【導讀】立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。本設計是根據(jù)“電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)”畢業(yè)任務書的要求，書籍的有關內容，在指導教師的幫助下，通過本人的精心設計論證完成的。本設計說明書是根據(jù)畢業(yè)設計的要求，針對220/60kV降壓變電所畢業(yè)設計論文。次設計主要是一次變電所電氣部分的設計，并做出闡述和說明。同時經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，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。論文包括設計的說明和設備選擇的計算，并附有六張設計圖。60kV線路繼電保護原理圖一張、變電所防雷保護圖一張），可為以后的設計做些參考。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、外配電裝置中各項安全凈距尺寸，在《高壓配電裝置設計技術規(guī)程》中被分為A、 B、 C、 D、 E 五項，作為設計配電裝置時的根據(jù)，其中 A 值是基礎，其余各值是在 A 值的基礎上，加上運行維護、搬運和檢修工具活動范圍及施工誤差等尺寸而得。各項凈距數(shù)值可查閱有關規(guī)程。 在配電裝置的具體設計中，應遵循《電力工業(yè)管理法規(guī)》、《高壓配電裝置設計技術規(guī)程》、《建筑設計防火規(guī)范》等有關規(guī)定，高壓配電裝置設計的一般原則： 。 。 。 ，降低造價。 張士開發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設計 15 屋外配電裝置與屋內配 電裝置的比較，所具有的特點： ，施工時間短，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性。 ，便于擴建和設備更新。 因為隔離開關的操作以及對各種開關電器的巡視檢查，在任何天氣條件都必須在露天進行。 。 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關電器都安裝在較低的基礎和支架上，母線一般采用鉸線和懸垂絕緣子串組成，懸掛在門型構架上，母線 水平面高于開關電器的水平面。 高型配電裝置是指開關電器分別安裝在幾個水平面內，斷路器安裝在地面基礎支架上，母線隔離開關在斷路器之上，主母線又在母線隔離開關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架上。其特點是布置緊湊、集中，占地面積小，操作維護條件較差兩組母線隔離開關分層操作，路徑較長，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，還要設置搬運通道，為了便于變壓器等笨重的設備。當變壓器的油量超過 1000公斤時，為了防 止事故時，油的燃燒和蔓延，應在其下面設置能容納 20%油量的儲油池，儲油池的尺寸一般比變壓器外殼尺寸大 1 米，池內鋪設厚度不小于 250mm 的卵石層。 屋外配電裝置不需建造房屋，投資較少。 設計高壓配電裝置時，還應遵循以下設計原則： 。 。 。 、地震和高海拔地區(qū)的安全運行。 ，降低造價。 設備的配置 隔離開關的配置 。 。 ，以便檢修斷路器是隔離電流。 。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 16 電壓互感器的配置 ，應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。 — 220kV 電壓等級的每組主接線的三相應裝電壓互感器 ，出線側的一組上應裝設電壓互感器。 電流互感器的配置 ，其數(shù)量應滿足測量儀表 、保護和自動化的要求。 ，應裝設電流互感器。 ，一般按三相配置，對非直接接地系統(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)長度宜裝設 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在母線電壓互感器的隔離開關上和母聯(lián)開關上，也可裝設于其它母線回路。 及以上的斷路器兩側隔離開關和線路隔離開關的線路側宜配接地刀閘，雙母線接線兩組母線隔離開關的斷路器側可共用一組接地 刀閘。 ，裝設在旁路隔離開關的旁路母線側。 及以上主變母線隔離開關的主變側宜裝設一組接地刀閘。 避雷器的配置 ，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器的除外。 及以下變壓器到避雷器的電器距離越過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。 ： 1)中性點直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點分級絕緣且有隔離開關時。 2)不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點。 3)110— 220kV線路側一般不裝設避雷器。 配電裝置的選擇 本設計為 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，既隔離開關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關，布置清晰、美觀，可省去大量構架，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，在污穢嚴重或地震烈度較高的地區(qū)，不宜采用。 張士開發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設計 17 第 6章 防雷保護的規(guī)劃設計 防雷保護的必要性 無論是直擊雷或是感應雷，都能夠在架空線路或金屬管道上產(chǎn)生雷電沖擊波， 沿線路導線或金屬管道上以光速向兩側傳播，所以又稱為行波。行波侵入室內時，是以高電位引入的，常常危及人身安全并損壞電器設備，因此防雷保護必須考慮。 發(fā)電廠及變電所的防雷保護內容 發(fā)電廠及變電所的防雷保護主要是兩個方面 。 。 變電所為防護直擊雷，一般用避雷針（線）加以保護。 避雷針（線）的主要作用是主動引導雷電流安全入地，從而保護發(fā)電廠變電所免受直擊雷害。 變電所防雷保護的對象 A類：電工裝置 B類：需要 采取防雷措施的建筑物和構筑物 裝設避雷針（線）的基本原則 （線）保護范圍之內，即要求避雷針（線）高于被保護物，且兩者之間的距離又不能太遠，以保證雷擊避雷針（線），而被保護物免遭雷擊。 （線）遭受雷擊時，強大的雷電流流過避雷針（線）引下線和接地體，其上會產(chǎn)生很高的對地電位，如果它們距被保護物過近，兩者之間將發(fā)生放電，稱為反擊。使高電位引向被保護物。因此避雷針（線）和引下線，接地體與被保護物之間還應保持足夠的電氣距離。 防雷保護設計所需資料 沈陽工程學院畢業(yè)設計 18 避雷針的保護范圍計算 rx的確定與單支避雷針同 rx=(hhx)P當2hhx? rx=()P當2hhx? 其中 rx—— 避雷針在 hx水平面上的保護半徑（ m） hx— 被保護物的高度 h避雷針的高度 當 h≤ 30時， P=1； 120≥ h30 時， P=h120m,P= 保護全面積的條件為 D≤ 8haP 其中 D為通過由三支避雷針所形成的三角形頂點圓的半徑，或以避雷針為頂點的四角形的對角線。 防雷保護措施 220kV構架上、高壓配電裝置的中心位置和 60kV出線構架附近共安裝 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進線和出線上分別安裝避雷線。 張士開發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設計 19 第 7章 繼電保護及自動裝置設計 繼電保護配置的作用和要求 電 力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路。