過《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》GB763-74所規(guī)定的數(shù)值情況下，當這些電器使用在環(huán)境溫度高于+40℃（但不高于+60℃）時，環(huán)境溫度每增加1℃，減少額定電流的1.8%；當使用在環(huán)境溫度低于+40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，增加額定電流的0.5%，但其最大過負荷不得超過額定電流的20%。即：對于導體：對于電器：*的計算方法1．匯流主母線①220KV主母線：按實際功率分布進行計算②110KV主母線：③10kV主母線：2．旁路母線回路3．主變的引下線4．出線單回線：雙回線：5．母聯(lián)回路6．分段回路（K=0.5～0.8）6.3導體和電器的選取及校驗條件6.3.1導體的選擇6.3.1.1母線的選擇參考《導體和電器選擇設計技術(shù)規(guī)定》：第2.1.3條：載流導體宜采用鋁質(zhì)材料，下列場所可選用銅質(zhì)材料的硬導體。（1）持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線端部或采用硬鋁導體穿墻套管有困難時；（2）污穢對銅腐蝕較輕微而對鋁有較嚴重腐蝕的場所。第2.3.1條：20KV以下回路的正常工作電流在4000A及以下時，宜采用矩形導體，在4000-8000A時，宜選用槽形導體。110KV及以上高壓配電裝置，當采用硬導體時，宜選用鋁合金管形導體。6.3.1.210KV出線電纜選擇（1）依據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》電力電纜應按下列條件選擇和校驗:a.電纜芯線材料及型號b.額定電壓c.截面選擇d.允許電壓降校驗e.熱穩(wěn)定校驗f.電纜的動穩(wěn)定由廠家保證，可不必校驗。（2）電纜芯線材料及型號選擇電纜芯線有銅芯和鋁芯，國內(nèi)工程一般選用鋁芯，電纜的型號應根據(jù)其用途，敷設方式和使用條件進行選擇，該市變電站10KV出線選用三相鋁芯電纜。（3）電壓選擇：電纜的額定電壓應大于等于所在電網(wǎng)的電壓。（4）截面選擇：電力電纜截面一般按長期發(fā)熱允許電流選擇，當電流的最大負荷利用小時數(shù)大于5000小時且長度超過20m時，應按經(jīng)濟電流密度選擇。6.3.2電器選擇6.3.2.1斷路器選擇按照《電力工程設計手冊》高壓斷路器選擇規(guī)定：斷路器型式的選擇除應滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定選擇斷路器。根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）第6—2節(jié)規(guī)定：35KV及以下，可選用少油、真空、多油斷路器等，應注意經(jīng)濟性。35KV—220KV可選用少油、SF6、空氣斷路器等。綜合考慮，盡量利用經(jīng)過國家鑒定推薦使用的新產(chǎn)品，又220KV為檢修方便，選用SF6斷路器，110KV也選用SF6斷路器，10KV側(cè)采用真空斷路器。6.3.2.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中常見的開關(guān)電器，它需要與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的型式較多，按安裝地點不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式；另外，還有V形隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的型式對配電裝置的布置和占地面積有很大影響。隔離開關(guān)選型時應根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來決定。本變電站選擇操作靈活有經(jīng)濟的手車式隔離開關(guān)。由于本設計中采用手車式斷路器，除10KV以外、220KV、110KV側(cè)均選用隔離開關(guān)。6.3.2.3電壓互感器選擇依據(jù)《電力工程設計手冊》對電壓互感器配置的規(guī)定：a.電壓互感器的配置與數(shù)量和配置、主接線方式有關(guān)，并應滿足測量、保護周期和自動裝置的要求。電壓互感器應能在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，周期點的兩側(cè)都能提取到電壓。b.6～220KV電壓等級的一組主母線的三相上應裝設電壓互感器，旁路上是否需要裝設壓互，應視各回出線外側(cè)裝設壓互的情況和需要確定。c.當需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應裝設壓互。根據(jù)《導體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》SDGJ14-86：第10.0.1條：電壓互感器應按下列技術(shù)條件選擇和校驗a.一次回路電壓b.二次電壓c.二次負荷d.準確度等級e.繼電保護及測量的要求第10.0.3條：電壓互感器的型式應按下列使用條件選擇：3～20KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。