毕业设计（论文）22060KV一次降压变电所电气部分初步设计

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1、220/60KV一次降压变电所电气部分初步设计(6)学院：沈阳工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电本081学号：2008205138学生姓名： 指导教师： 沈阳工程学院毕业设计（论文）摘 要电力系统专业的毕业设计是一次比较综合的训练，它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合，运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究，提高分析问题和解决问题的能力。在完成此设计过程中，我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法，获得搜集资料、查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等多方面训练，并进一步补充新知识和技能。本毕业设计论文是220/60KV一次降压变电所电气部分初

2、步设计。为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证变电所能够长期可靠供电。根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知识及变电所设计等书籍的有关内容，设计过程中完成了主变选择、电气主接线的拟定、短路计算、电气设备选择、配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划和防雷保护的规划等主要工作。在此期间，遇到的种种问题均通过反复比较、验算，并请教老师得以解决。毕业设计论文由设计说明书、设计计算书、一套图纸（电气主接线图、总平面布置图、配电装置断面图、防雷保护图）组成。内容较为详细，对今后扩建有一定的参考价值。近年来，电力在世界各国能源和经济发展中的作用日益增长，它

3、已成为现代社会实用最广、需要最快的能源。变电所的合理设计与建设是一个极其重要的组成部分。本次设计是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可靠性、经济性、灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。通过完成此毕业设计论文，进一步领会我国电力工业建设的政策观念和经济观点，培养对工程技术、经济进行较全面的综合分析能力。由于时间紧张和能力有限，此论文中难免会出现遗漏和错误，希望老师给予指点和更正。关键词 电力系统，变电所，短路电流.AbstractThe professional graduate in system in electric power design is o

4、nce more synthesize of training, it is we will during the period of school a profession for learning knowledge proceed theories and practice very good combination, make use of the theories knowledge proceeds with a profession for learning technical ability engineering design with science study, incr

5、ease analyze problem with problem-solving ability.In complete this design process, we can study the electric power engineering the design, investigative procedure in problem in technique with method, be collected information, checked the cultural heritage, investigate the research, project compariso

6、n and design the various training in etc. in graphics, combine further complement the new information knows with technical ability.This graduate design thesis is a 220/60 KVs a declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design.For the sake of de

7、pendable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programming proceeding design developments, from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply.Design the request of the mis

8、sion book according to the graduate, synthesize a programming for learning profession knowledge and s changing giving or get an electric shock the designed waiting dogs- ear relevantly contents, designing in the process completing lord changing choice, electricity lord connecting linear draw- up, sh

9、ort circuit computing, electricity equipments choosing, going together with electricity equiping, after give or get an electric shock the protection with the programming of the automatic device with defend protective programming in thunder etc. main work.Here period, all kinds problems that meet all

10、 passes to compare, check to calculate again and again, and ask the can solution in teacher.Graduate to design the thesis from design the manual, design calculation book, a set of diagrams paper( the electricity lord connects the line diagram, total flat surface arranges the diagram and go together

11、with electricity equip cross section diagram, defend thunder protection diagram) constitute.For this year, electric power is in international community energy with economy develop of the function increases increasingly, it have become modern the society is practical the most widely and need the quic

12、kest energy.Change the reasonable design that give or get an electric shock are a with developments very constituting the part importantly.This design is at guiding teacher descend, passing oneself of design what argument complete with meticulous care.Whole design process inside, completely dependab

13、le, economic, vivid.etc. many factors that meticulous consideration engineering design, end complete this design project.Pass to complete this graduate design the thesis, further appreciating the our country the policy idea of electric power industry developments with the economic standpoint, educat

14、es to proceed to the engineering technique, economy more completely to synthesize the analytical skill.Because time strain with ability limited, this thesis inside difficult do not need to will appear the lapse with mistake, hope the teacher give to point out with make correction.Key Words electric

15、power system， substation， short computing 目 录摘 要IAbstractII引 言第一章 变电所主变压器的选择21.1 主变压器台数的确定21.2 主变压器容量及型式的确定2第二章电气主接线的选择32.1 设计原则32.2设计的基本要求32.2.1可靠性32.2.2灵活性32.2.3经济性42.3 本变电所电气主接线的选择42.3.1 220KV侧主接线的选择42.3.2 60KV侧接线的选择5第三章 短路电流的计算73.1 短路电流计算的目的73.2短路的基本类型73.3 短路电流计算的基本假定73.4 一般规定73.5 计算步骤83.5.1 画等值

