【導(dǎo)讀】發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-220kV降壓變電所電氣部。電是能量的一種表現(xiàn)形式電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動(dòng)力并廣泛應(yīng)。用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面電能有許多優(yōu)點(diǎn)首先它可簡(jiǎn)便地轉(zhuǎn)變成另一。種形式的能量例如工廠中的電動(dòng)機(jī)就是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能拖動(dòng)各種機(jī)械又如。我們常用的電燈是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽軡M足照明需要其次電能經(jīng)過高壓輸電線路。還可輸送很長(zhǎng)的距離供給遠(yuǎn)方用電另外許多生產(chǎn)部門用電進(jìn)行控制容易實(shí)現(xiàn)自。動(dòng)化提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益因此可見電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的。1988年底投產(chǎn)600MW機(jī)組以來電力工業(yè)發(fā)展又上了一個(gè)新臺(tái)階在建的發(fā)電廠容。量已達(dá)2700MW330～500kV輸變電系統(tǒng)正在逐步擴(kuò)大到1991年底全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘俊Ｒ殉^150000MW年發(fā)電量已達(dá)677494億kwh. 電力系統(tǒng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要能源部門而變電所的設(shè)計(jì)是電力工業(yè)建設(shè)中必。不可少的一個(gè)項(xiàng)目熟悉各種設(shè)計(jì)規(guī)程和設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)過程中要針對(duì)變電所的規(guī)。模和形式具體問題具體分析Abstract

　　

【正文】 種情況屬于不正常運(yùn)行 狀態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額引起的頻率降低發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)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(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)生必須迅速而月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 1 自動(dòng)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(fù)正常運(yùn)行 2 反應(yīng)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 72 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 1 反應(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)作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器 2 相間短路保護(hù)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)火電流速斷保護(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)行的變壓器一般宜采用三相三繼電器式接線 相間后備保護(hù) 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(hù)在變壓器上可裝設(shè)過電流保護(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)過電流保護(hù)用的電流互感器二次線圈可接成三角形 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù) 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 5 過負(fù)荷保護(hù) 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)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)茶保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)迎接于一相電流上帶有時(shí)限動(dòng)作與信號(hào) 6 過電流保護(hù) 過激磁保護(hù)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) 通過以上的分析該可以確定變壓器應(yīng)加裝的保護(hù)及保護(hù)安裝位置見表 7－ 1 表 71 變壓器保護(hù)及其安裝位置 保護(hù)類型 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) 過負(fù)荷保 護(hù) 高壓側(cè) 73 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)專用的母線保護(hù)裝置 專用保護(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 母線完全差動(dòng)保護(hù) 母線不完全差動(dòng)保護(hù) 雙母線固定連接的完全差動(dòng)保護(hù) 母聯(lián)電流相位比較式母線保護(hù) 電流相位比較式母線保護(hù) 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)斷路器全 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)選擇見表 7－ 2 所示 表 72 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 