【導(dǎo)讀】立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的初步能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)是根據(jù)“電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)”畢業(yè)任務(wù)書(shū)的要求，書(shū)籍的有關(guān)內(nèi)容，在指導(dǎo)教師的幫助下，通過(guò)本人的精心設(shè)計(jì)論證完成的。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，針對(duì)220/60kV降壓變電所畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。次設(shè)計(jì)主要是一次變電所電氣部分的設(shè)計(jì)，并做出闡述和說(shuō)明。同時(shí)經(jīng)過(guò)變壓器的選擇和變電所所帶負(fù)荷情況，最后確定本變電所電氣主接線方案和。高壓配電裝置及其布置方式。論文包括設(shè)計(jì)的說(shuō)明和設(shè)備選擇的計(jì)算，并附有六張?jiān)O(shè)計(jì)圖。60kV線路繼電保護(hù)原理圖一張、變電所防雷保護(hù)圖一張），可為以后的設(shè)計(jì)做些參考。以更好的完成，再次表示深深的感謝！

　　

【正文】 壓的情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。 屋內(nèi)、外配電裝置中各項(xiàng)安全凈距尺寸，在《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中被分為A、 B、 C、 D、 E 五項(xiàng)，作為設(shè)計(jì)配電裝置時(shí)的根據(jù)，其中 A 值是基礎(chǔ)，其余各值是在 A 值的基礎(chǔ)上，加上運(yùn)行維護(hù)、搬運(yùn)和檢修工具活動(dòng)范圍及施工誤差等尺寸而得。各項(xiàng)凈距數(shù)值可查閱有關(guān)規(guī)程。 在配電裝置的具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循《電力工業(yè)管理法規(guī)》、《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等有關(guān)規(guī)定，高壓配電裝置設(shè)計(jì)的一般原則： 。 。 。 ，降低造價(jià)。 張士開(kāi)發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) 15 屋外配電裝置與屋內(nèi)配 電裝置的比較，所具有的特點(diǎn)： ，施工時(shí)間短，節(jié)省建筑材料，降低了基建投資。 ，大大減少了事故蔓延的危險(xiǎn)性。 ，便于擴(kuò)建和設(shè)備更新。 因?yàn)楦綦x開(kāi)關(guān)的操作以及對(duì)各種開(kāi)關(guān)電器的巡視檢查，在任何天氣條件都必須在露天進(jìn)行。 。 屋外配電裝置根據(jù)電器和母線布置的高度可分為中型、高型和半高型等型式。 中型配電裝置是所有開(kāi)關(guān)電器都安裝在較低的基礎(chǔ)和支架上，母線一般采用鉸線和懸垂絕緣子串組成，懸掛在門(mén)型構(gòu)架上，母線 水平面高于開(kāi)關(guān)電器的水平面。 高型配電裝置是指開(kāi)關(guān)電器分別安裝在幾個(gè)水平面內(nèi)，斷路器安裝在地面基礎(chǔ)支架上，母線隔離開(kāi)關(guān)在斷路器之上，主母線又在母線隔離開(kāi)關(guān)之上或兩組母線上下重疊，母線一般采用絞線和懸垂絕緣子串懸掛在構(gòu)架上。其特點(diǎn)是布置緊湊、集中，占地面積小，操作維護(hù)條件較差兩組母線隔離開(kāi)關(guān)分層操作，路徑較長(zhǎng)，易引起誤操作。 半高型配電裝置指其布置處于中型和高型配電裝置之間，既僅將母線與斷路器、電流互感器等重疊布置。 此外，還要設(shè)置搬運(yùn)通道，為了便于變壓器等笨重的設(shè)備。當(dāng)變壓器的油量超過(guò) 1000公斤時(shí)，為了防 止事故時(shí)，油的燃燒和蔓延，應(yīng)在其下面設(shè)置能容納 20%油量的儲(chǔ)油池，儲(chǔ)油池的尺寸一般比變壓器外殼尺寸大 1 米，池內(nèi)鋪設(shè)厚度不小于 250mm 的卵石層。 屋外配電裝置不需建造房屋，投資較少。 設(shè)計(jì)高壓配電裝置時(shí)，還應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則： 。 。 。 、地震和高海拔地區(qū)的安全運(yùn)行。 ，降低造價(jià)。 設(shè)備的配置 隔離開(kāi)關(guān)的配置 。 。 ，以便檢修斷路器是隔離電流。 。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 電壓互感器的配置 ，應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求。 — 220kV 電壓等級(jí)的每組主接線的三相應(yīng)裝電壓互感器 ，出線側(cè)的一組上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 電流互感器的配置 ，其數(shù)量應(yīng)滿足測(cè)量?jī)x表 、保護(hù)和自動(dòng)化的要求。 ，應(yīng)裝設(shè)電流互感器。 ，一般按三相配置，對(duì)非直接接地系統(tǒng)依具體要求配置兩相或三相。 接地刀閘的配置 ， 35kV以上每段母線根據(jù)長(zhǎng)度宜裝設(shè) 12組接地刀閘，兩組接地刀閘間距適中，母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開(kāi)關(guān)上和母聯(lián)開(kāi)關(guān)上，也可裝設(shè)于其它母線回路。 及以上的斷路器兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)和線路隔離開(kāi)關(guān)的線路側(cè)宜配接地刀閘，雙母線接線兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的斷路器側(cè)可共用一組接地 刀閘。 ，裝設(shè)在旁路隔離開(kāi)關(guān)的旁路母線側(cè)。 及以上主變母線隔離開(kāi)關(guān)的主變側(cè)宜裝設(shè)一組接地刀閘。 避雷器的配置 ，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線都裝設(shè)避雷器的除外。 及以下變壓器到避雷器的電器距離越過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。 ： 1)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)分級(jí)絕緣且有隔離開(kāi)關(guān)時(shí)。 2)不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)。 3)110— 220kV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。 配電裝置的選擇 本設(shè)計(jì)為 220/60kV變電所，所以采用屋外配電裝置，所以，本所采用分相中型布置，既隔離開(kāi)關(guān)是分相直接布置在母線的正下方，此種方法采用 LGJ240/30 型母線配合剪刀式隔離開(kāi)關(guān)，布置清晰、美觀，可省去大量構(gòu)架，較普通中型配電裝置方案節(jié)約用地 1/3 左右，但支柱式絕緣子防污、抗震能力較差，在污穢嚴(yán)重或地震烈度較高的地區(qū)，不宜采用。 張士開(kāi)發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) 17 第 6章 防雷保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 防雷保護(hù)的必要性 無(wú)論是直擊雷或是感應(yīng)雷，都能夠在架空線路或金屬管道上產(chǎn)生雷電沖擊波， 沿線路導(dǎo)線或金屬管道上以光速向兩側(cè)傳播，所以又稱(chēng)為行波。行波侵入室內(nèi)時(shí)，是以高電位引入的，常常危及人身安全并損壞電器設(shè)備，因此防雷保護(hù)必須考慮。 發(fā)電廠及變電所的防雷保護(hù)內(nèi)容 發(fā)電廠及變電所的防雷保護(hù)主要是兩個(gè)方面 。 。 變電所為防護(hù)直擊雷，一般用避雷針（線）加以保護(hù)。 避雷針（線）的主要作用是主動(dòng)引導(dǎo)雷電流安全入地，從而保護(hù)發(fā)電廠變電所免受直擊雷害。 變電所防雷保護(hù)的對(duì)象 A類(lèi)：電工裝置 B類(lèi)：需要 采取防雷措施的建筑物和構(gòu)筑物 裝設(shè)避雷針（線）的基本原則 （線）保護(hù)范圍之內(nèi)，即要求避雷針（線）高于被保護(hù)物，且兩者之間的距離又不能太遠(yuǎn)，以保證雷擊避雷針（線），而被保護(hù)物免遭雷擊。 （線）遭受雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電流流過(guò)避雷針（線）引下線和接地體，其上會(huì)產(chǎn)生很高的對(duì)地電位，如果它們距被保護(hù)物過(guò)近，兩者之間將發(fā)生放電，稱(chēng)為反擊。使高電位引向被保護(hù)物。因此避雷針（線）和引下線，接地體與被保護(hù)物之間還應(yīng)保持足夠的電氣距離。 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)所需資料 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算 rx的確定與單支避雷針同 rx=(hhx)P當(dāng)2hhx? rx=()P當(dāng)2hhx? 其中 rx—— 避雷針在 hx水平面上的保護(hù)半徑（ m） hx— 被保護(hù)物的高度 h避雷針的高度 當(dāng) h≤ 30時(shí)， P=1； 120≥ h30 時(shí)， P=h120m,P= 保護(hù)全面積的條件為 D≤ 8haP 其中 D為通過(guò)由三支避雷針?biāo)纬傻娜切雾旤c(diǎn)圓的半徑，或以避雷針為頂點(diǎn)的四角形的對(duì)角線。 防雷保護(hù)措施 220kV構(gòu)架上、高壓配電裝置的中心位置和 60kV出線構(gòu)架附近共安裝 9支 30米高的避雷針。 、母線電壓互感器上分別安裝一組避雷器。 220kV、 60kV進(jìn)線和出線上分別安裝避雷線。 