【導(dǎo)讀】統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(tái)120MVA主變壓器。cos與最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)maxT分別為。帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器，10kV留2回出線為本所無(wú)功補(bǔ)償用。高氣溫40℃，土壤最熱月平均氣溫18℃，風(fēng)速為25m/s，微風(fēng)風(fēng)速小于5m/s。該所位于生荒土地上，地勢(shì)平坦，交通便利，空氣無(wú)污染。本期施工電源從5km以外35kV變電所10kV母線引接。A、140A；負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)?定最佳方案；選擇各側(cè)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(jí)的避雷器。動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)效益得到大幅提升。統(tǒng)對(duì)變電站的更要求也越來(lái)越高。首先根據(jù)任務(wù)書(shū)上所給系。及出線方向來(lái)考慮，并通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，型號(hào)，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，對(duì)高壓熔斷器，隔離開(kāi)關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，從而完成了220kV電氣一次部分的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 裝兩側(cè)帶接地刀閘的母線隔離開(kāi)關(guān)；為了檢修和操作方便， 110KV 及以上的電壓等級(jí)的隔離開(kāi)關(guān)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(jí)的隔離開(kāi)關(guān)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(dǎo)體選擇的一般要求： 裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 25 工作電流； 電暈（對(duì) 110KV 級(jí)以上電壓的母線）； 動(dòng)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度； 熱穩(wěn)定性； 同時(shí)也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。 導(dǎo)體截面可以按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或 經(jīng)濟(jì)密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對(duì)于年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大，傳輸容量大，長(zhǎng)度在 20M 以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 一般來(lái)說(shuō)，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)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(dǎo)體等形式，因其機(jī)械強(qiáng)度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。 110KV 及以上高壓配電裝置一般采用軟導(dǎo)線。 絕緣子的選擇 在發(fā)電廠變電站的各級(jí)電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強(qiáng) 度和機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、耐潮濕。 選擇戶外式絕緣子可以增長(zhǎng)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(jīng)計(jì)算并驗(yàn)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(dǎo)體 各器件長(zhǎng)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(dǎo)體：平放： 2613A；豎放： 2840A（ Ks=） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 26 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 27 第 6 章 防雷接地設(shè)計(jì) 防雷設(shè)計(jì) 防雷設(shè)計(jì)原則 已在輸電線路上形成的雷閃過(guò)電壓 ， 會(huì)沿輸電線路運(yùn)動(dòng)至變電所的母線上 ,并對(duì)于母線有連接的電氣設(shè)備構(gòu)成威脅。在母線上裝設(shè)避雷器是限制雷電入侵波過(guò)電壓的主要措施。 三繞組在正常運(yùn)行時(shí)可能存在只有高、中壓繞組工作低壓繞組開(kāi)路的情況 ，這在防雷中帶來(lái)了需要特別考慮的問(wèn)題。在三繞組變壓器中，若低壓繞組開(kāi)路，則 C2 很?。▋H為其對(duì)地電容），靜電分量可能危及低壓繞組的絕緣，故應(yīng)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(shí)升高，故只要在任一相繞組直接出口處裝設(shè)一個(gè)避雷器即可。 避雷器的選擇 閥式避雷器應(yīng)按下列條件選擇 型式：選擇避雷器型式時(shí)，應(yīng)考慮被保護(hù)電器的絕緣水平和使用特點(diǎn)，按下表選擇。 表 61 避雷器類(lèi)型 型號(hào) 型式 應(yīng)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(diǎn) FCD 旋轉(zhuǎn)電機(jī)用磁 吹閥型 用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)、屋內(nèi) 額定電壓 Un：避雷器的額定電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致。 滅弧電壓 Umh：按照使用情況，校驗(yàn)避雷器安裝地點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大導(dǎo) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 28 線對(duì)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(diǎn)絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓一般大于最大運(yùn)行相電壓的 倍。在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓應(yīng)大于最大運(yùn)行相電壓的 3倍。工頻放電電壓應(yīng)大于滅弧電壓的 倍。 沖擊放電電壓和殘壓：一般國(guó)產(chǎn)閥式避雷器的保護(hù)特性與各種電器的具 有均可配合，故此項(xiàng)校驗(yàn)從略。 根據(jù)避雷器配置 原則，配電裝置的每組母線上，一般應(yīng)裝設(shè)避雷器，變壓器中性點(diǎn)接地必須裝設(shè)避雷器，并接在變壓器和斷路器之間； 1 35kv 線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。本工程采用 220KV、 110KV 配電裝置構(gòu)架上設(shè)避雷針， 10KV配電裝置設(shè)獨(dú)立避雷針進(jìn)行直接保護(hù)為了防止反擊，主變構(gòu)架上不設(shè)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(méi)有串聯(lián)間隙，保護(hù)特性好，沒(méi)有工頻續(xù)流、滅弧等問(wèn)題，所以本工程 220KV、 110KV 系統(tǒng)中，采用氧化鋅避雷器。 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 29 第 7 章 繼電保護(hù)的配備 概述 電力變壓器是電力系統(tǒng) 的重要電氣設(shè)備之一，它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大型電力變壓器，由于其造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦因故障而遭到損壞，其修復(fù)難度大，時(shí)間也很長(zhǎng)，必然造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，本設(shè)計(jì)中主變保護(hù)配置如下： 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 非電量保護(hù) 過(guò)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(guò)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(guò)電流保護(hù)。 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 變壓器的過(guò)負(fù)荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對(duì)稱(chēng)的，因此只需裝設(shè)單相式過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般經(jīng)過(guò)時(shí)動(dòng)作 于信號(hào)，而且三繞組變壓器各側(cè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)均經(jīng)同一個(gè)時(shí)間繼電器。 變壓器的零序過(guò)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。 