220kv變電站畢業(yè)設(shè)計(jì) 成人教育220kv降壓變電站電氣一次設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

220kv變電站畢業(yè)設(shè)計(jì) 成人教育220kv降壓變電站電氣一次設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 第一部分 設(shè)計(jì)說明 1 前言 1 第1章 電氣主接線選擇 2 1.1. 概述 2 1.2 主接線的接線方式選擇 3 第2章 主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及形式的選擇 3 2.1概述 3 2.2主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 4 2.3主變壓器容量的選擇 4 2.4主變壓器型式的選擇 4 第3章 短路電流計(jì)算 6 3.1 概述 6 3.2短路計(jì)算的目的及假設(shè) 6 第4章 電氣設(shè)備的選擇 7 4.1 概述 7 4.2斷路器的選擇 9 4.3隔離開關(guān)的選擇 10 4.4母線的選擇 10 4.5支持絕緣子及穿墻套管的選擇 11 4.6限流電抗器的選擇 12 第5章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 13 5.1 概述 13 5.2 高壓配電裝置的選擇 14 第6章 繼電保護(hù)配置規(guī)劃 16 第7章 防雷及接地裝置設(shè)計(jì)選擇 17 7.1概述 17 7.2防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 18 7.3 主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù) 19 第8章 主接線比較選擇 20 8.1.方案一 20 8.2. 方案二 20 第10章 短路計(jì)算 23 第11章 電氣設(shè)備選型計(jì)算 30 11.1. 主要電氣設(shè)備選型計(jì)算依據(jù) 30 11.2. 斷路器選型計(jì)算 30 11.3 隔離開關(guān)選型計(jì)算 36 11.4 220kV、110kV主母線及10kV主變低壓側(cè)母線橋?qū)w選擇計(jì)算 37 11.510kV最大一回負(fù)荷出線電纜 41 11.6 支持絕緣子及穿墻套管的選擇 42 11.7 限流電抗器 43 第12章 繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì) 43 12.1 變電站主變保護(hù)的配置 43 12.2220、110、10kV線路保護(hù)部分 44 第13章 避雷器參數(shù)計(jì)算與選擇 44 第14章 接地電阻、接地裝置、避雷針保護(hù)范圍計(jì)算 46 14.1接地電阻選型計(jì)算 46 14.2接地裝置的選型計(jì)算 46 14.3避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算 46 第15章 參考資料 46 專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 姓名：蔡桂潮 前言 本設(shè)計(jì)為XX大學(xué)2005級(jí)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目為：220kV降壓變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)任務(wù)旨在體現(xiàn)我們對(duì)專業(yè)課程知識(shí)的掌握程度，培養(yǎng)我們對(duì)本專業(yè)課程知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。1、設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，需新建一座220kV終端變電站。該站建成后與A、B、C三個(gè)220kV電網(wǎng)系統(tǒng)相連，并供給110、10kV近區(qū)用戶供電。2、原始資料 2.1按照規(guī)劃要求，該所有220kV、110kV和10kV三個(gè)電壓等級(jí)。本期投產(chǎn)2臺(tái)變壓器，預(yù)留1臺(tái)變壓器的擴(kuò)建間隔，220kV出線7回（其中備用2回），110kV出線10回（其中備用2回），10kV出線14回（其中備用2回）。2.2根據(jù)規(guī)劃，本所與系統(tǒng)的連接方式為：220kV側(cè)與A及C系統(tǒng)各通過2回架空線路相連，與B系統(tǒng)通過1回架空線路相連，A與B及B與C之間各有1回架空線路聯(lián)絡(luò)。2.3系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源A、B、C三個(gè)系統(tǒng)容量分別為SA=2000MVA，SB=1500MVA，SC=4000MVA，系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值分別為XA* =0.3，XB* =0.4，XC* =0.2(各電抗均以各電源容量為基值計(jì)算的標(biāo)幺值)，110及10kV側(cè)沒有電源。2.4110kV側(cè)負(fù)荷主要為工廠和地區(qū)變電站，最大負(fù)荷約231MW，功率因數(shù)cos=0.9-0.8，負(fù)荷同時(shí)率為0.8，其中I、II級(jí)負(fù)荷占85%；10kV側(cè)總負(fù)荷為12.4MW，功率因數(shù)cos=0.9-0.8，負(fù)荷同時(shí)率為0.7，、級(jí)負(fù)荷占70%，最大一回出線負(fù)荷為2500kW；所用負(fù)荷為400kVA，、級(jí)負(fù)荷占50%。2.5220kV和110kV側(cè)出線主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.2s，后備保護(hù)時(shí)間為2s；變壓器主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.2s，后備保護(hù)時(shí)間為1s；220kV和110kV側(cè)斷路器燃弧時(shí)間按0.05s考慮。2.6本站擬建地區(qū)位于山坡上，南面靠丘陵，東西北地勢(shì)平坦、地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、土壤電阻率為1.5102歐米。2.7本站擬建地區(qū)最高月平均溫度為23C，年平均氣溫10.7C，絕對(duì)最高氣溫為40 C，風(fēng)向以東北風(fēng)為主。3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：3.1主接線設(shè)計(jì)：分析原始資料，根據(jù)任務(wù)書的要求擬出各級(jí)電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇主接線最優(yōu)方案。3.2短路電流計(jì)算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算短路點(diǎn)計(jì)算短路電流并列表表示出短路電流計(jì)算結(jié)果。3.3主要電氣設(shè)備選擇：3.3.1選擇220kV主變、線路側(cè)、110kV主變、最大一回負(fù)荷出線側(cè)的斷路器及隔離刀閘。3.3.2選擇220kV、110kV主母線及主變低壓側(cè)10kV母線橋?qū)w。3.3.3選擇220kV、110kV、10kV主母線的支持絕緣子及穿墻套管。3.3.4選擇限流電抗器（如有必要裝設(shè)）及10kV最大一回負(fù)荷出線電纜。3.4電氣配電裝置設(shè)計(jì)：3.4.1220kV、110kV側(cè)配電裝置選擇。