2017毕业论文-张士开发区220kV降压变电所电气部分设计.doc

张士开发区220kV降压变电所电气部分设计摘 要电气工程及其自动化专业的毕业设计是培养学生综合运用大学四年所学理论知识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。本设计是根据“电力系统及自动化专业（发电厂及电力系统）”毕业任务书的要求，综合大学四年所学的专业知识及电力工程电气设计手册，电力工程电气设备手册等书籍的有关内容，在指导教师的帮助下，通过本人的精心设计论证完成的。整个设计过程中，全面细致的考虑工程设计的经济性，系统运行的可靠性，灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。本设计说明书是根据毕业设计的要求，针对220/60kV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是一次变电所电气部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，最后确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式。论文包括设计的说明和设备选择的计算，并附有六张设计图纸（电气主接线图一张、全所电气总平面布置图一张、60kV高压配电装置的断面图两张、60kV线路继电保护原理图一张、变电所防雷保护图一张），可为以后的设计做些参考。由于时间紧张和能力有限，此论文中难免会出现遗漏和错误，希望老师给予指点和更正。最后，感谢各位老师给予我的帮助和大力支持，正因为你们精心的指导本次论文才得以更好的完成，再次表示深深的感谢！ 关键词 电力系统 防雷保护 自动化AbstractThis paper is electrical engineering and professional graduate in its automation designs is an important link of the first step to trains student synthesize to make use of the four years in university an academic theories theory knowledge, independence analysis definitely reach agreement engineering actual problem ability.This design according to electric power system and automation profession( power plant and electric power system) the request that graduate the mission book, synthesize the four years in university a profession for learning knowledge and electric power engineering electricity design manual ,etc. Under the help that guide the teacher, pass oneself of design what argument complete with meticulous care. Whole design process inside, completely economic that meticulous consideration engineering design, dependable that system circulate, vivid etc. many factors, end complete this design project.This design the main according to the request that graduate the design, aiming at the 220/60 kV decline to press to change to give or get an electric shock a graduate the design the thesis. The design is based on summarizing our countrys substation design and operation .It takes the selections of devices which this substation needed such as the type of electric bus, the type of the power distribution. It is made up of the instruction and the caculating parts. And for blueprints (situation main connected wires picture, the plot and section of the substation, transformer protective principle connection picture),It can be unsuited for the same design in future.For my limited knowledge, it is impossible to be no mistakes in the draft. I hope the teacher give to point out with make correction.Finally, thanks for each teacher to give my help with support strongly, positive because you with meticulous care of leading this thesis just can better complete, mean the profound with gratitude again! Key words electric power system，protective principle ，professional 。