16、电抗图83.5.2 选择计算短路点83.6 计算方法83.6.1 标么值法83.6.2网络变换93.6.3 三相短路电流周期分量的计算10第四章 主要电气设备的选择114.1 一般原则114.2 高压断路器的选择114.3隔离开关的选择124.4 电压互感器124.4.1 电压选择124.4.2 准确度选择134.4电流互感器的选择134.6母线选择144.6.1软导线介绍144.6.2一般要求154.6.3导体截面积的选择与校验15第五章 防雷保护的设计165.1防雷保护设计165.1.1输电线路的防雷保护165.1.2变电所的防雷保护165.2避雷器的选择165.2.1 避雷器的设计原则1

17、65.2.2避雷器的类型16第六章配电装置的设计186.1 电气布置186.2配电装置设计原则186.3配电装置型式的选择186.3.1 屋外配电装置的特点196.3.2 屋外配电装置的最小安全净距196.3.3 屋外配电装置的若干问题19第七章继电保护和自动装置的规划设计217.1 继电保护的配置217.1.1变压器的保护217.1.2母线保护227.1.3线路保护227.2 自动装置的配置247.2.1 配置原则及原因247.2.2 自动重合闸的作用247.2.3 自动重合闸装置应符合基本要求247.2.4备用电源和备用设备自动投入25第八章 主变压器选择的计算部分268.1主变压器选择计

18、算方法26第九章 短路电流计算过程289.1 系统的等值电抗289.2进行短路计算28第十章 电气设备的选择计算及校验3410.1 高压断路器的选择计算3410.1.1220KV侧断路器的选择3410.1.260kV侧断路器的选择3610.2 隔离开关的选择计算3810.2.1220kV侧隔离开关的选择3810.2.2 60kV侧隔离开关选择4010.3 电压互感器的选择计算4110.4 电流互感器的选择4210.4.1 220 kV侧电流互感器选择4210.4.2 60kV侧电流互感器选择4410.5.1220KV侧母线的选择4510.5.2 60KV侧母线的选择46第十一章 防雷保护设计4

19、8结 论51致 谢52参 考 文 献53VIII引 言本毕业设计论文为220/60KV降压变电所电气部分设计，要求所设计的变电所能长期可靠为其负荷供电。设计过程中遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，运用系统工程的方法从全局出发，正确处理生产与生活、安全与经济等方面的关系，实行资源的综合利用，节约能源和用地，对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进。在上述原则基础上，明确设计的目的，逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划设计、防雷保护规划、绘制图纸等主要工作，形成较为完整的论文

20、。目前，电力技术已成为世界能源领域的主流技术，发电、输电、配电技术的进步，提高了供电的能力、质量和可靠性，扩大了电力应用范围，因此，变电所的合理设计也变得尤为重要。设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。本论文即在遵循原则、合理规划、反复校验的基础上完成。54第一章第一章 变电所主变压器的选择1.1 主变压器台数的确定 1、 根据规程，为保证供电的可靠性和经济性，变电所一般装设两台主变压器。故本变电所选择两台主变。1.2 主变压器容量及型式的确定（1）变电所中，主变压器一般采用三相式变压器，

21、其容量应根据电力系统5-10年的发展规划进行选择。装有两台及以上主变压器的变电所中，当一台停运时，其余主变压器的容量至少能保证所供的全部负荷的75%。 （2）变电所中的主变压器在系统调压有要求时，一般采用有载调压变压器，对于新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用无载调压变压器。（3）具有直接由高压降为低压供电条件的变电所，为简化电压等级，减少重复降压容量，可采用双绕组。 根据本变电所实际情况，交通便利，只有两个电压等级220/60KV，故选择采用三相双绕组变压器。（4）根据计算，确定选择两台容量为63000KVA的变压器，其型号为SFPZ463000/220。主要参数如表1.1。表

22、1.1 变压器主要参数额定容量（KVA）63000额定电压（KV）高压 2208*1.5%低压 66连接组标号YN，d11空载电流（%）1.2空载损耗（KW）87负载损耗（KW）290阻抗电压（ %）13.4第三章第二章 电气主接线的选择变电所电气主接线是电力系统接线的主要组成部分，主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。2.1 设计原则1、变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求。2、220KV终端变

