【正文】 ()式中 t—斷路器全開斷時間； t—后備保護動作時間，； t—斷路器固有分閘時間，；t—為斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，～，～，本設計中初步計劃用SF6。在高壓電器選擇中的主要問題有下述幾點：(1)高壓電器應滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。 按下式計算： =I+I+… ()4 電氣設備的選擇 概述電氣設備是按流過設備的長期最大負荷電流和額定電壓選擇。當基準容量Sj（MVA）與基準電壓Uj（kV）選定后，基準電流Ij（kA）與基準電抗Xj（Ω）便已確定，如下式：基準電流： （）基準電抗： （）電路元件的標么值為有名值與基準值之比 ，采用標么值之后，相電壓和線電壓的標么值是相同的，單相功率和三相功率的標么值也是相同的，這是標么值的優(yōu)點之一。（2）選擇斷路器等電器設備，或?qū)@些設備提出技術(shù)要求。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。 雙母線接線方式 (2)雙母帶旁路接線 這種接線方式具有很高的可靠性和靈活性，但增加了母聯(lián)斷路器和旁路斷路器數(shù)量，配電裝置投資較大。 主接線方案的擬定根據(jù)該變電所的電壓等級和進出線回數(shù)220kv側(cè)：可采用的主接線形式有單母分段接線和單母分段帶旁路母線接線(1)單母分段接線出線回路數(shù)增多時，單母線供電不夠可靠，一臺斷路器檢修該回路停電，母線故障相應回路停電，兩段母線同時停電的機率較小，不可能全所停電，而需用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。同時，可靠性不是絕對的，一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。發(fā)、送、變的備用是為了保證可靠的供電，適用負荷突增，設備檢修，故障停運情況下的應急要求。 主接線的設計原則 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中地位和作用是決定主接線的主要因素。將電路中各種電氣設備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10～20年的負荷發(fā)展。 變壓器形式的選擇（1）主變壓器一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在220kV的變電所中，可采用單相變壓器組。（2）與電力系統(tǒng)連接的220～330kV變壓器，若不受運輸條件限制，應選用三相變壓器。特別是我國當前的能源政策是開發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。 主變選擇的原則 主變臺數(shù)的確定為了保證供電的可靠性，變電所一般應裝設兩臺主變，但一般不超過兩臺主變，當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證共電時，可裝設一臺主變。（4）本次設計的變電所，電壓等級為220/60kV為一次降壓變電所以應采用雙繞組變壓器。如果重要負荷超過70%，則按原始資料中的百分比代替70%計算，來確定主變壓器的額定容量。 變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量，負荷性質(zhì)，線路，變壓器連接元件總數(shù)，設備特點的條件確定。三級負荷一般只需一個電源供電。衡量可靠性的客觀標準就是運行實踐，經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線，經(jīng)過優(yōu)選。 主接線的確定 對原始資料的分析根據(jù)任務書上所給的原始資料可知，本次設計的變電所的電壓等級為220/60kv，為一次降壓變電所的目的主要是為重工業(yè)城市的工業(yè)區(qū)工廠供電（有重要負荷）。根據(jù)《變電所設計》所述，有可能停電檢修斷路器，并且60kV側(cè)所有用戶都為雙回路供電，因此可不設旁路母線。產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞。根據(jù)線路電流的變化情況，通常把電力系統(tǒng)分為無限容量系統(tǒng)和有限容量系統(tǒng)兩大類。（3）導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。如果發(fā)電機到短路點之間的電氣距離很大時，不同類型發(fā)電機的特性引起短路電流變化規(guī)律的差異受到極大的削弱，在這種情況下，可以將不同類型的發(fā)電機合并起來。(4)與整個工程的建設標準應協(xié)調(diào)一致。