1、降壓220kv 變電站畢業設計成人教育220kv變電站電氣一次設計畢業設計目錄第一部分設計說明1前言1第1章電氣主接線選擇2 1.1.概述2 1.2 .主接線的接線方式選擇3第2章主變壓器容量、臺數及形式的選擇3 2.1 概述3 2.2 主變壓器臺數的選擇4 2.3 .主變壓器容量的選擇4 2.4 .主變壓器型式的選擇4第3章短路電流計算6 3.1 .概述6 3.2 短路計算的目的及假設6第4章 電氣設備的選擇7 4.1 概述7 4.2 .斷路器的選擇9 4.3 .隔離開關的選擇10 4.4 母線的選擇10 4.5 支持絕緣子及穿墻套管的選擇11 4.6 限流電抗器的選擇12第5章 電氣總平面

2、布置及配電裝置的選擇13 5.1 概述13 5.2 高壓配電裝置的選擇14第6章 繼電保護配置規劃16第7章防雷及接地裝置設計選擇17 7.1 概述17 7.2 防雷保護的設計18 7.3 主變中性點放電間隙保護19第8章主接線比較選擇20 8.1.方案一20 8.2.方案二20第10章短路計算23第11章電氣設備選型計算30 11.1.主要電氣設備選型計算依據30 11.2.斷路器選型計算30 11.3隔離開關選型計算36 11.4 .220kV、110kV 主母線及 10kV 主變低壓側母線橋導體選擇計算37 11.5 . 10kV最大一回負荷出線電纜41 11.6 .支持絕緣子及穿墻套管

3、的選擇42 11.7 .限流電抗器43第12章 繼電保護規劃設計43 12.1.變電站主變保護的配置43 12.2 . 220、110、10kV 線路保護部分44第13章避雷器參數計算與選擇44第14章接地電阻、接地裝置、避雷針保護 范圍計算46 14.1 .接地電阻選型計算46 14.2 接地裝置的選型計算46 14.3 .避雷針保護范圍的計算46第15章參考資料46專業：電氣工程及其自動化 姓名：蔡桂潮前言本設計為XX大學2005級電氣工程及自動化專業的電力系統課程 設計，設計題目為：220kV降壓變電站電氣一次部分 設計。此設計任務旨在體現我們對專業課程知識的掌握程度，培養我們對本專業課

4、程知識的綜合運用能力。1、 設計任務：根據電力系統規劃，需新建一座220kV終端變電站。 該站建成后與A、B、C三個220kV電網系統相連， 并供給110、10kV近區用戶供電。2、 原始資料2.1 .按照規劃要求，該所有220kV、110kV禾口 10kV 三個電壓等級。本期投產2 臺變壓器，預留1臺變壓器的擴建間隔，220kV出 線7回（其中備用2回），110kV出線10回（其中 備用2回），10kV出線14回（其中備用2回）。2.2根據規劃，本所與系統的連接方式為：220kV側與A及C系統各通過2回架空線路相連， 與B系統通過1回架空線路相連，A與B及B與C 之間各有1回架空線路聯絡。2

5、.3系統阻抗：220kV側電源A、B、C三個系統容量分別為 SA=2000MVA ，SB=1500MVA ， SC=4000MVA ，系統阻抗標幺值分別為 XA* =0.3，XB* =0.4, XC* =0.2（ 各電抗均以各電源容量為基值計算的標幺值）,110及10kV側沒有電源。2.4. 110kV側負荷主要為工廠和地區變電站， 最大負荷約231MW，功率因數cos $ =0.9 -0.8，負 荷同時率為0.8，其中I、II級負荷占85% ;10kV側總負荷為12.4MW，功率因數cos $ =0.9-0.8，負荷同時率為0.7 , I、U級負荷 占70%，最大一回出線負荷為2500kW

6、;所用負荷為400kVA , I、U級負荷占50% 。2.5. 220kV 和110kV側出線主保護動作時間為0.2s，后備保護時間為2s ;變壓器主保護動作時間為0.2s，后備保護時間為1s ; 220kV和110kV側斷路器燃弧時間按0.05s考慮。2.6.本站擬建地區位于山坡上，南面靠丘陵， 東西北地勢平坦、地質構造穩定、土壤電阻率為1.5X102 歐米。2.7.本站擬建地區最高月平均溫度為 23 C,年 平均氣溫10.7 C，絕對最高氣溫為40 C，風向以 東北風為主。3 .設計內容及要求：3.1.主接線設計：分析原始資料，根據任務書的要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連

