【正文】 .....................................................38 第十章 防雷接地方案的設(shè)計(jì) ....................................................................................40 變電所接地與防雷概述 ...............................................................................40 變電所防雷設(shè)計(jì) ..........................................................................................41 變電所接地設(shè)計(jì) ...........................................................................................43 第十一章 設(shè)計(jì)總結(jié) ....................................................................................................45 附錄 ..............................................................................................................................46 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................48 第一章 概述 1 第 一 章 概述 變電站及其設(shè)計(jì)概述 作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。 設(shè)計(jì)要求采用 2 回 220kV 進(jìn)線， 110kV 出線 7 回， 10kV 出線 9 回。分三期完成，一期 完成220kV 進(jìn)線 2 回， 110kV 出線 3回， 10kV 出線 3 回。電能的輸送和分配簡單經(jīng)濟(jì)、便于控制、調(diào)節(jié)和測量 [1]。本次設(shè)計(jì)的對象是一座 220kV的降壓變電所。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容就只限于 220kV變電所的電氣部分。 （ 3） 凡裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的 70%；在計(jì)及過負(fù)荷能力后得允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷。根據(jù)負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，決定采用三臺(tái)容量為 150MVA的主變，按照預(yù)測的負(fù)荷增長情況，分三期投入，每期投入一臺(tái)。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與要求等條件確定。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)性： 通過優(yōu)化比選，工程設(shè)計(jì)應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少。 第三章 電氣主接線方式設(shè)計(jì) 5 圖 31 單母線 分段 接線示意圖 單母線分段接線的可靠性 在這里用故障樹分析法 [4]，建立單母線接線的故障模型， 下表為各元件的可靠性指數(shù)。 a） 1 γ39。架空線對應(yīng)的各項(xiàng)指標(biāo)單位為 （ 100kM/臺(tái) amp。 單母線接線的經(jīng)濟(jì)性 單母線分段接線方式，每段母線上能連接多條出線，母線間用斷路器連接，投資較少。兩組母線之 間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器 QF5 來實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)。 amp。兩組母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF5 來實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)。另外，根據(jù)《中華人們共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) —— 220~500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定：220kV 變電所中的 220kV 配電裝置，當(dāng)在系統(tǒng)中居重要位置時(shí)，宜采用雙母線接線 [5]。 具體接線方式見主接線圖及各電壓等級配置接線圖（圖冊 220W000T0220W220D10 220W110D10 220W10D101）。初期建設(shè)的電工建（構(gòu)）筑物要盡量集中布置，便于分期購買土地和利于擴(kuò)建。 （ 2） 滿足電氣生產(chǎn)工藝流程要求。在配電裝置的選型方面，應(yīng)考慮周圍環(huán)境條件，減少對電氣設(shè)備的污染，布置力求緊湊合理，少占地或不占地，利用地形，減少折道。防火等級及相關(guān)間距應(yīng)符合要求。計(jì)算方法來自于 《 電力系統(tǒng)分析 》 [7]。1 ???? ? M V ASUX cs Ⅱ )(50011522239。 ???? sss XXX （ 2） 架空線路的電抗 值：查手冊得 )/( kMX ?? ，因此： )()220215()( 2239。39。 ???? ⅡⅠ XXX T 等效電路總電抗為： )(39。 圖 54 k3 點(diǎn)短路時(shí)的等效電路圖 電路中各主要元件的電抗 值： （ 1） 電力系統(tǒng) 的電抗 值： )(500 21239。2 ???? ? M V ASUX cs Ⅲ 并聯(lián)后得： )(/1/1 1 39。 139。 ?????? ⅠⅢccll UUXX （ 3） 電力變壓器的電抗：查表得 % ??ⅡⅠkU ， % ??ⅢⅠkU ， % ??ⅢⅡkU ，因此， %)%%(21% ??????? ⅢⅡⅢⅠⅡⅠⅠ kkkk UUUU 1%)%%(21% ???????? ⅢⅠⅢⅡⅡⅠⅡ kkkk UUUU %)%%(21% ??????? ⅡⅠⅢⅡⅢⅠⅢ kkkk UUUU )( )(100 % 2239。 ?????? VAkVSUUX Nck ⅢⅢⅢⅢ 二者串聯(lián)后得： )(39。 ??? ⅢⅠ XX 由于是三臺(tái)主 變并聯(lián)，所以 )()( 39。39。39。 圖 55 kl1 點(diǎn)短路時(shí)的等效電路圖 電路中各主要元件的電抗 值： 電力系統(tǒng) 的電抗 值： 分別由兩條進(jìn)線首段所裝出口計(jì)算系統(tǒng)阻抗為： （ 1） )(500 2202121 ???? ? M V ASUX cs Ⅰ， )(1000 2202222 ???? ? M V ASUX cs Ⅰ 等效并聯(lián)后得到： )(/1/1 1 21 ???? sss XXX （ 2） 架空線路的電抗 值：查手冊得 )/( kMX ?? ，因此： )( ?????? lXX l ， 第五章 設(shè)備絕緣及短路計(jì)算 17 等效電路總電抗為： )()1( ?????? lsK XXX （ 3） 計(jì)算三相短路電流和短路容量： 三相短路電流周期分量有效值： )( 2 2 03 )1()3( 1 kAXUI lKclk ???? ??? Ⅰ 三相短路 次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài) 電流： )()3( 1)3()3( kAIII lk ??? ?? 