避雷器、電壓互感器的額定電壓應符合所在回路的工作電壓。高壓斷路器的工作最為繁重，地位最為關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)最為復雜。220kV側(cè)選擇GW7220D(W)和GW220G型隔離開關(guān)，60kV側(cè)選擇GW560G型隔離開關(guān)。(2)當負荷電流較大時，應根據(jù)負荷電流選擇較大截面的導線。 電流互感器電流互感器應按高壓電器選擇的一般要求進行選擇，并補充說明如下：（1）電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A，當配電裝置距離控制室較遠時亦可考慮用1A。電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行。因此，可由不同單件組成各種電壓等級的避雷器，如FZ—35型避雷器是由兩個FZ—15型避雷器串聯(lián)而成。工頻放電電壓太高則意味著沖擊放電電壓也高，將使其保護特性變壞；工頻放電電壓太低，意味著滅弧電壓太低，將會造成不能可靠地切斷工頻續(xù)流。 避雷器的配置閥型避雷器的安裝位置和組數(shù)，應根據(jù)電氣設備的雷電沖擊絕緣水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并結(jié)合配電裝置的接線方式確定。（6）自耦變壓器必須在其兩個自耦繞組出線上設置避雷器，并應接在變壓器與斷路器之間。 避雷器的參數(shù)型號系統(tǒng)額定電壓/kV避雷器額定電壓/kV持續(xù)運行電壓/kV雷電沖擊殘壓/kV操作沖擊殘壓/kV備注Y10W216/526220216146562478標稱放電電流為10AY5W69/224636963221188標稱放電電流為5AY—金屬氧化鋅避雷器；10（5）標稱放電電流（kA）； W結(jié)構(gòu)特征，無間隙 避雷器的參數(shù)型號額定電壓有效值/kV滅弧電壓有效值/kV工頻放電電壓干燥及雨淋有效值/kV沖擊放電電壓/kV（～2）小于沖擊殘壓/kV（不大于）不小于不大于3kA5kAFZ110J110100224268310332350Y—金屬氧化鋅避雷器；10（5）標稱放電電流（kA）； W結(jié)構(gòu)特征，無間隙5 配電裝置 屋內(nèi)外配電裝置的安全凈距 概述配電裝置是按主接線要求由開關(guān)設備、保護電器、測量儀表、母線和必要的輔助設備等組成。（4）房屋建筑投資較大。在特殊情況下，如當大氣中含有腐濁性氣體或處于嚴重污穢地區(qū)的35～110kV也可以采用屋內(nèi)配電裝置。屋內(nèi)配電裝置的安全凈距不應小于下表1所列數(shù)值。中型配電裝置大都采用懸掛式軟母線，母線所在水平面高于電氣設備所在水平面，但近年來硬母線采用日益增多。因此，節(jié)約用地是我國現(xiàn)代化建設的一項帶戰(zhàn)略性的方針。 設計要求 滿足安全凈距的要求屋外配電裝置的安全凈距不應小于表52所列數(shù)值。為保證檢修人員在檢修電器及母線時的安全，電壓為63kV及以上的配電裝置，對斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)，宜配置接地刀閘。 （2）導線的弧垂和跨距在分相中型配電裝置中，進出線弧垂一般采用2米，一般將母線跨距限制為23個間隔，即3040米左右。60kV側(cè)采用普通中型布置方式。 3）輔助保護：為補充主保護和后備保護的不足而增設的簡單保護。當確定其配置方案和構(gòu)成方案時，應綜合考慮以下幾個方面： （1）設備和電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點和運行特點； （2）故障出現(xiàn)的概率和可能造成的后果； （3）電力系統(tǒng)近期的發(fā)展情況； （4）經(jīng)濟上的合理性。重瓦斯保護作用于斷路器跳閘，為變壓器的主保護；輕瓦斯作用于信號。 3）過負荷保護 變壓器長期過負荷運行，促使絕緣老化，影響繞組絕緣壽命。 保護由兩段構(gòu)成：第一段采用無時限或帶時限的電流速斷，當靈敏性不符合要求時，可采用電流閉鎖電壓速斷保護；第二段采用過電流保護，當靈敏性不符合要求時，可將一部分負荷較大的配電線路接入差動回路，以降低保護的起動電流?？梢愿鶕?jù)實際系統(tǒng)特點采用距離保護作為相間故障和兩點接地短路的主要保護。它能簡單、可靠地完成規(guī)定的重合閘動作，滿足系統(tǒng)要求。（3）備用電源自動投入裝置只允許將備用電源投入一次。 防雷設計要求和所需資料(1)雷電過電壓保護類別1）防止雷電直擊于電氣設備上，一般采用避雷針，避雷線進行保護。(4)避雷針保護范圍計算1）單支避雷針單支避雷針的保護范圍。如各邊的保護范圍最小寬度均大于0，則多邊形中間全部面積都處于聯(lián)合保護范圍之內(nèi)。