目 录摘 要IAbstractII引 言- 1 -第一部分 说明书- 2 -第1章 主变压器台数和容量的选择- 2 -1.1 主变容量选择的有关规定及原则：- 2 -1.1.1 主变容量和台数的选择- 2 -1.1.2 主变台数的确定- 2 -1.1.3 变压器形式的选择- 2 -1.1.5 主变压器的冷却方式- 3 -1.1.6 主变压器绕组的连接方式- 3 -1.2 主变压器的选- 3 -第2章 主接线形式的选择及说明- 5 -2.1 主接线的设计原则- 5 -2.2 主接线设计的基本要求- 5 -2.3 主接线的选择- 5 -2.3.1对220千伏侧接线方式的论证- 6 -2.3.2 对60千伏侧接线方式的论证- 8 -2.4 主接线的确定- 9 -第3章 短路计算- 10 -3.1 短路电流计算的目的- 10 -3.2 短路的基本类型- 10 -3.3 短路电流计算的基本假定- 10 -3.4 一般规定- 10 -3.5 计算步骤- 11 -3.6 计算方法- 11 -第4章 主要电气设备的选择- 12 -4.1概 述- 12 -4.2电器设备选择的原则- 12 -第5章 电气总平面布置- 14 -5.1高压配电装置和设计总的原则- 14 -5.2高压配电装置和设计要求- 14 -5.3 高压配电装置和设计具体原则及要求- 14 -5.4 设备的配置- 15 -5.4.1 隔离开关的配置- 15 -5.4.2 电压互感器的配置- 16 -5.4.3 电流互感器的配置- 16 -5.4.4 接地刀闸的配置- 16 -5.4.5 避雷器的配置- 16 -5.5配电装置的选择- 16 -第6章 防雷保护的规划设计- 17 -6.1 防雷保护的必要性- 17 -6.2 发电厂及变电所的防雷保护内容- 17 -6.2.1 发电厂及变电所的防雷保护主要是两个方面- 17 -6.2.2 变电所为防护直击雷，一般用避雷针（线）加以保护- 17 -6.3 变电所防雷保护的对象- 17 -6.4 装设避雷针（线）的基本原则- 17 -6.5 防雷保护设计所需资料- 17 -6.6 避雷针的保护范围计算- 18 -6.6.1 rx的确定与单支避雷针同- 18 -6.6.2 保护全面积的条件为- 18 -6.7 防雷保护措施- 18 -第7章 继电保护及自动装置设计- 19 -7.1 继电保护配置的作用和要求- 19 -7.2 变压器保护的配置- 19 -7.2.1 变压器保护的配置原则- 19 -7.3 母线保护和断路器失灵保护- 20 -7.3.1 母线保护配置原则- 20 -7.3.2 双母线接地母线保护- 21 -7.3.3 断路器失灵保护- 21 -7.4 线路的保护装置- 21 -7.4.1 220kV侧线路保护- 22 -7.4.2 60kV侧线路保护- 22 -7.5 自动装置的规划设计- 23 -7.5.1 概 述- 23 -7.5.2 合闸装置应按下列规定装设- 23 -7.5.3 220kV以下单侧电源线路的自动重合闸，按下列规定装设- 24 -7.5.4 220kV和330kV线路的自动合闸，按下列规定装设- 24 -7.5.5 自动重合闸装置应符合以下要求- 24 -7.5.6 备用电源和备用设备自动投入- 24 -第二部分 计算书- 26 -第1章 短路电流的计算- 26 -1.1 所用计算公式- 26 -1.2 系统计算电路图和等值电路图- 26 -2.1.1 母线的型式及适用范围- 32 -2.1.2 一般条件- 32 -2.1.3 截面选择说明- 33 -2.2 高压断路器热稳定校验- 33 -2.2.1 220kV侧断路器的选择- 34 -2.2.2 63kV侧断路器的选择- 35 -2.3 隔离开关的选择及校验- 36 -2.3.1 220kV侧隔离开关选择与校验- 36 -2.3.2 60kV侧隔离开关选择与校验- 37 -2.4 电流互感器的选择及校验- 38 -2.4.1 220kV侧电流互感器的选择及校验- 39 -2.4.263kV侧电流互感器的选择及校验- 39 -2.5 电压互感器选择及校验- 40 -2.6 避雷器的选择- 41 -第3章 防雷保护的规划设计- 42 -3.1 避雷针的定位及针距- 42 -3.1.1 根避雷针的保护半径计算- 42 -3.1.2 多根等高避雷针的保护范围计算- 42 -总 结- 44 -致 谢- 45 -参考文献- 46 - 47 -引 言电气工程及其自动化专业的毕业设计是培养学生综合运用大学四年所学理论知识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。本设计是根据毕业设计的要求，针对220/60kV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是一次变电所电气部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式，同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式的确定及所选设备的型号绘制变电所的断面图、平面图、和继电保护原理图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护，并绘制屋外高压配电装置的防雷保护图。本设计的所有图纸都是计算机绘制而成，最后按照要求进行毕业设计成品打印。论文包括毕业设计说明书和毕业设计计算书两部分，并附有六张设计图纸（电气主接线图一张、 变电所断面图两张、平面布置图一张、防雷保护图一张、继电保护原理图一张），可为以后的设计做些参考，同时能够比较直观的反映本设计变电所的整体全貌。