【導讀】發(fā)電廠及電力系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計-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)不可缺少的動力并廣泛應。用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面電能有許多優(yōu)點首先它可簡便地轉(zhuǎn)變成另一。種形式的能量例如工廠中的電動機就是將電能轉(zhuǎn)換成機械能拖動各種機械又如。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。還可輸送很長的距離供給遠方用電另外許多生產(chǎn)部門用電進行控制容易實現(xiàn)自。動化提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益因此可見電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的。1988年底投產(chǎn)600MW機組以來電力工業(yè)發(fā)展又上了一個新臺階在建的發(fā)電廠容。量已達2700MW330～500kV輸變電系統(tǒng)正在逐步擴大到1991年底全國裝機總?cè)萘?。已超過150000MW年發(fā)電量已達677494億kwh. 電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟的重要能源部門而變電所的設(shè)計是電力工業(yè)建設(shè)中必。不可少的一個項目熟悉各種設(shè)計規(guī)程和設(shè)計原理設(shè)計過程中要針對變電所的規(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(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)生必須迅速而月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(wù)是 1 自動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 2 反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)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 72 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(shè)下列繼電保護裝置 1 反應變壓器油箱內(nèi)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(shè)瓦斯保護當油箱內(nèi)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(cè)斷路器 2 相間短路保護反應變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動保護火電流速斷保護對其中性點直接接地側(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(shè)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一般宜采用三相三繼電器式接線 相間后備保護 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(shè)過電流保護 對于單側(cè)電源的雙卷降壓變壓器如高壓側(cè)中性點有可能直接接地運行為防止高壓側(cè)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(cè)過電流保護用的電流互感器二次線圈可接成三角形 中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護 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(cè)獲三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應裝設(shè)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 5 過負荷保護 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(shè)過負茶保護過負荷保護迎接于一相電流上帶有時限動作與信號 6 過電流保護 過激磁保護用于 500kV 及以上的大容量的變壓器本設(shè)計不加裝此保護 通過以上的分析該可以確定變壓器應加裝的保護及保護安裝位置見表 7－ 1 表 71 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(cè) 過電流保護 電源側(cè) 零序電流保護 變壓器中性點接地側(cè) 過負荷保 護 高壓側(cè) 73 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(shè)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(shè)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(shè)專用的母線保護裝置 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(jié)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 母線完全差動保護 母線不完全差動保護 雙母線固定連接的完全差動保護 母聯(lián)電流相位比較式母線保護 電流相位比較式母線保護 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)斷路器全 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(shè)計 220kV 側(cè)和 60kV 側(cè)母線均采用母聯(lián)電流比相式差動保護 保護選擇見表 7－ 2 所示 表 72 母線保護選擇表 母線保護 220kV 側(cè) 母聯(lián)電流比相式差動保護 60kV 側(cè) 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(shè) 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 74 線路的保護裝置 220kV 側(cè)線路保護 1 配置原則 1《規(guī)程》規(guī)定 110～ 220kV 直接接地電力網(wǎng)的線路應裝設(shè)反應接地短路的保護裝置雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護 2《規(guī)程》規(guī)定 110～ 220kV 直接接地電力網(wǎng)的線路應裝設(shè)反應接地短路的保護裝置雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護 ①當線路上發(fā)生故障時如不能全線快速的切除故障則系統(tǒng)的穩(wěn)定運行將遭到破壞 ②在雙側(cè)電源線路上如果要求全線速動切障時 2 220kV 線 路的接地保護 1 宜裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護 2 對某出線路如方向性的接地距離保護可以明顯改善整個電力網(wǎng)接地保護的性能時可裝設(shè)接地距離保護并輔之以階段式零序電流 3 正常運行方式下保護安裝處短路電流速斷保護有 12 以上靈敏度時則可裝設(shè)此相保護 4 高頻保護采用相差高頻保護 相差高頻保護適用于 200kM 以內(nèi)的 110～ 220kV 輸電線路 主要優(yōu)點 相差高頻保護在非全相運行時不會誤動作所以無需加非全相的閉鎖裝置簡化接線同時在系統(tǒng)振蕩過程中被保護線路內(nèi)部發(fā)生故障時相差高頻保護瞬間時的切除故障 高頻保護工作狀態(tài) 不受電壓回路斷線影響測量元件均反應電流量無電壓回路 經(jīng)過以上分析確定 220kV 線路保護 主保護高頻保護 后備保護三段式距離保護 接地保護零序ⅠⅡⅢ段保護 60KV 側(cè)線路保護 并列運行的平行線路可裝設(shè)橫聯(lián)差動方向保護或電流平衡保護作為主保護距離平衡保護作為后備保護 主保護可以選用橫聯(lián)差動方向保護有相繼動作區(qū)和死區(qū)而電流平衡保護作為主保護距離平衡保護作為后備保護 主保護可以選用橫聯(lián)差動方向保護有相繼動作區(qū)和死區(qū)而電流平衡保護只有相繼動作無死區(qū)并且相繼動作區(qū)比橫差動保護小而且動作迅速靈敏度足夠大并且接線 簡單等優(yōu)點其缺點是只能應用于有電源的一側(cè)的雙回路上在無源的一側(cè)不能采用這一缺點對本設(shè)計不產(chǎn)生影響因此主保護采用電流平衡保護 綜上述分析 60kV 側(cè)線保護為 主保護電流平衡保護 后備保護距離保護 線路保護選擇見表 73 所示 表 73 線路保護選擇表 線路保護 220kV 側(cè) 主保護 高頻差動保護 后備保護 三段式距離保護 接地保護 零序ⅠⅡⅢ段電流保護 60kV側(cè) 主保護 電流平衡保護 后備保護 三段式距離保護 表 74 為本變電所所選保護一覽表表中具體的列出了本設(shè)計的變電所的所有選擇的保 護類型及其所選保護的安裝位置具體說明及原則見以上說明書中的說明 表 74 變電所繼電保護配置一覽表 變壓器保護 主保護 瓦斯保護 縱聯(lián)差動保護 后備保護 過電流保護 零序電流保護 過負荷保護 母線保護 220kV 側(cè) 母聯(lián)電流比相式差動保護 60kV 側(cè) 母聯(lián)電流比相式差動保護 線路保護 220kV 側(cè) 主保護 離頻差動保護 后備保護 三段式距離保護 接地保護 零序ⅠⅡⅢ段電流保護 60kV 側(cè) 主保護 電流平衡保護 后備保護 三段式距離保護 75 自動裝 置的規(guī)劃設(shè)計 電力系統(tǒng)自動裝置的設(shè)計應根據(jù)運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還應從充分發(fā)揮原有的自動裝置的作用自動裝置應滿足可靠性選擇性靈敏性和速動性自動裝置應力求簡單可靠使用元件和觸點盡量少接線簡單便于運行維護 自動重合閘裝置設(shè)計 自動重合閘裝置應按下列規(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具有斷路器時應裝設(shè)自動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)自動重合閘 2 電力變壓器和母線必要時可裝設(shè)自動重合閘 3220kV 以下單側(cè)電源線路的 自動重合閘按下列規(guī)定裝設(shè) 1 一般采用三相式一次重合閘 2 當斷路器斷流容許時有些線路可采用兩次重合閘 4220kV 和 330kV 線路的自動重合閘按下列規(guī)定裝設(shè) 1 一般裝設(shè)綜合重合閘即當線路上發(fā)生其他故障時實現(xiàn)單相重合閘發(fā)生其他故障時實現(xiàn)三相重合閘 2 根據(jù)電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和被保護線路的特點在某些情況下為了簡化采用三相自動合閘 自動重合閘裝置應符合以下要求 1 自動重合閘一般由控制開關(guān)位置與斷路器位置不對應的原理起動或用保護裝置起動 2 用控制開關(guān)或通過遙控器將斷路器斷開時自動重合閘均不應動作 3 裝置的動作次數(shù)應符合 預先的規(guī)定在任何情況下均不應時斷路器重合次數(shù)超過規(guī)定 4 自動重合閘裝置動作后應自動復歸 5 自動重合閘裝置應能實現(xiàn)重合閘后加速繼電保護工作 6 當斷路器不處于正常狀態(tài)時不允許實現(xiàn)自動重合閘應將自動重合閘裝置閉鎖 本變電所設(shè)計 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)備自動投入 備用電源和備用設(shè)備自動投入裝置是當工作電源因故障被斷開以后能迅速自動將備用電源或設(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滿足以下要求 1 只有當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備自投應投入 3 備用電源自動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)過程中某些重要機組有備用機組 3 當備用自動投入裝置動作時如果用電源或設(shè)備投于故障時必要時使其保護裝置加速動作 本變電所設(shè)計為了確保不間斷供電變電所的電源均應裝備自投裝置 第三部分 計算書 第一章 短路計算 11 網(wǎng)絡(luò)化簡 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 各元件的阻抗標幺值計算如下 發(fā)電機 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)等效簡化電路圖 12 短路電流的計算 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)生短路時系統(tǒng)的等效電抗為 系統(tǒng)到短路點的轉(zhuǎn)移電抗為 發(fā)電廠到短路點的轉(zhuǎn)移電抗為 短路點計算電抗為 可通過運算曲線表查出 0S2S4S 時刻對應的三相短路電流周期分量有效值的標么值 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)生短路時系統(tǒng)的等效電抗為 系統(tǒng)到短路點的轉(zhuǎn)移電抗為 發(fā)電廠到短路點的轉(zhuǎn)移電抗為 短路點計算電抗為 可通過運算曲線表查出 0S2S4S 時刻對應 的三相短路電流周期分量有效值的標么值 t 0s t 2s t 4s 短路電流周期分量有效值 沖擊電流 13 短路電流計算數(shù)據(jù)表 表 11 短路電流計算數(shù)據(jù)表 項目 單位 基準容量 MVA 100 100 基準電壓 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)備選擇計算 21 斷路器的選擇計 算 220kV 側(cè)斷路器的選擇計算 1 按電壓選擇安裝點斷路器的工作電壓 制造廠所保證斷路器的最高工作電壓應大于 2