3.4.210kV側(cè)配電裝置選擇。3.5防雷及接地裝置設(shè)計(jì)。3.6進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。4設(shè)計(jì)成果 4.1.編制設(shè)計(jì)說明書。4.2.編制設(shè)計(jì)計(jì)算書。4.3.繪圖若干張。4.3.1繪制變電站電氣主接線圖。4.3.2繪制變電站平面布置圖。4.3.3繪制220kV高壓配電裝置斷面圖。4.3.4繪制或110kV高壓配電裝置斷面圖。第1章 電氣主接線選擇 1.1. 概述 主接線是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。我國(guó)變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ2-79規(guī)定：變電站的主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運(yùn)行可靠，簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建。1.1.1.可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求：1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷全部和大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；3）盡量避免變電站全部停運(yùn)的可靠性。1.1.2靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；2）為了檢修的目的：可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對(duì)用戶的供電；3）為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。1.1.3經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約一次設(shè)備的投資；要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備的投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；2）占地面積?。褐鹘泳€要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡(jiǎn)化布置。3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。1.2 主接線的接線方式選擇 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時(shí)（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級(jí)進(jìn)出線均超過四回，并且考慮到220kV側(cè)會(huì)有功率穿越，所以采用有母線連接。根據(jù)規(guī)劃，可以發(fā)現(xiàn)本站將是地區(qū)性樞紐變電站，擔(dān)負(fù)起保障整個(gè)地區(qū)負(fù)荷供給的重要任務(wù)，因此主接線考慮下列幾種選擇：1、一個(gè)半斷路器（3/2）接線 兩個(gè)元件引線用三臺(tái)斷路器接往兩組母上組成一個(gè)半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。2、雙母接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對(duì)于，110K220KV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時(shí)，需要停電，而斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110220kV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回，（110kV）或5回（220kV）時(shí)，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。3、雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時(shí)，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對(duì)用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。當(dāng)110KV出線為7回及以上，220KV出線在4回以下時(shí)，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。第2章 主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及形式的選擇 2.1概述 在各級(jí)電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理 的變壓器的容量是變電站安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電站的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電站以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。2.2主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由原始資料可知，本期變電站上2臺(tái)主變，本設(shè)計(jì)變壓器選擇臺(tái)數(shù)為2臺(tái)。2.3主變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪?fù)荷，510年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電站主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電站帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性能的變電站，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%80%。該變電站是按70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺(tái)變壓器變電站的總裝容量為：se = 2（0.7PM） = 1.4PM。當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè)220KV母線的負(fù)荷不需要通過主變倒送，因?yàn)?，該變電站的電源引進(jìn)線是220KV側(cè)引進(jìn)。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為：Se = 0.7（S+S）。2.4主變壓器型式的選擇 2.4.1主變壓器相數(shù)的選擇 當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV以下的變電站均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電站的實(shí)際情況來選擇。單相變壓器組，相對(duì)來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。本次設(shè)計(jì)的變電站，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計(jì)的變電站選用三相變壓器。