23、电所的配电装置，当满足运行要求时，应尽量采用断路器较少的接线，如桥形接线等。2.2 设计的基本要求主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性三个基本要求。2.2.1可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，应满足以下几点：1、应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。2、主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。3、要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用。2.2.2灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：1、调度要求，可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。

24、2、检修要求，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。2.2.3经济性1、投资省首先是主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备。其次要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。2、占地面积小主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。3、电能损失小经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量，要避免因两次变压而增加电能损失。2.3 本变电所电气主接线的选择2.3.1 220KV侧主接线的选择 根据变电所设计等书籍中关于接线形式适用范围规定可知，220KV配电装置出线回路不超过两回时，可选用单母线、单母线分段接线，也

25、可使用桥式接线。下面选取单母线分段和内桥接线两种方案进行介绍和比较，从而选择最佳方案作为本变电所侧一次主接线。表2.1 220KV侧主接线方案比较方案一：单母线分段方案二：内桥接线当一段母线发生故障后，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不指使重要用户断电。线路的投入和切除比较方便，当线路发生故障时，仅线路断路器断开，不影响其他回路运行。但是变压器发生故障时，与该台变压器相连的两台断路器都断开，从而影响了一回为发生故障的线路的运行。可靠性方案一当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。方案二中当控制变压器的断路器出现故障时，可由旁路隔离临时供

26、电。经济性由于两种方案变压器型号和容量的选择均相同，所以只比较综合造价。方案一用的断路器和开关电器多，占地面积大，故不经济。灵活性方案一用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。方案一有利于扩建，而方案二不能扩建。综上所述，方案一比较灵活、可靠；方案二占地小，投资少，但不利于长远发展。所以综合考虑选方案一：单母线分段接线为本变电所一次侧主接线。2.3.2 60KV侧接线的选择由于 60KV侧进出线数共14回，查找规程，可选用双母线，我国110-220KV母线分段规定是：而当配电装置的进线和出线总数为1216回时，仍采用不分段的双母线接线。且在本设计中选择的断路器

27、是SF断路器，由于其可靠性高，检修周期长，所以本变电所二次侧采用的接线方式是双母线接线，不设旁路母线。关于二次侧方案的说明：1、可以轮流检修母线而不致使供电中断，只需将要检修的那段母线上的全部元件倒闸操作到另一组母线上就可以停电检修。2、检修任一母线回路的母线隔离开关时只需停该回路即可。3、母线故障后能迅速供电。4、调度灵活，各个电源和各回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，可以适应各种变化的需要。5、扩建方便，双母线接线向左右任意方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的均匀分配。6、便于实验，在个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。综上所述，本变电所主接线选择以下接

28、线方式 ：一次侧采用单母线分段接线，二次侧采用双母线接线。本所的主接线图如下所示： 图2.1 本所电气主接线图第三章 短路电流的计算3.1 短路电流计算的目的（1）电气主接线的选择（2）选择导体和电气设备，保证设备在正常运行情况下，都能正常工作，保证安全可靠，而且在发生短路时保证不损坏。（3）选择断电保护装置。3.2 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，其中三相短路是对称短路。为了检验和选择电气设备和载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用下述短路电流值。Ich：短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值。I：超瞬变或次暂态短路电流的有效值，即第

29、一周期短路电流周期分量有效值。I：稳态短路电流有效值。3.3 短路电流计算的基本假定（1）正常运行时，三相系统对称运行。（2）所有电源的电动势相位角相同。（3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁蕊的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（5）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。（6）元件的计算参数取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。（7）输电线路和电容略去不计。3.4 一般规定（1）验算导体和电器动稳定、热稳定，以及电器开断电流所用的短路电流，应按本设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，确定适中电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方

30、式。而不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）选择导体的电器时，对不带电抗器的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。（4）导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器开断电流，一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。3.5 计算步骤3.5.1 画等值电抗图（1）首先去掉系统中的所有负荷开关，线路电容，各元件电阻。（2）选取基准容量和基准电压。（3）计算

31、各元件的电抗标么值。3.5.2 选择计算短路点（1）求各短路点在系统最大运行方式下的各点短路电流。（2）各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量。（3）列出短路电流计算数据表。3.6 计算方法3.6.1 标么值法取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=Uav计算用公式：发电机电抗：XG=X 线路电抗：XL*=0.4L 变压器电抗：X*= 短路电流周期分量有效值：IK*= 冲击电流：ich=2.55I11 3.6.2 网络变换 如下图： 图3.1 网络变换图(1)/Y变换 X1=X13X12/(X13+X12+X23) X3=X13X23/(X13+X12+X23)X2=X12X23/(X13

