【正文】 ()式中 t—斷路器全開(kāi)斷時(shí)間； t—后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，； t—斷路器固有分閘時(shí)間，；t—為斷路器開(kāi)斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，～，～，本設(shè)計(jì)中初步計(jì)劃用SF6。在高壓電器選擇中的主要問(wèn)題有下述幾點(diǎn)：(1)高壓電器應(yīng)滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。 按下式計(jì)算： =I+I+… ()4 電氣設(shè)備的選擇 概述電氣設(shè)備是按流過(guò)設(shè)備的長(zhǎng)期最大負(fù)荷電流和額定電壓選擇。當(dāng)基準(zhǔn)容量Sj（MVA）與基準(zhǔn)電壓Uj（kV）選定后，基準(zhǔn)電流Ij（kA）與基準(zhǔn)電抗Xj（Ω）便已確定，如下式：基準(zhǔn)電流： （）基準(zhǔn)電抗： （）電路元件的標(biāo)么值為有名值與基準(zhǔn)值之比 ，采用標(biāo)么值之后，相電壓和線電壓的標(biāo)么值是相同的，單相功率和三相功率的標(biāo)么值也是相同的，這是標(biāo)么值的優(yōu)點(diǎn)之一。（2）選擇斷路器等電器設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。所謂短路是指相與相之間通過(guò)電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點(diǎn)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(jí)和進(jìn)出線回?cái)?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(shí)，單母線供電不夠可靠，一臺(tái)斷路器檢修該回路停電，母線故障相應(yīng)回路停電，兩段母線同時(shí)停電的機(jī)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(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，一種主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)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(fù)荷突增，設(shè)備檢修，故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。 主接線的設(shè)計(jì)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(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制成的電氣連結(jié)圖，稱(chēng)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(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)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(yùn)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(yùn)輸條件限制，應(yīng)選用三相變壓器。特別是我國(guó)當(dāng)前的能源政策是開(kāi)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(tái)數(shù)的確定為了保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變，但一般不超過(guò)兩臺(tái)主變，當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證共電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變。（4）本次設(shè)計(jì)的變電所，電壓等級(jí)為220/60kV為一次降壓變電所以應(yīng)采用雙繞組變壓器。如果重要負(fù)荷超過(guò)70%，則按原始資料中的百分比代替70%計(jì)算，來(lái)確定主變壓器的額定容量。 變電所的電氣主接線應(yīng)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(fù)荷性質(zhì)，線路，變壓器連接元件總數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)的條件確定。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)就是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線，經(jīng)過(guò)優(yōu)選。 主接線的確定 對(duì)原始資料的分析根據(jù)任務(wù)書(shū)上所給的原始資料可知，本次設(shè)計(jì)的變電所的電壓等級(jí)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(fù)荷）。根據(jù)《變電所設(shè)計(jì)》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(shè)旁路母線。產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)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(wú)限容量系統(tǒng)和有限容量系統(tǒng)兩大類(lèi)。（3）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。如果發(fā)電機(jī)到短路點(diǎn)之間的電氣距離很大時(shí)，不同類(lèi)型發(fā)電機(jī)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(lèi)型的發(fā)電機(jī)合并起來(lái)。(4)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。避雷器、電壓互感器的額定電壓應(yīng)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(fù)雜。220kV側(cè)選擇GW7220D(W)和GW220G型隔離開(kāi)關(guān)，60kV側(cè)選擇GW560G型隔離開(kāi)關(guān)。(2)當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇較大截面的導(dǎo)線。 電流互感器電流互感器應(yīng)按高壓電器選擇的一般要求進(jìn)行選擇，并補(bǔ)充說(shuō)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(qiáng)電系統(tǒng)用5A，當(dāng)配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)亦可考慮用1A。電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行。因此，可由不同單件組成各種電壓等級(jí)的避雷器，如FZ—35型避雷器是由兩個(gè)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(hù)特性變壞；工頻放電電壓太低，意味著滅弧電壓太低，將會(huì)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(yīng)根據(jù)電氣設(shè)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(gè)自耦繞組出線上設(shè)置避雷器，并應(yīng)接在變壓器與斷路器之間。 避雷器的參數(shù)型號(hào)系統(tǒng)額定電壓/kV避雷器額定電壓/kV持續(xù)運(yùn)行電壓/kV雷電沖擊殘壓/kV操作沖擊殘壓/kV備注Y10W216/526220216146562478標(biāo)稱(chēng)放電電流為10AY5W69/224636963221188標(biāo)稱(chēng)放電電流為5AY—金屬氧化鋅避雷器；10（5）標(biāo)稱(chēng)放電電流（kA）； W結(jié)構(gòu)特征，無(wú)間隙 避雷器的參數(shù)型號(hào)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(biāo)稱(chēng)放電電流（kA）； W結(jié)構(gòu)特征，無(wú)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(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、測(cè)量?jī)x表、母線和必要的輔助設(shè)備等組成。