【正文】 或不接地運(yùn)行，同時(shí)低壓側(cè)或中壓側(cè)有電源 。為保護(hù)分級(jí)絕緣變壓器的中性點(diǎn)，一般中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙。 單側(cè)電源的三繞組變壓器，當(dāng)三側(cè)容量相同時(shí)，過負(fù)荷保護(hù)只裝在高壓側(cè)。為提高縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的可靠性，采用雙重化配置。作為變壓器內(nèi)部和外部單相接地故障的后備保護(hù) 。 ③ 有載調(diào)壓變壓器，調(diào)壓系統(tǒng)故障應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。 ? 輔助保護(hù)： ① 冷卻系統(tǒng)故障、油溫升高超過允許值時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。電 源側(cè)保護(hù)應(yīng)也設(shè)兩段時(shí)限，以較短時(shí)限斷開中壓側(cè)斷路器，以較長時(shí)間斷開變壓器各側(cè)斷路器。 ? 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。但零序過電壓保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)盡可能的短，只需躲過暫態(tài)過電壓的時(shí)間。當(dāng)變壓器中性點(diǎn)不接地，而且所在系統(tǒng)也失去接地中性點(diǎn)，發(fā)生接地故障時(shí)，零序過電壓保護(hù)經(jīng) ～ 斷開變壓器各側(cè)斷路器。變壓器的接地保護(hù)方式與變壓器的形式、中性點(diǎn)接地方式以及所連接的系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式有關(guān)。 ? 110kV～ 220kV 降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，用過電流保護(hù)不能滿足靈敏性要求時(shí)，采用復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)和復(fù)合電流保護(hù)。 ? 在發(fā)生穿越性短路，差動(dòng)回路內(nèi)出現(xiàn)最大不平衡電流時(shí)，總差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作。 ③ 有載調(diào)壓變壓器，調(diào)壓 系統(tǒng)故障應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。雙套差動(dòng)保護(hù)可 采用相同原理，也可采用不同原理。變壓器的過負(fù)荷可能由于負(fù)荷的自然增長，也可能由于切除并聯(lián)變壓器后，造成剩余的變壓器過負(fù)荷。但要及時(shí)發(fā)出預(yù)告信號(hào)，由運(yùn)行人員處理。 變壓器內(nèi)部的各種短路都將產(chǎn)生電弧，引起主絕緣燒毀，絕緣油分解，內(nèi)壓增大， 有可能引起油箱爆炸起火。 而軟導(dǎo)體不必進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小，短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。通過對(duì)有載調(diào)壓變壓器的變比和 無功功率補(bǔ)償裝置輸出無功功率 的控制，可以調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無功功率補(bǔ)潮流。 ? 直接接在輸電線路兩端的并聯(lián)電抗器。 氧化鋅避雷器是當(dāng)前最先進(jìn)的過電壓保護(hù)設(shè)備，與傳統(tǒng)碳化硅閥式避雷器相比，具有優(yōu)良的非線性，動(dòng)作迅速，殘壓低，通流量大，無續(xù)流，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。 ? 懸式絕緣子 根據(jù)所在電網(wǎng)的電壓選擇絕緣子的額定電壓，并根據(jù)電壓等級(jí)選擇絕緣子片數(shù)。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 50 頁 ① 選擇種類和型式 應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件 選擇電壓互感器的種類和型式。 220kV、 110kV 變壓器回路 配置帶有兩個(gè)二次繞組的電流互感器，分別用于繞組測溫和備用。 斷路器 ① 選擇種類和型式 選擇斷路器種類和型式 時(shí)，應(yīng)依據(jù)各類斷路器的特點(diǎn)及使用環(huán)境、條件決定。 此外，還應(yīng)按電器的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電器進(jìn)行種類（屋內(nèi)或屋外）和型式（防污型、防爆型、濕熱型等）的選擇。 一般非高原型的電氣設(shè)備使用環(huán)境的海拔高度不超過 1000m， 當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家的規(guī)定值時(shí)，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降。在計(jì)算時(shí)有以下假設(shè)： ? 故障前為空載，即負(fù)荷略去不計(jì)，只計(jì)算短路電流的故障分量 ? 