2.4.2繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變電站，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電站具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地 面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。1）自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時(shí)，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計(jì)的變電站所需裝設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺(tái)自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會(huì)影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動(dòng)為8%，故不選擇自耦變壓器。2）分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢(shì)平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對(duì)兩端低壓母線供電時(shí)，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電站，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。3）普通三繞組變壓器：價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計(jì)的變電站，選擇普通三繞組變壓器。2.4.3主變調(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220KV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：樞紐變電站二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電站的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的11.3倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電站一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%100%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。由于該變電站的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。2.4.4連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。2.4.5容量比的選擇 由原始資料可知，110kV中壓側(cè)為主要受功率繞組，而10kV側(cè)主要用于地區(qū)性負(fù)荷、 所用電以及無功補(bǔ)償裝置，所以容量比選擇為：100/100/50。2.4.6主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，自然油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻：散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。自然油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷卻：利用外置冷卻風(fēng)機(jī)的冷風(fēng)和主變熱油流的加強(qiáng)對(duì)流，提高主變油散熱速度，散熱效率高，無需增加太多的附件，因此，推薦自然油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷卻。第3章 短路電流計(jì)算 3.1 概述 在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)遭到破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。3.2短路計(jì)算的目的及假設(shè) 3.2.1短路電流計(jì)算是變電站電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算目的是：1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。5）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。3.2.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。3.2.3短路計(jì)算基本假設(shè) 1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響；6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。3.2.4基準(zhǔn)值 高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：SB= 100MVA 基準(zhǔn)電壓：UB= 10.5 115 230kV 3.2.5短路電流計(jì)算的步驟：1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；3）選擇短路點(diǎn)；4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：Id* = 有名值：Idi = Id*Ij 5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量：S = VjI 短路電流沖擊值：Icj = 2.55I 6）列出短路電流計(jì)算結(jié)果 3.2.6具體短路電流計(jì)算具體見計(jì)算說明書。第4章 電氣設(shè)備的選擇 4.1 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電站設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和 配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。4.1.1一般原則 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；4）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)一致；6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。4.1.2技術(shù)條件 4.1.2.1按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備 4.1.2.1.1電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓Uymax不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Ugmax 即 UymaxUgmax 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220KV及以下時(shí)為1.15Ve，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的Ugmax一般不超過1.1Ue。