張士開(kāi)發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) 19 第 7章 繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 繼電保護(hù)配置的作用和要求 電 力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路。在發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生以下的后果： ，使故障元件損壞； ，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命； ，破壞用戶(hù)工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量； ，引起系統(tǒng)震蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。 電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒(méi)有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運(yùn)行 狀態(tài)。系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生的過(guò)電壓，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。 故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。造成電能質(zhì)量的破壞，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項(xiàng)積極措施消除或減少發(fā)生事故的可能性外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一。這種保護(hù)裝置就是繼電保護(hù)裝置，其能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。它的基 本任務(wù)是： 、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行； ，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤操作。 電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的要求是：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。 變壓器保護(hù)的配置 變壓器保護(hù)的配置原則 變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置 應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)，容量為 800kVA 及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，當(dāng)油箱內(nèi)不故障產(chǎn)生清為瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)宜動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器。 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 護(hù)，對(duì)其中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。容量為 6300kVA 以下并列運(yùn)行的變壓器，以及 10000kVA 以下單獨(dú)運(yùn)行的變壓器加裝電流速斷保護(hù)（本設(shè)計(jì)不加裝電流速斷保護(hù)）容量為 6300kVA及以上，廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)所有升壓變壓器及 15000kVA 及以上的降壓變壓器，一般宜采用三相三繼電器式接線。 為了防止外部短路所引起的過(guò)電流合作為變壓器的后備保護(hù)，在變壓器上可裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。 對(duì)于單側(cè)電源的雙卷降壓變壓器，如高壓側(cè)中性點(diǎn)有可能直接接地運(yùn)行，為防止高壓側(cè)電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時(shí)導(dǎo)致保護(hù)非選擇性動(dòng)作，供高壓側(cè)過(guò)電流保護(hù)用的電流互感器二次線圈可接成三角形。 。 110kV 及以上中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對(duì)于兩側(cè)獲三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。（ 110kV及以上中性點(diǎn)直接接地采用分級(jí)絕緣） 對(duì)于 400kV及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的后備電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)接于一相電流上，帶有時(shí)限動(dòng)作與信號(hào)。 