7、接方式，通過技術經濟比較選擇主接線最優方案。3.2.短路電流計算：根據所確定的主接線方案， 選擇適當的計算短路點計算短路電流并列表表示出短 路電流計算結果。3.3主要電氣設備選擇：3.3.1.選擇220kV 主變、線路側、110kV 主變、 最大一回負荷出線側的斷路器及隔離刀閘。3.3.2.選擇220kV、110kV 主母線及主變低壓 側10kV母線橋導體。3.3.3選擇 220kV、110kV、10kV 主母線的 支持絕緣子及穿墻套管。3.3.4.選擇限流電抗器（如有必要裝設）及10kV 最大一回負荷出線電纜。3.4電氣配電裝置設計：3.4.1. 220kV、110kV側配電裝置選擇。3.4

8、.2. 10kV側配電裝置選擇。3.5.防雷及接地裝置設計。3.6進行繼電保護的規劃設計。4 設計成果4.1.編制設計說明書。42編制設計計算書 4.3.繪圖若干張。4.3.1.繪制變電站電氣主接線圖。4.3.2繪制變電站平面布置圖。4.3.3.繪制220kV高壓配電裝置斷面圖。4.3.4繪制或110kV高壓配電裝置斷面圖。第1章 電氣主接線選擇1.1.概述 主接線是變 電站電氣設計的首要部分，它是由高壓電器設備通過 連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構成電力 系統的重要環節。主接線的確定對電力系統整體及變 電站本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關， 并且對電氣設備選擇、配電裝置、繼電

9、保護和控制方 式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面 的關系。我國變電站設計技術規程SDJ2-79規定：變 電站的主接線應根據變電站在電力系統中的地位、回 路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并且滿足運 行可靠，簡單靈活、操作方便和節約投資等要求，便 于擴建。1.1.1.可靠性：安全可靠是電力生產的首要任務, 保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求，而 且也是電力生產和分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求：1）斷路器檢修時，不宜影響對系統的供電；2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停 運的回路數和停運時間，并要求保證對一級負荷全部 和大部分二級負荷的供電；3）盡量避免變電

10、站全部停運的可靠性。1.1.2靈活性：主接線應滿足在調度、檢修及 擴建時的靈活性。1）為了調度的目的，可以靈活地操作，投入或 切除某些變壓器及線路，調配電源和負荷能夠滿足系 統在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的 調度要求；2 ）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線 及繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網 的運行或停止對用戶的供電；3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最 終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝 置等所需的改造為最小。1.1.3.經濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性 要求的前提下做到經濟合理。1）投資省：主接線應簡單清晰，以節約一次設 備的投資

11、；要能使控制保護不過復雜，以利于運行并節約二次設 備的投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或 輕型電器；2 ）占地面積小：主接線要為配電裝置布置創造條件, 以節約用地和節省構架、導線、絕緣子及安裝費用。 在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布 置。3 ）電能損失少：經濟合理地選擇主變壓器的型 式、容量和數量，避免兩次變壓而增加電能損失。1.2.主接線的接線方式選擇電氣主接線是根 據電力系統和變電站具體條件確定的，它以電源和出 線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于 電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環節，使接 線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。而本所 各電

12、壓等級進出線均超過四回，并且考慮到 220kV 側會有功率穿越，所以采用有母線連接。根據規劃， 可以發現本站將是地區性樞紐變電站，擔負起保障整 個地區負荷供給的重要任務，因此主接線考慮下列幾 種選擇：1、一個半斷路器（3/2 ）接線兩個元件引線用三臺 斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高 的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均 不致停電，但是它使用的設備較多，占地面積較大， 增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且 投資大。2、雙母接線它具有供電可靠、調度靈活、擴建 方便等優點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用 戶連續供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝 設 跨條

13、”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110K 220KV輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母 線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電 影響較大，一般規程規定，110220kV雙母線接線 的配電裝置中，當出線回路數達 7回，（110kV ）或 5回（220kV ）時，一般應裝設專用旁路母線。3、雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運行， 系統構成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到 不同的母線上，對大容量且在需相互聯系的系統是有 利的，由于這種母線接線方式是常用傳統技術的一種 延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發 生問題。而較容易實現分階段的擴建等優點，但是易 受到母線故

14、障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占 地面積較大，一般當連接的進出線回路數在 11回及 以下時，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢 修時（包括其保護裝置和檢修及調試），不中斷對用 戶的供電，可增設旁路母線，或旁路斷路器。當110KV 出線為7回及以上，220KV 出線在4 回以下時，可用母聯斷路器兼旁路斷路器用，這樣節 省了斷路器及配電裝置間隔。第2章 主變壓器容量、臺數及形式的選擇2.1 .概述在各級電壓等級的變電站中，變壓器是變 電站中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功 率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同 時兼顧電力系統負荷增長情況，并根據電力系統 5

15、 10年發展規劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經 濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺 數過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加 損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發揮 效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行， 影響主變壓器的壽命和電力系統的穩定性。因此，確 定合理 的變壓器的容量是變電站安全可靠供電和網 絡經濟運行的保證。在生產上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、 三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時， 要根據原始資料和設計變電站的自身特點，在滿足可 靠性的前提下，要考慮到經濟性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電站以 后

