I
摘 要
农业电气化与自动化专业的毕业设计是培养学生综合运用大学四年所学理论知识 独
立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。
本设计是根据毕业任务书的要求 综合大学四年所学的专业知识及《电力工程电气设
计手册》 《电力工程电气设备手册》等书籍的有关内容 在指导教师的帮助下 通过本人
的精心设计论证完成的。整个设计过程中 全面细致的考虑工程设计的经济性 系统运行
的可靠性 灵活性等诸多因素 最终完成本设计方案。
本次设计主要是一次变电所电气部分的设计 并做出阐述和说明。论文包括选择变电
所的主变压器的容量、台数和形式 选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参
数 并且通过计算 详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定 并对其选择进行了详
尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况 最后确定本变电所电气主接线
方案和高压配电装置及其布置方式。论文包括设计的说明和设备选择的计算 并附有四张
设计图纸 电气主接线图一张、 变电所断面图一张、平面布置图一张、防雷保护图一张
可为以后的设计做些参考。
关键词 电力系统 设计 电器设备
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II
Abstract Electrical engineering and professional graduate in its automation designs is an important
link of the first step to trains student synthesize to make use of the four years in university an
academic theories theory knowledge, independence analysis definitely reach agreement
engineering actual problem ability.
This design according to" electric power system and automation profession( power plant
and electric power system)" the request that graduate the mission book, synthesize the four years
in university a profession for learning knowledge and 《 electric power engineering electricity
design manual 》,etc. Under the help that guide the teacher, pass oneself of design what
argument complete with meticulous care.Whole design process inside, completely economic that
meticulous consideration engineering design, dependable that system circulate, vivid etc. many
factors, end complete this design project.
The design is based on summarizing our country’s substation design and operation .It
takes the selections of devices which this substation needed such as the type of electric bus,the
type of the power distribution.It is made up of the instruction and the caculating parts.And for
blueprints(situation main connected wires picture,the plot and section of the
substation,transformer protective principle connection picture),It can be unsuited for the same
design in future.
For my limited knowledge,it is impossible to be no mistakes in the draft.I hope the teacher
give to point out with make correction.
Key words Electric power system, Design , Electric devices
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III
摘 要 .......................................................................................................................................... I ABSTRACT .................................................................................................................................. II 引言 ....................................................................................................................................... - 1 - 第一部分 说明书 .................................................................................................................. - 2 - 第1章 主变压器的选择 ....................................................................................................... - 2 - 1.1主变容量选择的有关规定及原则 ................................................................................ - 2 - 1.2 本设计主变压器的选择 ............................................................................................... - 3 - 1.3所用变选择 .................................................................................................................. - 4 - 第2章 主接线选择 .............................................................................................................. - 5 - 2.1 概述 ............................................................................................................................. - 5 - 2.2 主接线的设计原则及基本要求 ................................................................................... - 5 - 2.2.1 主接线的设计原则 ................................................................................................ - 5 - 2.2.2主接线设计的基本要求 ......................................................................................... - 6 - 2.3 电气主接线的选择 ...................................................................................................... - 6 - 2.3.1主接线的预定方案 ................................................................................................. - 6 - 2.3.2 220kV千伏侧接线方式的选择与论证 ................................................................... - 6 - 2.3.3 60KV侧接线方式的选择与论证 ............................................................................ - 9 - 第3章 短路电流计算 ........................................................................................................ - 11 - 3.1短路电流计算的目的 ................................................................................................. - 11 - 3.2电力系统短路电流计算方法...................................................................................... - 11 - 3.2.1基本假定 .............................................................................................................. - 11 - 3.2.2一般规定 .............................................................................................................. - 11 - 3.2.3电路元件参数的计算 ........................................................................................... - 12 - 3.2.4网络变换 .............................................................................................................. - 12 - 3.2.5等值电源的计算................................................................................................... - 13 - 3.2.6三相短路电流周期分量计算 ............................................................................... - 13 - 3.2.7冲击电流的计算................................................................................................... - 13 - 3.3设计中应注意的问题 ................................................................................................. - 14 - 第4章 电气设备的选择 .................................................................................................... - 15 - 4.1 电气设备选择的一般要求 ......................................................................................... - 15 - 4.1.1电压 ...................................................................................................................... - 15 - 4.1.2电流 ...................................................................................................................... - 15 - 4.1.3机械荷载 .............................................................................................................. - 16 - 4.1.4 环境条件 ............................................................................................................. - 16 - 4.1.5 环境保护 ............................................................................................................. - 16 - 4.2 电气设备选择的方法................................................................................................. - 16 - 4.3母线的选择 ................................................................................................................ - 17 - 4.4高压断路器的选择 ..................................................................................................... - 18 - 4.5隔离开关的选择 ......................................................................................................... - 20 - 4.5.1隔离开关的主要用途 ....................................................................................... - 20 - 4.5.2隔离开关的选择................................................................................................... - 20 - www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
