【導(dǎo)讀】通過對(duì)變電站的原始資料分析、主接線的選擇與比較，站用電。繼電保護(hù)配置等步驟，較為詳細(xì)地完成了電力系統(tǒng)中變電站設(shè)計(jì)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了“發(fā)電廠電氣部分”課程的理論知識(shí)，掌握了變電站電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決與本專業(yè)相關(guān)實(shí)際問題的能力。

　　

【正文】 50 1900 C 無遮欄裸導(dǎo)體至地（樓）面之間 2425 3150 3250 4100 D 平行的不同時(shí)停電檢修的無遮欄裸導(dǎo)體之間 1925 2650 2750 3600 E 通向屋外的出線套管至屋外通道的路面 4000 5000 5000 5500 注： 110J、 22J、 330J、 500J系指中性點(diǎn)直接接地網(wǎng) 第二節(jié) 配電裝置的選用 本變電所三個(gè)電壓等級(jí)：即 220kv、 110kv、 35kv，根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定， 110kv 及以上多為屋外配電裝置， 35kv220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 26 以下的配電裝置 多采用屋內(nèi)配電裝置，故 本所 220kv 及 110kv 采用屋外配電裝置， 10kv 采用屋內(nèi)配電裝置。 屋內(nèi)配電裝置的選擇 6～ 35kv 屋內(nèi)配電裝置的結(jié)構(gòu)型式主要和有無出線電抗器有關(guān)。目前，無出線電抗器的配電裝置多為單層式，有出線電抗器的配電裝置多為兩層式。 根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、半高型和高型等。 1）中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對(duì)地保持必要的高度，以便工作巡檢員能在地面安全地活動(dòng)，中型配電裝置母線所在的水平面 稍高于電器所在的水平面。這種布置特點(diǎn)是：布置比較清晰，不易誤操作，運(yùn)行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價(jià)低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度較高地區(qū)建用。這種布置是我國屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運(yùn)行方面和安裝檢修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。 2）半高型配電裝置，它是將母線及母線隔離開關(guān)抬高，將斷路器，電壓互感器等電氣設(shè)備布置在母線下面，具有布置緊湊、清晰、占地少等特點(diǎn)，其鋼材消耗與普通中型相近，優(yōu)點(diǎn) 有： （ 1）布置較中型緊湊，占地面積約在中型布置減少 30%； （ 2）施工、運(yùn)行、檢修條件比高型好； （ 3）旁路母線與主母線采用不等高布置實(shí)現(xiàn)進(jìn)出線均帶旁路，很方便。缺點(diǎn)：上層隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺(tái)，檢修不夠方便。 3）高型配電裝置，它是將母線和隔離開關(guān)上下布置，母線下面沒有電氣設(shè)備。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個(gè)回路合用一個(gè)間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的 40%～ 50%，但其耗鋼多，安裝檢修及運(yùn)行條件均較差，一般適用下列情況： 220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 27 （ 1）配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)； （ 2）原有配 電裝置需要擴(kuò)建，而場地受到限制； （ 3）場地狹窄或需要大量開挖。 本次所設(shè)計(jì)的變電站位于市郊荒土地上，對(duì)建筑面積沒有特殊的要求，所以變電所 220kv、 110kv 電壓等級(jí)采用普通中型配電裝置。若采用半高型配電裝置，雖占地面積較少，但檢修不方便，操作條件差，耗鋼量多。 10kv 電壓等級(jí)采用屋內(nèi)兩層配電裝置。 第八章 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 概述 一、直擊雷過電壓保護(hù) 變電所的直擊雷過電壓保護(hù)可采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊成網(wǎng)狀。 （一）直擊雷的保護(hù)范圍和措施： 保護(hù)范圍：包括屋外配電裝置、主控 樓、變壓器、構(gòu)架及高壓屋內(nèi)配電裝置等。 保護(hù)措施：采樣設(shè)置避雷針和避雷線進(jìn)行保護(hù)。具體見表 61所示： 表 61 變電站 D 進(jìn)行防雷保護(hù)的對(duì)象和措施 序號(hào) 建筑物及構(gòu)筑名稱 建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 防雷措施 1 110KV及以上配電裝置 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 在構(gòu)架上裝設(shè)避雷針或裝設(shè) 獨(dú)立避雷針 2 變壓器 裝設(shè)獨(dú)立避雷針 3 屋外組合導(dǎo)線及母線橋 裝設(shè)獨(dú)立避雷針 4 主控樓 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋焊接成網(wǎng)并接地 5 屋內(nèi)配電裝置 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 二、雷電侵入波保護(hù) 由于雷電侵入波在電氣設(shè)備上產(chǎn)生 的過電壓很高，一般為電氣設(shè)備額定電壓的 812 倍，為防止雷電波產(chǎn)生的過電壓損壞電氣設(shè)備，本設(shè)計(jì)變電所配電裝置對(duì)雷電波的過電壓保護(hù)是采用氧化220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 28 鋅避雷器及與其相配合的進(jìn)線保護(hù)段待保護(hù)措施。 