110KV及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。第10.0.7條：用于中型點直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100V，用于中性點非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100/3V。根據(jù)以上原則，可選擇電壓互感器。6.3.2.4電流互感器選擇根據(jù)《導體和電器選擇設計技術(shù)規(guī)定》第9.0.3條：3～20KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，應根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35KV及以上配電裝置的電流互感器，宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，在有條件時，應采用套管式電流互感器。根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）第2—8節(jié)：a.凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器。b.發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應裝設電流互感器。c.對直接接地系統(tǒng)，按三相配置；對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相裝配。6.3.2.5絕緣子根據(jù)《導體和電器選擇設計技術(shù)規(guī)定》第11.0.7條：屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子,屋外支柱絕緣子需倒裝時,采用懸掛式支柱絕緣子。屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)合膠裝的的采用多棱式支柱絕緣子。6.3.2.6穿墻套管根據(jù)《導體和電器選擇設計技術(shù)規(guī)定》第11.0.8條:屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導體穿墻套管,對于母線型穿墻套管應校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種。瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓6～35kv系統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓60～500kv中性點直接接地系統(tǒng)。6.3.2.7接地刀根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）第2—8節(jié)：（1）為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設1～2組接地刀或接地器，兩組接地刀間的距離應盡量保持適中，母線的接地刀宜裝設在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上和母聯(lián)隔離開關(guān)上。（2）63KV及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配置接地刀閘。（3）旁路母線一般裝設一組接地刀閘，設在旁路隔離開關(guān)的旁路母線側(cè)。（4）63KV及以上主變壓器進線隔離開關(guān)的主變壓器側(cè)宜裝設一組接地刀閘。6.4電氣設備表（1）導體選擇一覽表項目電壓級別主母線主變引下線負荷出線220KVLGJ-300LGJ—300/110KVLGJ-300LGJ—300/10KVLMY矩形母線LMY矩形母線ZLQ2三芯電纜(2)斷路器和隔離開關(guān)選擇一覽表設備項目斷路器隔離開關(guān)220KVLW1—220/GW4—220/630110KVSW4—110/1000GW4—110D/600—5010KVSN10-10/3000/(3)電壓互感器與電流互感器電壓級別設備類型220KV110KV10KV電壓互感器JCC1-220JCC2-110JSJW-10電流互感器LCWB7—220LCWB7--110B/300/(4)絕緣子和穿墻套管電壓級別設備類型220KV110KV10KV絕緣子ZS-220/4ZS-110/4ZN-10/4穿墻套管CRLQ1-220/1200CRLQ1-110/600CWWL-10/-26.5電氣設備選擇具體計算書6.5.1220KV電氣設備的選擇與驗算匯流母線的Imax220KV側(cè)：110KV側(cè)：故220KV，110KV側(cè)選用LGJ-300型導線。K1點短路數(shù)據(jù)見表一220KV出線斷路器、隔離開關(guān)、互感器的選擇。(Ⅰ)220KV出線斷路器的選擇根據(jù)220KV出線斷路器的UNS、Imax要求，查表可選LW1—220/型六氟化硫斷路器。根據(jù)已知數(shù)據(jù)效核如下：(a)工作電流：IN=A>Imax=273.74A(b)開斷能力：Idu=31.5KA>I’’k=13.68KA(c)關(guān)合能力：Igu=80KA>ish=34.82KA(d)熱穩(wěn)定：Ig=31.5KA由選擇結(jié)果表可見各項條件均能滿足，故選LW1—220/型六氟化硫斷路器合格。