IV
4.6电流互感器的选择 ..................................................................................................... - 20 - 4.6.1互感器的作用 ................................................................................................... - 21 - 4.6.2确度等级和副边负荷选择 ................................................................................... - 21 - 4.6.3电流互感器应按下列技术条件选择 ................................................................ - 21 - 4.7电压互感器的选择 ..................................................................................................... - 22 - 4.7.1装置种类和形式的选择 ....................................................................................... - 22 - 4.7.2按准确级和容量选择 ........................................................................................... - 22 - 4.8避雷器的选择 ............................................................................................................. - 22 - 4.8.1避雷器的安装地点选择 ....................................................................................... - 22 - 4.8.2中性点直接接地系统中 保护变压器中性点的阀型避雷器选择 ...................... - 23 - 4.8.3变压器中性点氧化锌避雷器的选择 .................................................................... - 23 - 第5章 配电装置 ................................................................................................................ - 24 - 5.1高压配电装置和设计原则及要求: ............................................................................. - 24 - 5.2设备的配置 ................................................................................................................ - 25 - 5.2.1隔离开关的配置 ............................................................................................... - 25 - 5.2.2电压互感器的配置 ........................................................................................... - 25 - 5.2.3电流互感器的配置 ........................................................................................... - 25 - 5.2.4接地刀闸的配置 ............................................................................................... - 26 - 5.2.5避雷器的配置 ................................................................................................... - 26 - 5.3配电装置的选择 ..................................................................................................... - 26 - 第6章 防雷保护设计 ........................................................................................................ - 27 - 6.1 概 述 .......................................................................................................................... - 27 - 6.2 防雷保护的有关规定................................................................................................. - 27 - 6.3防雷保护设计所需资料 ......................................................................................... - 28 - 6.4 直击雷过电压保护装置设计 ..................................................................................... - 28 - 6.4.1避雷针的保护范围计算 ................................................................................... - 28 - 6.4.2 避雷针的设置 ..................................................................................................... - 28 - 6.5 侵入波及内部过电压保护设计 ................................................................................. - 29 - 第7章 继电保护设计 ...................................................................................................... - 30 - 7.1护配置的作用和要求 ............................................................................................. - 30 - 7.2 变压器保护的配置 .................................................................................................... - 30 - 7.3母线保护和断路器失灵保护...................................................................................... - 31 - 7.3.1母线保护配置原则 ............................................................................................... - 32 - 7.3.2双母线接地母线保护 ........................................................................................... - 32 - 7.3.3断路器失灵保护................................................................................................... - 32 - 7.4 线路的保护装置 ........................................................................................................ - 33 - 7.4.1 220kV侧线路保护................................................................................................ - 33 - 7.4.2 60KV侧线路保护 ................................................................................................. - 33 - 7.5自动装置的规划设计 ................................................................................................. - 34 - 7.5.1自动重合闸装置设计 ........................................................................................... - 35 - 7.5.2备用电源和备用设备自动投入 ........................................................................... - 35 - 第二部分 计算书 .............................................................................................................. - 37 - 第1章 短路计算 ................................................................................................................ - 37 - www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
V
1.1网络化简 .................................................................................................................... - 37 - 1.2 短路电流的计算 ........................................................................................................ - 40 - 第2章 电气设备选择计算 ............................................................................................... - 44 - 2.1断路器的选择与计算 ................................................................................................. - 44 - 2.1.1 220kV侧断路器的选择与计算 ............................................................................ - 44 - 2.1.2 60KV侧断路器的选择计算 .................................................................................. - 45 - 2.2隔离开关的选择计算 ................................................................................................. - 46 - 2.2.1 220kV侧隔离开关的选择计算 ............................................................................ - 46 - 2.3电流互感器的选择计算 ............................................................................................. - 47 - 2.4 电压互感器的选择计算 ............................................................................................. - 49 - 2.4.1 220KV侧电压互感器的选择 ................................................................................ - 49 - 2.4.2 60kV侧电压互感器的选择 .................................................................................. - 50 - 2.5 母线的选择 ................................................................................................................ - 50 - 2.5.1 220kV侧母线选择 ............................................................................................... - 50 - 2.5.2 60kV侧母线选择 ................................................................................................. - 51 - 2.6 避雷器的选择 ............................................................................................................ - 51 - 2.6.1 220kV侧避雷器的选择 ........................................................................................ - 51 - 2.6.2 60kV侧避雷器的选择 .......................................................................................... - 52 - 2.6.3 变压器中性点避雷器的选择 .............................................................................. - 53 - 第3章 避雷针的保护范围计算 ..................................................................................... - 54 - 3.1避雷针的定位及针距 ................................................................................................. - 54 - 3.2避雷针保护范围的计算 ............................................................................................. - 55 - 3.2.1单根避雷针的保护半径计算 ............................................................................... - 55 - 3.2.2多根等高避雷针的保护范围计算 ........................................................................ - 55 - 总结 ..................................................................................................................................... - 57 - 致谢 ..................................................................................................................................... - 58 - 参考文献 ............................................................................................................................. - 59 - 附 录 ................................................................................................................................... - 60 - www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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引言 农业电气化与其自动化专业的毕业设计是培养学生综合运用大学四年所学理论知识
分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。
本设计是根据毕业设计的要求 针对220/60kV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要
是一次变电所电气部分的设计 并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容
量、台数和形式 选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数 并且通过计算
详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定 并对其选择进行了详尽的说明。同时经过
变压器的选择和变电所所带负荷情况 确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其
布置方式 同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装
置的规划设计 最后通过对主接线形式的确定及所选设备的型号绘制变电所的断面图、平
面图、和主接线图 同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷
保护 并绘制屋外高压配电装置的防雷保护图。本设计的所有图纸都是计算机绘制而成
最后按照要求进行毕业设计成品打印。论文包括毕业设计说明书和毕业设计计算书两部分
并附有四张设计图纸 电气主接线图一张、 变电所断面图两张、平面布置图一张、防雷
保护图一张 可为以后的设计做些参考 同时能够比较直观的反映本设计变电所的整体
全貌。
一、设计的原始资料及依据
1 本变电所位于某大城市的卫星城 它主要的任务是卫星城的工业、民用负荷送电。
2 电压等级为220/60kV。
3 本变电所进线4回 出线14回。
4 地区年平均温度8.5℃ 最高温度37.5℃ 最低温度-18℃
5 所址地势平坦 交通方便 出线走廊宽阔。
二、电力系统接线方式如图所示
2
×40KM 待 设 计 的
变 电 所 5×63MVA
Ud
=0.24
COSφ=0.85
水电厂
220KV
58KM 60KM 79KM 5×80MVA
Ud
=13.5
3×120MVA
Ud
=13.6
3×100MW
COSφ=0.85
Xd”=0.18
2×56KM 电力系统
21000MVA
X*=0.03
SJ=100MVA
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第一部分 说明书 主变压器的选择 在各级电压等级的变电所中 变压器是主要电气设备之一 担负着变换网络电压、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是开发与节约并重 近期以节约为主。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主变容量选择的有关规定及原则 A、主变容量和台数的选择 应根据《电力系统设计技术规程》SDJ161—85有关规定
和审批的电力规划设计决定进行。
B、主变台数的确定 为保证供电的可靠性 变电所一般应装设两台主变压器 但一
般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时 可装设一
台主变。对大型枢纽变电所 根据工程的具体情况 应安装2-4台主变。
当变电所装设两台及以上主变时 每台容量的选择按照其中任一台停运时 其余容量
至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60%-75%。通常一次变电所采用75%
二次变电所采用60%。
C、变压器形式的选择
1) 变压器一般采用三相变压器 若因制造和运输条件 在220kV的变电所中
可采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时 应考虑装设备用相 当主变超过一组
且各组容量满足全所负荷的75%时 可不装设备用相。
2) 系统有调压要求时 应采用有载调压变压器 对新建的变电所 从网络经济运行
的观点考虑 应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价 通常在短期内可回收。
3) 两个中性点直接接地系统连接的变压器 除降压负荷较大或与高、中压间潮流不
定情况外 一般采用自耦变压器 但仍需做技术经济比较。
4 具有三种电压的变电所 例如220kV 110kV 35kV一般采用三绕组变压器。
D、主变容量的确定
1 为了正确的选择主变容量 要绘制变电所的年及日负荷曲线 并以曲线得出的变
电所的年、日最高负荷和平均负荷。
2 主变容量的确定:凡装有两台 组 及以上主变压器的变电所 其中一台 组 事
故停运后 其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70% 在计及过
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负荷能力后的允许时间内应保证用户的一级和二级负荷。即满足 ( 为
综合最大负荷)。
3 应根据电力系统5 10年的发展规划进行选择。
E、变压器的冷却方式
主变压器一般采用的冷却方式有 自然风冷 强迫油循环风冷 强迫油循环水冷 强
迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却 大容量变压器一般采用强迫油循
环风冷。
F、主变压器绕组的连接方式
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致 否则不能并列运行。电力系统采用
的绕组连接方式只有Y和△ 高、中、低三侧绕组组合要根据工程具体情况确定。
1.2 本设计主变压器的选择 根据以上主变选择的一般原则 选择本变电所的主变压器
1 本变电所为地方一次变电所 可以选择两台主变。
2 因本地区交通方便 所以选择三相变压器。
3 因为新建变电所 而且低压负荷较大 所以选择有载调压变压器。
4 容量的确定
1.1
主变的额定容量为
1.2
总安装容量为
根据以上计算可选择两台型号为 的有载调压变压器。
其参数如下
型号
额定容量 )
电压组合 ) 高压 低压
联结组别号
阻抗电压%
空载电流%
空载损耗( ):
负载损耗( ):
冷却方式 强迫油循环风冷 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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1.3所用变选择 根据所用电压及容量可以选择型号为 的变压器。
其参数如下
额定容量( ) 630
电压组合( ) 高压 63±2×2.5% 低压 0.4
联结组别号 ,
阻抗电压%
空载电流%
空载损耗(kW):
冷却方式 自然冷却
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第2章 主接线选择 2.1 概述 电气主接线是多种主要电气设备 如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、
电抗器、母线、避雷器等 按一定顺序要求连接而成的 是分配和传送电能的总电路。将
电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图 称为电气主接
线图。变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、
稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切
的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的 所以主接线设计的好坏不仅影响
电力系统和变电所本身 同时也影响到工农业生产和人民生活。因此 主接线设计是一个
综合性问题。
2.2 主接线的设计原则及基本要求 2.2.1 主接线的设计原则 根据《220---500kV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定 变电所电气主接线应根据
该变电所在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定
满足运行可靠性 简单灵活 操作方便 节约投资等要求。
1
变电所在电力系统中的地位和作用
变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素 变电所是枢纽变电所、
地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所 由于他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、经济性的技术要求也不同。
2 考虑近期和远期的发展规模
变电所主接线设计应根据5-10年电力系统发展规划进行。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
的形式以及所连接电源数和出线回数。
3 考虑负荷的重要性分布和出线回数多少对主界线的影响
对一级负荷必须布两个的电源供电 且当一个电源失去后 应保证全部一级负
荷不间断供电 对二级负荷 一般有两个电源供电 且当一个电源失去后 能保证大部分
二级负荷供电 三级负荷一般只需一个电源供电。
4 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
变电所 基于传输容量大 对供电可靠性要求高 因此 其对主接线的可靠性、灵活性的www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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要求也高 而容量小的变电所 其传输容量小 对住接线的可靠性、灵活性要求低。
5 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电 适应负荷突增 设备检修 故
障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同 例如