在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要工具。 繼電保護(hù)裝置是由一個(gè)或幾個(gè)甚至幾十個(gè)繼電器所組成，它的任務(wù)如下。 ①當(dāng)被保護(hù)的電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，保護(hù) 裝置就迅速動(dòng)作，把故障的電氣設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，以消除或減小故障所引起的嚴(yán)重后果。 ②當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)或發(fā)生不太嚴(yán)重的故障時(shí) (如非直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地 )，保護(hù)裝置動(dòng)作，發(fā)出警告信號(hào)，告訴運(yùn)行值班人員采取相 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 30 應(yīng)的措施加以消除。 為了使繼電保護(hù)裝置能及時(shí)、正確地完成它所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，對(duì)保護(hù)裝置提出以下四個(gè)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(dāng)電力系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)保證靠近故障點(diǎn)的開(kāi)關(guān)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(shè)備繼續(xù)正常 運(yùn)行。 (2)迅速性 快速切除故障可以減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備所引起的損害。故障切除時(shí)間等于保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與斷路器跳閘時(shí)間之和。為快速切除故障，應(yīng)采用與快速斷路器相配合的快速保護(hù)裝置。 (3)靈敏性 靈敏性是指繼電保護(hù)裝置對(duì)被保護(hù)的電氣設(shè)備可能發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，一般是用被保護(hù)電氣設(shè)備故障時(shí)，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流與保護(hù)裝置的動(dòng)作電流的比較來(lái)判別，兩個(gè)參數(shù)的比值稱(chēng)為保護(hù)裝置的靈敏系數(shù) K。 (4)可靠性 投入運(yùn)行的保護(hù)裝置，應(yīng)經(jīng)常處在準(zhǔn)備動(dòng)作的狀態(tài)。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障和不正常工作狀 態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)正確動(dòng)作，不應(yīng)拒動(dòng)，而其他設(shè)備的保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)。 相間短路的電流保護(hù) a）瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 I 段保護(hù) 當(dāng)中性點(diǎn)發(fā)生三相或兩相短路時(shí)，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(shì) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 31 1）整定原則：在保證選擇性的 基礎(chǔ)上，校驗(yàn)靈敏性 引入一個(gè)大于 1的可靠系數(shù) ?relK ＝ ~ 為 最大運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大短路電流 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障類(lèi)型的影響 。 2)靈敏度 可用其最小保護(hù)范圍來(lái)衡量 m a x )1(m i n 231(%) sopAB XIEXl ??? ? 3)動(dòng)作時(shí)限 )(0st ?? b）限時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 II 段保護(hù) 1）整定原則：躲過(guò)相鄰線路電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流 ???? 21 OPrelOP IKI . ?relK 限時(shí)電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù) ～ ， ?1OPI 為 相鄰線路瞬時(shí)電流速斷的動(dòng)作電流 。 2） 時(shí)限：為保證選擇性，應(yīng)與相鄰線路電流 I 段時(shí)限相配合 ttt ??? ?? t? 為一個(gè)時(shí)限階段，一般取 3）靈敏度 用靈敏系數(shù)表示 ?minfbI 為最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端兩相金屬性短路時(shí)的短路電流。 c）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 電流 III 段保護(hù) 1）整定原則：按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流整定： maxLOP II ??? 2） 動(dòng)作時(shí)限： 按階梯原則 ?????? ?? 531 ttt },m a x{ 4321 ???? ????? tttt 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 32 ttt ??? ???? 53 3）靈敏度 可作本線路全長(zhǎng)的主保護(hù)或作近后備外，還要作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù) 近后備保護(hù)： ~ i n )2( ?? ??OPfIIKs 遠(yuǎn)后備保護(hù)： )2( ?? ??OPfIIKs 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 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(jù)主接線的聯(lián)結(jié)方式，由開(kāi)關(guān)電器、保護(hù)和測(cè)量電器，母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來(lái)接受和分配電能的裝置。 配電裝置按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。 配電裝置特點(diǎn) 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)： 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(nèi)進(jìn)行，不受氣候影響； 外界污穢空氣 對(duì)電器影響較小，可減少維護(hù)工作量； 房屋建筑投資較大。 屋外配電裝置的特點(diǎn)： 土建工作量和費(fèi)用較少，建設(shè)周期短； 擴(kuò)建比較方便； 相鄰設(shè)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(shè)備運(yùn)行條件差，須加強(qiáng)絕緣； 不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響。 配電裝置類(lèi)型及應(yīng)用 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。 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 便工作人員能在地 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 34 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(guó)屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運(yùn)行方面和安裝槍修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。 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(kāi)關(guān)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(diǎn)： 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(shí)理進(jìn)出線均帶旁路很方便。 缺點(diǎn)：上層隔離開(kāi)關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺(tái)，檢修不夠方便。 高型配電裝置，它是將母線和隔離開(kāi)關(guān)上下布置，母線下面沒(méi)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 5%，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： 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)速，而場(chǎng)地受到限制； 3）場(chǎng)地狹窄或需要大量開(kāi)挖。 配電裝置的確定 本變電所三個(gè)電壓等級(jí)：即 220KV、 110KV、 10KV 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， 35KV 及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。 設(shè)計(jì)的變電站位于市郊區(qū)，地質(zhì)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(jí)均采用普通中