32、+X12+X23) （2）Y/变换 X13=X1+X3+X1X3/X2X12=X1+X2+X1X2/X3 X23=X2+X3+X2X3/X1 3.6.3 三相短路电流周期分量的计算（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Xjs3.45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X*，归算到以电源容量为基准的计算电抗Xjs，然后按Xjs值查相应的发电机运算曲线，或查发电机的运算数字表，即可得到短路电流周期分量的标幺值。沈阳工程学院毕业设计（论文）第四章 主要电气设备的选择正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的

33、重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，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。4.1 一般原则（1）应满足正常工作状态下的电压和电流的要求。（2）应满足安装地点和使用环境条件要求。（3）应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求。（4）应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质。4.2 高压断路器的选择（1）断路器额定电压Ue大于电网电压Ug，UeUg（2）高压断路器的额定电流Ie应大于或等于它的最大持续工作电流Igmax，IeIgmax（3）型式和结构（4）动稳定校验断路器的极限通过电流峰值idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流ich3即i

34、dwich3.(5)热稳定校验AA高压断路器的短时允许发热量应不小于短路期内短路电流发出的热量(6)开断电流能力校验断路器的额定开断电流Ibr应大于短路电流的有效值I11 ，即Ibr I11. (7)关合能力校验断路器的额定关合电流Ip,应大于冲击电流ich3,即Ip ich3.本变电所220KV侧选用型号为LW6B-220型断路器, 60KV侧选择型号为LW63断路器。其主要参数如表4.1所示。表4.1 220kV及60kv侧断路器参数型号LW6B-220额定电压（kV）22063额定电流（A）31501250最高工作电压(kV)25272.5额定开断电流(kA)40/5025动稳定电流(k

35、A)80804.3 隔离开关的选择隔离开关的选择，除了不校验开断能力外，其余与断路器的选择相同，因为隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间，故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。（1）隔离开关额定电压Ue大于电网电压Ug，UeUg（2）隔离开关的额定电流Ie应大于或等于它的最大持续工作电流Igmax，IeIgmax（3）型式和结构（4）动稳定校验隔离开关的极限通过电流峰值idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流ich3即idwich3.（5）热稳定校验隔离开关的短时允许发热量应不小于短路期内短路电流发出的热量本变电所220KV侧选

36、择型号为GW6-220G的隔离开关，60KV侧选择型号为GW6-60G的隔离开关。表4.2 220kV和60kV隔离开关的参数型号GW6220G额定电压（kV）220额定电流（A）1000极限通过电流峰值（kA）80热稳定电流（kA）31.5(3s)型号额定电压最高工作电压额定 电流动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）（kv）（kv）（A）峰值4SGW-60G6069125050164.4 电压互感器4.4.1 电压选择 (1)一次回路电压的选择为了确保电压互感器安全和在规定的准确等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压U应在（0.81.2）U范围内变动，即应满足下列条件： 0.8 UU1.

37、2 U 式中 U电压互感器一次绕组额定电压。(2)二次回路电压的选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。4.4.2 准确度选择电压互感器的准确度是在额定二次负荷下的准确级次。必须按测量仪表要求的最高准确度选择。两个电压等级均选用串级式瓷绝缘电压互感器。其参数如表所示：表4-3 220kV和60kV电压互感器参数型号JDCF-220最大容量2000初级绕组额定电压(kV)次级绕组额定电压(kV)剩余电压绕组输出(VA)300准确级3B二次负荷(VA)0.2级/150；0.5级/250；3P级/380；1级/-；3级/-型号JDC5-60最大容量2000初级绕组额定电压(

38、kV)次级绕组额定电压(kV)剩余电压绕组输出(VA)100准确级3P二次负荷(VA)0.2级/150；0.5级/250；3P级/380；1级/-；3级/-4.4 电流互感器的选择(1) 按一次额定电压选择:UeUg (2) 按原边额定电流选择：IelIgmax(3）设备种类、结构(4）按准确度级和副边负荷选择额定电流为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级，为保证互感器在一定的准确级工作，电流互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2。（5）动稳定校验电流互感器的极限通过电流峰值idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流ich3即idwi