(Ⅱ)隔離開關(guān)的選擇由UNS=220KVImax=273.74A查表可選GW4—220/630型隔離開關(guān)。根據(jù)以知數(shù)據(jù)效核如下：工作電流：Imax=273.74A<630A動穩(wěn)定：ich=34.82KA<80KA熱穩(wěn)定：IK4=31.5KA由以上結(jié)果可見所選隔離開關(guān)GW4—220/630合格。(Ⅲ)電流互感器的選擇220KV電流互感器選用LCWB7—220型。技術(shù)數(shù)據(jù)見表二表二項目型號額定電壓（KV）最高工作電壓（KV）額定一次電流（A）額定二次電流（A）額定熱穩(wěn)定電流（KA*S）LCWB7—2202202522*60052*21--56.5.2110KV出線斷路器、隔離開關(guān)、互感器的選擇6.5.2.1110KV斷路器的選擇Imax=220.44A根據(jù)110KV出線斷路器的UNS，Imax要求，查參數(shù)表可選SW4—110/1000型少油斷路器。由前面的計算數(shù)據(jù)：校核：(a)工作電流：IN=1000A>Imax=220.44A(b)開斷能力：<18.4KA(c)動穩(wěn)定：ich=14.627KA<55KA(d)熱穩(wěn)定：

由選擇結(jié)果可見各項條件均能滿足要求，故選擇SW4—110/1000型少油斷路器合格。6.5.2.2隔離開關(guān)的選擇選用GW4—110D/600—50型號隔離開關(guān)。額定電壓UN=110KV，額定電流IN=600KA，動穩(wěn)定電流ich=50KA.。校驗：工作電流：Imax=220.44A<600A動穩(wěn)定：ich=14.627KA<50KA熱穩(wěn)定：由此可見所選GW4—110D/600—50型號隔離開關(guān)合格。6.5.2.2電壓和電流互感器的選擇依電壓互感器的選擇條件我們分別選出220KV、110KV、10KV壓互型號分別為：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：選用LCWB—110B/300，0.2/P/P級主變保護：選用LCWB—110/300，0.5/D1/D2級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為：ZS-10/4型普通型棒式支柱絕緣子，穿墻套管選CWWL-10/-2型。第7章繼電保護的設計7.1概論電力系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護的裝設應符合可靠性及安全性、選擇性、靈敏性、速動性四個基本要求。設計應滿足繼電保護和安全自動裝置方面的技術(shù)規(guī)程。供電系統(tǒng)的繼電保護是保證安全供電的重要工具。電力系統(tǒng)中的電力設備和線路應有主保護和后備保護以及必要時增設的輔助保護。主保護—能快速并有選擇地切除被保護區(qū)域內(nèi)的故障。后備保護—在主保護或斷路器拒絕動作時切除故障。后備保護可分為遠后備和近后備兩種形式。其中：遠后備指當主保護或斷路器拒絕動作時，由相鄰設備或線路的保護實現(xiàn)后備；近后備指當主保護拒絕動作時，由本設備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備；當斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。輔助保護—當需要加速切除線路故障或消除方向元件的死區(qū)時，可采用由電流速斷構(gòu)成的輔助保護。7.1.1繼電保護裝置的設計原則（1）當被保護原件發(fā)生短路或足以破環(huán)系統(tǒng)正常運行的情況時，保護裝置應動作于跳閘；在發(fā)生不正常運行時，保護裝置應動作于信號。（2）為保證系統(tǒng)非故障部分的正常供電，保護裝置應以足夠小的動作時限去切除故障。（3）系統(tǒng)故障時，保護裝置要有選擇地動作于跳閘，在必須加快動作時，可無選擇性跳閘，而有自動重合閘來補救保護的無選擇性動作。（4）選擇保護方式時，不考慮可能性很小的故障類型和運行方式。（5）保護裝置的電壓回路斷線時，如可能造成保護裝置的誤動作，則應裝設電壓回路斷線閉鎖裝置并發(fā)出信號。（6）在表示保護裝置動作的出口上應裝設信號繼電器。（7）主保護裝置除完成主保護任務外，如有可能還應作為相鄰元件的后備保護。（8）當保護裝置因動作原理而不能起相鄰原件后備保護作用時，應在所有或部分斷路器上裝設單獨的后備保護。（9）為了相鄰元件后備保護作用而使保護裝置復雜化，或在技術(shù)上不能達到完全的后備作用時，允許縮短后備作用范圍。（10）在實際可能出現(xiàn)的最不利運行方式和故障類型下，保護裝置應有足夠的靈敏系數(shù)。（11）保護裝置的靈敏性應該與相鄰設備或線路配合。（12）保護裝置所用的電流互感器在最不利的條件下其誤差應小于10%。7.1.2繼電保護裝置的電源保護裝置的電源，包括了保護裝置本身個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。直流操作包括蓄電池復式整流和電容器儲能等，發(fā)電廠和110KV及以上變電站一般見蓄電池作為直流電源。110KV以下的終端變電站也可用電容儲能直流電源或復式整流電源。