最后，感谢刘宝贵老师在设计过程中的指导。设计中难免有不合适的地方，还请老师帮助改正。第一部分 说明书第1章 主变压器台数和容量的选择1.1 主变容量选择的有关规定及原则：1.1.1 主变容量和台数的选择应根据电力系统设计技术规程SDJ16185有关规定和审批的电力规划设计决定进行。1.1.2 主变台数的确定为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变压器 ，但一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。变压器最大负荷按下了确定1.1.3 变压器形式的选择1) 根据主变压器相数选择原则可知：当不受运输条件限制时，330kV及以下（待设变电所为220/60kV）的变电所，均应选用三相变压器。若因制造和运输条件限制，在220kV的变电所中，可采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%时，可不装设备用相。2) 当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器，对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内可回收。3) 与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除降压负荷较大或与高、中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。4）待设变电所深入引进至负荷中心，是具有直接从高压降为低压供电条件的变电所，所以为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。1.1.4 主变容量的确定1）主容量变一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到运期1020年的负荷发展，为保证供电可靠性变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台当变电所装设两台主变时，每台容量的选择应按其中一台停运时，其容量能保证至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60%75%，在计及过负荷能力后的允许时间内应保证用户的一级和二级负荷。即满足SN0.7PZMAX。(PZMAX为综合最大负荷).2）变压器最大负荷按下列确定 （1.1） -负荷同时系数-按负荷等级统计的综合用电负荷对于两台变压器的变电所，其变压器的容量，可按下式确定 总的安装容量为3）为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并以曲线得出的变电所的年、日最高负荷和平均负荷。1.1.5 主变压器的冷却方式 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷。1.1.6 主变压器绕组的连接方式变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和，高、中、低三侧绕组组合要根据工程具体情况确定。1.2 主变压器的选1.总容量的确定主变容量的确定应根据5-10年发展规划进行选择，通过对原始资料的分析，根据负荷及经济发展的要求，同时考虑负荷的同时系数和线损率等因素，可由公 式求得分析原始资料变电所60KV用户负荷表（表1.1）表 1.1 原始资料变电所60KV用户负荷表序号负荷名称最大符（KW）功率因素出线方式出现回路数附注近期远期1石油化工联合企业25000350000.95架空2有重要负荷2重型机械95架空2有重要负荷3矿山机械95架空2有重要负荷4机床厂12000200000.95架空2有重要负荷5拖拉机95架空2有重要负荷6公共变电所11000270000.95架空2有重要负荷最大负荷利用小时数T = 4800小时，负荷同时系数0.9，线损率为5。重要负荷占60。通过对以上数据的计算得：= =156315.79 (kVA)根据负荷发展的要求，考虑负荷同时系数为0.9，先损率为5%，重要负荷占60%。S=0.9（1+5%）156315.79=14.77（万kVA）；对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定：Se=0.7S=0.714.77=10.34（万kVA）；总容量为Se=2（0.7S）=1.410.34=14.48（万kVA）。所选变压器的型号为：SPFZ7-120000/220双绕组有载调压变压器。SPFZ7-120000/220 参数型 号SPFZ7-120000/220容 量（kVA）120000额 定 电 压高压（kV）低压（kV）22081.5%69空 载 损 耗（kW）124负 载 损 耗（kW）385阻 抗 电 压（%）14.97空 载 电 流（%）连 接 组 别Yn，D11第2章 主接线形式的选择及说明2.1 主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用；（2）考虑近期和远期的发展规模；（3）考虑负荷的重要性分级和出现回路数多少对主接线的影响；（4）考虑主变台数对接线的影响；（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。2.2 主接线设计的基本要求 （1）根据我国能源部关于200500千伏变电所所设计技术规程SDJ- 2-88规定，考虑供电可靠、运行灵活、检修操做方便、投资节约和便于过渡或扩建要求。可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的工作。