4.1.2.1.2電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q 0下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流Iy應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流Igmax 即 IyIgmax 由于變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Igmax = 1.05Ie（Ie為電器額定電流） 4.1.2.1.3按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度Q和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度Q 0不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流Iy Q可按下式修正 Iy Q = Iy = Kiy 基中K 修正系數(shù) Q y導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度 我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度Q。= 40，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25。4.1.2.2按短路情況校驗(yàn) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。4.1.2.2.1短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) QdQr 滿足熱穩(wěn)定條件為 Ir2tdzIr2t Qd 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) Qr 短路時(shí)導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng) Ir t秒內(nèi)允許通過的短時(shí)熱電流 驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間：tdz = tb+toL tb 斷電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 110KV以下導(dǎo)體和電纜一般采用主保護(hù)時(shí)間 110KV以上導(dǎo)體電器和充油電纜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 toL 相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 4.1.2.2.2短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為：ichidf IchIdf Ich 短路沖擊直流峰值 （KA） Ich 短路沖擊電流有效值 （KA） idf、Idf 電器允許的極限通過電流峰值及有效值（KA） 4.2斷路器的選擇 變電站中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常繼電保護(hù)的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35220KV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10KV電壓等級(jí)，10KV采用真空斷路器。4.2.1按開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流Iekd應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間（td）的短路電流的有效值Ie(td) 即：IekdIz（KA） Iekd 高壓斷路器額定開斷電流（KA） Iz 短路電流的有效值（KA） 4.2.2短路關(guān)合電流的選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞，且 斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器額定關(guān)合電流ieg 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。即：iegicj 或 idwicj ieg 斷路器額定關(guān)合電流 idw 額定動(dòng)穩(wěn)定電流 icj 短路沖擊電流 4.2.3關(guān)于開合時(shí)間的選擇 對(duì)于110KV及以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時(shí)，分閘時(shí)間不宜大于0.045s，用于電氣制動(dòng)回路的斷路器，其合閘時(shí)間大于0.04 0.06s。4.2.4其選擇具體過程見計(jì)算說明書 4.3隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)，配置在主接線上時(shí)，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時(shí)，必須遵循倒閘操作順序。4.3.1隔離開關(guān)的配置：1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè)12組接地刀閘或接地器。63KV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)；4）按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)；5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。4.4母線的選擇 母線在電力系統(tǒng)中主要擔(dān)任傳輸功率的重要任務(wù)，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電站及輸電線路中，所用導(dǎo)體有裸導(dǎo)體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級(jí)及要求不同，所使用導(dǎo)體的類型也不相同。敞露母線一般按導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式、導(dǎo)體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。4.4.1裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體使用情況按下列條件選擇和校驗(yàn) （1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對(duì)于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)，變壓器出線端部，以及對(duì)鋁有較嚴(yán)重腐蝕場(chǎng)所，可選用銅質(zhì)材料的硬裸導(dǎo)體?；芈氛９ぷ麟娏髟?00A及以下時(shí)，一般選用矩形導(dǎo)體。在4008000A時(shí)，一般選用槽形導(dǎo)體。（2）配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導(dǎo)體的截面和導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)型式。（3）當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線的截面積，對(duì)220KV及以下配電裝置，電暈對(duì)選擇導(dǎo)體一般不起決定作用，故可采用負(fù)荷電流選擇導(dǎo)體截面。4.4.2母線及電纜截面的選擇 除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體截面，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。