電源應具有好的可靠性和穩(wěn)定性，電源容量和電壓質(zhì)量均應在最嚴重的事故情況下保證用電設置的可靠性。交流操作一般是利用被保護元件的電流互感器作為短路保護裝置的操作電源。用在不重要的終端變電站。7.2電力變壓器保護的設計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，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響。同時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性能良好，工作可靠的繼電保護裝置。變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(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，對變壓器來講，這些故障都是十分危險的，因為油箱內(nèi)故障時產(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中性點直接接地電力網(wǎng)的一側(cè)而言。變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；由于負荷超過容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。另外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度相當接近于鐵心的飽和磁通密度，因此在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。根據(jù)上述故障類型和不正常運行狀態(tài)，對變壓器應裝設下列保護。（1）瓦斯保護油浸式變壓器一般應裝設瓦斯保護。當油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時作用于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護應動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。應裝設瓦斯保護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)差動保護或電流速斷保護對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應根據(jù)容量的不同，裝設縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護?？v差動保護適用于;并列運行的變壓器，容量為6300KVA以上時；單獨運行的變壓器，容量為10000KVA以上時；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。電流速斷保護用于10000KVA以下的變壓器，且其過電流保護的時限大于0.5S時。對于KVA以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時，也應裝設縱差動保護。上述保護動作后，均應跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。（3）外部相間短路時，應采用的保護對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應采用下列保護：①過電流保護，一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流；②復合電壓起動的過電流保護，一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上；③負序電流及單相式低壓起動的過電流保護，一般用于大容量升壓變壓器系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器；④阻抗保護，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，當采用第②、③的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。（4）外部接地短路時，應采用的保護對中性點直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，應裝設零序電流保護。當電力網(wǎng)中部分變壓器中性點接地運行，為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地的變壓器跳開后，中性點不接地的變壓器（低壓側(cè)有電源）仍帶接地故障繼續(xù)運行，應根據(jù)具體情況，裝設專用的保護裝置，如零序過電壓保護，中性點裝放電間隙加零序電流保護等。（5）過負荷保護對400KVA以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其它負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。過負荷保護接于一相電流上，并延時作用于信號。對于無經(jīng)常值班人員的變電站，必要時過負荷保護可動作于自動減負荷或跳閘。（6）過勵磁保護高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應裝設過勵磁保護。