16、的擴建情況來選擇主變壓器的臺數及容量。2.2.主變壓器臺數的選擇 由原始資料可知，本 期變電站上2臺主變，本設計變壓器選擇臺數為2臺。2.3.主變壓器容量的選擇主變容量一般按變電 站建成近期負荷，510年規劃負荷選擇，并適當考 慮遠期1020年的負荷發展，對于城郊變電站主變壓器容量應當與城市規劃相結合，該所近期和遠期負 荷都給定，所以應按近期和遠期總負荷來選擇主變的 容量，根據變電站帶負荷的性質和電網結構來確定主 變壓器的容量，對于有重要負荷的變電站，應考慮當 一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后 允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般 性能的變電站，當一臺主變壓器停運時，其

17、余變壓器 容量應保證全部負荷的70%80%。該變電站是按 70%全部負荷來選擇。因此，裝設兩臺變壓器變電站 的總裝容量為：刀se = 2(0.7PM )= 1.4PM。當一臺變壓器停運時，可保證對 60%負荷的供 電，考慮變壓器的事故過負荷能力為 40%，則可保 證98%負荷供電，而咼壓側220KV母線的負荷不需 要通過主變倒送，因為，該變電站的電源引進線是 220KV側引進。其中，中壓側及低壓側全部負荷需經 主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為： Se = 0.7(S n +S 皿)。2.4.主變壓器型式的選擇 2.4.1 .主變壓器相 數的選擇當不受運輸條件限制時，在330KV以下

18、的 變電站均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數 時，應根據原始資料以及設計變電站的實際情況來選 擇。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行 損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復 雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。本次設計的變電站，位于市郊區，稻田、丘陵， 交通便利，不受運輸的條件限制，而應盡量少占用稻 田、丘陵，故本次設計的變電站選用三相變壓器。2.4.2繞組數的選擇在具有三種電壓等級的變 電站，如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到該變 壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變 電站內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設

19、 備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所 設計的變電站具有三種電壓等級，考慮到運行維護和 操作的工作量及占地 面積等因素，該所選擇三繞組變 壓器。在生產及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂 變以及普通三繞組變壓器。1）自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統發生 短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊， 并且它的最大傳輸功率受到串聯繞組容量限制，自耦 變壓器，具有磁的聯系外，還有電的聯系，所以，當 高壓側發生過電壓時，它有可能通過串聯繞組進入公 共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側電網發 生過電壓波時，它同樣進入串聯繞組，產生很高的感 應過電壓。由于自耦變壓器高壓側與中壓側有電的聯

20、系，有 共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的 零序保護的裝設與普通變壓器不同。自耦變壓器，高 中壓側的零序電流保護，應接于各側套管電流互感器 組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電站所 需裝設兩臺變壓器并列運行。電網電壓波動范圍較大， 如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓 側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈活性和零序 保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資 料可知，該所的電壓波動為8%，故不選擇自耦變壓2）分裂變壓器： 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂 變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當低壓側繞組產生 接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂

21、變 壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產生巨大的短路 機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如 果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損 耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡， 又需限制短路電流的供電系統。由于本次所設計的變 電站，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍 大，故不選擇分裂變壓器。3）普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和 分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電 保護的需求。又能滿足調度的靈活性，它還分為無激 磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統中的 電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的 變電站，選擇普通三繞組變壓器。243 主變調壓

22、方式的選擇為了滿足用戶的用 電質量和供電的可靠性，220KV及以上網絡電壓應符 合以下標準：樞紐變電站二次側母線的運行電壓控制水平應根據 樞紐變電站的位置及電網電壓降而定，可為電網額定 電壓的11.3倍，在日負荷最大、最小的情況下， 其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過 10%，事 故后不應低于電網額定電壓的95%。電網任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超 過電網最高電壓，變電站一次側母線的運行電壓正常 情況下不應低于電網額定電壓的 95%100%。調壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調 壓，調整范圍通常在5%以內，另一種是帶負荷切換 稱為有載調壓，調整范圍可達 30%。由于該變電站的電壓

23、波動較大，故選擇有載調壓 方式，才能滿足要求。2.4.4連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式 必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。2.4.5容量比的選擇 由原始資料可知，110kV中壓側為主要受功率繞組，而10kV側主要用于地區 性負荷、所用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇 為：100/100/50。2.4.6主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般 采用的冷卻方式有：自然風冷卻，自然油循環強迫風 冷卻，強迫油循環水冷卻。自然風冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環水冷卻：散熱效率高，節約材料減少 變壓器本體尺寸等優點。但是它要有一套水冷卻系統和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量

24、 較大。自然油循環強迫風冷卻：利用外置冷卻風機的冷 風和主變熱油流的加強對流，提高主變油散熱速度， 散熱效率高，無需增加太多的附件，因此，推薦自然 油循環強迫風冷卻。第3章短路電流計算3.1 .概述在電力系的 電氣設備，在其運行中都必須考慮到可能發生的各種 故障和不正常運行狀態，最常見同時也是最危險的故 障是發生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用 戶的正常供電和電氣設備的正常運行。短路是電力系統的嚴重故障，所謂短路，是指一 切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系 統）發生通路的情況。在三相系統中，可能發生的短路有：三相短路， 兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三 相短路是