当断路器或母线检修时 是否允许线路、变压器停运 当线路故障时 允许切除线路、变
压器的数量等 都直接影响主接线的形式。
2.2.2主接线设计的基本要求 A 可靠性
1) 研究主接线可靠性应注意的问题
a、 应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析
b、 主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性的综合
c、 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度 采用可靠性能高的电气
设备可以简化接线。
2) 可靠性的具体要求
a、 断路器检修时 不影响对系统的供电
b、 断路器或母线故障及母线检修时 尽量减少可停运回路数和停用时间 并且保证
一级负荷及全部或大部分二级负荷供电
c、 尽量避免全部停运的可能性。
B灵活性
满足运行、检修要求和扩建要求。
C 经济性:
主要是指投资省 占地面积小 能量损失小。
2.3 电气主接线的选择 2.3.1主接线的预定方案 本变电所电压等级为220kV/60kV 220kV侧进线为4回 60kV侧出线为14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 初步拟定两种主接线方案。
2.3.2 220kV千伏侧接线方式的选择与论证 220kV侧拟采用双母线接线和单母线分段带旁路母线接线。双母线接线接线简图见图
2-1 单母线分段带旁路母线接线简图见图2-2。
两种接线的比较如下 双母线接线 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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单断路器的双母线接线中 每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关 连接到两组
母线上 电源和出线可均匀地分布在两组母线上 普遍适用于6—220KV电压等级的配电
装置中 此接线有以下几个优点
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。
单断路器的双母线接线的缺点
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。
单母线分段带旁路母线:
单母线分段带旁路母线的优点为
1 接线简单、清晰、操作方便、采用设备少、便于扩建和采用成套配电装置。
2 用断路器把母线分段后 对重要负责用户可以从不同的母线段引出两个回路
有两个电源 具有供电可靠性。
3 检修任一回路断路器时不中断对用户的供电。
单母线分段带旁路母线的缺点为
接线不够灵活。当母线与母线刀闸故障或检修时 将造成一段母线停电。
1 配电装置复杂 运行操作复杂。
2 分段断路器用作旁路开关时 两段母线并列运行。但当其一段母线故障时 整
套配电装置停止工作 在拉开分段刀闸时恢复无故障母线工作。
3 断路器与刀闸间的闭锁复杂。 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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图 2.1 双母线接线
图 2.2 单母分段带旁路接线
根据《电力工程设计手册》的要求 主接线应满足可靠性、灵活性 并在此基础上考
虑做到经济合理。
1 可靠性。本变电所用户较多 负荷容量较大 要求供电可靠性较高。当采用可
靠性高的六氟化硫断路器时 选择双母线接线就可以满足可靠性的要求。
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2 灵活性。采用双母线接线 各个电源和回路的负荷可以任意分配到某一组母线
上 可以灵活地适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要。
3 经济性。单母线分段带旁路接线比双母线接线少用了断路器以及隔离开关 投
资相对减少 配电装置的占地面积也大大减少 但可靠性有所降低。
根据《220---500kV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定 220kV配电装置出线回
数在四回及以上时 宜采用双母线或其他接线。
本变电所220kV配电装置出线回数为4回 主要从可靠性和灵活性考虑可以采用双
母线接线方式。
综合以上分析 本变电所220kV侧选用双母线接线方式。
2.3.3 60kV侧接线方式的选择与论证 60kV侧采用双母线接线和双母线带旁路接线。
接线简图见图2.3和图2.4。 两种接线的比较如下
双母线接线
双母线接线的特点在220kV侧接线方式选择论证中已详细说明 此处不再缀述。
双母线带旁路接线
除了具有双母线接线的优点外 双母线带旁路接线方式还具有许多其它的优点
当进出线检修时 可由专用旁路断路器代替 通过旁路母线供电。但当设置了专用旁
路断路器后 设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加。
图 2.3 双母线接线
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图2.4 双母线带旁路接线 根据《220---500kV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定 35~60kV配电装置当出线
回数为4~7回时 宜采用单母线接线 当出线回数为8回及以上时 宜采用双母线接线。
本变电所60出线为14回 且均为重要负荷 应主要侧重于可靠性和灵活性。
综合以上分析 本变电所60kV侧选用双母线带旁路接线方式。
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第3章 短路电流计算 3.1短路电流计算的目的 1).电气主接线比较
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).确定导线间隔棒的距离
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出整定计算。
3.2电力系统短路电流计算方法 3.2.1基本假定 短路电流实用计算中 可采用下列假设和原则
1 正常工作时 三相系统对称运行
2 所用电源的电动势相位角相同
3 系统中的同步和异步电动机均为理想电机
4 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压大小发生
变化
5 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行 其中5%负荷接在高压母线上 5%负荷
接在系统侧
6 同步电机都具有自动调整励磁装置
7 短路发生在短路电流为最大值的瞬间
8 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流
9 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外 元件的电阻都略去不
计
10 元件的计算参数均取其额定值 不考虑参数的误差和调整范围。
11 输电线路的电容略去不计
12 用概率统计法制定短路电流运算曲线。
3.2.2一般规定
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1 验算导体和电器动、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 并考虑电力系统远景发展规划。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短路点 应选择在正常接线方式时短路
电流最大的地点。对带电抗器的 出线与厂用分支线回路 除其母线与母线隔离
开关之间隔板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 导体和电器动、热稳定以及电器的开断电流一般按两相短路计算 若发电机出口
的两相短路或中性点直接接地系统中的单项或两相接地短路较三相短路严重时 应按最
严重的情况计算。
3.2.3电路元件参数的计算 高压短路电流的计算一般只计及各元件的电抗 采用标幺值。标幺值为各电路元件有
名值与基准值之比。
标么值法 取基准容量 基准电压 计算用公式
线路电抗
3.1
变压器电抗 3. 2 短路电流周期分量有效值 3.3 短路电流冲击值 3. 4 标么值转为有名值
3. 5
3. 6
3.2.4网络变换
如下图
a Δ/Y变换 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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3.7
3.8
3.9
b Y/Δ变换
3.10
3.11
3.12
3.2.5等值电源的计算 a 按个别变化变换计算
当网络中有几个电源时 可将条件相类似的发电机 按下述条件连接成一组 分别求
出至短路点的转移电抗。、
1 同形式且至短路点的电气距离大致相等的发电机
2 至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机
3 直接连接短路上的发电机。
b 按同一变化计算
当仅计算任一时间t的短路电流周期分量 各电源的发电机形式 参数相同且距短路
点的电气距离大致相等时 可将各电源合并为一个总的计算电抗。
3.2.6三相短路电流周期分量计算 1) 无限大电源供给的短路电流
当供电电源为无穷大或者计算电抗 时 不考虑短路电流周期分量的衰减。 2) 有限电源供给的短路电流
先将电源对短路点的等值电抗 归算到以电源容量为基准的计算电抗 然后按
值查相应的发电机运算曲线 或查发电机的运算曲线数字表 即可得到短路电流周期分量的标幺值。
3.2.7冲击电流的计算 三相短路发生后的半个周期 t=0.01s 短路电流的瞬时值达最大 称为冲击电流 。
其值近似计算为 =
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计算各种短路电流值的目的:
计算短路电流的目的是为了正确选择和检验电气设备 整定继电保护装置等。通常需
要计算下列各种短路电流值。
--次暂态短路电流 即三相短路电流周期分量第一周期的有效值 用来作继电保护
的整定计算和校验断路器的额定断流量。
--三相短路电流第一周期全电流有效值 用来校验电器和母线的动稳定以及断路
器的额定断流量。
--三相短路冲击电流 即三相短路电流第一周期全电电流幅值 用来校验
气设备和母线的动稳定。
--三相短路电流稳态有效值 用来校验电器和载流部分的热稳定。
3.3设计中应注意的问题 1).为什么计算三相短路电流值 而不计算单相、两相短路时电流值 因为一般供电系统中已采取措施 使单相短路电流值不超过三相短路电流 而当短路
点离电源较远时 也就是当 时 两相短路电流值通常小于三相短路电流值 因而
在短路电流计算中应以三相短路电流计算作为基础。
2).应用运算曲线计算短路电流时 不同类型的电源应如何合并
在本次设计的变电所中 分别有三个电源点向变电所提供电源 一个为水电厂、一个
为火电厂、一个为系统 这三个电源点属于不同类型的发电机特性 正常应分别求出对短
路点的转移电抗 在通过查运算曲线求出各个在短路点的短路电流。但由于这三个电源到
短路点的电气距离很大 故允许将不同类型的发电机合并起来。
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第4章 电气设备的选择 电器设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电器主接
线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在运行电器选择时 在安全、可靠的前提下
应根据工程情况在保证安全可靠的前提下 积极而稳妥地采用新技术 并注意节省投资
选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样 具体的选择方法
也不完全相同 但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作 必须按正常工作
条件进行选择 并按短路状态来校验热稳定和动稳定。
4.1 电气设备选择的一般要求 电器设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电器主接
线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在进行电器选择时 在安全、可靠的前提下
应根据工程情况在保证安全可靠的前提下 积极而稳妥地采用新技术 并注意节省投资
选择合适的电器。 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 并考虑远景发展
2 应按当地环境条件校验
3 应力求技术先进和经济合理
4 应与整个工程的建设标准应该协调一致
5 同类设备应尽量较少品种
6 选用的新产品均应具有可靠的试验数据 并经正式鉴定合格。
4.1.1电压 选用的电气设备允许最高工作电压 不得低于该回路的最高运行电压 即
4.1
4.1.2电流 选用的电气设备额定电流 不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电
流 即
4.2
由于变压器短时过载能力很大 双回路出线的工作电流变化也较大 故其计算工作电
流应根据实际需要确定。 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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高压电气设备没有明确的过载能力 所以在选择其额定电流时 应满足各种可能运行
方式下回路持续电流的要求。
4.1.3机械荷载 所选电气设备端子的允许荷载 应大于电气设备引线在正常运行和短路时的最大作用
力。
校验的一般原则
a) 电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验
b) 用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定
c) 在工作电压和过电压的作用下 电气设备内、外绝缘应保证必要的可靠性。
4.1.4 环境条件 变电所在选择设备时 还应考虑设备安装地点的环境 尤须注意小环境 条件 当
气温、风速、温度、污秽等级 海拔高度、地震强度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器
使用条件时 应采取措施。
本次设计的变电所的年平均气温为8.5度 在其它条件上无特殊要求。
4.1.5 环境保护 选用电器 尚应注意电器对周围环境的影响 根据周围环境的控制标准 要对制造部
门提出必要的技术要求。
1 磁干扰
2 噪音。
4.2 电气设备选择的方法 电力系统中的各种电气设备 由于用途和工作条件各异 它们具体选择方法也就不尽
相同 但基本要求是相同的。电气设备要能可靠地工作 必须按正常条件进行选择 按短
路条件校验其动、热稳定性。
a常工作条件选择:
额定电压 4.3
额定电流 4.4
b按短路条件校验
1 短路热稳定校验
短路电流热稳定校验是要求所选的导体和电器当短路电流通过时 所能达到的最高温www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度 即