故障前所有節(jié)點(diǎn)電壓均等于平均額定電壓，其標(biāo)幺值等于 1 ? 系統(tǒng)各元件的電阻忽略不計(jì)（ 1kV以上的高壓電網(wǎng)） ? 只計(jì)算短路電流基頻的周期分量 短路計(jì)算的步驟 一般 三相短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力最大，所以只對(duì)三相短路短路電流進(jìn)行計(jì)算。 10kV 單母線分段接線 母線和母線隔離開關(guān)可分段輪流檢修；對(duì)重要用戶可從不同母線段引雙回路供電，當(dāng)一段母線發(fā)生 故障單母線接線 母線或母線隔離開關(guān)檢修，整個(gè)配電裝置將全停，可靠性不高；當(dāng)任一連接元件故障，斷路器拒動(dòng)或母線故障 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 50 頁 或任一連接元件故障，斷路器拒動(dòng)時(shí)，由繼電保護(hù)動(dòng)作斷開分段斷路器，將故障限制在故障母線范圍內(nèi)，非故障母線繼續(xù)運(yùn)行，整個(gè)配電裝置不會(huì)全停，也保證對(duì)重要用戶供電，提高了可靠性 。 ? 110kV 220kV 降壓變電站中的 110kV 配電裝置，通常是地區(qū)配電網(wǎng)的電源點(diǎn)，出線回路比較多。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次降壓而增加電能損耗。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 50 頁 ? 經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。 ? 靈活性 電氣主接線應(yīng)能適用各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，包括以下幾個(gè)方面： ① 操作的方便性。本變電站主變采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。 ? 繞組數(shù)： 220～ 330kV 具有三種電壓的變電站中，如通過主變壓 器各側(cè)繞組的功率可達(dá)到該變壓器額定容量的 15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，均宜采用三繞組變壓器。 ? 110kV 出線方案 桐柏 220kV 變電站建成后，主要供電范圍將為桐柏縣的負(fù)荷。桐柏 220kV 變電站的低壓側(cè)選擇 35kV 電壓等級(jí)也無法替代一座 110kV 變電站。桐柏縣電網(wǎng)目前高 壓輸電網(wǎng)電壓等級(jí)為 110kV、 35kV。而且依靠 110kV線路供電將造成長距離的輸電，線損較高，電壓質(zhì)量較低。 考慮該地區(qū)域唐河 、社旗縣已有 220kV變電站，因此，“十一五”期間建設(shè)桐柏 220kV變電站是必要的。因此對(duì)東南部三縣一區(qū)進(jìn)行電力平衡，校核電網(wǎng)的變電容量和供電能力。由于田園變 T 接于唐桐線，在唐桐線故障檢修的情況下，桐柏變可由大河變轉(zhuǎn)供，而田園變將沒有第二電源而全站停電。桐柏 220kV 變電站投運(yùn)之后，對(duì)于桐柏電網(wǎng)，避免了長距離的輸電，縮短了 110kV電壓等級(jí)的輸電半徑，降低了損耗，提高了桐柏縣的電壓質(zhì)量。對(duì)于桐柏 220kV 變電站，其低壓側(cè)可以選擇35kV或 10kV。 變電站接入系統(tǒng)方案的確定 ? 220kV 出線方案 由于桐柏縣位于南陽供電區(qū)的東南部，因此桐柏 220kV 變電站的定位為末端 站 ，其主要供電范圍為桐柏縣的負(fù)荷。桐柏 220kV 變電站距 110kV 唐桐線較近，所以∏接110kV 唐桐線。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式一般是 Y 和 Δ ，高、中、低壓三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。在 220kV 及更高的變壓器中采用分級(jí)絕緣的效益是比較顯著的，而且運(yùn)輸、安裝方便。電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度的要求，方便地改變運(yùn)行方式，并且在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量，選用廉價(jià)的電器或輕型電器，以便降低投資。 ? 變電站主接線的選擇應(yīng)考慮電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求，還應(yīng)滿足電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急處理的要求。 ? 10kV 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 50 頁 在降壓變電站中， 6～ 10kV 側(cè)所連接的元件是到用戶去的饋電線，無功補(bǔ)償設(shè)備，站用變壓器等，對(duì)重要用戶都采用雙回或多回供電，通常采用單母線分段接線。所以 ， 綜合分析，選用方案一為最終設(shè)計(jì)方案，即 220kV， 110kV采用雙母線接 線， 10kV采用單母線分段接線。 短路計(jì)算結(jié)果 ( ),100 avBB UUM V AS ?? 表 31 短路編號(hào) 短路位置 短路電流 I =I? （ kA） 沖擊電流 shi （ kA） 基準(zhǔn)電壓 BU （ kV） 1K 220kV母線 230 2K 110kV母線 115 3K 10kV母線 44 112 4. 