在變壓器允許的過勵磁范圍內(nèi)，保護作用于信號，當過勵磁超過允許值時，可動作于跳閘。過勵磁保護反應于實際工作磁密和額定工作磁密之比而動作。（7）其它保護對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行變壓器標準的要求，裝設可作用于信號或動作于跳閘的裝置。7.2.2變壓器的瓦斯保護當在變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時，由于故障點電流和電弧的作用，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。當故障嚴重時，油會迅速膨脹并產(chǎn)生大量的氣體，此時將有劇烈的氣體夾雜著油流向油枕的上部。利用油箱內(nèi)部故障時的這一特點，能夠構(gòu)成反應于上述氣體而動作的保護裝置稱為瓦斯保護。輕瓦斯保護動作后經(jīng)延時發(fā)出報警信號。重瓦斯保護動作后起動變壓器保護的總出口繼電器，使斷路器跳閘。瓦斯保護的主要優(yōu)點是動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。其缺點則是不能反應油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。因此瓦斯保護可作為變壓器的主保護之一，與縱差動保護相配合、相互補充，實現(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較小容量的變壓器，可采用電流速斷保護作變壓器的主保護。電流速斷保護裝設在變壓器的電源側(cè)，當電網(wǎng)為中性點不直接接地系統(tǒng)時，電流速斷保護按兩相式接線；否則按三相式接線。為了提高保護對變壓器高壓側(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)差動保護變壓器縱聯(lián)差動保護在正常運行和外部故障時，由于變壓器的勵磁電流、接線方式和電流互感器誤差等因素的影響，使差動繼電器中有不平衡電流流過，且這一不平衡電流遠比發(fā)電機及線路誤差保護的大。如不采取一定的措施解決這一問題，保護的靈敏性及性能將受到極大的影響。因此，應減小或消除不平衡電流對差動保護的影響。由以上分析可知主變壓器可采用下列保護：（1）主保護：①縱聯(lián)差動保護。作為變壓器引出線、套管及內(nèi)部故障的主保護，瞬時動作于跳兩側(cè)斷路器。②瓦斯保護。作為變壓器內(nèi)部故障的主保護，其中輕瓦斯動作發(fā)信號，重瓦斯動作于跳兩側(cè)斷路器。③有載分接開關(guān)調(diào)壓裝置輕瓦斯動作發(fā)信號，重瓦斯動作于跳兩側(cè)斷路器。④溫度信號裝置。作為變壓器上層油溫的信號裝置。⑤主變壓器油位的信號裝置。（2）主變壓器后備保護：①35KV側(cè)設置過電流保護，動作跳兩側(cè)斷路器。②35KV側(cè)設置過負荷保護，動作發(fā)信號。7.3電力線路保護的設計7.3.1220KV電力線路繼電保護的裝置原則（1）對簡單電網(wǎng)，采用三段式的電流保護。速斷、限時速斷保護作為主保護，過電流保護作為后備保護。如保護不能滿足速動性或靈敏性要求，應以自動重合閘來補救。（2）對復雜電力系統(tǒng)可采用距離保護。（3）對并列運行的平行雙回線電力系統(tǒng)，宜裝設橫聯(lián)差動保護作為主保護。以接于兩回線電流之和的階段式電流保護作為兩回線同時運行的后備保護，及一回線斷開后的主保護及后備保護。（4）對復雜網(wǎng)絡中的短線路，一般用帶輔助導引線的縱聯(lián)差動保護作為主保護，以電流電壓保護作為后備保護。7.3.210KV電力線路繼電保護的裝置原則（1）相間短路保護①對于不帶電抗器的單側(cè)電源線路，可采用定時限特性或反時限特性的電流保護。變電站母線上的電壓大幅度降低時，主保護亦應采用瞬時電流速斷保護。必要時允許保護非選擇性動作，并裝設自動重合閘或備用電源自動投入裝置來全部或部分地校正保護的非選擇性動作。②對于雙側(cè)電源電力線路，一般可裝設三段式或多段式方向電流保護。對于較重要的短線路采用縱聯(lián)差動保護作主保護，方向過電流保護作后備保護。③對于并列運行的平行線路，宜裝設橫聯(lián)差動保護或電流平衡保護作為主保護，以接于兩回線電流之和的電流保護作為兩回線同時運行的后備保護，及一回線斷開后的主保護及后備保護。（2）單相方向接地保護在發(fā)電廠和變電站母線上，應裝設單相接地監(jiān)視裝置，監(jiān)視裝置反應零序電壓，動作于信號。必要時裝設動作于跳閘的單相接地保護。（3）電力線路的過負荷保護對于可能經(jīng)常出現(xiàn)過負荷的電纜線路，應裝設過負荷保護，保護裝置應帶時限動作于信號，必要時可動作于跳閘。由以上分析可知：1．220KV橋斷路器保護裝設限時速斷保護、過流保護及充電保護。2．10KV出線保護采用三段式電流保護及三相一次重合閘。3．10KV分段保護裝設限時速斷保護、過流保護及充電保護。4．10KV電容器保護裝設差壓保護、限時速斷保護、過流保護、過電壓保護、電流閉鎖失壓保護。第8章配電裝置和總平面布置設計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，由開關(guān)電器保護和測量電器、母線和必要的輔助設備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置和總平面布置的設計是整個變電站設計的一個重要環(huán)節(jié)，是全面貫徹國家方針政策的重要環(huán)節(jié)，對變電站的多、快、好、省的建設和安全、經(jīng)濟、可靠地運行有重要意義。