4.5
2 短路动稳定校验
动稳定是指导体和电器承受短路电流机械应力的能力。满足动稳定的条件为
4.6
3 短路电流的计算条件
为使所选择导体具有足够的可靠性 经济性和合理性 并在一定时期内适应系统发展
的需要 对导体和电器进行校验的短路电流应满足下列条件
a).计算时按本工程设计规划的容量计算 并考虑电力系统远景发展规划。所用接线方
式 应按可能发生最大短路电流的正常接线方式 而不应仅按切换过程中可能并列运
行的接线方式
b).机组容量较大 短路的种类可按三相短路考虑
c).短路计算点应选择在正常接线方式下 通过导体和电器的短路电流为最大的地点。
d).短路计算时间 校验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 和相应断路器的全开断时间 之和
既
4.7
4.8
式中 断路器全开断时间
后备保护动作时间 断路器固有分闸时间
断路器燃弧时间 对少油断路器为 ,对SF6和压缩空气断路器为
。
4.3母线的选择 配电装置中的母线 应根据下列条件选择和校验
1.母线材料、截面形状和布置方式的选择
(1) 因为铝的成本低 而普遍使用铝母线。
(2) 常用的母线截面形状有矩形、槽形和管形。其中矩形截面优点是散热面积大
便于固定和连接 但电流集肤效应强烈 常用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60
MW及以下的降压变压器10.5kV侧的引出线及配电装置 槽形截面母线具有机械强度
好、截流量大 集肤效应小的特点。当回路正常工作电流在4—8kA时 一般选用槽形母
线 管形截面机械强度高、集肤效应小的特点 且电晕放电电压高 管内可通风或通水冷
却 从而使截流量大增 所以 管形母线可用于8kA以上的大电流母线和110kV及以上的www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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配电装置母线。
(3).母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关。其布置方式可分为支持式
和悬挂式。支持式使用是和母线工作电压的支持绝缘子把母线固定在钢架或墙板等建筑物
上。采用水平布置方式。
2、母线截面尺寸的选择
其允许电流 应等于或大于流过导体的最大持续工作电流 即
(K---修正系数) 4.9 (1)导体经济截面S为
4.10
Igmax---正常时最大持续工作电流 A
J---经济电流密度 A/m
(2) 电晕电压校验
电晕临界电压 应大于最高工作电压 即
4.11
a 热稳定校验
裸导体进行热稳定校验。
b) 动稳定校验
4.4高压断路器的选择 在各种电压等级中变电所的设计中 断路器是最为重要的电气设备。在电力系统运行
中 对断路器的要求是比较高的 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 而且要求其在短路的条件下 对短路电流 有足够的遮断能力。 高压断路器的选择条件
额定电压选择: 4.12
额定电流选择 4.13
开断电流选择 (4.14)
短路关合电流的选择 (4.15)
热稳定校验 (4.16)
动稳定校验 (4.17)
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断路器种类和型式的选择 表4.1
类别 结构特点 技术性能特点
运行维护特
点
少油
式断
路器
油量少 油主要用作灭弧介质
对地绝缘主要依靠固体介质
结构简单制造方便 可配用电
磁操作机构、液压操作机构或
弹簧操作机构 积木式结构
可制成各种电压等级产品
开断电流大 对35KV以下可采用并
联回路以提高额定电流 35KV以上
为积木式结构 全开断时间短
运行经验丰
富 易于维
护 噪声低
油量少 易
劣化 需配
备一套油处
理装置
压缩
空气
断路
器
结构较复杂 工艺和材料要求
高 以压缩空气作为灭弧介质
以及弧隙绝缘介质 操作机构
和断路器合为一体 体积和重
量比较小
额定电流和开断能力都可以做得较
大 适于开断大容量电路 动作快、
开断时间短
噪声较大
维修周期
长 无火灾
危险 需要
一套压缩空
气装置作为
气源 价格
较高
类别 结构特点 技术性能特点
运行维护特
点
SF6
断路
器
结构简单 但工艺及密封要求
严格 对材料要求高 体积小、
重量轻 有屋外敞开式及屋内
落地罐式之别 更多用于GIS
封闭式组合电器
额定电流和开断能力都可以做得较
大 开断性能好 可适于各种工况开
断 SF6气体灭弧、绝缘性能好 故
断口电压较高 断口开距小
噪声低 维
护工作量
小 不检修
间隔期长
价格较高
运行稳定安
全可靠 寿
命长
断路器安装使用场所选型参考如下表 表4.2
场所
特点 电压等级 可选用的主要型式
配电装置 110 330kV
SF6断路器
空气断路器
少油式断路器
SW4-110 330
SW6-110 330
KW4-110 330
KW5-110 330
LW-110 330 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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本次设计的变电所为220/60变电所 有220kV和60kV两个电压等级 根据规程规定
在35kV-220kV电压等级的配电装置中 主要选用少油断路器、SF6断路器和真空断路器。
下面主要在结构特点 技术性能特点和运行维护特点三个方面对这三种断路器进行了比较。
高压断路器的操动机构 大多数是由制造厂配套供应 仅部分少油断路器有电磁式、
弹簧式或液压式等几种形式的操作机构的可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流
合闸电源 但其结构简单可靠 弹簧式结构比较复杂 调整需求较高 液压操动机构加工
精度要求较高 操动机构的形式 可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。
4.5隔离开关的选择 隔离开关也是发电厂和变电所中常用的电器 他需与断路器配套使用 但隔离开关
无灭弧装置 不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。
4.5.1隔离开关的主要用途 a.隔离电压
b.倒闸操作
c.分、合小电流
4.5.2隔离开关的选择 隔离开关的选择条件
一 按额定电压选择 4.18
二 按额定电流选择 4.19 三 按开断电流选择 4.20 四 按短路关合电流选择 4.21 五 动稳定校验 4.22 隔离开关对配电装置的布置和占地面积有很大影响 选择隔离开关时应根据配电装
置的布置特点和使用条件等因素进行综合技术比较后确定。220kV及以下屋外配电装置中
常采用双柱式隔离开关。
4.6电流互感器的选择 互感器 包括电流互感器TA 和电压互感器TV 的一次系统和二次系统间的联络元
件 用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电 正确的反映电气设备的正
常运行和故障情况。 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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4.6.1互感器的作用 1 一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压 100V 和小电流 5A
或1A 使测量仪表和保护装置标准化、小型化 并使其结构轻巧、价格便宜和便于
屏内安装。
2) 二次设备与高压部分隔离 且互感器二次侧均接地 从而保证了设备和人身的安
全。
4.6.2确度等级和副边负荷选择 规定如下
1 装设在发电机、电力变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表及所
有用于计算电费的电度表用电流互感器 其准确度等级为0.5级。
2 供运行、监视、估算电能的电度表、功率表和电流表用电流互感器 其准确度
等级为1。
3 供指示被测数值是否存在或大致估计被监视数值的表计用的电流互感器 其准
确度等级为3或10级。
4.6.3电流互感器应按下列技术条件选择 1) 按一次额定电流和额定电压选择
4.23 4.24
式中 、 为电流互感器的一次额定电压和额定电流
2).二次额定电流的选择
电流互感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。
3).电流互感器种类和型式的选择
在选择互感器时 应根据安装地点 如屋内、屋外 和安装方式 如穿墙式、支持式、
装入式等 选择其形式。
4).电流互感器准确级和额定容量的选择
为了保证互感器的准确性 互感器二次侧所接负荷S2大于该准确级所规定的额定
容量 , . 5).热稳定和动稳定校验 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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4.25
4.26 4.7电压互感器的选择 4.7.1装置种类和形式的选择 电压互感器的形式和种类应根据安装地点和使用条件进行选择。35-110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器 220kV及以上配电装置 当容量和准确度等级
满足需求时 一般采用电容式电压互感器。需要检查和监视一次回路单相接地时 应选用
三相五柱式电压互感器或具有等三绕组的单相电压互感器组。
a)按一次回路电压选择
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
电压应在 0.8 1.2 范围内变动 即应满足下列条件
b)按二次回路电压选择
电压互感器二次侧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 电压互
感器二次侧额定电压可按下表选 表4.3
线 圈 副线圈 接成开口三角形的副边线圈
高压侧接法
接于原边线
电压上
接于原边相电
压上
在中性点接地
系统中
在中性点不接地或经消弧线圈
接地的系统中
副边电压
V
100
100
4.7.2按准确级和容量选择 在选择时 首先根据仪表和继电器的接线要求选择电压互感器的接线方式 并尽可能
将负荷均匀分布在各相上 然后计算各项负荷大小 再按所接仪表的准确级和容量选择电
压互感器的准确级和额定容量。对应于测量仪表所要求的最高准确级的电压互感器的额定
二次容量 应不小于电压互感器的二次负荷容量即 。
4.8避雷器的选择 4.8.1避雷器的安装地点选择 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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a.配电装置每组母线上 应装设避雷器 但进出线都装设避雷器的除外。
b.220kV及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时 应在变压器附近增设一
组避雷器。
c.下列情况下的变压器中性点应装设避雷器
1 中性点直接接地系统中 变压器中性点分极绝缘且有隔离开关时。
2 不接地和经消弧线圈接地系统中 多雷区的单进线变压器中性点。
3 110—220kV线路侧一般不装设避雷器。
4.8.2中性点直接接地系统中 保护变压器中性点的阀型避雷器选择 1) 灭弧电压 4.27
式中 :一般取1
2) 工频放电电压下限
> 4.28 3) 工频放电电压上限 和残压 的选择 4.29
4.30
式中: :变压器内绝缘一分钟工频试验电压 :避雷器在时的残压 :变压器内绝缘冲击试验电压
:配合系数 对普通阀型避雷器取 对磁吹阀型避雷器
4.8.3变压器中性点氧化锌避雷器的选择 1 变压器中性点绝缘的冲击试验电压与氧化锌避雷器1kA雷电冲击残压之间应至少
有20%的裕度。
2 变压器中性点绝缘的工频试验电压乘以冲击系数后氧化锌避雷器的操作电流下的
残压之间有15%的裕度。
3 氧化锌避雷器的额定电压不应低与系统最高相电压如有困难时至少不低于 。
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第5章 配电装置 配电装置是指发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器,载流导体和辅助设备
按照一定要求建造而成的,用来接受和分配电能的电工建筑物.配电装置的形式与电气主
接线、周围环境等因素有关 分为屋内配电装置和屋外配电装置两种。
5.1高压配电装置和设计原则及要求: 配电装置是变电所的一个重要组成部分 电能的汇集和分配是通过各级电压的配电装
置实现的 因此 在设计配电装置时应满足以下的要求
1)、保证工作的可靠性和防火性的要求。
2)、保证工作人员的人身安全。
3)、保证操作、维护、检修的方便。
在保证安全可靠的条件下 应尽量降低配电装置的造价 减少有色金属和钢材的消耗
并应减少占地面积 除此之外配电装置还应有扩建的可能性。配电装置的整个结构尺寸是
综合考虑到设备外形尺寸 检修维护和搬运的安全距离 电气绝缘距离等因素而决定的。
各种间隔距离中最基本的是空气中的最小安全净距 在这一距离下 无论正常或过电压的
情况下 都不致发生空气绝缘的电击穿。
屋内、外配电装置中各项安全净距尺寸 在《高压配电装置设计技术规程》中被分为
A、B、C、D、E五项 作主设计配电装置时的根据 其中A值是基础 其余各值是在A值
的基础上 加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而得。各项净距数
值可查阅有关规程。
在配电装置的具体设计中 应遵循《电力工业管理办法》、《高压配电装置设计技术规
程》、《建筑设计防火规范》等有关规定 高压配电装置设计的一般原则
1
)、节约用电。
2)、运行安全和操作巡视方便。
3)、便于检修和安装。
4)、节约材料 降低造价。
屋外配电装置与屋内配电装置的比较 所具有的特点
1)、屋外配电装置的土建工程量少 施工时间短 节省建筑材料 降低了基建投
资。
2)、相邻回路电器之间的距离较大 大大减少了事故蔓延的危险性。
3)、巡视检查清楚 便于扩建和设备更新。
4)、维护操作不方便 因为隔离开关的操作以及对各种开关电器的巡视检查 在
任何天气条件都必须在露天进行。
5)、占地面积大。 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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屋外配电装置根据电器和母线布置的高度可分为中型、高型和半高型等型式。
中型配电装置是所有开关电器都安装在较低的基础和支架上 母线一般采用饺线和悬
垂绝缘子串组成 悬挂在门型构架上 母线水平面高于开关电器的水平面。
高型配电装置是指开关电器分别安装在几个水平面内 断路器安装在地面基础支架上
母线隔离开关在断路器之上 主母线又在母线隔离开关之上或两组母线上下重叠 母线一
般采用绞线和悬垂绝缘子串悬挂在构架上。其特点是布置紧凑、集中 占地面积小 操作
维护条件差两组母线隔离开关分层操作 路径较长 易引起误操作。
半高型配电装置指其布置处于中型和高型配电装置之间 既仅将母线与断路器、电流