（1）断路器检修时是否影响供电；（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；（3）变电所停电的可能性；（4）有些国家以每年用户不停电的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上。灵活性灵活性主接线的灵活性有以下几个方面：（1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不止影响对用户的供电。（3）扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，在扩建时，无论一次和二次设备改造量大小。经济性经济性主要是指投资省、占地面积小、能量损失小。2.3 主接线的选择由规程知：110220kV配电装置中的出现回路数为4回时，一般采用单母线分段的接线形式。当配电装置中的进线和出线总数为1216回时，在一组母线上设置分断断路器，而双母线运行方式在6220kV电压的配电装置中，通常是以保证用户供电，所以必需的可靠性。根据上述以及本变电所所处系统和负荷性质的要求，初步确定主接线方案：第一种方案是一次侧（220kV侧）采用双母带旁路的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母分段的接线形式；第二种方案是一次侧（220kV侧）采用双母线的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母线的接线形式。2.3.1对220千伏侧接线方式的论证220kV侧采用双母线接线和双母线带旁路接线，接线简图见图2.1和图2.2。 图 2.1 双母线接线图 2.2 双母线带旁路接线两种接线的比较如下：双母线接线：单断路器的双母线接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关，连接到两组母线上，电源和出线可均匀地分布在两组母线上，普遍适用于6220KV电压等级的配电装置中，此接线有以下几个优点：（1）可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。（2）检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。（3）一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。（6）便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。单断路器的双母线接线也有自己的缺点：（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。（5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。双母线带旁路接线：除了具有双母线接线的优点外，双母线带旁路接线方式还具有许多其它的优点：当进出线检修时，可由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电，更加能保证供电的可靠性。但当设置了专用旁路断路器后，设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加。根据电力工程设计手册的要求，主接线应满足可靠性、灵活性、经济性，并在此基础上考虑做到经济合理。（1）可靠性。本变电所用户较多，负荷容量较大， 要求供电可靠性较高。当采用可靠性高的六氟化硫断路器时，选择双母线接线就可以满足可靠性的要求。（2）灵活性。采用双母线接线，各个电源和回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，可以灵活地适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要。（3）经济性。单断路器的双母线接线比双母线带旁路母线接线少用了一组旁路母线、一组断路器以及七组隔离开关，投资相对减少，配电装置的占地面积也大大减少。根据220-500kV变电所设计技术规程SDJ288规定， 220kV配电装置出线回数在四回及以上时，宜采用双母线或其他接线。2.3.2 对60千伏侧接线方式的论证60kV侧拟采用双母线接线和单母线分段带旁路母线接线。双母线接线简图见图2.1；单母线分段带旁路母线接线简图见图2.3。两种接线的比较如下：单母线分段带旁路母线:单母线分段带旁路母线的优点为：（1） 接线简单、清晰、操作方便、采用设备少、便于扩建和采用成套配电装置。（2） 用断路器把母线分段后，对重要负责用户可以从不同的母线段引出两个回路，有两个电源，具有供电可靠性。（3） 检修任一回路断路器时不中断对用户的供电。图 2.3 单母线分段带旁路母线接线单母线分段带旁路母线的缺点为：（1） 接线不够灵活。当母线与母线刀闸故障或检修时，将造成一段母线停电。（2） 配电装置复杂，运行操作复杂。（3） 分段断路器用作旁路开关时，两段母线并列运行。但当其一段母线故障时，整套配电装置停止工作，在拉开分段刀闸时恢复无故障母线工作。（4） 断路器与刀闸间的闭锁复杂。 根据220-500kV变电所设计技术规程SDJ288规定，3560kV配电装置当出线回数为47回时，宜采用单母线接线；当出线回数为8回及以上时，宜采用双母线接线。双母线带旁路接线:双母线带旁路接线的特点在220kV侧接线方式选择论证中已详细说明，此处不再缀述。本变电所为枢纽变电所，其220kV配电装置出线回数为3回并且还有转供线路4回，所以本变电所的接线必须十分可靠。综合以上分析，本变电所220kV侧选用双母线带旁路接线方式，60kV侧选用双母线带旁路接线方式。 2.4 主接线的确定两种方案进行比较：首先，一次侧两种接线形式的比较：随着高压配电装置广泛采用六氟化流断路器及国产断路器隔离开关的质量逐步提高同时系统备用容量的增加，电网结构趋于合理与联系紧密，保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过度为简化接线，总的趋势，逐步取消旁路设施，所以采用双母接线。