【導讀】統(tǒng)規(guī)劃設計論證，新建一座220kV變電所，變電所與系統(tǒng)連接情況如上圖所示。本所安裝2臺120MVA主變壓器。cos與最大負荷利用小時數maxT分別為。帶負荷調壓變壓器，10kV留2回出線為本所無功補償用。高氣溫40℃，土壤最熱月平均氣溫18℃，風速為25m/s，微風風速小于5m/s。該所位于生荒土地上，地勢平坦，交通便利，空氣無污染。本期施工電源從5km以外35kV變電所10kV母線引接。A、140A；負荷自啟動系數?定最佳方案；選擇各側接線方式；出線電流互感器；選擇10kV主母線電壓互感器。選擇各電壓等級的避雷器。動化技術進一步優(yōu)化，整個電網運行的安全性和經濟效益得到大幅提升。統(tǒng)對變電站的更要求也越來越高。首先根據任務書上所給系。及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經濟及可靠性方面考慮，型號，最后，根據最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結果，對高壓熔斷器，隔離開關，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了220kV電氣一次部分的設計。

　　

【正文】 裝兩側帶接地刀閘的母線隔離開關；為了檢修和操作方便， 110KV 及以上的電壓等級的隔離開關宜帶接地刀閘，尤其是在帶旁路母線的接線中， 110KV 及以上的電壓等級的隔離開關宜帶接地刀閘。 母線、電纜及絕緣子的選擇 母線、電纜等的選擇 導體選擇的一般要求： 裸導體應根據具體情況，按下列技術條件分別進行選擇和校驗。 設 計 說 明 書 25 工作電流； 電暈（對 110KV 級以上電壓的母線）； 動穩(wěn)定性和機械強度； 熱穩(wěn)定性； 同時也應注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。 導體截面可以按長期發(fā)熱允許電流或 經濟密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數大，傳輸容量大，長度在 20M 以上的導體，其截面一般按經濟電流密度選擇。 一般來說，母線系統(tǒng)包括截面導體和支撐絕緣兩部分，載流導體構成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根，雙分和組合導體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。 110KV 及以上高壓配電裝置一般采用軟導線。 絕緣子的選擇 在發(fā)電廠變電站的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導電體、絕緣子和金具來實現的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強 度和機械強度，耐熱、耐潮濕。 選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。 經計算并驗證，最終選擇為： 220KV LGJ500/35 型鋼芯鋁絞線 110KV LGJ500/35 型鋼芯鋁絞線 10KV 雙條平放的 100mm*100mm矩形鋁導體 各器件長期允許載流量： LGJ500/35 型鋼芯鋁絞線： 70186。： 670A； 80186。： 842A； 90186。： 977A。 雙條平放的 100mm*100mm 矩形鋁導體：平放： 2613A；豎放： 2840A（ Ks=） 設 計 說 明 書 26 設 計 說 明 書 27 第 6 章 防雷接地設計 防雷設計 防雷設計原則 已在輸電線路上形成的雷閃過電壓 ， 會沿輸電線路運動至變電所的母線上 ,并對于母線有連接的電氣設備構成威脅。在母線上裝設避雷器是限制雷電入侵波過電壓的主要措施。 三繞組在正常運行時可能存在只有高、中壓繞組工作低壓繞組開路的情況 ，這在防雷中帶來了需要特別考慮的問題。在三繞組變壓器中，若低壓繞組開路，則 C2 很?。▋H為其對地電容），靜電分量可能危及低壓繞組的絕緣，故應采取防雷措施?？紤]到靜電分量將使低壓繞組三 相的電位同時升高，故只要在任一相繞組直接出口處裝設一個避雷器即可。 避雷器的選擇 閥式避雷器應按下列條件選擇 型式：選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇。 表 61 避雷器類型 型號 型式 應用范圍 FS 配電用普通閥 型 10KV 以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒 FZ 電站用普通閥 型 3~220KV 發(fā)電廠、變電所配電裝置 FCZ 電站用磁吹閥 型 330KV 及需要限制操作的220KV 以及以下配電 某些變壓器中性點 FCD 旋轉電機用磁 吹閥型 用于旋轉電機、屋內 額定電壓 Un：避雷器的額定電壓應與系統(tǒng)額定電壓一致。 