互感器等重叠布置。
此外 还要设置搬运通道 为了便于变压器等笨重的设备。当变压器的油量超过1000
公斤时 为了防止事故时 油的燃烧和蔓延 应在其下面设置能容纳20 油量的储油池
储油池的尺寸一般比变压器外壳尺寸大1米 池内铺设厚度不小于250mm的卵石层。
5.2设备的配置 5.2.1隔离开关的配置 1).接在变压器引出线上或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。
2).接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。
3).短路器两侧均应配置隔离开关 以便检修断路器是隔离电流。
4).中性点直接接地的普通形式变压器均宜配置隔离开关。
5.2.2电压互感器的配置 1).电压互感器的数量和配置与主接线有关 应满足测量、保护、同期和自动装置的
要求。
2).60—220kV电压等级的每组主接线的三相应电压互感器
3).当需监视和检测线路上有、无电压时 出线侧的一组上应装设电压互感器。
5.2.3电流互感器的配置 1).凡装有断路器的回路均应装设电流互感器 其数量应满足测量仪表、保护和自动
化的要求。
2).在未装设断路器的发电机和变压器中性点 应装设电流互感器。
3).对直接接地系统 一般按三相配置 对非直接接地系统依具体要求配置两相或三
相。
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5.2.4接地刀闸的配置 1).为保证电器和母线的检修安全 35kV以上每段母线根据长度宜装设1—2组接地刀
闸 两组接地刀闸间距适中 母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离.
开关上和母联开关上 也可装设于其它母线回路。
2).63kV及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置一组接地隔离
开关 双母线接地两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地隔离开关。
3).旁路母线一般装设一组接地隔离开关 装设在旁路隔离开关的旁路线线侧。
4).63kV及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地隔离开关。
5.2.5避雷器的配置 a.配电装置每组母线上 应装设避雷器 但进出线都装设避雷器的除外。
b.220kV及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时 应在变压器附近增设一组
避雷器。
c.下列情况下的变压器中性点应装设避雷器
1 中性点直接接地系统中 变压器中性点分极绝缘且有隔离开关时。
2 不接地和经消弧线圈接地系统中 多雷区的单进线变压器中性点。
3 110—220kV线路侧一般不装设避雷器。
5.3配电装置的选择 本设计为220
60kV变电所 所以采用屋外配电装置 所以 本所采用分相中型布置
既隔离开关是分相直接布置在母线的正下方 此种方法采用LGJ240 30型母线配合剪刀
式隔离开关 布置清晰、美观 可省去大量构架。同时选择220kV出线和60kV出线两个
断面图。
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第6章 防雷保护设计 6.1 概 述 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 以保证电气设备的安全。
a、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
b、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。
c、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。
6.2 防雷保护的有关规定 <<电力设备过电压保护设计技术规程>>规定:
a、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 为防止雷击时引起反击闪络的可能 一般采用避雷针进行保护。
安装避雷针的构架支柱应与配电装置接地网相连。在避雷的支柱附近 应设置辅助的集中
接地装置接在地网上的连接处起到变压器与接地网上的连接处止 沿接地线距离不得小于
15m 在变压器的门型构架上 不得装设避雷针。
b、电压为110k
V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 35 60kV的屋外配电装置 如将保护线路的避雷线接在出线 门型构
架上需满足下列条件
a) 35 60KV出线门型构架周围半径20m范围内的接地电阻不应大于5Ω 当土壤电
阻率 这个范围内 半径可增大到30m。
b) 线路终端杆塔接地电阻不大于 。
c)在变压器的6 10kV出口处装设阀型避雷器。
c、在选择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。
装设避雷针时 避雷针与配电装置部分在地中与空气中应有一定的距离
a)在地中 避雷针本身的接地装置与最近的配电装置接地网的地中距离
其中 R—避雷针的接地电阻 Ω 在任何情况下 不得小于3m。 b)在空气中 避雷针到配电装置导电部分之间、发电厂和变电所电力设备接地部
分、构架接地部分之间的空气中距离 应符合下式要求
6.1
式中 h—避雷针校验点的高度 在任何情况下 不得小于 。 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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6.3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
4).变压器入口电容
6.4 直击雷过电压保护装置设计 6.4.1避雷针的保护范围计算 的确定
6.2 6.3 其中 -避雷针在 水平面上的保护半径 —被保护物的高度 h---避雷针的高度
当h≤30时 p=1;120≥h>30时
h>120m,p=5.5
保护全面积的条件为
6.4
其中D为通过由三支避雷针所形成的三角形顶点圆的半径 或以避雷针为顶点的四角
形的对角线。
6.4.2 避雷针的设置 根据规程规定 首先确定避雷针安放的地点。在220kV侧进出线构架上安装三支避雷
针 在主变压器附近两侧安装三支避雷针。在60kV出线侧安装三支避雷针。合
计共有九支避雷针。
由于220kV侧共有八个间隔 且软母线的跨距一般在30—40米 所以在220kV配电
装置设六个母线构架 中间跨距为8×15=120米 在两边和中间的其中一个构架上装
设避雷针。
60kV侧共有21个间隔 每个间隔宽度为6米 共需21X6=126米。 本变电所220KV
和60KV配电装置设计防雷保护的范围为120×12 利用9根避雷针进行保护。根据
《电气工程电气设计手册》第一册第十五章第一节中关于避雷针保护范围计算的有关内容
确定避雷针高度时针间距离D取最大 经计算选220kV侧针高h=30米 选60kV侧针高www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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h=30米。避雷针防雷保护范围图见设计图纸。
6.5 侵入波及内部过电压保护设计 为了保护变电所进出线路的架空线上雷电入侵波 架空线路全线装设架空地线
同时为了防止侵入波及内部过电压 在变电所每组母线上装设阀型磁吹避雷器。
在选用避雷器时 应保证避雷器安装点的工频电压升高在任何情况下都不会超过灭弧
电压 否则避雷器可能因不能灭弧而爆炸。对单纯防雷器来说 只需考虑系统单相接地非
故障相对地电压升高 这一升高显然与系统中性点接地方式有关。根据以上原则 本设计
选用避雷器情况见下表。
表6.1 避雷器选用情况结果表
型号
额定电压
kV
灭弧电压有
效值 kV
工频电压 kV
冲击电流残压
kV 不大于
不小于 不大于 5KA 10KA
FZ-220J 220 200 448 536 6 728
FZ-60 60 69 117 133 178 122
FCZ-110J 110 100 170 195 260 260
注 FCZ—110J为磁吹阀式避雷器 J——系统为中性点接地时数字 ,用于变压器中性点。
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第7章 继电保护设计 7.1护配置的作用和要求 电力系统在运行中 可能发生各种故障和不正常运行状态 最常见同时也是最危险的
故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的结果
1).通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧 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 引起它们的损坏或缩短它们
的使用寿命
3).电力系统中部分地区的电压大大降低 破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量
4).破坏电力系统并列运行的稳定性 引起系统震荡 甚至使整个系统瓦解。
电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏 但没有发生故障 这种情况属于不正常运
行状态。系统中出现功率缺额引起的频率降低 发电机突然甩负荷而产生的过电压 以及
电力系统发生振荡等 都属于不正常运行状态。
故障和不正常运行状态 都可能在电力系统中引起事故。造成电能质量的破坏 甚至
造成人身伤亡和电气设备的损坏。在电力系统中 除应采取各项积极措施消除或减少发生
事故的可能性外 故障一旦发生 必须迅速而月选择性的切除故障元件 这是保证电力系
统安全运行的最有效方法之一。这种保护装置就是继电保护装置 其能反应电力系统中电
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出信号的一种自动装置。它
的基本任务是
a.自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除 使故障元件免于继续遭到
破坏 保证其它无故障部分迅速恢复正常运行
b.反应电气元件的不正常运行状态 并根据运行维护的条件 而动作于发出信号、减
负荷或跳闸。
此时一般不要求保护迅速动作 而是根据对电力系统及其元件的危害程度规
定一定的延时 以免不必要的动作和由于干扰而引起的误操作。
电力系统对继电保护的要求是 选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
7.2 变压器保护的配置 变压器一般应装设下列继电保护装置
a. 反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护 容量为800kVA及以上的油浸式
变压器 均应装设瓦斯保护 当油箱内不故障产生清为瓦斯或油面下降时 保护装置应瞬
时动作于信号 当产生大量瓦斯时 瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源侧断路器。
b. 相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护电流速断保护
对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能起保护作用。容量 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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为6300kVA以下列并运行的变压器 以及10000kVA以下单独运行的变压器加装电流速
断保护 本设计不加装电流速断保护 容量为6300kVA及以上 厂
用工作变压器和并列运行的变压器 一般宜采用三相三继电器式接线。
c.相间后备保护
为了防止外部短路所引起的过电流合作为变压器的后备保护 在变压器上可装设过电
流保护。
对于单侧电源的双卷降压变压器 如高压侧中性点有可能直接接地运行 为防止高压
侧电网中发生接地故障时导致保护非选择性动作 供高压侧过电流保护用的电流互感器二
次线圈可接成三角形。
d.中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。
110kV及以上中性点直接接地电网中 如果变压器中性点可能接地运行 对于两侧获
三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护 作为变压器主保护的后备保
护 并作为相领元件的后备保护。 110kV及以上中性点直接接地采用分级绝缘
e. 过负荷保护
对于400kV及以上的变压器 当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的后备电源
时 应根据可能过负荷的情况装设过负茶保护 过负荷保护迎接于一相电流上 带有时限
动作与信号。
f. 过电流保护
过电流保护用于500kV及以上的大容量的变压器 本设计不加装此保护。
通过以上的分析 该可以确定变压器应加装的保护及保护安装位置 见表7.1。
表7.1 变压器保护及其安装位置
保护类型 安装位置
瓦斯保护 变压器油枕和油箱间
纵联差动保护 变压器两侧
过电流保护 电源侧
零序电流保护 变压器中性点接地侧
过负荷保护 高压侧
7.3母线保护和断路器失灵保护
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7.3.1母线保护配置原则 母线故障是电气设备最严重的故障之一 它将使连接在母线上的所有元件被迫停电
当未装设专用的母线保护时 如果母线故障 只能依靠相邻元件保护的后备保护作用切除
这将延长故障切除时间 并往往会扩大停电范围 对高压电网安全
运行不利 因此 35 500kV的发电厂或变电所母线上 在下列情况下 应装设专用的母
线保护装置。
专用保护应根据母线的重要程度应满足以下要求
对于双母线并列 母线保护应保证先跳开母联断路器 以防止失去选择性。对于平行
线接于不同的母线 当母线保护动作时 应闭锁横差保护 以防止误动作。母线保护不限
制母线运行方式 在母线破坏固定联结时 母线保护装置能有选择性的动作。在一组母线
或一般母线无电合闸时 应能快速而有选择性的切除故障母线。在外部短路不平衡电流的
作用下或交流回路断线时 母线保护不应动作。
7.3.2双母线接地母线保护 目前已被使用的母线保护有以下几种
1)母线完全差动保护。
2)母线不完全差动保护。
3)双母线固定连接的完全差动保护。
4)母联电流相位比较式母线保护。
5)电流相位比较式母线保护。
目前在110
—220kV电网中应用较多的是母联电流相位比较差动保护 这种保护适用
于并列运行的双母线母联断路器全闸运行 不元件连接方式 但每一组母线上至少要
保留一支电源回路 具有较高的可靠性与选择性。目前已逐渐取代阻抗电流差动保护 较
广泛用于110—220kV的双母线系统。
本设计220kV侧和60KV侧母线均采用母联电流比相式差动保护。
保护选择见表7.2所示。
表7.2 母线保护选择表
母线保护
220kV侧 母联电流比相式差动保护
60kV侧 母联电流比相式差动保护