74 線路的保護(hù)裝置 220kV 側(cè)線路保護(hù) 1 配置原則 1《規(guī)程》規(guī)定 110～ 220kV 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 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) ①當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)如不能全線快速的切除故障則系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行將遭到破壞 ②在雙側(cè)電源線路上如果要求全線速動(dòng)切障時(shí) 2 220kV 線 路的接地保護(hù) 1 宜裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù) 2 對(duì)某出線路如方向性的接地距離保護(hù)可以明顯改善整個(gè)電力網(wǎng)接地保護(hù)的性能時(shí)可裝設(shè)接地距離保護(hù)并輔之以階段式零序電流 3 正常運(yùn)行方式下保護(hù)安裝處短路電流速斷保護(hù)有 12 以上靈敏度時(shí)則可裝設(shè)此相保護(hù) 4 高頻保護(hù)采用相差高頻保護(hù) 相差高頻保護(hù)適用于 200kM 以內(nèi)的 110～ 220kV 輸電線路 主要優(yōu)點(diǎn) 相差高頻保護(hù)在非全相運(yùn)行時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作所以無需加非全相的閉鎖裝置簡(jiǎn)化接線同時(shí)在系統(tǒng)振蕩過程中被保護(hù)線路內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)相差高頻保護(hù)瞬間時(shí)的切除故障 高頻保護(hù)工作狀態(tài) 不受電壓回路斷線影響測(cè)量元件均反應(yīng)電流量無電壓回路 經(jīng)過以上分析確定 220kV 線路保護(hù) 主保護(hù)高頻保護(hù) 后備保護(hù)三段式距離保護(hù) 接地保護(hù)零序ⅠⅡⅢ段保護(hù) 60KV 側(cè)線路保護(hù) 并列運(yùn)行的平行線路可裝設(shè)橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)或電流平衡保護(hù)作為主保護(hù)距離平衡保護(hù)作為后備保護(hù) 主保護(hù)可以選用橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)有相繼動(dòng)作區(qū)和死區(qū)而電流平衡保護(hù)作為主保護(hù)距離平衡保護(hù)作為后備保護(hù) 主保護(hù)可以選用橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)有相繼動(dòng)作區(qū)和死區(qū)而電流平衡保護(hù)只有相繼動(dòng)作無死區(qū)并且相繼動(dòng)作區(qū)比橫差動(dòng)保護(hù)小而且動(dòng)作迅速靈敏度足夠大并且接線 簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)其缺點(diǎn)是只能應(yīng)用于有電源的一側(cè)的雙回路上在無源的一側(cè)不能采用這一缺點(diǎn)對(duì)本設(shè)計(jì)不產(chǎn)生影響因此主保護(hù)采用電流平衡保護(hù) 綜上述分析 60kV 側(cè)線保護(hù)為 主保護(hù)電流平衡保護(hù) 后備保護(hù)距離保護(hù) 線路保護(hù)選擇見表 73 所示 表 73 線路保護(hù)選擇表 線路保護(hù) 220kV 側(cè) 主保護(hù) 高頻差動(dòng)保護(hù) 后備保護(hù) 三段式距離保護(hù) 接地保護(hù) 零序ⅠⅡⅢ段電流保護(hù) 60kV側(cè) 主保護(hù) 電流平衡保護(hù) 后備保護(hù) 三段式距離保護(hù) 表 74 為本變電所所選保護(hù)一覽表表中具體的列出了本設(shè)計(jì)的變電所的所有選擇的保 護(hù)類型及其所選保護(hù)的安裝位置具體說明及原則見以上說明書中的說明 表 74 變電所繼電保護(hù)配置一覽表 變壓器保護(hù) 主保護(hù) 瓦斯保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 后備保護(hù) 過電流保護(hù) 零序電流保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù) 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) 線路保護(hù) 220kV 側(cè) 主保護(hù) 離頻差動(dòng)保護(hù) 后備保護(hù) 三段式距離保護(hù) 接地保護(hù) 零序ⅠⅡⅢ段電流保護(hù) 60kV 側(cè) 主保護(hù) 電流平衡保護(hù) 后備保護(hù) 三段式距離保護(hù) 75 自動(dòng)裝 置的規(guī)劃設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)運(yùn)行需要考慮使用效果和利用率等因素合理的確定方案同時(shí)還應(yīng)從充分發(fā)揮原有的自動(dòng)裝置的作用自動(dòng)裝置應(yīng)滿足可靠性選擇性靈敏性和速動(dòng)性自動(dòng)裝置應(yīng)力求簡(jiǎn)單可靠使用元件和觸點(diǎn)盡量少接線簡(jiǎn)單便于運(yùn)行維護(hù) 自動(dòng)重合閘裝置設(shè)計(jì) 自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè) 110kV 及以上的架空線路和電纜與架空的混合線路當(dāng)具有斷路器時(shí)應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘旁路短路器和兼作旁路的母線聯(lián)絡(luò)斷路器或分段斷路器一般裝設(shè)自動(dòng)重合閘 2 電力變壓器和母線必要時(shí)可裝設(shè)自動(dòng)重合閘 3220kV 以下單側(cè)電源線路的 自動(dòng)重合閘按下列規(guī)定裝設(shè) 1 一般采用三相式一次重合閘 2 當(dāng)斷路器斷流容許時(shí)有些線路可采用兩次重合閘 4220kV 和 330kV 線路的自動(dòng)重合閘按下列規(guī)定裝設(shè) 