滅弧電壓 Umh：按照使用情況，校驗避雷器安裝地點可能出現的最大導 設 計 說 明 書 28 線對地電壓，是否等于或小于避雷器的最大容許電壓（滅弧電壓）。 工頻放電電壓 Ugf：在中性點絕緣或經阻抗接地的電網中，工頻放電電壓一般大于最大運行相電壓的 倍。在中性點直接接地的電網中，工頻放電電壓應大于最大運行相電壓的 3倍。工頻放電電壓應大于滅弧電壓的 倍。 沖擊放電電壓和殘壓：一般國產閥式避雷器的保護特性與各種電器的具 有均可配合，故此項校驗從略。 根據避雷器配置 原則，配電裝置的每組母線上，一般應裝設避雷器，變壓器中性點接地必須裝設避雷器，并接在變壓器和斷路器之間； 1 35kv 線路側一般不裝設避雷器。本工程采用 220KV、 110KV 配電裝置構架上設避雷針， 10KV配電裝置設獨立避雷針進行直接保護為了防止反擊，主變構架上不設置避雷針?？紤]到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于碳化硅避雷器，且沒有串聯(lián)間隙，保護特性好，沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本工程 220KV、 110KV 系統(tǒng)中，采用氧化鋅避雷器。 設 計 說 明 書 29 第 7 章 繼電保護的配備 概述 電力變壓器是電力系統(tǒng) 的重要電氣設備之一，它的安全運行直接關系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，特別是大型電力變壓器，由于其造價昂貴，結構復雜，一旦因故障而遭到損壞，其修復難度大，時間也很長，必然造成很大的經濟損失。所以，本設計中主變保護配置如下： 縱聯(lián)差動保護 非電量保護 過流保護 為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護。 過負荷保護 變壓器的過負荷電流，大多數情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經過時動作 于信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經同一個時間繼電器。 變壓器的零序過流保護 對于大接地電流的電力變壓器，一般應裝設零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式。 在現代電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要工具。 繼電保護裝置是由一個或幾個甚至幾十個繼電器所組成，它的任務如下。 ①當被保護的電氣設備發(fā)生故障時，保護 裝置就迅速動作，把故障的電氣設備從電力系統(tǒng)中切除，以消除或減小故障所引起的嚴重后果。 ②當電氣設備出現不正常運行狀態(tài)或發(fā)生不太嚴重的故障時 (如非直接接地電網中發(fā)生單相接地 )，保護裝置動作，發(fā)出警告信號，告訴運行值班人員采取相 設 計 說 明 書 30 應的措施加以消除。 為了使繼電保護裝置能及時、正確地完成它所擔負的任務，對保護裝置提出以下四個基本要求：①選擇性；②迅速性；③靈敏性；④可靠性。 (1)選擇性 當電力系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時，繼電保護裝置應保證靠近故障點的開關或斷路器首先切除，使停電范圍盡量縮小，從而保證非故障設備繼續(xù)正常 運行。 (2)迅速性 快速切除故障可以減輕短路電流對電氣設備所引起的損害。故障切除時間等于保護裝置的動作時間與斷路器跳閘時間之和。為快速切除故障，應采用與快速斷路器相配合的快速保護裝置。 (3)靈敏性 靈敏性是指繼電保護裝置對被保護的電氣設備可能發(fā)生的故障和不正常運行狀態(tài)的反應能力，一般是用被保護電氣設備故障時，通過保護裝置的短路電流與保護裝置的動作電流的比較來判別，兩個參數的比值稱為保護裝置的靈敏系數 K。 (4)可靠性 投入運行的保護裝置，應經常處在準備動作的狀態(tài)。當被保護設備發(fā)生故障和不正常工作狀 態(tài)時，保護裝置應正確動作，不應拒動，而其他設備的保護裝置不應誤動。 相間短路的電流保護 a）瞬時電流速斷保護 電流 I 段保護 當中性點發(fā)生三相或兩相短路時，短路電流分別為： lXX EXX EXEI sfsf 1)3( ????????? fsf XX EI ?? ?23)2( 忽略電阻 R, ?E 為系統(tǒng)等效電源的相電勢 設 計 說 明 書 31 1）整定原則：在保證選擇性的 基礎上，校驗靈敏性 引入一個大于 1的可靠系數 ?relK ＝ ~ 為 最大運行方式下被保護線路末端三相短路時，流過保護的最大短路電流 瞬時電流速斷保護不能保護線路全長，且保護范圍受系統(tǒng)運行方式和故障類型的影響 。 