7.3.3断路器失灵保护 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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220kV及以上电压的电网中 各厂站相应电压级均应装设。
在高压和超高压电网中 断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普遍的采用
其目的是当发生故障时断路器拒动 含跳闸回路异常因素所致 时 快速而有选择性的切
除故障。
7.4 线路的保护装置 7.4.1 220kV侧线路保护 a.设置原则
1 《规程》规定 110—220kV直接接地电力网的线路 应装设反应接地短路的保护装
置 双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。
①当线路上发生故障时,如不能全线快速的切除故障;则系统的稳定运行将遭到破坏。
②在双侧电源线路上 如果要求全线速动切障时。
b.220kV线路的接地保护
1 宜装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护。
2 对某出线路 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。
3 正常运行方式下保护安装处短路 电流速断保护有1.2以上灵敏度时 则可装设
此相保护。
4 高频保护 采用相差高频保护
相差高频保护适用于200kM以内的110—220kV输电线路。
主要优点
相差高频保护在非全相运行时不会误动作 所以无需加非全相的闭锁装置 简化接线
同时在系统振荡过程中 被保护线路内部发生故障时 相差高频保护瞬间时的切除故障。
高频保护工作状态不受电压回路断线影响 测量元件均反应电流量无电压回路。
经过以上分析确定220kV线路保护。
主保护 高频保护。
后备保护 三段式距离保护。
接地保护 零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护
。
7.4.2 60KV侧线路保护 并列运行的平行线路 可装设横联差动方向保护或电流平衡保护作为主保护 距离平
衡保护作为后备保护。
主保护可以选用纵联差动方向保护有相继动作区和死区 而电流平衡保护作为主保护
距离平衡保护作为后备保护。 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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主保护可以选用横联差动方向保护有相继动作区和死区 而电流平衡保护只有相继动
作无死区 并且相继动作区比横差动保护小 而且动作迅速 灵敏度足够大 并且接线简
单等优点 其缺点是只能应用于有电源的一侧的双回路上 在无源的一侧不能采用 这一
缺点对本设计不产生影响 因此主保护采用电流平衡保护。
综上述分析 60kV侧线保护为
主保护 电流平衡保护。
后备保护 距离保护。
线路保护选择见表7.3所示。
表7.3 线路保护选择表
线路保护
220kV侧
主保护 高频差动保护
后备保护 三段式距离保护
接地保护 零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电流保护
60kV侧
主保护 电流平衡保护
后备保护 三段式距离保护
表7.4为本变电所所选保护一览表 表中具体的列出了本设计的变电所的所有选择的
保护类型及其所选保护的安装位置 具体说明及原则见以上说明书中的说明
表7.4 变电所继电保护配置一览表
变压器保护
主保护
瓦斯保护
纵联差动保护
后备保护
过电流保护
零序电流保护
过负荷保护
母线保护
220kV侧 母联电流比相式差动保护
60kV侧 母联电流比相式差动保护
线路保护
220kV侧
主保护 高频差动保护
后备保护 三段式距离保护
接地保护 零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电流保护
60kV侧
主保护 电流平衡保护
后备保护 三段式距离保护 7.5自动装置的规划设计 电力系统自动装置的设计 应根据运行需要 考虑使用效果和利用率等因素 合理的 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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确定方案。同时还应从充分发挥原有的自动装置的作用 自动装置应满足可靠性、选
择性、灵敏性和速动性。自动装置应力求简单、可靠、使用元件和触点尽量少 接线简单
便于运行维护。
7.5.1自动重合闸装置设计 A 自动重合闸装置应按下列规定装设
a.220kV及以上的架空线路和电缆与架空的混合线路 当具有断路器时 应装设自动
重合闸。旁路短路器和兼作旁路的母线联络断路器或分段断路器。一般装设自动重合闸。
b.力变压器和母线 必要时可装设自动重合闸。
c.220kV以下单侧电源线路的自动重合闸 按下列规定装设
1).一般采用三相式一次重合闸。
2).当断路器断流容许时 有些线路可采用两次重合闸。
d.220kV和330kV线路的自动重合闸 按下列规定装设
1).一般装设综合重合闸 即当线路上发生其他故障时 实现单相重合闸 发生其他
故障时 实现三相重合闸。
2).根据电力网结构和被保护线路的特点 在某些情况下为了简化 采用三相自动合
闸。
B 自动重合闸装置应符合以下要求
1)自动重合闸一般由控制开关位置与断路器位置不对应的原理起动 或用保护装置起
动。
2)用控制开关或通过遥控器将断路器断开时 自动重合闸均不应动作。
3)装置的动作次数应符合预先的规定。在任何情况下 均不应时断路器重合次数超过
规定。
4)自动重合闸装置动作后应自动复归。
5)自动重合闸装置应能实现重合闸后加速继电保护工作。
6)当断路器不处于正常状态时 不允许实现自动重合闸应将自动重合闸装置闭锁。
本变电所设计 220kV侧线路装设综合重合闸。60kV侧线路采用三相一次重合闸。
7.5.2备用电源和备用设备自动投入 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 能迅速自动将备
用电源或设备投入工作 使用户不至于停电的一种装置。
a.用投装置的接线应满足以下要求
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 备自投应投入 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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3 备用电源自动投入装置只允许将备用电源投入一次
2.备用电源或备用设备的自动投入装置 在下列情况下装设
1 发电厂的厂用电和变电所的所用电
2 由双电源供电的变电所 其中一个电源经常断开作为备用
3 降压变电所内有备用变压器或有相互备用的母线段
4 生产过程中某些重要机组有备用机组
b.备用自动投入装置动作时 如果用电源或设备投于故障时 必要时使其保护装置加
速动作
本变电所设计 为了确保不间断供电 变电所的电源均应装备自投装置。
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第二部分 计算书 第1章 短路计算 1.1网络化简 系统等效网络如下
取
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以上网络可等效为如下网络
以上网络可等效为如下网络
以上网络可等效为如下网络 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
- 39 -
以上网络可等效为如下网络 44
45
42
40
220KV
60KV
37
36
以上网络可等效为如下网络
以上网络可等效为如下网络
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- 40 -
以上网络可等效为如下网络 48
220KV
37
d1
d2
60KV
1.2 短路电流的计算 为了选择220kV侧和60kV侧电气设备 在以上网络中选择了220kV母线和k0KV母线
两处短路
, ,其中60kV侧计算两台主变同时运行时发生三相短路的情况
(1) 根据上图可求出220kV母线 既发生短路时系统的等效电抗为 与变电所相连的两个发电厂到短路点的转移电抗为
转
系统到短路点的转移电抗为
转
计算电抗标幺值为
转
1dwww.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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转
由计算电抗查运算曲线数字表可分别求出当t=0s、2s、4s时的短路电流标幺值
由 查表得
转化为有名值分别为
因为
所以可以认为其短路电流不随时间变化 其短路电流标幺值为
转
转化为有名值为
当处短路时的短路电流为
(2) 当两台主变并联运行时 60KV侧母线处发生三相短路时系统的等效电抗为
与变电所相连的两个发电厂对短路点的转移电抗为
转
系统对短路点的转移电抗为 1dwww.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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转
计算电抗标幺值为
转
转
由计算电抗标幺值查运算曲线数字表可以分别求出当 、 、 时的短路电流标幺
值为
由 查表得
转化为有名值分别为
因为
所以可以认为短路电流不随时间变化 其短路电流标幺值为
转
转化为有名值为
当两台主变并联运行时 点短路电流值为 2dwww.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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(4) 冲击电流
取
(5) 冲击电流有效值
(6) 短路容量
的短路容量
处的短路容量
上述短路电流计算数据列于下表 表1.1 短路电流计算数据表
项目 单位
基准容量
MVA 100 100
基准电压
kV 230 63
等值电抗 0.045 0.084
短路电流
kA 5.583 10.908
冲击电流
kA 14.237 27.767
冲击电流有效
值
kA 8.430 16.471
短路容量 MVA 2224.044 1190.272 (3)
1d(3)2.1dBSBUX//IimiimIwww.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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第2章 电气设备选择计算 2.1断路器的选择与计算 2.1.1 220kV侧断路器的选择与计算 (1) 按电压选择 安装点断路器的工作电压
制造厂所保证断路器的最高工作电压应大于220kV。
(2) 按电流选择
穿越220kV侧断路器的最大功率应是主变压器的额定容量180MVA 流过进线断路器
母连断路器的最大工作电流为
(3) 断路器的形式选择
依据工作电压和工作电流以及户外工作条件 选择户外六氟化硫断路器 其型号为
LW□OFPT B —220。
该断路器的最高工作电压 大于 断路器容许的长期工作电流
为 大于回路最大工作电流 故可以满足要求。
(4) 动稳定校验
断路器的极限电流为100kA 大于冲击电流14.237kA。
(5) 热稳定校验
取
周期分量热效应为
由于 故不计非周期热效应 短路电流引起的热效应为
□ — 断路器在3s内的热稳定电流为40kA www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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2.1.2 60KV侧断路器的选择计算
(1) 按电压选择 安装点断路器的工作电压
表2.1 220kV侧选择
计算数据
□ —
14.237(kA)
制造厂所保证断路器的最高工作电压应大于 。
(2) 按电流选择
穿越 侧断路器的最大功率应是主变压器的额定容量 流过进线断路器母
连断路器的最大工作电流为
(3) 断路器的形式选择
依据工作电压和工作电流以及户外工作条件 选择户外六氟化硫断路器 其型号为
□ — 。
该断路器的最高工作电压 ,大于
断路器容许的长期工作电流为 大于回路最大工作电流
故可以满足要求。
(4) 动稳定校验
断路器的极限电流为 大于冲击电流 。
(5) 热稳定校验
取
周期分量热效应为
由于 故不计非周期热效应 短路电流引起的热效应为 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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— 断路器在3s内的热稳定电流为
表2.2 60KV侧断路器选择结果表
计算数据
□ —
2.2隔离开关的选择计算 2.2.1 220kV侧隔离开关的选择计算 选择原则 隔离开关的选择原则与断路器相同 都是按正常工作条件进行选择 并按
短路条件来校验热稳定和动稳定。
穿越220kV侧断路器的最大功率应是主变压器的额定容量180MVA 流过进线断路器
母连断路器的最大工作电流为
故选择 单柱剪刀型隔离开关和 三柱型隔离开关 其参数如下
表2.3 隔离开关有关技术数据表
型 号
额定
电压
(KV)
最高工作
电压(KV)
额定
电流(A)
动稳定电流
(kA)
热稳定电流
(kA)
GW6—220GD 220 252 1000 50 21(4S)
GW7—220DW 220 252 600 40 16 4S
隔离开关的动热、稳定校验方法同220KV侧断路器的动热、稳定校验。
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表2
.4 220kV侧隔离开关选择结果表
计算数据
220 kV 220(KV)
)
2.2.2 60kV隔离开关的选择与计算 穿越 侧断路器的最大功率应是主变压器的额定容量 流过进线断路器母
连断路器的最大工作电流为
表2.5 60kV隔离开关有关技术数据表
型 号
额定
电压
(kV)
最高工作
电压(kV)
额定
电流(A)
动稳定电流
(kA)
热稳定电流
(kA)
—
220 252 2200 80 20(4S)
隔离开关的动热、稳定校验方法同60kV侧断路器的动热、稳定校验。 表2.6 60kV侧隔离开关选择结果表
计算数据 —
)
2.3电流互感器的选择计算 2.3.1 220kV侧电流互感器的选择 (1) 最大长期工作电流:
(2) 电网电压
故初选 型电流互感器 其参数如下 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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表2
.7 220kV侧电流互感器有关技术数据表
型号 额定电压
kV
最高工作
电压 kV
额定一次电流
A
额定二
次电流
A
热稳定电
流 KA
动稳定
电流
kA
220 252
5 31.5 80
L-电流互感器 C-瓷绝缘 W-户外型或防污型 在电压等级后
(3) 热稳定校验
取
周期分量热效应为
由于 故不计非周期热效应 短路电流引起的热效应为。
满足热稳定要求。
(4) 动稳定校验
电流互感器的动稳定电流为80kA大于冲击电流14.237kA.