（1）按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)體能在電路中最大持續(xù)工作電流Igmax應(yīng)不大于導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱的允許電流Iy 即：IgmaxkIy （2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低，對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)Tmax將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度（J），導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式：S = J取0.9A/MM2 （3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按上述情況選擇的導(dǎo)體截面S，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。SSmm = （mm2） C 熱穩(wěn)定系數(shù) 取 I 穩(wěn)態(tài)短路電流（KA） tdz 短路等值時(shí)間S （4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定必須滿足下列條件 即：maxy y 母線材料的允許應(yīng)力（硬鉛y為69106P硬銅137106Pa，銅為157106Pa）提供電源，以獲得較高的可靠性。4.5支持絕緣子及穿墻套管的選擇 4.5.1型式選擇 根據(jù)裝置地點(diǎn)、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。一般屋外采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時(shí)，采用懸掛式。4.5.2額定電壓選擇 無論支持絕緣子或套管均要負(fù)荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求 4.5.3穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合 具有倒替的穿墻套管額定電流應(yīng)大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流，當(dāng)環(huán)境溫度為，導(dǎo)體溫度為，額定環(huán)境溫度為25，應(yīng)按照一下公式修正 母線型穿墻套管，只需保證套管的型式與穿過母線的窗口尺寸配合即可。4.5.4動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn) （1）穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗(yàn)。具有導(dǎo)體的套管，應(yīng)對(duì)導(dǎo)體校驗(yàn)熱穩(wěn)定，其套管的熱穩(wěn)定能力，應(yīng)大于或等于短路電流通過套管所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即 母線型穿墻套管無需熱穩(wěn)定校驗(yàn)。（2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。無論是支持絕緣子或套管均要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。布置在同一平面內(nèi)三相導(dǎo)體，在發(fā)生短路時(shí)，支持絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導(dǎo)體上電動(dòng)力的平均值。例如某一絕緣子所受電動(dòng)力為 （N） 式中：沖擊電流， 相鄰線路距離 計(jì)算跨距（m）,， 與是絕緣子與相鄰絕緣子（或套管）的距離，對(duì)于套管（套管長(zhǎng)度） 支持絕緣子的抗彎破壞強(qiáng)度是按作用在絕緣子高度處給定的，而電動(dòng)力是作用在導(dǎo)體截面中心線上，折算到絕緣子帽上的計(jì)算系數(shù)為，則應(yīng)滿足：式中：0.6裕度系數(shù)，是計(jì)及絕緣材料性能的分散性；絕緣子底部導(dǎo)體水平中心線的高度（mm），而b是導(dǎo)體支持器下片厚度，一般豎放矩形導(dǎo)體b18mm，平放矩形導(dǎo)體及槽形導(dǎo)體b12mm，h為導(dǎo)體中心到支持器距離 4.6限流電抗器的選擇 為了選擇10KV側(cè)各配電裝置，因短路電流過大，很難選擇輕型設(shè)備，往往需要加大設(shè)備型號(hào)，這不僅增強(qiáng)投資，甚至?xí)驍嗔魅萘坎蛔愣x不到合乎要求的電器，選擇應(yīng)采取限制短路電流，即在10KV側(cè)需加裝設(shè)電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分?jǐn)?shù)、動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來進(jìn)行選擇和檢驗(yàn)。4.6.1額定電壓和額定電流的選擇應(yīng)滿足 VekVew IekIgmax Vek、Iek 電抗器的額定電壓和額定電流 Vew、Igmax 電網(wǎng)額定電壓和電抗器最大持續(xù)工作電流 4.6.2電抗器百分?jǐn)?shù)的選擇 1）電抗器的電報(bào)百分?jǐn)?shù)按短路電流限制到一定數(shù)值的要求來選擇，設(shè)要求短路電流限制到Iz，則電源至短路點(diǎn)的總電抗標(biāo)么值X為 XIj/iz Ij 基準(zhǔn)電流 XKXX X 電源至電抗器前系統(tǒng)電抗標(biāo)么值 電抗器在其額定參數(shù)下的百分電抗 Xk%（ X）100% 2）電壓損失檢驗(yàn)：普通電核器在運(yùn)行時(shí)，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的5%，即：V%Xk% U5% 負(fù)荷功率因數(shù)角一般U = 0.8 3）母線殘壓檢驗(yàn)，為減輕短路對(duì)其他用戶的影響，當(dāng)線路電抗器后短路時(shí)，母線殘壓不能于電網(wǎng)額定值的6070% 即：Vcy = Xk% 6070% 4.6.3熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)應(yīng)滿足下式 IrI idwicj Icj、I 電抗器后短路沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流 Idw、Ir 電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流和短時(shí)熱電流（t = Is） 第5章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 5.1 概述 配電裝置是發(fā)電廠和變電站的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開關(guān)設(shè)備，保護(hù)和測(cè)量電器，母線裝置和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成，用來接受和分配電能。配電裝置按電氣設(shè)備裝置地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為：由電氣設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)組裝的配電裝置，稱為配式配電裝置和成套配電裝置。屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)：由于允許安全凈距小可以分層布置，故占地面積較??；維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣侯影響；外界污穢空氣對(duì)電氣設(shè)備影響較小，可減少維護(hù)工作量；房屋建筑投資大。屋外配電裝置的特點(diǎn)：土建工程量和費(fèi)用較小，建設(shè)周期短；擴(kuò)建比較方便；相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；占地面積大；受外界空氣影響，設(shè)備運(yùn)行條件較差，順加絕緣；外界氣象變化對(duì)設(shè)備維修和操作有影響。成套配電裝置的特點(diǎn)：電氣設(shè)備布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對(duì)地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；所有電器元件已在工廠組裝成一整體，大大減小現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴(kuò)建和搬運(yùn)；運(yùn)行可靠性高，維護(hù)方便；耗用鋼材較多，造價(jià)較高。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)家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；2）保證運(yùn)行可靠，按照系統(tǒng)自然條件，合理選擇設(shè)備，在布置上力求整齊、清晰，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。配電裝置的設(shè)計(jì)原則：1）節(jié)約用地；2）運(yùn)行安全和操作巡視方便；3）考慮檢修和安裝條件；4）保證導(dǎo)體和電器在污穢、地震和高海拔地區(qū)的安全運(yùn)行；5）節(jié)約三材，降低造價(jià)；6）安裝和擴(kuò)建方便。5.2 高壓配電裝置的選擇 5.2.1配電裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸，是綜合考慮到設(shè)備外形尺寸、檢修維護(hù)和搬運(yùn)的安全距離、電氣絕緣距離等因素而決定，對(duì)于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間距中，最基本的是帶電部分對(duì)地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，在這一距離下，無論為正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)外過電壓時(shí)，都不致使空氣間隙擊穿。屋外配電裝置的安全凈距（mm） 符號(hào) 適用范圍 圖號(hào) 額定電壓（KV） 3-10 110J 110 220J A1 1、帶電部分至接地部分之間 2、網(wǎng)狀遮欄向上延伸線距地2.5m處與遮欄上方帶電部分之間 10-1 10-2 200 900 1010 1800 A2 1、不同相的帶電部分之間 2、斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)引線帶電部分之間 10-1 10-3 200 1000 1100 2000 B1 1、設(shè)備運(yùn)輸時(shí)，其外部至無遮欄帶電部分之間 2、交叉的不同時(shí)停電檢修的無遮欄帶電部分之間 3、柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之間 4、帶電作業(yè)時(shí)的帶電部分至接地部分之間 10-1 10-2 10-3 950 1650 1750 2550 B2 1、網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間 10-2 300 1000 1100 1900 C 1、無遮欄裸導(dǎo)體至地面之間 2、無遮欄裸體至建筑物、構(gòu)筑物之間 10-2 10-3 2700 3400 3500 4300 D 1、平行的不同時(shí)停電檢修的無遮欄帶電部分之間 2、帶電部分與建筑物、構(gòu)筑物的邊沿部分之間 10-1 10-2 2200 2900 3000 3800 屋內(nèi)配電裝置的安全凈距（mm） 符號(hào) 適用范圍 圖號(hào) 額定電壓（kV） 10 110J 110 220J A1 1、帶電部分至接地部分之間 2、網(wǎng)狀和極狀遮欄向上延伸線距地2.3m處當(dāng)遮欄上方帶電部分之間 10-4 125 850 950 1800 A2 1、不同相的帶電部分之間 2、斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)帶電部分之間 10-4 125 900 1000 2000 B1 1、柵狀遮欄至帶電部分之間 2、交叉的不同時(shí)停電檢修的無遮欄帶電部分之間 10-4 875 1600 1700 2550 B2 網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間 10-5 225 950 1050 1900 C 無遮欄裸導(dǎo)體至地（樓）面之間 10-4 2425 3150 3250 4100 D 平行的不同時(shí)停電檢修的無遮欄裸導(dǎo)體之間 10-4 1925 2650 2750 3600 E 通向屋外的出線套管至屋外通道的路面 10-4 4000 5000 5000 5500 注：110J、220J系指中性點(diǎn)直接接地網(wǎng) 以上表中所列出的是本站適用的各種電壓等級(jí)間隔距離中最基本的最小安全凈距，高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中所規(guī)定的A值，它表明帶電部分至接地部分或相間的最小安全凈距，保持這一距離時(shí)，無論正?；蜻^電壓的情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。其余的B、C、D值是在A值的基礎(chǔ)上，加上運(yùn)行維護(hù)、搬運(yùn)和檢修工具活動(dòng)范圍及施工誤差等尺寸而確定的。本變電站三個(gè)電壓等級(jí)：即220kV、110 kV、10 kV根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定，110 kV及以上多為屋外配電裝置，35 kV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所 220及110 kV采用屋外配電裝置，10kV采用屋內(nèi)配電裝置。5.2.2根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、中高型和高型等。5.2.2.1中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對(duì)地保持必要的高度，以便運(yùn)行人員能在地面安全地活動(dòng)，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。這種布置特點(diǎn)是：布置比較清晰，不易誤操作，運(yùn)行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價(jià)低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度較高地區(qū)建用。這種布置是我國(guó)屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運(yùn)行方面和安裝搶修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。