39、ch3.(6) 热稳定校验电流互感器的短时允许发热量应不小于短路期内短路电流发出的热量。本次设计中，220kV侧选择LB6-220型电流互感器60kv侧选择LDB6-60型电流互感器，其参数如表4.4所示：4-4 220kV和60kV电流互感器参数型号二次负荷(VA)0.20.51额定电流比(A)600-1200/535P10P级次组合0.5/10P/10P/10P/10P短时热电流倍数221准确限值系数20动稳定倍数255计算数据LDB-6060kV60kV636.55A750A177.1119.125kA4.6 母线选择导体和电缆是输配电系统传输电能的的主要组成部分，根据结构和用途，导体可

40、分为裸硬导体（矩形、槽形、圆管形导体）和裸软导体（钢绞线、铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金导线）及封闭导体。本次设计中选用的为软导体，主要对软导体进行介绍。4.6.1软导线介绍软导体有铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金绞线、扩径导线、铝镁硅合金导线、铜绞线等种类，主要用于架空电力线路输送电能及架空避雷线。钢芯铝绞线适用于架空电力线路作为输送电能之用。但铝绞线由于机械强度低，耐腐蚀性能差，故使用范围受到一定限制。钢芯铝绞线强度和载流能力在一定范围内均能满足要求，且施工安装方便，目前在各级电压配电装置及输电线路上得到广泛应用。4.6.2一般要求 (1)配电装置中软导线的选择，应根据环境条件（环境温度、日

41、照、风速、污秽、海拔高度）和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导线的截面和导线的结构形式。(2)当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线。当电压较高时，为保持导线表面的电场强度，导线最小截面必须满足电晕的要求，可增加导线外径。 (3)对于220kV及以下的配电装置，电晕对选择导线截面一般不起决定作用，故可根据负荷电流选择导线截面。导线的结构型式可采用单根钢芯铝绞线或由钢芯铝绞线组成的复导线。4.6.3导体截面积的选择与校验（1）按经济电流密度选择对于全年平均负荷较大，母线较长，传输容量也较大的回路，均应按经济电流密度选择。 （4.5）式中 S经济截面； Imax工作电流A ；

42、 J经济电流密度。查1995年电力部颁发的经济电流密度表（2）按短路热稳定检验 S （4.6）式中 S 所选导体截面mm2.C 热稳定系数；Kf 集肤效应系数。本变电所220kV侧选择母线型式为LGJQ400型钢芯铝绞线，60kV侧选LGJQ600型钢芯铝绞线。第五章 防雷保护的设计5.1防雷保护设计5.1.1输电线路的防雷保护输电线路担负着发电厂产生和经过变电所变压后的电力输送到各地区用电中心的重任。架空输电线路遭受雷电袭击的机会很多，所以输电线路的雷击事故在电力系统总的雷害事故中占很大的比重。输电线路防雷保护的根本目的是尽可能减少线路雷害事故的次数和损失。5.1.2变电所的防雷保护变电所是

43、多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。故变电所的雷害事故就要严重的多，往往导致大面积停电，其次，变电设备的内绝缘水平往往低于线路绝缘，而且不具有自恢复功能，一旦因雷电过电压而发生击穿，后果会十分严重。不过另一方面，变电所的地域比较集中，因而比较容易加强保护。5.2避雷器的选择5.2.1 避雷器的设计原则1、配电装置的每组母线上应装设避雷器。2、110-220KV线路侧一般不装设避雷器。5.2.2避雷器的类型1、保护间隙是最简单最原始的限压器，但它没有灭弧装置、对变压器等设备的绝缘很不利等缺点，所以在现代的电力系统中不能采用。2、管型避雷器：它有较强的灭弧能力，但是在我们计算出短路电流后，很难选

44、择出一个合适的型号，此外，它的运行也不是很可靠，并且动作时形成截波对变压器的纵向绝缘不利，所以不被采用。3、普通阀型避雷器：变电所防雷保护的重点对象是变压器，而保护间隙和管型避雷器都不能承受保护变压器的重任，所以不能成为变电所防雷中的主要保护装置，变电所的防雷保护主要依靠阀型避雷器。阀型避雷器是变电所对入侵雷电过电压波进行防护的主要措施，其保护作用主要是限制过电压波的幅值。其在电力系统过电压防护和绝缘配合中都起着重要的作用。综上所述，本设计全部选用阀型避雷器。220KV侧选择型号为FZ-220J的避雷器，60KV侧选择型号为FZ-60的避雷器，变压器中性点选择型号为FZ110的避雷器。它们的基