220KV 及以下的配電裝置電氣設(shè)備絕緣與避雷器通過雷電流為 5KA 幅值的殘壓進(jìn)行配合。進(jìn)線保護(hù)段的作用，在于利用其阻抗來限制雷電流幅值和利用其電暈衰耗來降低雷電波陡度，并通過進(jìn)線段上避雷器的作用，使之不超過絕緣配合所要求的數(shù)值。 第二節(jié) 避雷針和避雷器的配置原則 一、避雷針的配置原則： 電壓 110KV 及以上的配電裝置，一般 將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于 1000n 米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立的避雷針。 獨(dú)立避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過 10n。 35KV 及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時(shí)易引起反擊。 在變壓器的門型構(gòu)架上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因?yàn)殚T形構(gòu)架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點(diǎn)在裝置中距離很難達(dá)到不小于 15M 的要求。 二、避雷器的配置原則 1）配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器。 2）旁路母線上是 否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)看旁路母線投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足而定。 3） 220KV 以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設(shè)避雷器，并盡可能靠近設(shè)備本體。 4） 220KV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。 5）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺(tái)避雷器。 6） 110KV— 220KV 線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。 第三節(jié) 避雷針的選擇 一、多支避雷針保護(hù)范圍的確定方法 220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 29 1）將多支避雷針的多邊形，劃分成若干個(gè)三支避雷針的三角形，劃分時(shí)必須是相鄰近的三支避雷針。 2）每三 支避雷針，其相鄰兩支保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度 xb ≥ 0 時(shí)，則全部面積才能受到保護(hù)。 3）多支避雷針的外側(cè)保護(hù)范圍，應(yīng)分別按不等高（或等高）兩針保護(hù)范圍的方法確定。 二、本變電站避雷針的選擇結(jié)果 經(jīng)過計(jì)算，本變電站采用四支 h =30m 的等高避雷針進(jìn)行保護(hù)。 第四節(jié) 避雷器的選擇 一、避雷器類型的選擇 由于金屬氧化物避雷器（簡稱 MOA）一般是無間隙避雷器，與閥式避雷器相比，它沒有滅弧和工頻續(xù)流的問題，且具有優(yōu)異的非線性伏安特性，因此，本次設(shè)計(jì)選用 ZnO 避雷器。 二、 ZnO 避雷器的選擇原則 1）避雷器額定電壓的選擇： NTU kU? 式中， k— 切除短路故障時(shí)間系數(shù)， 10S 以內(nèi)取 k=,2h 以內(nèi)取k=； TU — 暫時(shí)過電壓 ,kv. 2）避雷器最大持續(xù)運(yùn)行電壓 CU 的選擇。一般情況下 CU =（ ～） NU , CU 不得低于以下規(guī)定值： 直接接地： CmUU? ／ 3 非直接接地 :10S 內(nèi)切除故障： CmUU? ／ 3 2h 內(nèi)切除故障： ? （ 3～ 10kv） 。 CmUU? (35～ 63kv) 三、避雷器的選擇結(jié)果 系統(tǒng)額定電壓（ KV） 避雷器型號(hào) 避雷器額定電壓（ KV） 避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓（ KV） 220 Y10W192∕ 500 192 150 110 Y10W96∕ 235 96 75 10 Y5WZ17∕ 45 17 型號(hào)中各字母含義： 220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 30 Y10W192∕ 500： Y瓷套金屬氧化物避雷器， 10金屬氧化物避雷器的標(biāo)稱放電電流，單位 KA， W無間隙， 192避雷器的額定電壓，KV。500避雷器標(biāo)稱放電電流下的殘壓， KV Y5WZ17∕ 45 中： Z用于發(fā)、變電站 第九章 繼電保護(hù)配置 第一節(jié) 概述 一、繼電保護(hù)的作用 1）自動(dòng)快速有選擇地將故障元件切除，保證其他非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 2）反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘，此時(shí)一般不需要保護(hù)迅速動(dòng)作，而且根據(jù)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度有一定延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作或由于干擾引起的誤動(dòng)作。 二、對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 ①選擇性；②速動(dòng)性；③靈敏性；④可靠性。 第二節(jié) 主變壓器保護(hù) 一、主變壓器的主保護(hù) 瓦斯保護(hù) 對(duì)變壓器油箱內(nèi)的各種 故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。