5.2.2.2半高型配電裝置，它是將母線及母線隔離開關(guān)抬高將斷路器，電壓互感器等電氣設(shè)備布置在母線下面，具有布置緊湊、清晰、占地少等特點(diǎn)，其鋼材消耗與普通中型相近，優(yōu)點(diǎn)有：占地面積約在中型布置減少30%；節(jié)省了用地，減少高層檢修工作量；旁路母線與主母線采用不等高布置實(shí)理進(jìn)出線均帶旁路很方便。缺點(diǎn)：上層隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺(tái)，檢修不夠方便。5.2.2.3高型配電裝置，它是將母線和隔離開關(guān)上下布置，母線下面沒有電氣設(shè)備。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個(gè)回路合用一個(gè)間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的5%，但其耗鋼材多，安裝檢修及運(yùn)行中條件均較差，一般適用下列情況：1）配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)；2）原有配電裝置需要擴(kuò)速，而場(chǎng)地受到限制；3）場(chǎng)地狹窄或需要大量開挖。5.2.2.4本次所設(shè)計(jì)的變電站位于市郊區(qū)，地質(zhì)條件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以該變電站220 kV及110 kV電壓等級(jí)均采用普通中型，配電裝置，而本變電站采用的匯流母線是管形母線，采用普通中型布置，具有運(yùn)行維護(hù)、檢修且造價(jià)低、抗震性能好、耗鋼量少而且布置清晰，運(yùn)行可靠，不易誤操作，各級(jí)電業(yè)部門無論在運(yùn)行維護(hù)還是安裝檢修，方面都積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。第6章 繼電保護(hù)配置規(guī)劃 6.1系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置 繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要屏障，在此設(shè)計(jì)中變電站繼電保護(hù)結(jié)合我國(guó)目前繼電保護(hù)現(xiàn)狀，突出繼電保護(hù)的選擇性、可靠性、快速性、靈敏性、運(yùn)用微機(jī)繼電保護(hù)裝置及微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提高變電站綜合自動(dòng)化水平。6.2繼電保護(hù)配置原則 根據(jù)GB14285繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程中有關(guān)條款繼電保護(hù)二十五項(xiàng)反事故措施要點(diǎn)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教材。6.2.1220kV系統(tǒng) 220kV線路配置高頻距離保護(hù)，要求能快速反應(yīng)相間及接地故障。對(duì)于220kV雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護(hù)。每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。6.2.2110kV系統(tǒng) 110kV線路配置階段式距離保護(hù)，要求能反應(yīng)相間及接地故障。對(duì)于110kV雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護(hù)。每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。6.2.3主變壓器保護(hù) 電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要的電氣設(shè)備,它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的后果,同時(shí)大容量變壓器也是非常貴重的設(shè)備, ,因此必須根據(jù)變壓器的保護(hù)的容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的保護(hù)。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會(huì)產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要由外部短路或過負(fù)荷引起的過電流、油面降低。對(duì)于上述故障和不正常工作狀態(tài)變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)：1)、為反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種短路和油面降低，對(duì)于0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA以上變壓器,應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。2)、為反應(yīng)變壓器繞組和引線的相間短路,以及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線的接地短路及繞組匝間短路,應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。對(duì)于6.3MVA及以上并列運(yùn)行變壓器和10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行變壓器, 以及6.3MVA及以上的所用變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。3)、為反應(yīng)變壓器外部相間短路引起的過電流和同時(shí)作為瓦斯、縱差保護(hù)(或電流速斷保護(hù))的后備應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù).例如,復(fù)合電壓起動(dòng)過電流保護(hù)或負(fù)序過電流保護(hù)。4)、為反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路,應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。5)、為反應(yīng)過負(fù)荷應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù) 第7章 防雷及接地裝置設(shè)計(jì)選擇 7.1概述 電氣設(shè)備在運(yùn)行中承受的過電壓，有來自外部的雷電過電壓和由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)電磁能量產(chǎn)生振滿和積聚而引起的內(nèi)部過電壓兩種類型。按其產(chǎn)生原因，它們又可分為以下幾類：直擊雷過電壓 雷電過電壓 感應(yīng)雷過電壓 侵入雷電流過電壓 長(zhǎng)線電容效應(yīng) 工頻過電壓 不對(duì)稱接地故障 甩負(fù)荷 消弧線圈補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的線性諧振 過電壓 暫時(shí)過電壓 線性諧振 傳遞過電壓 線路斷線 諧振過電壓 鐵磁諧振 電磁式電壓互感器飽和 內(nèi)過 電壓 參數(shù)諧振發(fā)電機(jī)同步或異步自勵(lì)磁 開斷電容器組過電壓 操作電容負(fù)荷過電壓 開斷空載長(zhǎng)線過電壓 關(guān)合（重合）空載長(zhǎng)線過電壓 開斷空載變壓器過電壓 操作過電壓 操作電感負(fù)荷過電壓 開斷并聯(lián)電抗器過電壓 開斷高壓電動(dòng)機(jī)過電壓 過電壓 間歇電弧過電壓 7.2防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 變電站是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應(yīng)的來源，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣會(huì)受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復(fù)會(huì)嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。