8.2配電裝置設計8.2.1配電裝置設計的基本原則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。是全面貫徹國家方針政策的重要環(huán)節(jié)，對變電所的多快好省的建設和安全，經(jīng)濟可靠的運行有重要意義。它是根據(jù)電氣主接線，由開關(guān)電器，保護和測量電器，母線和必要的組建而成，用來接受和分配的裝置。8.2.1.2配電裝置設計原則依據(jù)《高壓配電裝置設計技術(shù)規(guī)程》SDJ5—85中第1.0.1條規(guī)定：高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件，自然環(huán)境特點和運行檢修的要求，合理的制定布置方案和選用設備，并積極慎重地采用新布置，新設備和新材料，使設計技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，可靠運行，巡視方便，同時注意節(jié)約三材。8.2.1.3型式選擇：依據(jù)《高壓配電裝置設計技術(shù)規(guī)程》中：4.2.1選擇配電裝置應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約土地并保證運行和檢修的要求，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，35KV及以下配電裝置宜采用屋內(nèi)型。4.2.5當采用管型母線的配電裝置時，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?shù)卣鹆叶葹?度及以上宜選用懸掛式。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)行國家基本方針和技術(shù)經(jīng)濟政策，如節(jié)約土地。(2)保證運行可靠。按照系統(tǒng)和自然條件，合理選擇設備，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。(5)安裝和擴建方便。8.2.2各電壓等級配電裝置設計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，新上項目均為全室內(nèi)設計，自動化程度高，檢修不受天氣影響，雖然造價高，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)配電裝置設計110KV側(cè)配電裝置屋內(nèi)與屋外相比較，在經(jīng)濟上兩者總投資接近，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、便于運行維護、防污等優(yōu)點，且參考以上原則可知，應采用屋內(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，為了提高運行可靠性，節(jié)約用地，故采用手車式高壓開關(guān)柜，因此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。當出線不帶電抗器時，一般采用成套開關(guān)柜單層布置。考慮到該市地區(qū)經(jīng)濟較發(fā)達，且主接線為單母分段接線型式，故采用手車式開關(guān)柜。8.3總平面布置設計根據(jù)《變電所總布置設計技術(shù)規(guī)定》SDGJ63—84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)行的各項技術(shù)經(jīng)濟的政策精心設計，努力創(chuàng)新，因地制宜，合理布置，充分利用荒地，坡地，劣地，不占或少占良田，認真做好技術(shù)經(jīng)濟論證，選擇最佳設計方案，提高經(jīng)濟效益，為安全運行創(chuàng)造條件。應在滿足安全運行的前提下，盡量簡化。(1)屋外配電裝置要考慮道路的設置：根據(jù)《變電所總平面設計技術(shù)規(guī)定》SDG63—84：a.所外道路應利用已有道路或現(xiàn)成道路。b.當路基寬度小于5.5m時且道路亮端不能經(jīng)過時，適當位置設置錯車道。c.所外道路宜采用中級路面，根據(jù)施工條件可采用次高級路面。d.所內(nèi)路面寬度為3.5m；220KV及以上變電所，有所大門至主空樓、主變前和調(diào)相機各路面可寬至4—5m。e.所內(nèi)道路轉(zhuǎn)彎半徑不小于7m。(2)根據(jù)各側(cè)、各回路相序排列盡量一致的原則。按面向出線，由遠到近，由上到下為A、B、C相。(3)《高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程》SDJ5-85第4.4.4條規(guī)定：儲油池和擋油板的長度尺寸一般較設備外廓尺寸每邊相應大1m。儲油池內(nèi)一般鋪設厚度不小于250mm的卵石層（卵石的直徑為50—80mm）。(4)《高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程》SDJ5-85第4.4.6條規(guī)定：油量在2500kg以上的變壓器或電抗器與油量