25、對稱短路，系統各相與正常運行時一樣仍處 于對稱狀態，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統的運行經驗表明，在各種類型的短路中, 單相短路占大多數，兩相短路較少，三相短路的機會 最少。但三相短路雖然很少發生，其情況較嚴重，應 給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算 短路電流，并檢驗電氣設備的穩定性。3.2短路計算的目的及假設 3.2.1 短路電流 計算是變電站電氣設計中的一個重要環節。其計算目的是：1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或 確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等， 均需進行必要的短路電流計算。2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運 行和故障情況下都能安全、

26、可靠地工作，同時又力求 節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件 檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需 以各種短路時的短路電流為依據。5）按接地裝置的設計，也需用短路電流。3.2.2短路電流計算的一般規定 1 ）驗算導體和電器動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路 電流，應按工程的設計規劃容量計算，并考慮電力系 統的遠景發展規劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計算時，應按可能發生最大短路電 流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并 列運行的接線方式。2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣

27、連接 的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和 電容補償裝置放電電流的影響。3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計 算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最 大的地點。4）導體和電器的動穩定、熱穩定以及電器的開 斷電流一般按三相短路驗算。3.2.3短路計算基本假設1）正常工作時，三 相系統對稱運行；2）所有電源的電動勢相位角相同；3）電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電 氣設備電抗值不隨電流大小發生變化；4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流;5） 元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及 不計負荷的影響；6） 系統短路時是金屬性短路。324 基準值高壓短路電流計

28、算一般只計算各 元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選 取如下基準值：基準容量：SB= 100MVA 基準電壓：UB= 10.5 115230kV 3.2.5 短路電流計算的步驟：1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量 下；2）給系統制訂等值網絡圖；3）選擇短路點；4 ）對網絡進行化簡，把供電系統看為無限大系統， 不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的 電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。標幺值：Id* = 有名值：Idi = ld*lj 5）計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量：S = Vjl? 短路電流沖擊值：Icj = 2.551? 6）列出短路電流計算結

29、果3.2.6 .具體短路電流計算具體見計算說明書。第4章電氣設備的選擇4.1概述導體和電器 的選擇是變電站設計的主要內容之一，正確地選擇設 備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟的重要 條件。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在 保證安全、可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術， 并注意節約投資，選擇合適的電氣設備。電氣設備的選擇同時必須執行國家的有關技術經 濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、 運行方便和適當的留有發展余地，以滿足電力系統安 全經濟運行的需要。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件 進行選擇，并按短路狀態來校驗熱穩定和動穩定后選 擇的高壓電器，應能在長期工作

30、條件下和發生過電壓、 過電流的情況下保持正常運行。4.1.1一般原則1 ）應滿足正常運行、檢修、 短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展的需要；2）應按當地環境條件校核;3）應力求技術先進和經濟合理;4）選擇導體時應盡量減少品種；5）擴建工程應盡量使新老電器的型號一致；6）選用的新品，均應具有可靠的試驗數據，并經正 式鑒定合格。4.1.2技術條件4.121 按正常工作條件選 擇導體和電氣設備 4.121.1 電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓 Uymax不得低于 回路所接電網的最高運行電壓 Ugmax即Uymax Ugmax 一般電纜和電器允許的最高工作 電壓，當額定電壓在220KV及以下

31、時為1.15Ve , 而實際電網運行的Ugmax 一般不超過1.1Ue 。4.1.2.1.2電流 導體和電器的額定電流是指在 額定周圍環境溫度Q0下，導體和電器的長期允許電 流Iy應不小于該回路的最大持續工作電流Igmax即ly Igmax由于變壓器在電壓降低5%時，出力 保持不變，故其相應回路的Igmax = 1.05le（le為電器額定電流）4.1.2.1.3 .按當地環境條件校核 當周圍環境溫度Q和導體額定環境溫度 Q0不等時, 其長期允許電流Iy Q可按下式修正Iy Q = Iy = Kiy基中K 修正系數Q y 導體或電氣設備正常 發熱允許最高溫度我國目前生產的電氣設備的額定 環境溫

32、度Q。= 40 C,裸導體的額定環境溫度為 +25 C。4.1.2.2.按短路情況校驗電器在選定后應按最 大可能通過的短路電流進行動、熱穩定校驗，一般校 驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護的電器 可不驗算熱穩定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算 動穩定，用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算 動、熱穩定。4.1.2.2.1.短路熱穩定校驗 Qdw Qr滿足熱穩定條件為Ir2tdz Ir2t Qd短路電流產生的熱效應Qr 短路時導體和電器允許的熱效應Ir t秒內允許通過的短時熱電流驗算熱穩定所用的計算時 間：tdz = tb+toL tb斷電保護動作時間 110KV以下導體和電纜一般采用主保