電氣設(shè)備與母線的選擇與校驗(yàn) 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 電氣設(shè)備選擇的一般條件 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 ? 額定電壓 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額 定電壓，故所選電氣設(shè)備的允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。對(duì)于 110kV 及以 下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔 2020m以 下使用。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 shes ii ? 式中 shi ― 短路沖擊電流幅值 ， kA esi ― 電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值 ， kA 下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定： ① 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定有熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。但由于隔離開關(guān)不用接通和切斷短路電流，故無需進(jìn)行開斷電流的校驗(yàn)。 ① 選擇種類和型式 選擇電流互感器種類和型式時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和安裝方式選擇。單個(gè)單相式電壓互感器的二次繞組電壓為 100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為 100/ 3 V。 ③ 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 PFFHH ? 式中 1H ― 絕緣子底部導(dǎo)體距導(dǎo)體水平中心線的高度 ， m H ― 絕緣子高度 ， m 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 50 頁 PF ― 絕緣子抗彎破壞強(qiáng)度 ， N maxF ― 發(fā)生短路時(shí)，絕緣子受力 ， N 避雷器 避雷器的配置： ? 在 220kV、 110kV、 10kV的每段母線上裝設(shè)避雷器。維持電力系統(tǒng)的頻率和電壓在允許范圍之內(nèi)變動(dòng)，對(duì)保證電力系統(tǒng)負(fù)荷的正常運(yùn)行和電力系統(tǒng)自身的安全至關(guān)重要。 ? 發(fā)電機(jī)或同步調(diào)相機(jī)。此外，母線表面有棱角或不光滑，曲率半徑太小，都容易出現(xiàn)高電場集中，也容易發(fā)生電暈，電壓等級(jí)較高的母線一般不采用有棱角的截面形狀，而廣泛采用表面比較光滑的圓形截面形狀，如鋼芯鋁絞線，圓管形鋁合金硬母線等，而且直徑不可太小。而配電裝置的匯流母線通常在正常運(yùn)行方式下，傳輸容量不大，可按長期工作電流選擇。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí) ，能盡快地切除變壓器，使故障造成的損失減到最小，使故障后的變壓器更容易修復(fù)。 ? 調(diào)壓開關(guān)系統(tǒng)故障引起的局部繞組過熱，調(diào)壓開關(guān)滅弧機(jī)構(gòu)不良引起的內(nèi)部故障。對(duì) 220kV 變壓器，因220kV 線路都配備有完善的保護(hù)裝置，且 220kV 系統(tǒng)線路故障引起變壓器過電流的作用時(shí)間一般較短，所以遠(yuǎn)區(qū)故障對(duì)變壓器的影響 較小。瓦斯保護(hù)分重瓦斯和輕瓦斯保護(hù)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘，輕瓦斯只動(dòng)作于信號(hào)。首先應(yīng)考慮采用簡單的電流 /電壓作為相間故障后備，當(dāng)電流 /電壓保護(hù)不能滿足靈敏度或需要滿足保護(hù)配合的要求時(shí)，可考慮裝設(shè)阻抗保護(hù)。運(yùn)行實(shí)踐證明，在裝有瓦斯保護(hù)的情況下，凡是油箱內(nèi)故障，瓦斯保護(hù)幾乎都有反應(yīng)。 變壓器的相間故障后備保護(hù) 變壓器的相間故障后備保護(hù)的作用主要是防御外部相間短路引起的變壓器過電流。低壓側(cè)保護(hù)可設(shè)兩段時(shí)限，以較短時(shí)限斷開低壓側(cè)母聯(lián)或分段斷路器，以較長時(shí)間斷開變壓器低壓側(cè)斷路器。此時(shí)接地保護(hù)的配置要考慮可能出現(xiàn)的各種運(yùn)行情況 ，不僅要考慮對(duì)變壓器可能出現(xiàn)的過電流，同時(shí)還要考慮變壓器中性點(diǎn)可能出現(xiàn)的過電壓。當(dāng)中性點(diǎn)接地刀閘斷開時(shí)，經(jīng)放電間隙接地。當(dāng)三側(cè)容量不相同時(shí)，在電源側(cè)和容量較小的一側(cè)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 ? 相間故障后備保護(hù)。本變電站的主 變的中性點(diǎn)可能直接接地或不接地運(yùn)行，中性點(diǎn)接地刀閘斷開時(shí)，經(jīng)放電間隙接地。 ④ 變壓器油箱的壓力釋放裝置動(dòng)作，