2)靈敏度 可用其最小保護范圍來衡量 m a x )1(m i n 231(%) sopAB XIEXl ??? ? 3)動作時限 )(0st ?? b）限時電流速斷保護 電流 II 段保護 1）整定原則：躲過相鄰線路電流速斷保護的動作電流 ???? 21 OPrelOP IKI . ?relK 限時電流速斷保護的可靠系數 ～ ， ?1OPI 為 相鄰線路瞬時電流速斷的動作電流 。 2） 時限：為保證選擇性，應與相鄰線路電流 I 段時限相配合 ttt ??? ?? t? 為一個時限階段，一般取 3）靈敏度 用靈敏系數表示 ?minfbI 為最小運行方式下，被保護線路末端兩相金屬性短路時的短路電流。 c）定時限過電流保護 電流 III 段保護 1）整定原則：按躲開最大負荷電流整定： maxLOP II ??? 2） 動作時限： 按階梯原則 ?????? ?? 531 ttt },m a x{ 4321 ???? ????? tttt 設 計 說 明 書 32 ttt ??? ???? 53 3）靈敏度 可作本線路全長的主保護或作近后備外，還要作為相鄰線路的遠后備保護 近后備保護： ~ i n )2( ?? ??OPfIIKs 遠后備保護： )2( ?? ??OPfIIKs 設 計 說 明 書 33 第 8 章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 概述 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據主接線的聯(lián)結方式，由開關電器、保護和測量電器，母線和必要的輔助設備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。 配電裝置按電器裝設地點不同，可分為屋內和屋外配電裝置。 配電裝置特點 屋內配電裝置的特點： 由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較??； 維修、巡視和操作在室內進行，不受氣候影響； 外界污穢空氣 對電器影響較小，可減少維護工作量； 房屋建筑投資較大。 屋外配電裝置的特點： 土建工作量和費用較少，建設周期短； 擴建比較方便； 相鄰設備之間距離大，便于帶電作業(yè)； 占地面積大； 受外界環(huán)境影響，設備運行條件差，須加強絕緣； 不良氣候對設備維修和操作有影響。 配電裝置類型及應用 根據電氣設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。 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，并裝在一定高度的基礎上，使帶電部分對地保持必要的高度，以 便工作人員能在地 設 計 說 明 書 34 面安全地活動，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。這種布置特點是：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修都比較方便，構架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產農田地區(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，而且運行方面和安裝槍修方面積累了比較豐富的經驗。 半高型配電裝置：半高行配電裝置是將母線置于高一層的水平面上，與 斷路器、電流互感器、隔離開關上下重 疊布置。半高型配電裝置介于高型和中型之間。具有以下優(yōu)點： 1)占地面積約在中型布置減少 30%； 2)節(jié)省了用地，減少高層檢修工作量； 3)旁路母線與主母線采用不等高布置實理進出線均帶旁路很方便。 缺點：上層隔離開關下方未設置檢修平臺，檢修不夠方便。 高型配電裝置，它是將母線和隔離開關上下布置，母線下面沒有電氣設備。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個回路合用一個間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的 5%，但其耗鋼多，安裝檢修及運行條件均較差，一般適用下列情況： 1）配電裝置設在高產農田或地少人多的 地區(qū)； 2）原有配電裝置需要擴速，而場地受到限制； 3）場地狹窄或需要大量開挖。 配電裝置的確定 本變電所三個電壓等級：即 220KV、 110KV、 10KV 根據《電力工程電氣設計 手冊》規(guī)定， 110KV 及以上多為屋外配電裝置， 35KV 及以下的配電裝置多采用屋內配電裝置，故本所 220KV 及 110KV 采用屋外配電裝置， 10KV 采用屋內配電裝置。 設計的變電站位于市郊區(qū)，地質條件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以該變電所 220KV 及 110KV 電壓等級均采用普通中