表2.8 220KV侧电流互感器选择结果表
计算数据
准确级 准确级
2.3.2 60kV侧电流互感器的选择
(1) 最大长期工作电流:
(2) 电网电压
故初选 型电流互感器 其参数如下
2131.883kPQQKAS
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表2.9 60KV侧电流互感器有关技术数据表
型号 额定电压
kV
最高工作
电压 kV
额定一次电流
A
额定二
次电流
A
热稳定电
流 kA
动稳定
电流
kA
60 66 2*750-
2*1000
5 31.5-45 80~115
L-电流互感器 C-瓷绝缘
(3) 热稳定校验
取
周期分量热效应为
由于 故不计非周期热效应 短路电流引起的热效应为
满足热稳定要求。
(4) 动稳定校验
电流互感器的动稳定电流为80-115kA大于冲击电流27.767kA。
表2.10 60KV侧电流互感器选择结果表
计算数据
60 kV 60(kV)
1818.654(A) 750-1500(A) 493.306()
992.25()
27.767(kA) 80-115 (kA) 2.4 电压互感器的选择计算 2.4.1 220KV侧电压互感器的选择 一次侧额定电压
二次侧额定电压
故初选 0型号电压互感器 其参数如下 2KAS2KASwww.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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表2
.11 220kV侧电压互感器技术参数
型号 额定变比
额定容量 二次负荷 VA
最大容量
VA
0.5级 1级 3级
—
500 1000 2000
J-电压互感器 C-串级式 第二个字母 C-瓷绝缘 第三个字母
2.4.2 60kV侧电压互感器的选择 一次侧额定电压 二次侧额定电压
故初选JDC-63型号电压互感器 其参数如下
表2.12 60kV侧电压互感器技术参数
型号 额定变比
额定容量 二次负荷 VA
最大容量
VA
0.2级 0.5级 3级
JDC-63
50 100 400 2000
2.5 母线的选择 2.5.1 220kV侧母线选择 根据最大长期工作电流选择:
初选LGJ-300/40型母线
当实际环境温度为37.5度时的温度修正系数
热稳定校验
查表得到C值为
取 60gUKV
0.1gUKV www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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故满足热稳定要求。
2.5.2 60kV侧母线选择 根据最大长期工作电流选择:
初选LGJ-630/45型母线: 2623.45BSmm
每一相用两条导线
当实际环境温度为37.5度时的温度修正系数为0.85。
热稳定校验
查表得C值为
取
故满足热稳定要求。
2.6 避雷器的选择 2.6.1 220kV侧避雷器的选择
避雷器的灭弧电压为
式中 避雷器的灭弧电压有效值 kV
避雷器额定电压电压有效值 kV
接地系数 对直接接地 =0.8
最高运行线电压 kV
工频放电电压下限
式中 工频放电电压下限值 kV www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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内部过电压允许计算倍数 对直接接地
设备的最高运行线电压 kV 。
工频放电电压上限
式中 工频放电电压下限值 kV 。
避雷器的残压
式中 避雷器的残压 kV
绝缘配合系数 220kV取2.35 灭弧电压的峰值 kV 。 避雷器冲击放电电压上限值
式中 避雷器冲击放电电压上限值 kV 。
雷电冲击耐压水平
取945kV。
式中 雷电冲击耐压水平 kV 。
根据以上各计算数据 可选择FZ-220J型避雷器 其参数如下
表2.13 220kV侧避雷器的技术参数
型号
额定电压
kV
灭弧电压
kV
工频电压 kV
冲击电流残压 kV
不大于
不小于 不大于 5kA 10kA
FZ—220J 220 220 448 536 6 728
2.6.2 60kV侧避雷器的选择 60kV侧避雷器的选择与220kV侧的选择方法相同 故只将所选择的避雷器的技术参数列
于下表
表2.14 60kV侧避雷器的技术参数
型号 额定电压 kV 灭弧电压 KV
工频电压 kV
冲击电流残压 kV
不大于
不小于 不大于 5kA 10kA
FZ—60 60 69 117 133 178 122 www.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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2.6.3 变压器中性点避雷器的选择 表2.15 变压器中性点避雷器的技术参数
型号
额定电压
kV
灭弧电压
kV
工频电压 kV
冲击电流残压 kV
不大于
不小于 不大于 5kA 10kA
FCZ—110J 110 110 170 196 260 260
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第3章 避雷针的保护范围计算 3.1避雷针的定位及针距 按照规程规定 首先确定避雷针安放的地点。在220kV侧进出线构架上安装3支避雷
针 在主变压器附近两侧安装3支避雷针。在60kV出线侧安装3支避雷针。合
计共有9支避雷针。
由于220kV侧共有8个间隔 且软母线的跨距一般在30—40米 所以在220kV配电
装置设5个母线构架 中间跨距为8×15 = 120米 在两边和中间的其中一个构架上
装设避雷针。
60kV侧共有21个间隔 每个间隔宽度为6米 共需21X6=126米。
本变电所220kV和60kV配电装置设计防雷保护的范围为 利用9根
避雷针进行保护。9根避雷针的定位及针距见图3-1。
图3-1 9根避雷针的定位及针距
利用勾股定理求出避雷针1、5之间的距离为86.6m, 7、5之间的距离为m
根据《电气工程电气设计手册》第一册第十五章第一节中关于避雷针保护范围计算的
有关内容 要求针高 220KV侧被保护物最大高度为14.5米 确定避雷针
高度时针间距离D取最大 经计算h=86.6/7+14.5=26.9m ,选220kV侧针高h=30m;60kVwww.docin.com新民220kV一次降压变电所电气部分初步设计
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侧被保护物最大高度为9米 确定避雷针高度时针间距离D取最大 经计算
h=/7+9=21.7m ,选60kV侧针高h=30m
3.2避雷针保护范围的计算 3.2.1单根避雷针的保护半径计算 针高30米单根避雷针在 的水平面上保护半径 为:
3.2.2多根等高避雷针的保护范围计算 针高30米
(1) 、 、 、 、针之间
在 的水平面上:
(2) 7-8、8-9针之间
在 的水平面上:
(3) 、 、 、
在 的水平面上:
(4) 、 针之间
在 的水平面上:
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(5) 、 、 、 针之间
在 的水平面上:
(6) 、
针之间
在 的水平面上:
经过以上的选择和校验 可以得出本设计选用9支避雷针能够保护
到本所屋外高压配电装置对直击雷的保护要求 即能够满足防雷保护的要求。
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总结 转瞬间 毕业设计已经结束了 回头想想这短短的几周时间 实在让人感触颇深。
本次设计的难点 我个人认为在于主接线、电气设备的选择以及短路计算上 但是在
指导老师的鼓舞和关心下使我坚定了一种成功的信念 我在不断的查阅相关手册和专业书
籍的过程中克服了一个个难题。
本次设计所采用的设计方法、计算公式及所选择的电气设备都是通过认真查阅相关书
籍 符合规程规定。本设计也充分考虑了国家在电力系统和环保方面的相关 符合电
力系统的发展趋势。通过与典型设计的比较 其论证方法和计算数据均符合要求 整体方
案可行。
通过本次毕业设计 使我知道自己还有许许多多要去学习 对与即将毕业的我来说
这次设计给了我最好的启示 无论什么时候都不应该丢掉学习 应该去不断的深造自己
这样才会跟得上发展如此之快的社会。
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致谢 在我的毕业论文即将完成之际 我要感谢我的论文指导教师高振国老师 在我的论文
的整个设计过程中 高老师给我了我很大的帮助 每当我的论文无法进行遇到困难时 高
老师总会为我提供各种宝贵的意见 使得我的论文得以顺利进行 并按时间完成 在此我
也要向输配电教研组的各位指导老师特别是高老师诚挚的说一声“谢谢您的指导 ”。
光阴似箭 四年的大学生活即将结束了 在这里向四年来培养我、教育我的电气工程
学院的各位老师致以深深的谢意和诚挚的祝福。
本篇论文经过多次的修改 补充 增删 现已成稿。但由于本人水平有限 难免会有
错误和遗漏 请各位批阅教师批评和指正。
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参考文献 [1]东北电力设计院.电力工程设计手册 第一、二册 .上海 上海人民出版社 1993.
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附 录
附录1 220KV/60KV降压变电所主接线图
附录2 220KV进线断面图、60KV出线断面图
附录3 变电所配电装置平面图
附录4 变电所防雷保护图 www.docin.com
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