45、本数据如下所示：表5.1 220KV侧避雷器参数表型号额定电压有效值（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值8/20S雷电冲击波残压峰值不大于（KV）不小于不大于5KA10KAFZ-220J220200448KV536KV652715表5.2 60KV侧避雷器参数表型号额定电压有效值（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值8/20S雷电冲击波残压峰值不大于（KV）不小于不大于5KA10KAFZ-606070.5140KV173KV227250表5.3 变压器中性点避雷器参数表型号额定电压有效值（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值8/20S雷电冲击波残压峰值不大于（K

46、V）不小于不大于5KA10KAFZ-110110125254KV312KV375415第六章 配电装置的设计配电装置是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。6.1 电气布置 在220KV变电所设计中，电气布置的设计是比较关键的一步，在布置中要考虑主接线所确定的形式和间隔，考虑变压器设置地点，避雷设备的设置，控制电缆的走向进行总体布局。在布置中要考虑监视、运行方便、占地面积小、节约控制电缆、出线合理等要求。电工建筑物总平面布置的基本要求：1、 满足电气生产工艺流程要求。2、 慎重确定最终规模，妥善处理分期建设。3、 布置紧凑合理

47、，尽量节约用地。4、 结合地形地质，因地制宜布置。5、 符合防火规定，预防火爆事故。6、 注意风象朝向，有利环境保护。7、 控制噪声。8、 合理分区，方便管理。9、 有利于交通运输及检修活动。10、 电工建筑物与外部条件相适应。6.2 配电装置设计原则查电力工程电气设计手册可知：高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并应根据电力系统条件，自然环境特点和运行，检修、施工等方面要求，合理地制订布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新布置，新设备和新材料，使配电装置设计不断创新，做到设计先进，经济合理，运行可靠，维护方便。6.3 配电装置型式的选择配电装置型式的选择，应考虑所在地的地理情况

48、及环境要求，通过技术比较确定，一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式，110KV以上多为屋外式，故本变电所设计采用屋外式配电装置。中型配电装置：现有220KV配电装置分为普通中兴和分相中型两种，对于普通中型其母线下方不布置任何电气设备，而分相中型布置的特点是将母线隔离开关直接布置在各相母线的下方。1、普通中型配电装置，其特点和使用情况是其电气设备都安装在地面支架上，施工运行和检修都比较方便，所以使用广泛，各方面的经验较为丰富，但占地面积大。所以在70年代以后，普通中型配电装置已经逐步被其他各型占地面积较小的配电装置所取代。2、分相中型配电装置，其布置可以节

49、约用地，简化构架，节约三材，故已经基本上取代了普通中型布置。本设计的配电装置采用分相中型。电力工程电气设计手册规定，对采用和型隔离开关的分相中型配电装置，间隔宽度选用15m,，即边相对构架中心线的距离由3m改为3.5m，综合进出线对相间距离的要求、设备对相间距离的要求和电晕对相间距离的要求的考虑，相间距离取4m即可以满足要求。6.3.1 屋外配电装置的特点1、土建工作量和费用较小，建设周期短；2、扩建比较方便；3、相邻设备之间距离较大，便于带电作业；4、占地面积较大；5、受外界环境影响，设备运行的条件较差，须加强绝缘；6、不良气候对设备维修和操作有影响。6.3.2 屋外配电装置的最小安全净距

50、表6.1 屋外配电装置的最小安全净距 单位(mm）符号适用范围220KV60KVA1带电部分至接地部分之间1800650A2不同相的带电部分之间2000650B1带电作业时带电部分至接地部分之间25501400B2网状遮拦至带电部分之间1900750C无遮拦裸导体至地面之间43003100D平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间380026006.3.3 屋外配电装置的若干问题1、母线及构架本变电所母线选用软母线钢芯铝绞线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。软母线可选用较大的档距，但档距越大，导线弧垂越大。2、电缆沟和通道屋外配电装置中电缆沟的布置，应使电缆所走的路径最短。一般横