双母线接线形式虽然占地面积较大，投资较高，但是其供电可靠性和扩建方便等优点却是对重要负荷和系统容量的变化是非常重要的。所以通过以上的比较，最终确定一次侧（220kV侧）采用双母线接线形式。其次，二次侧两种接线形式的比较：双母三分段的接线增加了隔离开关和断路器的数量，对于正常运行或线路故障时的倒闸操作较为双母线接线复杂，其平时只有一组母线运行，所以当工作母线短路时，仍要使整个配电装置短时停止工作，扩大了停电时间。而双母线接线不仅经济性要优于前者，而且在母线故障后，恢复供电的速度也高于前者，同时，双母线接线调度灵活，扩建方便，所以通过上述的比较，二次侧（60kV侧）最终选定双母线接线的接线形式。最后，通过前面对一次侧（220kV侧）和二次侧（60kV侧）接线的经济性，可靠性，灵活性等各方面的综合比较，同时考虑本所的进线，出线的回数以及重要负荷的分布等因素，一次侧（220kV侧）采用双母线的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母线的接线形式。第3章 短路计算3.1 短路电流计算的目的1.电气主接线的选择2.选择导体和电气设备，保证设备在正常运行情况下，都能正常工作，保证安全可靠，而且在发生短路时保证不损坏。3.选择断电保护装置。3.2 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，其中三相短路是对称短路。为了检验和选择电气设备和载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用下述短路电流值：Ich：短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值。I：超瞬变或次暂态短路电流的有效值，即第一周期短路电流周期分量有效值。I：稳态短路电流有效值。3.3 短路电流计算的基本假定1.正常运行时，三相系统对称运行。2.所有电源的电动势相位角相同。3.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁蕊的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。4.短路发生在短路电流为最大值的瞬间。5.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。6.元件的计算参数取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。7.输电线路和电容略去不计。3.4 一般规定1.验算导体和电器动稳定、热稳定，以及电器开断电流所用的短路电流，应按本设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，确定适中电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方式。而不按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2.选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3.选择导体的电器时，对不带电抗器的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4.导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器开断电流，一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。3.5 计算步骤1.画等值电抗图1）首先去掉系统中的所有负荷开关，线路电容，各元件电阻。2）选取基准容量和基准电压。3）计算各元件的电抗标么值。2.选择计算短路点3.求各短路点在系统最大运行方式下的各点短路电流。4.各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量。5.列出短路电流计算数据表。3.6 计算方法标么值法：取基准容量Se=100MVA，基准电压Ue=Uav计算用公式：线路电抗：XL*= XL变压器电抗：X*= 短路电流周期分量有效值：IK*=短路电流冲击值：icj=2.55IK标么值转为有名值：IK= Ie具体计算过程及结果见毕业设计计算书。第4章 主要电气设备的选择4.1概 述电器设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在进行电器选择时，在安全、可靠的前提下，应根据工程情况在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体的选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。4.2电器设备选择的原则电器设备选择总的原则：按照正常工作条件进行选择，按照短路条件进行校验。电器设备选择的一般原则：1）应满足正常工作状态下的电压和电流的要求。2）应满足安装地点和使用环境条件要求。3）应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求。4）应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质。5）对电流互感器的选择应计其负载和准确度级别。6）选用的新产品应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选未经鉴定的新产品时，应经上级批准。表4.1为待设计变电所的主要电器设备，具体计算过程和所选的各个电器设备的具体参数见毕业设计计算书。