33、護時間110KV以上導體電器和充油電纜采用后備保護動作時間toL 相應斷路器的全開斷時間4.1.222短路的動穩定校驗滿足動穩定條件為：ich idf Ich lz （KA） lekd 高壓斷路器額定開斷電流（KA） lz 短路電流的 有效值（KA）4.2.2 短路關合電流的選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器 合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流 通過（預擊穿），更易發生觸頭熔焊和遭受電動力的 損壞，且 斷路器在關合短路電流時，不可避免地接通 后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，為了保證 斷路器在關合短路時的安全，斷路器額定關合電流 ieg不應小于短路電流最

34、大沖擊值。即：ieg icj或idw icj ieg斷路器額定關合電流idw 額定動穩定電流icj 短路沖擊電 流423 關于開合時間的選擇 對于110KV及以上 的電網，當電力系統穩定要求快速切除故障時，分閘 時間不宜大于0.045s，用于電氣制動回路的斷路器， 其合閘時間大于0.04 0.06s。4.2.4其選擇具體過程見計算說明書 4.3 隔 離開關的選擇 隔離開關，配置在主接線上時，保證了 線路及設備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離， 由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作 隔離開關時，必須遵循倒閘操作順序。4.3.1隔離開關的配置：1 ）斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在

35、斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側隔離；2）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開 關接地；3） 接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔 離開關，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上 宜裝設1 2組接地刀閘或接地器。63KV及以上斷 路器兩側的隔離開關和線路的隔離開關，宜裝設接地 刀閘。應盡量選用一側或兩側帶接地刀閘的隔離開關；4） 按在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設 隔離開關；5）當饋電線的用戶側設有電源時，斷路器通往用戶 的那一側，可以不裝設隔離開關，但如費用不大，為 了防止雷電產生的過電壓，也可以裝設。4.4.母線的選擇母線在電力系統中主要擔任傳 輸功率的重要任務，電

36、力系統的主接線也需要用母線 來匯集和分散電功率，在發電廠、變電站及輸電線路 中，所用導體有裸導體，硬鋁母線及電力電纜等，由 于電壓等級及要求不同，所使用導體的類型也不相同。敞露母線一般按導體材料、類型和敷設方式、導 體截面、電暈、短路穩定、共振頻率等各項進行選擇 和校驗。4.4.1.裸導體應根據具體使用情況按下列條件 選擇和校驗(1)型式：載流導體一般采用鋁質材料， 對于持續工作電流較大且位置特別狹窄的發電機，變 壓器出線端部，以及對鋁有較嚴重腐蝕場所，可選用 銅質材料的硬裸導體。回路正常工作電流在400A及以下時，一般選用 矩形導體。在4008000A時，一般選用槽形導體。(2)配電裝置中軟

37、導線的選擇，應根據環境條 件和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定 導體的截面和導體的結構型式。(3)當負荷電流較大時，應根據負荷電流選擇 導線的截面積，對220KV及以下配電裝置，電暈對 選擇導體一般不起決定作用，故可采用負荷電流選擇 導體截面。4.4.2母線及電纜截面的選擇除配電裝置的匯 流母線及較短導體按導體長期發熱允許電流選擇外， 其余導體截面，一般按經濟電流密度選擇。(1 )按導體長期發熱允許電流選擇，導體能在 電路中最大持續工作電流Igmax應不大于導體長期 發熱的允許電流Iy即：Igmaxvkly(2)按經濟電流密度選擇，按經濟電流密度選擇導體截面可使年計 算費用最低，對應

38、不同種類的導體和不同的最大負荷 年利用小時數Tmax將有一個年計算費用最低的電流 密度一經濟電流密度(J)，導體的經濟截面可由下式：S = J取0.9A/MM2( 3)熱穩定校驗：按上述情況選擇的導體截面s，還應校驗其在短路條件下的熱穩S Smm =(mm2 ) C 熱穩定系數 取I g 穩態短路電流(KA) tdz 短路等值時間S (4) 動穩定校驗：動穩定必須滿足下列條件即：5 maxwg y 5 y母線材料的允許應力(硬鉛 Sy為69 x 106P g硬銅 137 xi06Pa，銅為 157 x 106Pa ) 提供電源，以獲得較高的可靠性。4.5支持絕緣子及穿墻套管的選擇 4.5.1