過(guò)激磁保護(hù)適用于 500kV及以上的大容量的變壓器，本設(shè)計(jì)不加裝此保護(hù)。 通過(guò)以上的分 析可以確定變壓器應(yīng)加裝的保護(hù)及保護(hù)安裝位置，見(jiàn)表 。 表 變壓器保護(hù)及其安裝位置 保護(hù)類(lèi)型 安裝位置 瓦斯保護(hù) 變壓器油枕和油箱間 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 變壓器兩側(cè) 過(guò)電流保護(hù) 電源側(cè) 零序電流保護(hù) 變壓器中性點(diǎn)接地側(cè) 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 高壓側(cè) 母線保護(hù)和斷路器失靈保護(hù) 母線保護(hù)配置原則 母線故障是電氣設(shè)備最嚴(yán)重的故障之一，它將使連接在母線上的所有元件被迫停電，當(dāng)未裝設(shè)專(zhuān)用的母線保護(hù)時(shí)，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護(hù)的后備保護(hù)作用切除，這將延長(zhǎng)故障切除時(shí)間，并往往會(huì)擴(kuò) 大停電范圍，對(duì)高壓電網(wǎng)安全運(yùn)行不利，因此，35— 500kV的發(fā)電廠或變電所母線上，在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)專(zhuān)用的母線保護(hù)裝置。 張士開(kāi)發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) 21 及以上雙母線。 及以上單母線，重要發(fā)電廠或 110kV 及以上重要變電所的 35— 66kV母線需按照裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)的要求，必須快速切除母線上的故障時(shí)，應(yīng)裝設(shè)。 專(zhuān)用保護(hù)應(yīng)根據(jù)母線的重要程度應(yīng)滿足以下要求： 對(duì)于雙母線并列，母線保護(hù)應(yīng)保證先跳開(kāi)母聯(lián)斷路器，以防止失去選擇性。對(duì)于平行線接于不同的母線，當(dāng)母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)，應(yīng)閉鎖橫差保護(hù)，以防止誤動(dòng)作。母線保護(hù)不限制母線 運(yùn)行方式，在母線破壞固定聯(lián)結(jié)時(shí)，母線保護(hù)裝置能有選擇性的動(dòng)作。在一組母線或一般母線無(wú)電合閘時(shí)，應(yīng)能快速而有選擇性的切除故障母線。在外部短路不平衡電流的作用下或交流回路斷線時(shí)，母線保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。 雙母線接地母線保護(hù) 目前已被使用的母線保護(hù)有以下幾種： 。 。 。 。 。 目前在 110— 220kV 電網(wǎng)中應(yīng)用較多的是母聯(lián)電流相位比較差動(dòng)保護(hù)，這種保護(hù)適用于并列運(yùn)行的雙母 線母聯(lián)斷路器合閘運(yùn)行，不限制元件連接方式（但每一組母線上至少要保留一支電源回路）具有較高的可靠性與選擇性。目前已逐漸取代阻抗電流差動(dòng)保護(hù)，較廣泛用于 110— 220kV 的雙母線系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì) 220kV側(cè)和 60kV側(cè)母線均采用母聯(lián)電流比相式差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)選擇 見(jiàn)表 所示。 表 母線保護(hù)選擇表 母線保護(hù) 220kV側(cè) 母聯(lián)電流比相式差動(dòng)保護(hù) 60kV側(cè) 母聯(lián)電流比相式差動(dòng)保護(hù) 斷路器失靈保護(hù) 220kV及以上電壓的電網(wǎng)中，各廠站相應(yīng)電壓級(jí)均應(yīng)裝設(shè)。 在高壓和超高壓電網(wǎng)中 ，斷路器失靈保護(hù)作為一種近后備保護(hù)方式得到了普遍的采用，其目的是當(dāng)發(fā)生故障時(shí)斷路器拒動(dòng)（含跳閘回路異常因素所致）時(shí)，快速而有選擇性的切除故障。 線路的保護(hù)裝置 沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 220kV 側(cè)線路保護(hù) 1）《規(guī)程》規(guī)定： 110220kV 直接接地電力網(wǎng)的線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)接地短路的保護(hù)裝置，雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護(hù)。 2）《規(guī)程》規(guī)定： 110— 220kV電網(wǎng)的線路上，應(yīng)裝設(shè)線路快速動(dòng)作的高頻保護(hù)作為主保護(hù)，距離保護(hù)作為后備保護(hù)。 ①當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)，如不能全線快