表 4.1 主要设备选择一览表 安装地点型号断路器220kV侧LW6-22060kV侧LW11（OFPI）63隔离开关220kV侧母线220kV侧出线GW6-22060kV侧GW-63电流互感器220kV侧LB6-22060kV侧LCWB563电压互感器220kV侧TYD续表60kV侧JDX-63避雷器220kV侧FZ-220J60kV侧FZ-60主变中性点FCZ-110J母线220kV侧LGJ-40060kV侧矩形铝导线第5章 电气总平面布置5.1高压配电装置和设计总的原则 1.节约用地；2.运行安全和操作巡视方便；3.便于检修和安装；4.节省三材，降低造价。5.2高压配电装置和设计要求 1.满足安全净距的要求；2.施工、运行和检修的要求；3.噪声的允许标准及限制措施；4.静电感应的场强水平和限制措施；5.电晕无线电干扰的特性和控制。5.3 高压配电装置和设计具体原则及要求配电装置是指发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器，载流导体和辅助设备按照一定要求建造而成的，用来接受和分配电能的电工建筑物。配电装置的形式与电气主接线、周围环境等因素有关，分为屋内配电装置和屋外配电装置两种。配电装置是变电所的一个重要组成部分，电能的汇集和分配是通过各级电压的配电装置实现的，因此，在设计配电装置时应满足以下的要求：1.保证工作的可靠性和防火性的要求。2.保证工作人员的人身安全。3.保证操作、维护、检修的方便。在保证安全可靠的条件下，应尽量降低配电装置的造价，减少有色金属和钢材的消耗，并应减少占地面积，除此之外配电装置还应有扩建的可能性。配电装置的整个结构尺寸是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定的。各种间隔距离中最基本的是空气中的最小安全净距，在这一距离下，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。屋内、外配电装置中各项安全净距尺寸，在高压配电装置设计技术规程中被分为A、B、C、D、E五项，作为设计配电装置时的根据，其中A值是基础，其余各值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而得。各项净距数值可查阅有关规程。在配电装置的具体设计中，应遵循电力工业管理法规、高压配电装置设计技术规程、建筑设计防火规范等有关规定，高压配电装置设计的一般原则：1.节约用电。2.运行安全和操作巡视方便。3.便于检修和安装。4.节约材料，降低造价。屋外配电装置与屋内配电装置的比较，所具有的特点：1.屋外配电装置的土建工程量少，施工时间短，节省建筑材料，降低了基建投资。2.相邻回路电器之间的距离较大，大大减少了事故蔓延的危险性。3.巡视检查清楚，便于扩建和设备更新。4.维护操作不方便 因为隔离开关的操作以及对各种开关电器的巡视检查，在任何天气条件都必须在露天进行。5.占地面积大。屋外配电装置根据电器和母线布置的高度可分为中型、高型和半高型等型式。中型配电装置是所有开关电器都安装在较低的基础和支架上，母线一般采用铰线和悬垂绝缘子串组成，悬挂在门型构架上，母线水平面高于开关电器的水平面。高型配电装置是指开关电器分别安装在几个水平面内，断路器安装在地面基础支架上，母线隔离开关在断路器之上，主母线又在母线隔离开关之上或两组母线上下重叠，母线一般采用绞线和悬垂绝缘子串悬挂在构架上。其特点是布置紧凑、集中，占地面积小，操作维护条件较差两组母线隔离开关分层操作，路径较长，易引起误操作。半高型配电装置指其布置处于中型和高型配电装置之间，既仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置。此外，还要设置搬运通道，为了便于变压器等笨重的设备。当变压器的油量超过1000公斤时，为了防止事故时，油的燃烧和蔓延，应在其下面设置能容纳20%油量的储油池，储油池的尺寸一般比变压器外壳尺寸大1米，池内铺设厚度不小于250mm的卵石层。屋外配电装置不需建造房屋，投资较少。设计高压配电装置时，还应遵循以下设计原则：1.节约用地。2.运行安全和操作巡视方便。3.考虑检修和安装条件。4.保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行。5.节约三材，降低造价。6.注意设备选型5.4 设备的配置5.4.1 隔离开关的配置1.接在变压器引出线上或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。2.接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。3.断路器两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器是隔离电流。4.中性点直接接地的普通型变压器均宜配置隔离开关。5.4.2 电压互感器的配置1.电压互感器的数量和配置与主接线有关，应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。2.60220kV电压等级的每组主接线的三相应装电压互感器3.当需监视和检测线路有无电压时，出线侧的一组上应装设电压互感器。5.4.3 电流互感器的配置1.凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动化的要求。2.在未装设断路器的发电机和变压器中性点，应装设电流互感器。3.对直接接地系统，一般按三相配置，对非直接接地系统依具体要求配置两相或三相。5.4.4 接地刀闸的配置1.为保证电器和母线的检修安全，35kV以上每段母线根据长度宜装设1-2组接地刀闸，两组接地刀闸间距适中，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联开关上，也可装设于其它母线回路。