39、型 式選擇 根據裝置地點、環境，選擇屋內、屋外或防污 式及滿足使用要求的產品型式。一般屋外采用聯合膠 裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時，采用懸掛式。4.5.2額定電壓選擇無論支持絕緣子或套管均 要負荷產品額定電壓大于或等于所在電網電壓要求4.5.3.穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合具有倒替的穿墻套管額定電流應大于或等于回路中最大 持續工作電流，當環境溫度為，導體溫度為，額定環 境溫度為+ 25 C，應按照一下公式修正 母線型穿墻 套管，只需保證套管的型式與穿過母線的窗口尺寸配 合即可。4.5.4動熱穩定校驗 （1）穿墻套管的熱穩定 校驗。具有導體的套管，應對導體校驗熱穩定，其套管 的熱穩

40、定能力，應大于或等于短路電流通過套管所產 生的熱效應，即母線型穿墻套管無需熱穩定校驗。（2）動穩定校驗。無論是支持絕緣子或套管均要進行動穩定校驗。 布置在同一平面內三相導體，在發生短路時，支持絕 緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導體上電 動力的平均值。例如某一絕緣子所受電動力為（N）式中： -沖擊電流， -相鄰線路距離-計算跨距（m ）,與是絕緣子與相鄰絕緣子（或套管） 的距離，對于套管（套管長度）支持絕緣子的抗彎破 壞強度是按作用在絕緣子高度處給定的，而電動力是 作用在導體截面中心線上，折算到絕緣子帽上的計算 系數為，則應滿足： 式中：0.6裕度系數，是計及絕緣材料性能的分散性； 絕緣

41、子底部導體水平中心線的高度（mm）, 而b是導體支持器下片厚度，一般豎放矩形導體b =18mm，平放矩形導體及槽形導體 b = 12mm , h為 導體中心到支持器距離 4.6 限流電抗器的選擇 為 了選擇10KV側各配電裝置，因短路電流過大，很難 選擇輕型設備，往往需要加大設備型號，這不僅增強 投資，甚至會因斷流容量不足而選不到合乎要求的電 器，選擇應采取限制短路電流，即在10KV側需加裝 設電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分 數、動穩定和熱穩定來進行選擇和檢驗。4.6.1額定電壓和額定電流的選擇應滿足Vek Vew lek Igmax Vek、lek 電抗器的額定 電壓和額定電流

42、 Vew、Igmax 電網額定電壓和 電抗器最大持續工作電流 4.6.2 .電抗器百分數的選 擇1）電抗器的電報百分數按短路電流限制到一定數 值的要求來選擇，設要求短路電流限制到lz，則電源 至短路點的總電抗標么值 X 汾XE = lj/iz lj 基 準電流XK = XEXM X 刀電源至電抗器前系統 電抗標么值電抗器在其額定參數下的百分電抗 Xk% =（ XE X100% 2 ）電壓損失檢驗：普通 電核器在運行時，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的5%，即： V滄Xk% LE 6070% 463.熱穩定和動穩定檢驗應滿足下式Ir I idw icj Icj、I g 電抗器后短路沖 擊電流和穩

43、態電流Idw、Ir 電抗器的動穩定電流 和短時熱電流（t = Is ）第5章 電氣總平面布置及 配電裝置的選擇5.1概述 配電裝置是發電廠和變 電站的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開關 設備，保護和測量電器，母線裝置和必要的輔助設備 構成，用來接受和分配電能。配電裝置按電氣設備裝置地點不同，可分為屋內 和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為：由電氣 設備在現場組裝的配電裝置，稱為配式配電裝置和成 套配電裝置。屋內配電裝置的特點：由于允許安全凈距小可 以分層布置，故占地面積較小； 維修、巡視和操作在室內進行，不受氣侯影響； 外界污穢空氣對電氣設備影響較小，可減少維護工 作量； 房屋建筑投資

44、大。屋外配電裝置的特點：土建工程量和費用較小, 建設周期短； 擴建比較方便； 相鄰設備之間距離較大，便于帶電作業； 占地面積大； 受外界空氣影響，設備運行條件較差，順加絕緣； 外界氣象變化對設備維修和操作有影響。成套配電裝置的特點：電氣設備布置在圭封閉或 半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結 構緊湊，占地面積小； 所有電器元件已在工廠組裝成一整體，大大減小現 場安裝工作量，有利于縮短建設周期，也便于擴建和 搬運； 運行可靠性高，維護方便； 耗用鋼材較多，造價較高。配電裝置應滿足以下基本要求：1）配電裝置的設計必須貫徹執行國家基本建設方針 和技術經濟政策；2）保證運行可靠，按照系統自然

45、條件，合理選擇設 備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全 距離；3）便于檢修、巡視和操作；4） 在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節約材料 和降低造價；5） 安裝和擴建方便。配電裝置的設計原則：1）節約用地；2）運行安全和操作巡視方便；3）考慮檢修和安裝條件；4）保證導體和電器在污穢、地震和高海拔地區的安 全運行；5）節約三材，降低造價；6） 安裝和擴建方便。5.2高壓配電裝置的選擇 5.2.1 .配電裝置的整 個結構尺寸，是綜合考慮到設備外形尺寸、檢修維護 和搬運的安全距離、電氣絕緣距離等因素而決定，對 于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間距中，最基本 的是帶電部分對地部分之間和不同相