其中輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。 差動(dòng)保護(hù) 對(duì)變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時(shí)，其保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開各側(cè)電源斷路器。 二、主變壓器的后備保護(hù) 過流保護(hù) 為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，作為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，所以需裝設(shè)過電流保護(hù)。 220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 31 過負(fù)荷保護(hù) 變壓器的過負(fù)荷電流，大多數(shù)情況下三相都是對(duì)稱的，因此只需裝設(shè)單相式過負(fù)荷保護(hù)。 變 壓器的零序過流保護(hù) 對(duì)于大接地電流的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，用作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，因此，每臺(tái)變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護(hù)，一套用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式，另一套用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。 第三節(jié) 線路 及母線 保護(hù) 一、 220KV線路保護(hù) 220KV 線路的安全運(yùn)行，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)有著相當(dāng)重要的影響，所以，本工程為 220KV 線路配置的保護(hù)如下： 光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) ：反映線路兩端電氣量的保護(hù)，能準(zhǔn)確地區(qū)分內(nèi)部與外部故障，不需 要與相鄰線路的保護(hù)在整定值上配合，因此可以實(shí)現(xiàn)全速啟動(dòng)。 距離保護(hù) ：反映保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。 零 序 電流 保護(hù) ： 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流，利用零序電流分量構(gòu)成保護(hù)，可以作為一種主要的接地短路保護(hù)。 二、 110KV線路保護(hù) 由于 110kV 側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，所以 穩(wěn)定性要求較高，所以， 110KV 線路保護(hù)配置如下： 距離保護(hù)和零序電流保護(hù)（中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)），分別反應(yīng)相間及接地故障，在 35kV 及以上運(yùn)行方式較為復(fù)雜的多電源系統(tǒng)，通常采用性能較為完善的距離保護(hù)。 三、 10KV 線路保護(hù) 220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 32 配置兩段式是電流保護(hù)，包括限時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)，由于電纜線路較短，不設(shè)置瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。 四、母線保護(hù) 母線保護(hù)主要是反應(yīng)單相接地故障而配置的，該所地位重要，采用專用的母線保護(hù)，保護(hù)配置為電流差動(dòng)保護(hù)和電流相位保護(hù)?；パa(bǔ)缺點(diǎn)，完成對(duì)母線保護(hù)選擇性、快速性、靈敏性的要求。 第二部分 附錄 附錄一 短路電流的計(jì)算 一、短路計(jì)算等值電路圖： 二、短路電流的計(jì)算 1. 選取基準(zhǔn)值 在短路計(jì)算的基本假設(shè)前提下，選取 jS? 100MVA， jU 為各級(jí)電壓平均值（ 230， 115， ） 2. 系統(tǒng)電抗 由原始材料可知，在 Sj=100MVA 下 Xs1＝ ， Xs2＝ 220KV 110KV Xs2 Xs1 S1 X1 X2 X3 10KV S2 d1 d2 d3 220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 33 3. 計(jì)算變壓器各繞組電抗 各繞組等值電抗 12%U ＝ ％， 13%U ＝ ％， 23%U ＝ ％ 1%kU = 12 （ 12%U + 13%U － 23%U ） = 2%kU = 12 （ 12%U + 23%U － 13%U ） =－ 3%kU = 12 （ 13%U + 23%U － 12%U ） = 各繞組等值電抗標(biāo)么值為： X1 = 1%100kU SjSN = 100120 ＝ X2 = 2%100kU SjSN ＝ ? 100120 ＝－ X3 = 3%100kU SjSN ＝ 100120 ＝ 4. 各短路點(diǎn)短路計(jì)算 1) d1 點(diǎn)短路 10KV 母線側(cè)沒有電源，無法向 220KV 側(cè)提供短路電流，即可略去不計(jì)，等值電路可化簡為圖 1，進(jìn)一步可化簡為圖 2 220KV 110KV Xs2 Xs1 S1 X1 X2 d1 圖 1 S2 220kv 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì) 34 其中， 2SX =， ? ?4 1 1 212SX X X X? ? ?= 計(jì)算電抗： 41,4 0 .3 7 3 1 0 0 0 3 .7 3100js jXSX S ?? ? ? ∵ ,4jsX ﹥ ，可近似認(rèn)為短路電流周期分量已不隨 時(shí)間變化。 ∴4 ,411 0 .2 6 80 .3 7 3jsI X? ? ? 由