2.63kV及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配接地刀闸，双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸。3.旁路母线一般装设一组接地刀闸，装设在旁路隔离开关的旁路母线侧。4.63kV及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地刀闸。5.4.5 避雷器的配置1.配电装置每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器的除外。2.220kV及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。3.下列情况下的变压器中性点应装设避雷器：1)中性点直接接地系统中，变压器中性点分级绝缘且有隔离开关时。2)不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点。3)110220kV线路侧一般不装设避雷器。5.5配电装置的选择本设计为220/60kV变电所，所以采用屋外配电装置，所以，本所采用分相中型布置，既隔离开关是分相直接布置在母线的正下方，此种方法采用LGJ240/30型母线配合剪刀式隔离开关，布置清晰、美观，可省去大量构架，较普通中型配电装置方案节约用地1/3左右，但支柱式绝缘子防污、抗震能力较差，在污秽严重或地震烈度较高的地区，不宜采用。第6章 防雷保护的规划设计6.1 防雷保护的必要性无论是直击雷或是感应雷，都能够在架空线路或金属管道上产生雷电冲击波，沿线路导线或金属管道上以光速向两侧传播，所以又称为行波。行波侵入室内时，是以高电位引入的，常常危及人身安全并损坏电器设备，因此防雷保护必须考虑。6.2 发电厂及变电所的防雷保护内容6.2.1 发电厂及变电所的防雷保护主要是两个方面1.对直击雷的防护。2.对沿线路侵入的雷电冲击波的防护。6.2.2 变电所为防护直击雷，一般用避雷针（线）加以保护。避雷针（线）的主要作用是主动引导雷电流安全入地，从而保护发电厂变电所免受直击雷害。6.3 变电所防雷保护的对象A类：电工装置B类：需要采取防雷措施的建筑物和构筑物6.4 装设避雷针（线）的基本原则1.一方面应使所有的被保护物处于避雷针（线）保护范围之内，即要求避雷针（线）高于被保护物，且两者之间的距离又不能太远，以保证雷击避雷针（线），而被保护物免遭雷击。2.避雷针（线）遭受雷击时，强大的雷电流流过避雷针（线）引下线和接地体，其上会产生很高的对地电位，如果它们距被保护物过近，两者之间将发生放电，称为反击。使高电位引向被保护物。因此避雷针（线）和引下线，接地体与被保护物之间还应保持足够的电气距离。6.5 防雷保护设计所需资料1.要求变电所附近气象资料2.要求变电所主接线图及电器设备布置图3.其它需要保护的设备和设施4.变压器入口电容6.6 避雷针的保护范围计算6.6.1 rx的确定与单支避雷针同rx=(h-hx)P-当rx=(1.5h-2hx)P-当其中 rx避雷针在hx水平面上的保护半径（m）hx被保护物的高度h-避雷针的高度当h30时，P=1；120h30时，P=5.5/hh120m,P=5.5/h6.6.2 保护全面积的条件为D8haP其中D为通过由三支避雷针所形成的三角形顶点圆的半径，或以避雷针为顶点的四角形的对角线。6.7 防雷保护措施1.在变电所的220kV构架上、高压配电装置的中心位置和60kV出线构架附近共安装9支30米高的避雷针。2.在变压器中性点、母线电压互感器上分别安装一组避雷器。3.在220kV、60kV进线和出线上分别安装避雷线。第7章 继电保护及自动装置设计7.1 继电保护配置的作用和要求电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果：1.通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；2.短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命；3.电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；4.破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使整个系统瓦解。电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于不正常运行状态。故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。造成电能质量的破坏，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生事故的可能性外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性的切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。这种保护装置就是继电保护装置，其能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：1.自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行；2.反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误操作。电力系统对继电保护的要求是：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。7.2 变压器保护的配置7.2.1 变压器保护的配置原则变压器一般应装设下列继电保护装置1.反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护，容量为800kVA及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