(2)最大持續(xù)工作電流選擇： () 滿足要求。(2)最大持續(xù)工作電流選擇：滿足要求。(3)動穩(wěn)定校驗： ，=滿足動穩(wěn)定要求。220kV配電裝置采用JDCF220電壓互感器，60kV配電裝置采用JDC560電壓互感器。(4)熱穩(wěn)定校驗：。由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當系統(tǒng)發(fā)生短路時，互感器本身不遭受短路電流的作用。 60kV側(cè)隔離開關(guān)選擇 由于最大持續(xù)工作電流，電網(wǎng)額定電壓，可選擇GW5—60G型隔離開關(guān)，： 60kV側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓最高工作電壓額定 電流動穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）備注（kv）（kv）（A）峰值4SGW560G606912505016不接地G—改進型； D—帶接地刀閘 根據(jù)60kV側(cè)斷路器的選擇可知，沖擊電流=，： 隔離開關(guān)參數(shù)與計算結(jié)果比較計算數(shù)據(jù)GW6—60G 60 kV 60kV 1250A 3969 50kA 由表可見各項條件均滿足，故所選GW6—60G型隔離開關(guān)合格。(4)額定關(guān)合電流校驗：，= 滿足要求。(4)按額定關(guān)合電流校驗： ，= ()滿足要求。根據(jù)以上計算，臺數(shù)為兩臺。從越高，修正系數(shù)越小可知：為了增大保護范圍，而一味提高避雷針的高度并非良策，合理的解決辦法應是采用多支避雷針作聯(lián)合保護。3）防止從線路侵入的雷電波過電壓對電器設備的危害，一般采用避雷器、間隙、電容器和相應的進線保護段進行保護。在本次設計中，變電所的電源均裝設備用電源自動投入裝置，確保不間斷、可靠供電。在220kV及以上超高壓電網(wǎng)的輸電線路上，綜合自動重合閘得到普遍的應用。根據(jù)規(guī)程：“3kV及以上的架空線路和電纜與架空混合線路，在具有斷路器的條件下，及分段斷路器、低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，可裝設自動重合閘裝置”。2）220kV線路的接地保護宜裝設帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護；對某出線路，如方向性的接地距離保護可以明顯改善整個電力網(wǎng)接地保護的性能時，可裝設接地距離保護并輔之以階段式零序電流保護。 過負荷保護應接于一相電流上帶時限動作于信號，在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷 母線保護 母線相間短路較少，大多數(shù)故障為單相接地。瓦斯繼電器與變壓器成套供應。 變壓器保護 （1） 主變的主要故障內(nèi)部故障：繞組相間短路、匝間短路、單相接地短路。 （2）繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。當發(fā)生短路時，可能產(chǎn)生的后果為： （1）通過故障點有很大的短路電流和燃起的電弧使故障元件損壞； （2）短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用引起它們的損壞或壽命縮短； （3）使電力系統(tǒng)電壓降低，影響電能質(zhì)量； （4）破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使其發(fā)生振蕩甚至使系統(tǒng)瓦解。（4）母線及構(gòu)架本變電所母線選用軟母線鋼芯鋁絞線，三相呈水平布置，用懸式絕緣子懸掛在母線構(gòu)架上。110kV以上多為屋外式，故本變電所設計采用屋外式配電裝置。 2）配電裝置的設計要考慮安裝檢修時設備搬運及起吊的便利。（2）運行安全和操作巡視方便 配電裝置整齊清晰，并能在運行中滿足對人身和設備的安全要求，如保證各種電氣安全凈距、裝設防誤操作的閉鎖裝置，采取防火、防爆和蓄油、排油措施，考慮設備防凍、防陣風、抗震、耐污等性能，使配電裝置一旦發(fā)生事故時能將事故限制到最小的范圍和最低的程度，并使運行人員在正常操作和處理事故的過程中不致發(fā)生意外情況，以及在檢修維護過程中不致?lián)p害設備。凡是將一組母線與另一組母線重疊布置的，稱為高型配電裝置。屋外配電裝置安全凈距不應小于表2所類數(shù)據(jù)。 屋內(nèi)外配電裝置的安全凈距安全凈距是從保證電氣設備和工作人員的安全出發(fā)，考慮氣象條件及其它因素的影響所規(guī)定的各電氣設備之間、電氣設備各帶電部分之間、帶電部分與接地部分之間應保持的最小空氣間隙。（2）擴建方便。 分類及特點