（4）房屋建筑投資較大。在特殊情況下，如當(dāng)大氣中含有腐濁性氣體或處于嚴(yán)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(yīng)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(shè)備所在水平面，但近年來(lái)硬母線采用日益增多。因此，節(jié)約用地是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的一項(xiàng)帶戰(zhàn)略性的方針。 設(shè)計(jì)要求 滿足安全凈距的要求屋外配電裝置的安全凈距不應(yīng)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(shí)的安全，電壓為63kV及以上的配電裝置，對(duì)斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)和線路隔離開(kāi)關(guān)的線路側(cè)，宜配置接地刀閘。 （2）導(dǎo)線的弧垂和跨距在分相中型配電裝置中，進(jìn)出線弧垂一般采用2米，一般將母線跨距限制為23個(gè)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(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。當(dāng)確定其配置方案和構(gòu)成方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面： （1）設(shè)備和電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn)； （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(jì)上的合理性。重瓦斯保護(hù)作用于斷路器跳閘，為變壓器的主保護(hù)；輕瓦斯作用于信號(hào)。 3）過(guò)負(fù)荷保護(hù) 變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，促使絕緣老化，影響繞組絕緣壽命。 保護(hù)由兩段構(gòu)成：第一段采用無(wú)時(shí)限或帶時(shí)限的電流速斷，當(dāng)靈敏性不符合要求時(shí)，可采用電流閉鎖電壓速斷保護(hù)；第二段采用過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)靈敏性不符合要求時(shí)，可將一部分負(fù)荷較大的配電線路接入差動(dòng)回路，以降低保護(hù)的起動(dòng)電流?？梢愿鶕?jù)實(shí)際系統(tǒng)特點(diǎn)采用距離保護(hù)作為相間故障和兩點(diǎn)接地短路的主要保護(hù)。它能簡(jiǎn)單、可靠地完成規(guī)定的重合閘動(dòng)作，滿足系統(tǒng)要求。（3）備用電源自動(dòng)投入裝置只允許將備用電源投入一次。 防雷設(shè)計(jì)要求和所需資料(1)雷電過(guò)電壓保護(hù)類(lèi)別1）防止雷電直擊于電氣設(shè)備上，一般采用避雷針，避雷線進(jìn)行保護(hù)。(4)避雷針保護(hù)范圍計(jì)算1）單支避雷針單支避雷針的保護(hù)范圍。如各邊的保護(hù)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(hù)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ，=滿足動(dòng)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(yàn)：。由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，互感器本身不遭受短路電流的作用。 60kV側(cè)隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)，： 60kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓最高工作電壓額定 電流動(dòng)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(jìn)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(kāi)關(guān)參數(shù)與計(jì)算結(jié)果比較計(jì)算數(shù)據(jù)GW6—60G 60 kV 60kV 1250A 3969 50kA 由表可見(jiàn)各項(xiàng)條件均滿足，故所選GW6—60G型隔離開(kāi)關(guān)合格。(4)額定關(guān)合電流校驗(yàn)：，= 滿足要求。(4)按額定關(guān)合電流校驗(yàn)： ，= ()滿足要求。根據(jù)以上計(jì)算，臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。從越高，修正系數(shù)越小可知：為了增大保護(hù)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(yīng)是采用多支避雷針作聯(lián)合保護(hù)。3）防止從線路侵入的雷電波過(guò)電壓對(duì)電器設(shè)備的危害，一般采用避雷器、間隙、電容器和相應(yīng)的進(jìn)線保護(hù)段進(jìn)行保護(hù)。在本次設(shè)計(jì)中，變電所的電源均裝設(shè)備用電源自動(dòng)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(dòng)重合閘得到普遍的應(yīng)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(shè)自動(dòng)重合閘裝置”。2）220kV線路的接地保護(hù)宜裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù)；對(duì)某出線路，如方向性的接地距離保護(hù)可以明顯改善整個(gè)電力網(wǎng)接地保護(hù)的性能時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)并輔之以階段式零序電流保護(hù)。 過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)接于一相電流上帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開(kāi)部分負(fù)荷 母線保護(hù) 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(yīng)。 變壓器保護(hù) （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(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，可能產(chǎn)生的后果為： （1）通過(guò)故障點(diǎn)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(guò)非故障元件，由于發(fā)熱和電動(dòng)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(shè)計(jì)采用屋外式配電裝置。 2）配電裝置的設(shè)計(jì)要考慮安裝檢修時(shí)設(shè)備搬運(yùn)及起吊的便利。（2）運(yùn)行安全和操作巡視方便 配電裝置整齊清晰，并能在運(yùn)行中滿足對(duì)人身和設(shè)備的安全要求，如保證各種電氣安全凈距、裝設(shè)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(shè)備防凍、防陣風(fēng)、抗震、耐污等性能，使配電裝置一旦發(fā)生事故時(shí)能將事故限制到最小的范圍和最低的程度，并使運(yùn)行人員在正常操作和處理事故的過(guò)程中不致發(fā)生意外情況，以及在檢修維護(hù)過(guò)程中不致?lián)p害設(shè)備。凡是將一組母線與另一組母線重疊布置的，稱(chēng)為高型配電裝置。屋外配電裝置安全凈距不應(yīng)小于表2所類(lèi)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(shè)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(shè)備之間、電氣設(shè)備各帶電部分之間、帶電部分與接地部分之間應(yīng)保持的最小空氣間隙。（2）擴(kuò)建方便。 分類(lèi)及特點(diǎn)