46、的帶電部分之間 的空間最小安全凈距，在這一距離下，無論為正常最 高工作電壓或出現內外過電壓時，都不致使空氣間隙 擊穿。屋外配電裝置的安全凈距（mm ）符號適用范 圍圖號額定電壓（KV）3-10 110J 110 220J A11、帶電部分至接地部分之間2、網狀遮欄向上延伸線距地2.5m 處與遮欄上方帶電部分之間10-110-2 200 900 1010 1800 A2 1、不同相的帶電部分之間2、斷路器和隔離開關的斷口兩側引線帶電部 分之間 10-1 10-3 200 1000 1100 2000 B1 1、設備運輸時，其外部至無遮欄帶電部分之間2、交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間3、

47、柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之間 4、帶電作業時的帶電部 分至接地部分之間 10-1 10-2 10-3 950 16501750 2550 B2 1、網狀遮欄至帶電部分之間10-2300 1000 1100 1900 C 1、無遮欄裸導體至地面之間2、無遮欄裸體至建筑物、構筑物之間10-210-3 2700 3400 3500 4300 D 1、平行的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 2、帶電部分與建筑物、構筑物的邊沿部分之間10-1 10-2 2200 29003000 3800 屋內配電裝置的安全凈距（mm ）符號 適用范圍圖號額定電壓（kV）10 110J 110 220JA1 1、帶

48、電部分至接地部分之間 2、網狀和極狀遮欄 向上延伸線距地2.3m 處當遮欄上方帶電部分之間 10-4 125 850 950 1800 A2 1、不同相的帶電部分之間2、斷路器和隔離開關的斷口兩側帶電部分之 間 10-4 125 900 1000 2000 B1 1、柵狀遮欄至帶電部分之間2、交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶 電部分之間10-4 875 1600 1700 2550 B2網狀遮欄至帶電部分之間 10-5 225 950 1050 1900 C 無遮欄裸導體至地（樓）面之間 10-4 2425 3150 3250 4100 D平行的不同時停電檢修的無遮欄裸導體之間10-4 1925

49、 2650 2750 3600 E通向屋外的出線套管至屋外通道的路面10-4 4000 50005000 5500 注：110J、220J系指中性點直接接地 網以上表中所列出的是本站適用的各種電壓等級間 隔距離中最基本的最小安全凈距，高壓配電裝置設 計技術規程中所規定的A值，它表明帶電部分至接 地部分或相間的最小安全凈距，保持這一距離時，無 論正常或過電壓的情況下，都不致發生空氣絕緣的電 擊穿。其余的B、C、D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 寸而確定的。本變電站三個電壓等級：即 220kV、110 kV、 10 kV根據電力工程電氣設計手冊規定，110

50、 kV 及以上多為屋外配電裝置，35 kV及以下的配電裝置 多采用屋內配電裝置，故本所 220及110 kV 采用 屋外配電裝置，10kV采用屋內配電裝置。5.2.2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、中高型和高型等。5.2.2.1 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，以便運行人員 能在地面安全地活動，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

51、大，此種配電裝置用在非高 產農田地區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 搶修方面積累了比較豐富的經驗。5.222.半高型配電裝置，它是將母線及母線 隔離開關抬高將斷路器，電壓互感器等電氣設備布置 在母線下面，具有布置緊湊、清晰、占地少等特點， 其鋼材消耗與普通中型相近，優點有： 占地面積約在中型布置減少30% ； 節省了用地，減少高層檢修工作量； 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。5.223.高型配電裝置，它是將母線和隔

52、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 鋼材多，安裝檢修及運行中條件均較差，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；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5.224.本次所設計的變電站位于市郊區，地 質條件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所 以該變電站220 kV 及110 kV 電壓等級均采用普通 中型，配電裝置，而本變電站采用的匯流母線是管形 母線，采用普通中型布置，具有運行維護、檢修且造 價低、抗震性能好、耗鋼量少而且布置

53、清晰，運行可 靠，不易誤操作，各級電業部門無論在運行維護還是 安裝檢修，方面都積累了比較豐富的經驗。第6章 繼電保護配置規劃 6.1 .系統繼電保護 及自動裝置 繼電保護是電力系統安全穩定運行的重 要屏障，在此設計中變電站繼電保護結合我國目前繼 電保護現狀，突出繼電保護的選擇性、可靠性、快速 性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監控系統 提高變電站綜合自動化水平。6.2.繼電保護配置原則根據GB14285繼電 保護和安全自動裝置技術規程中有關條款繼電保 護二十五項反事故措施要點、電力系統繼電保護 教材。6.2.1 . 220kV系統220kV線路配置高頻距離 保護，要求能快速反應相間及接地故