變電站的雷害來自兩個(gè)方面，一是雷直擊變電站，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電站侵入，對(duì)直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)，此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)不致發(fā)生反擊。對(duì)侵入波防護(hù)的主要措施是變電站內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，以限制侵入變電站的雷電波的幅值，防止設(shè)備上的過電壓不超過其耐壓值，同時(shí)在距變電站適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)可靠的進(jìn)線保護(hù)。避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)設(shè)備，避雷針必須高于被保護(hù)物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨(dú)立裝設(shè)，避雷線主要用于保護(hù)線路，一般不用于保護(hù)變電站。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作用電壓超過一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備。7.2.1避雷針的配置原則：1）電壓110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于1000n米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立的避雷針。2、獨(dú)立避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10n。3、35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時(shí)易引起反擊。4、在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因?yàn)殚T形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點(diǎn)在裝置中距離很難達(dá)到不小于 15M的要求。7.2.2避雷器的配置原則 1）配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器。2）旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)看旁路母線投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足而定。3）220KV以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設(shè)避雷器，并盡可能靠近設(shè)備本體。4）220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。5）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺(tái)避雷器。6）110KV220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。7.3 主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù) 為了保護(hù)變壓器中性點(diǎn)，尤其是不接地高壓器中性點(diǎn)的絕緣，通常在變壓器中性點(diǎn)上裝設(shè)避雷器外，還需裝設(shè)放電間隙，直接接地運(yùn)行時(shí)零序電流保護(hù)起作用，動(dòng)作 接地變壓器，避雷器作后備；變壓器不接地時(shí)，放電間隙和零序過電壓起保護(hù)作用，大氣過電壓時(shí)，線路避雷器動(dòng)作，工程過電壓時(shí)，間隙保護(hù)動(dòng)作。因氧化鋅避雷器殘壓低，無法與放電間隙無法配合，故選用閥型避雷器。7.4 接地裝置設(shè)計(jì) 7.4.1接地裝置布置得一般原則 1）為了將各種不同用途和各種不同電壓的電氣設(shè)備接地，一般應(yīng)使用一個(gè)總的接地裝置。2）發(fā)電廠、變電所的接地裝置，除充分利用直接埋入地中或水中的自然接地體外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地體。對(duì)于310kV變、配電所，當(dāng)采用建筑物的基礎(chǔ)作接地體且接地電阻滿足規(guī)定值時(shí)，可不另設(shè)人工接地體。3）在高土壤電阻率地區(qū)可采用下列降低接地電阻的措施：敷設(shè)外引接地體；采用井式或深鉆式接地體；填充電阻率較低的物質(zhì)或降阻劑；敷設(shè)水下接地網(wǎng)。4）一般情況下，變電所接地網(wǎng)中的垂直接地體對(duì)工頻電流散流作用不大，降低接地電阻主要依靠大面積水平接地體，它既有均壓、減小接觸電壓和跨步電壓的作用，又有散流作用。所以，對(duì)變電所，不論采用何種形式的人工接地體，都應(yīng)敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)。5）人工接地體應(yīng)圍繞設(shè)備區(qū)域連成閉合形狀，并在其中敷設(shè)若干水平均壓帶。7.4.2人工接地體的選擇 7.4.2.1規(guī)格 垂直接地體可采用鋼管、角鋼，單根長(zhǎng)度一般為2.5m；水平接地體可采用扁鋼、圓鋼。接地裝置的導(dǎo)體尚應(yīng)滿足熱穩(wěn)定與均壓要求，還應(yīng)考慮腐蝕的影響，實(shí)際的接地體一般規(guī)格為：鋼管管徑4050mm，角鋼4040450505，扁鋼404mm，圓鋼直徑16mm。敷設(shè)在大氣和土壤中有腐蝕性場(chǎng)所的接地體和接地線，應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較采取熱鍍錫、熱鍍鋅等防腐措施。7.4.2.2熱穩(wěn)定校驗(yàn) 變電所中電氣設(shè)備接地線的截面，應(yīng)按接地短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。未考慮腐蝕時(shí)，接地線的最小截面Smin應(yīng)符合下式要求：Sminmm2 式中 Ig-流經(jīng)接地線的短路電流穩(wěn)定值，A，根據(jù)系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃，按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式確定；te短路的等效持續(xù)時(shí)間，s；C-接地線材料的熱穩(wěn)定系數(shù)。7.4.3接地裝置的敷設(shè) 1）為減少相鄰接地體的屏蔽作用，垂直接地體的間距不宜小于其長(zhǎng)度的2倍，水平接地體的間距不宜小于5m；2）接地體與建筑物的距離不宜小于1.5m。7.4.3具