在發(fā)生短路時可能產(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； ，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質量； ，引起系統(tǒng)震蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。 電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運行 狀態(tài)。系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機突然甩負荷而產(chǎn)生的過電壓，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運行狀態(tài)。 故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。造成電能質量的破壞，甚至造成人身傷亡和電氣設備的損壞。在電力系統(tǒng)中，除應采取各項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)安全運行的最有效方法之一。這種保護裝置就是繼電保護裝置，其能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基 本任務是： 、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，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行； ，并根據(jù)運行維護的條件，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤操作。 電力系統(tǒng)對繼電保護的要求是：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。 變壓器保護的配置 變壓器保護的配置原則 變壓器一般應裝設下列繼電保護裝置 應變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護，容量為 800kVA 及以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護，當油箱內不故障產(chǎn)生清為瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號，當產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各電源側斷路器。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 20 護，對其中性點直接接地側繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護作用。容量為 6300kVA 以下并列運行的變壓器，以及 10000kVA 以下單獨運行的變壓器加裝電流速斷保護（本設計不加裝電流速斷保護）容量為 6300kVA及以上，廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，應裝設縱聯(lián)差動保護，對所有升壓變壓器及 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電流合作為變壓器的后備保護，在變壓器上可裝設過電流保護。 對于單側電源的雙卷降壓變壓器，如高壓側中性點有可能直接接地運行，為防止高壓側電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時導致保護非選擇性動作，供高壓側過電流保護用的電流互感器二次線圈可接成三角形。 。 110kV 及以上中性點直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側獲三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應裝設零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。（ 110kV及以上中性點直接接地采用分級絕緣） 對于 400kV及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的后備電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設過負荷保護，過負荷保護應接于一相電流上，帶有時限動作與信號。 過激磁保護適用于 500kV及以上的大容量的變壓器，本設計不加裝此保護。 通過以上的分 析可以確定變壓器應加裝的保護及保護安裝位置，見表 。 表 變壓器保護及其安裝位置 保護類型 安裝位置 瓦斯保護 變壓器油枕和油箱間 縱聯(lián)差動保護 變壓器兩側 過電流保護 電源側 零序電流保護 變壓器中性點接地側 過負荷保護 高壓側 母線保護和斷路器失靈保護 母線保護配置原則 母線故障是電氣設備最嚴重的故障之一，它將使連接在母線上的所有元件被迫停電，當未裝設專用的母線保護時，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護的后備保護作用切除，這將延長故障切除時間，并往往會擴 大停電范圍，對高壓電網(wǎng)安全運行不利，因此，35— 500kV的發(fā)電廠或變電所母線上，在下列情況下，應裝設專用的母線保護裝置。 張士開發(fā)區(qū) 220kV 降壓變電所電氣部分設計 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母線需按照裝設全線速動保護的要求，必須快速切除母線上的故障時，應裝設。 專用保護應根據(jù)母線的重要程度應滿足以下要求： 對于雙母線并列，母線保護應保證先跳開母聯(lián)斷路器，以防止失去選擇性。對于平行線接于不同的母線，當母線保護動作時，應閉鎖橫差保護，以防止誤動作。母線保護不限制母線 運行方式，在母線破壞固定聯(lián)結時，母線保護裝置能有選擇性的動作。在一組母線或一般母線無電合閘時，應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，母線保護不應動作。 雙母線接地母線保護 目前已被使用的母線保護有以下幾種： 。 。 。 。 。 目前在 110— 220kV 電網(wǎng)中應用較多的是母聯(lián)電流相位比較差動保護，這種保護適用于并列運行的雙母 線母聯(lián)斷路器合閘運行，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保護，較廣泛用于 110— 220kV 的雙母線系統(tǒng)。 本設計 220kV側和 60kV側母線均采用母聯(lián)電流比相式差動保護，保護選擇 見表 所示。 表 母線保護選擇表 母線保護 220kV側 母聯(lián)電流比相式差動保護 60kV側 母聯(lián)電流比相式差動保護 斷路器失靈保護 220kV及以上電壓的電網(wǎng)中，各廠站相應電壓級均應裝設。 在高壓和超高壓電網(wǎng)中 ，斷路器失靈保護作為一種近后備保護方式得到了普遍的采用，其目的是當發(fā)生故障時斷路器拒動（含跳閘回路異常因素所致）時，快速而有選擇性的切除故障。 線路的保護裝置 沈陽工程學院畢業(yè)設計 22 220kV 側線路保護 1）《規(guī)程》規(guī)定： 110220kV 直接接地電力網(wǎng)的線路，應裝設反應接地短路的保護裝置，雙側電源線路宜裝設階段式距離保護。 2）《規(guī)程》規(guī)定： 110— 220kV電網(wǎng)的線路上，應裝設線路快速動作的高頻保護作為主保護，距離保護作為后備保護。 ①當線路上發(fā)生故障時，如不能全線快