51、向电缆沟布置在断路器和隔离开关之间，大型变电所的纵向电缆沟因电缆数多，一般分为两路，大中型变电所内一般应铺设3M宽的环行道。第七章第七章 继电保护和自动装置的规划设计继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求。当确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面：1、电力设备和电力网的结构特点和运行特点；2、故障出现的概率和可能造成的后果；3、电力系统的近期发展情况；4、经济上的合理性；5、国内和国外的经验。7.1 继电保护的配置7.1.1 变压器的保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵

52、重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。所以变压器保护主要有以下几种：1、瓦斯保护：反映变压器油箱内的各种故障以及油面降低。2、纵差保护或电流速断保护：、反映变压器绕组、套管和引出线故障纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300KVA以上；单独运行的变压器，容量在10000KVA以时。电流速断保护用于10000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5s。对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路，以及绕组间适中中能起保护作用，如果变压器的纵差动保护对单相接地适中的灵敏性不符合要求，可增设零序差动保护。3、零序电流保护：在中性点直

53、接接地电网中，装设在降压变电所的变压器两侧，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。4、过负荷保护：双卷变压器，过负荷保护装于高压。5、过电流保护综上所述，本变电所变压器主变保护配置采用以下保护方式：主保护：瓦斯保护、纵联差动保护；后备保护：过电流保护、过负荷保护、零序电流保护。7.1.2 母线保护配置原则：35-500KV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。1、110KV及以上双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组（或段)母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续运行。2、110KV及以上单母线，重要发电厂或110KV及以上重要

54、变电所的35-60K母线需要按照装设全线速动保护的要求，必须快速切除母线上的故障时。为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按照差动原理构成的。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差动保护；（5）电流相位比较式母线保护。单母线或单母线分段的母线系统是比较简单的母线接线方式，其特点是所有的电源和出线都接在一组母线或分接在两段母线上。所以在出线回路较少的不太重要的发电厂和变电所相同，一般采用低阻抗的电流差动母线保护。7.1.3 线路保护 配置原则1、220KV侧线路保护（1）规程规定，110

55、-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。（2）当线路发生故障时，如不能全线快速地切除故障，则系统的稳定运行将遭到严重破坏以及在双侧电源线路上，如果要求全线速动切除故障时10-22-KV电网的线路上，应装设线路快速动作的高频保护作为主保护，距离保护作为后备保护。（3）220KV线路的接地保护适合装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护、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以及 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，则可装设此保护。（4）高

56、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。综上述，本变电所220KV侧线路保护采用：主保护：高频保护；后备保护：距离保护；接地保护：零序、段电流保护。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为主保护，距离保护为后备保护。横联差动保护有相继动作区和死区，而电流平衡保护只有相继动作区无死区，并且相继动作区比横联差动保护小，并且有动作迅速，灵敏度足够大，并且接线简单等优点。综上述，本变电所60KV侧线路保护采用：主保护：电流平衡保护后备保护：距离保护表7.1 本变电所继电保护规划配置主保护后备保护变压器瓦斯保护、纵联差

57、动保护过电流保护、零序电流保护、过负荷保护母线保护采用母联电流比相式差动保护线路保护220KV侧高频相差保护距离保护接地保护零序、段电流保护60KV侧电流平衡保护距离保护7.2 自动装置的配置7.2.1 配置原则及原因1、3KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，如用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置以及低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸。2、电力系统的故障中，大多数是送电线路（尤其是架空线路）的故障。运行经验表明，架空线路的故障大多数是瞬时性故障，此时如果把 断开的断路器再合上，就能够恢复正常供电。若合上电源以后故障依然存在，线路还要被继

58、电保护再次段开，因而就不能恢复正常的供电。所以由于线路具有上述性质，因此，在线路被断开以后再进行一次合闸，就有可能大大提高供电的可靠性。由运行人员手动进行合闸固然也能够实现上述作用，但由于停电时间过长用户电动机大多数已经停电，因此效果并不明显。为此在电力系统中就采用了自动重合闸（缩写为ZCH），即当断路器跳闸以后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。7.2.2 自动重合闸的作用1、提高供电可靠性，对单侧电源尤为显著。2、高压输电线路上采用自动重合闸，可提高并列运行的稳定性。3、可暂缓或不架双回线路，节约投资。4、可纠正断路器或继电保护引起的误动。7.2.3 自动重合闸装置应符合基本要求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启动，或用保护装置启动。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、自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定