1 一般裝設(shè)綜合重合閘即當(dāng)線路上發(fā)生其他故障時(shí)實(shí)現(xiàn)單相重合閘發(fā)生其他故障時(shí)實(shí)現(xiàn)三相重合閘 2 根據(jù)電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和被保護(hù)線路的特點(diǎn)在某些情況下為了簡(jiǎn)化采用三相自動(dòng)合閘 自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)符合以下要求 1 自動(dòng)重合閘一般由控制開關(guān)位置與斷路器位置不對(duì)應(yīng)的原理起動(dòng)或用保護(hù)裝置起動(dòng) 2 用控制開關(guān)或通過遙控器將斷路器斷開時(shí)自動(dòng)重合閘均不應(yīng)動(dòng)作 3 裝置的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合 預(yù)先的規(guī)定在任何情況下均不應(yīng)時(shí)斷路器重合次數(shù)超過規(guī)定 4 自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后應(yīng)自動(dòng)復(fù)歸 5 自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)能實(shí)現(xiàn)重合閘后加速繼電保護(hù)工作 6 當(dāng)斷路器不處于正常狀態(tài)時(shí)不允許實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘應(yīng)將自動(dòng)重合閘裝置閉鎖 本變電所設(shè)計(jì) 220kV 側(cè)線路裝設(shè)綜合重合閘 60kV 側(cè)線路采用三相一次重合閘 備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入 備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置是當(dāng)工作電源因故障被斷開以后能迅速自動(dòng)將備用電源或設(shè)備投入工作使用戶不至于停電的一種裝置 1 備用投裝置的接線應(yīng)滿足以下要求 1 只有當(dāng)工作電源斷開以后備用電源才能 投入 2 工作母線上無論何種原因失去電壓時(shí)備自投應(yīng)投入 3 備用電源自動(dòng)投入裝置只允許將備用電源投入一次 2 備用電源或備用設(shè)備的自動(dòng)投入裝置在下列情況下裝設(shè) 1 發(fā)電廠的廠用電和變電所的所用電 2 由雙電源供電的變電所其中一個(gè)電源經(jīng)常斷開作為備用 3 降壓變電所內(nèi)有備用變壓器或有相互備用的母線段 4 生產(chǎn)過程中某些重要機(jī)組有備用機(jī)組 3 當(dāng)備用自動(dòng)投入裝置動(dòng)作時(shí)如果用電源或設(shè)備投于故障時(shí)必要時(shí)使其保護(hù)裝置加速動(dòng)作 本變電所設(shè)計(jì)為了確保不間斷供電變電所的電源均應(yīng)裝備自投裝置 第三部分 計(jì)算書 第一章 短路計(jì)算 11 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) 系統(tǒng)等效網(wǎng)絡(luò)如圖 11 圖 11 系統(tǒng)等植網(wǎng)絡(luò)電路圖 各元件的阻抗標(biāo)幺值計(jì)算如下 發(fā)電機(jī) 變壓器 線路 以上網(wǎng)絡(luò)可等效為如下網(wǎng)絡(luò) 圖 12 系統(tǒng)等效簡(jiǎn)化電路圖 以上網(wǎng)絡(luò)可等效為如下網(wǎng)絡(luò) 圖 13 系統(tǒng)等效簡(jiǎn)化電路圖 以上網(wǎng)絡(luò)可等效為如下網(wǎng)絡(luò) 圖 14 系統(tǒng)等效簡(jiǎn)化電路圖 以上網(wǎng)絡(luò)可等效為如下網(wǎng)絡(luò) 圖 15 系統(tǒng)等效簡(jiǎn)化電路圖 12 短路電流的計(jì)算 為了選擇 220kV 側(cè)和 60kV 側(cè)電氣設(shè)備在以上網(wǎng)絡(luò)中選擇了 220kV 母線和60kV 母線兩處短路 1 根據(jù) 圖 14 可求出 220kV 母線既 發(fā)生短路時(shí)系統(tǒng)的等效電抗為 系統(tǒng)到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為 發(fā)電廠到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為 短路點(diǎn)計(jì)算電抗為 可通過運(yùn)算曲線表查出 0S2S4S 時(shí)刻對(duì)應(yīng)的三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值 t 0s t 2s t 4s 短路電流周期分量有效值 沖擊電流 2 根據(jù) 圖 15 可求出 60kV 母線既發(fā)生短路時(shí)系統(tǒng)的等效電抗為 系統(tǒng)到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為 發(fā)電廠到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為 短路點(diǎn)計(jì)算電抗為 可通過運(yùn)算曲線表查出 0S2S4S 時(shí)刻對(duì)應(yīng) 的三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)么值 t 0s t 2s t 4s 短路電流周期分量有效值 沖擊電流 13 短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)表 表 11 短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)表 項(xiàng)目 單位 基準(zhǔn)容量 MVA 100 100 基準(zhǔn)電壓 kV 230 63 短路電流 kA 55 562 短路電流 kA 449 612 短路電流 kA 473 612 沖擊電流 kA 14 143 第二章 電氣設(shè)備選擇計(jì)算 21 斷路器的選擇計(jì) 算 220kV 側(cè)斷路器的選擇計(jì)算 1 按電壓選擇安裝點(diǎn)斷路器的工作電壓 制造廠所保證斷路器的最高工作電壓應(yīng)大于 2