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值： )( )3()3( kAIi sh ???? )( )3()3( kAII sh ???? 三相短路容量： )( 5 2 033 )3( 1)3( 1 M V AIUS lkclk ????? ?? Ⅰ 計(jì)算 kl2 短路時(shí)的情況 kl2 點(diǎn)的短路等效電路圖如圖 56 所示。 Xs39。 Xl239。 XⅢ 39。39。 下面是各設(shè)備需要校驗(yàn)的項(xiàng)目： 表 61 設(shè)備校驗(yàn)項(xiàng)目表 [1] 電氣設(shè)備名稱 電壓 /kV 電流 /A 斷流能力 / kA 或 MVA 短路電流校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 高壓熔斷器 √ √ √ 高壓隔離開關(guān) √ √ √ √ 高壓負(fù)荷開關(guān) √ √ √ √ √ 高壓斷路器 √ √ √ √ √ 電流互感器 √ √ √ √ 電壓互感器 √ 高壓電容器 √ 母線 √ √ √ 電纜 √ √ √ 支柱絕緣子 √ √ 選擇校驗(yàn)的條件 設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于裝置地點(diǎn)的額定電壓 設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于通過設(shè)備的計(jì)算電流 設(shè)備的最大開斷電流（或功率）應(yīng)不小于它可能開斷的最大電流（或功率） 按三相短路沖擊電流校驗(yàn) 按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路發(fā)熱假想時(shí)間校驗(yàn) 220kV 側(cè)高壓斷路器的校驗(yàn) （ 1） 220kV 側(cè) 高壓 斷路器 電壓 校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： gUUe? 第六章 一次設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 20 既 設(shè)備的額定電壓 eU 不得低于 裝置地點(diǎn)的 工作電 壓 gU 。 （ 3） 220kV 側(cè) 高壓 斷路器斷流能力 校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： )3(shk iI ? , 既設(shè)備的 最大開斷 電流 kI 不得低于 其可能開 斷的最大 電流 ，這里最大電流為三相短路沖擊電流 )3(shi 。 第六章 一次設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 21 （ 5） 220kV 側(cè) 高壓 斷路器短路熱穩(wěn)定 校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： dtt QtI ?2 其中 tI 為時(shí)間 t 內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值； dtQ 為在計(jì)算時(shí)間內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)； t 為設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間。 按照盡量減少設(shè)備型號的原則，這里進(jìn)線和由母線至主變的導(dǎo)線及母聯(lián)上采用同樣型號的斷路器，均按照母線上的電流校驗(yàn)（母線線上的電流大于由母線至主變的導(dǎo)線及進(jìn)線上的電流）。 校驗(yàn)結(jié)果： eI =1600A ， gI = AUSc118122034503 ????Ⅰ， gIIe? ，符合條件。 既在設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間 t 內(nèi)由通過設(shè)備的熱穩(wěn)定電流 tI 產(chǎn)生的熱效應(yīng)應(yīng)不小于為在計(jì)算時(shí)間內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng) dtQ 。 220kV 側(cè)電流互感器的校驗(yàn) （ 1） 220kV 側(cè) 電流互感器 電壓 校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： gUUe? 既設(shè)備的額定電壓 eU 不得低于裝置地點(diǎn)的工作電壓 gU 。 （ 3） 220kV 側(cè) 電流互感器 短路動(dòng)穩(wěn)定 校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： )3(shk II ? )3(shgh ii ? ， 既設(shè)備的最大開斷電流有效值 kI 不得低于裝置地點(diǎn)三相短路沖擊電流有效值 )3(shI ；設(shè)備的最大開斷電流峰值 ghi 不得低于裝置地點(diǎn)三相短路沖擊電流峰值)3(shi 。這里的計(jì)算時(shí)間取(高速斷路器 )。 校驗(yàn)結(jié)果： eU =220/ 3 kV (額定相電壓 )， gU =220kV， gUUe? ，符合條件。 校驗(yàn)結(jié)果： eI =2*700A ， gI = AUSc118122034503 ????Ⅰ（兩條進(jìn)線） ， gIIe? ，符合條件。 （ 3） 220kV 側(cè) 母 線短路 熱 穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： CQS dt? ， 既導(dǎo)體的載流面積 S 不得低于裝置地點(diǎn)三相短路電流熱效應(yīng) dtQ 的方均根與導(dǎo)體材料及發(fā)熱溫度有關(guān)系數(shù) C 的比值。 校驗(yàn)結(jié)果： eU =220kV (額定相電壓 )， gU =220kV， gUUe? ，符合條件。 校驗(yàn)結(jié)果： eI =2*360A ， gI = AUSc 4503*2 ????Ⅰ（兩條進(jìn)線） ， gIIe? ，符合條件。 按照盡量減少設(shè)備型號的原則，這里進(jìn)線和由母線至主變的導(dǎo)線采用同樣的型號，均按照進(jìn)線 上的工作電流校驗(yàn)（進(jìn)線上的工作電流大于由母線至主變的導(dǎo)線上的工作電流）。經(jīng)校驗(yàn)所選設(shè)備符合條件。經(jīng)校驗(yàn)所選設(shè)備符合條件。當(dāng)短路電流較小，施工工期要求較緊時(shí)，宜采用開關(guān)柜。 2） 半高型屋外配電裝置：將斷路器 、電流互感器等布置在母線的下方。 220kV 配電裝置方案 由于本變電站周圍沒有重污染工廠，且可用土地較多，故采用屋外式配電裝置， 本所設(shè)計(jì)所涉及的對屋外配電裝置的要求有 [3]： （ 1） 1 220kV 中型配電裝置通常采用的有關(guān)尺寸如表 71 所示； 表 71 110kV、 220kV 中型配置常用尺寸表 名稱 電壓等級（ kV） 110 220 弧垂 母線 ~ 進(jìn)出線 ~ 線間距離 π型母線架 門型母線架 進(jìn)出線架 第七章 各級電壓配電裝置的布置 29 表 71 110kV、 220kV 中型配置常用尺寸表 名稱 電壓等級（ kV） 110 220 構(gòu)架高度 母線架 ~