54、障。對于220kV雙母線接線，配置一套能快速有選 擇性切除故障的母線保護。每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝6.2.2. 110kV系統110kV 線路配置階段式距 離保護，要求能反應相間及接地故障。對于110kV雙母線接線，配置一套能快速有選 擇性切除故障的母線保護。每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝 置。6.2.3主變壓器保護電力變壓器是電力系統中 大量使用的重要的電氣設備，它的故障將對供電可靠 性和系統正常運行帶來嚴重的后果，同時大容量變壓 器也是非常貴重的設備,因此必須根據變壓器的保護 的容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。變壓器故障可分為油箱內部故障和油箱外部

55、故 障。油箱內部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和 單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會產生各種相間短路 和接地故障。變壓器的不正常工作狀態主要由外部短 路或過負荷引起的過電流、油面降低對于上述故障和不正常工作狀態變壓器應裝設如 下保護：1）、為反應變壓器油箱內部各種短路和油面降低，對 于0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內 0.4MVA 以上變壓器,應裝設瓦斯保護。2）、為反應變壓器繞組和引線的相間短路，以及中 性點直接接地電網側繞組和引線的接地短路及繞組匝 間短路，應裝設縱差保護或電流速斷保護。對于 6.3MVA及以上并列運行變壓器和10MVA及以上單 獨運行變壓器，以及6.3M

56、VA及以上的所用變壓器， 應裝設縱差保護。3）、為反應變壓器外部相間短路引起的過電流和 同時作為瓦斯、縱差保護（或電流速斷保護）的后備應 裝設過電流保護.例如,復合電壓起動過電流保護或負 序過電流保護。4）、為反應大接地電流系統外部接地短路，應裝設 零序電流保護。5）、為反應過負荷應裝設過負荷保護第7章防雷及接地裝置設計選擇 7.1 .概述電氣設備在運行 中承受的過電壓，有來自外部的雷電過電壓和由于系 統參數發生變化時電磁能量產生振滿和積聚而引起的 內部過電壓兩種類型。按其產生原因，它們又可分為 以下幾類：直擊雷過電壓 雷電過電壓 感應雷過電壓 侵入雷電 流過電壓 長線電容效應 工頻過電壓 不

57、對稱接地故 障甩負荷 消弧線圈補償網絡的線性諧振 過電壓 暫 時過電壓 線性諧振 傳遞過電壓 線路斷線 諧振過電 壓鐵磁諧振電磁式電壓互感器飽和內過電壓參 數諧振一發電機同步或異步自勵磁 開斷電容器組過 電壓操作電容負荷過電壓開斷空載長線過電壓關 合（重合）空載長線過電壓 開斷空載變壓器過電壓 操 作過電壓 操作電感負荷過電壓 開斷并聯電抗器過電 壓 開斷高壓電動機過電壓 過電壓 間歇電弧過電壓7.2防雷保護的設計 變電站是電力系統的中心環 節，是電能供應的來源，一旦發生雷擊事故，將造成 大面積的停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞， 絕大多數不能自行恢復會嚴重影響國民經濟和人民生 活，因此，

58、要采取有效的防雷措施，保證電氣設備的 安全運行。變電站的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電站， 二是雷擊輸電線路后產生的雷電波沿線路向變電站侵 入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使 所有設備都處于避雷針（線）的保護范圍之內，此外 還應采取措施，防止雷擊避雷針時不致發生反擊。對侵入波防護的主要措施是變電站內裝設閥型避 雷器，以限制侵入變電站的雷電波的幅值，防止設備 上的過電壓不超過其耐壓值，同時在距變電站適當距 離內裝設可靠的進線保護。避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地 將雷電流引入大地，從而保護設備，避雷針必須高于 被保護物體，可根據不同情況或裝設在配電構架上， 或獨立裝設，避

59、雷線主要用于保護線路，一般不用于 保護變電站。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備， 它實質是一個放電器，與被保護的電氣設備并聯，當 作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過 電壓，保護了其它電氣設備。721 避雷針的配置原則：1）電壓110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝 在配電裝置的構架或房頂上，但在土壤電阻率大于 1000n米的地區，宜裝設獨立的避雷針。2、獨立避雷針（線）宜設獨立的接地裝置，其 工頻接地電阻不超過10n。3、35kV及以下高壓配電裝置架構或房頂不宜裝 避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。4、在變壓器的門型架構上，不應裝設避雷針、 避雷線，因為門形架

60、距變壓器較近，裝設避雷針后， 構架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在裝 置中距離很難達到不小于 15M的要求。722 避雷器的配置原則1 )配電裝置的每組 母線上，應裝設避雷器。2 )旁路母線上是否應裝設避雷器，應看旁路母 線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否 滿足而定。3) 220KV以下變壓器和并聯電抗器處必須裝設 避雷器，并盡可能靠近設備本體。4) 220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超 過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。5 )三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避 雷器。6) 110KV 220KV線路側一般不裝設避雷器。7.3主變中性點放電間隙保護為了保護