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220KV一次降压变电所电气部分初步设计方案第一章 任务书1题目 220KV一次降压变电所电气部分初步设计2变电所条件(1)待设计变电所为地区变电所，以60KV电压向地区用户供电。(2)所址位于某城市近郊，除供城市用电外，还向大工业用户供电。(3)所址地势平坦，平均海拔高度为400米，交通方便，平均温度14,最高温度40，最低温度-28，所址周围空气无污染；(4)该变电所的16回60KV架空出线，两回进线，最大综合负荷96MW，COS=0.95。(5)交通方便，出线走廊宽阔。3变电所60KV侧负荷表及电力系统接线图序号负荷名称最大符合（KW）功率因素出线方式出现回路附注近期远期1电机厂变电所5000200000.95架空2有重要负荷2变压器厂变电所5000200000.95架空2有重要负荷3低压开关厂变电所5000100000.95架空2有重要负荷4电容器厂变电所5000100000.95架空2有重要负荷5电线厂变电所5000100000.95架空2有重要负荷6家用电器厂变电所5000100000.95架空2有重要负荷7市区一号10000100000.95架空2有重要负荷8市区二号10000100000.95架空2有重要负荷47沈阳工程学院毕业设计（论文）180KM160KM110KM220KV待 设 计 的变 电 所363MVAUd=10.5350MWCOS=0.8Xd”=0.1243100MWCOS=0.85Xd”=0.1833120MVAUd=18.3第二章 主变压器的选择2.1主变压器台数的确定在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压、进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。为保证供电的可靠性和经济性，变电所一般装设两台主变压器。故本变电所选择两台主变。2.2主变压器容量及型式的确定（1）主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SJD288有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，若计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级负荷和二级负荷。 （2）变电所中的主变压器在系统调压有要求时，一般采用有载调压变压器，对于新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用无载调压变压器。（3）具有直接由高压降为低压供电条件的变电所，为简化电压等级，减少重复降压容量，可采用双绕组。 根据本变电所实际情况，交通便利，只有两个电压等级220/60KV，故选择采用三相双绕组变压器。（4）主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ-161的有关规定。根据计算，确定选择两台容量为90000KVA的变压器，其型号为SFPZ490000/220。表1.1主要参数额定容量（KVA）90000额定电压（KV）高压 2208*1.5%低压 69连接组标号YN，d11空载电流（%）0.8空载损耗（KW）102负载损耗（KW）369.9阻抗电压（%）13.5冷却方式ODAF 第三章 电气主接线的选择电气主接线是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电所本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。3.1设计原则根据35-110KV变电所设计技术规程SJD288规定，变电所电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定，满足运行可靠性，简单灵活，操作方便，节约投资等要求。3.2设计的基本要求3.2.1 可靠性（1）应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。（2）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。（3）要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用。3.2.2 灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：（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，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。3.2.3 经济性（1）投资省a、主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备。b、要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。（2）占地面积小主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。（3）电能损失小经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量，要避免因两次变压而增加电能损失。3.3变电所电气主接线的选择3.3.1 220KV侧主接线的选择 根据变电所设计等书籍中关于接线形式适用范围规定可知，220KV配电装置出线回路不超过两回时，可选用单母线、单母线带旁路接线，也可使用桥式接线。下面选取单母线分段和内桥接线两种方案进行介绍和比较，从而选择最佳方案作为本变电所侧一次主接线。方案一单母线带旁路接线，方案二双母线接线。表31 220KV侧主接线方案比较方案一：单母线分段方案二：双母线接线特点单母分段按可进行分段检修，对于重要负荷可以从不同段引出两个回路，使重要负荷有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护装置的作用下能自动将故障切除，因而保证了正常段母线不间断供电和不致使重要负荷停电。可以轮流检修母线而不影响供电，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。母联断路器故障，将造成配电装置全停。在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。可靠性方案一 当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护装置的作用下能自动将故障切除，因而保证了正常段母线不间断供电和不致使重要负荷停电。经济性单母线分段接线比双母线接线少用了一组母线、一组断路器以及两组隔离开关，投资相对减少，配电装置的占地面积也大大减少。灵活性方案一比方案二投切变压器时，倒闸操作方便。综上述，方案一比方案二灵活，供电可靠，占地小，投资少，利于长远发展。考虑综合因素，选方案一：单母线分段接线为本变电所一次侧主接线。3.3.2 60KV侧接线的选择由于 60KV侧进出线数共16回，查找规程，可选用双母线，而当配电装置的进线和出线总数为1216回时，在一组母线上设置分段断路器，且采用双母线的60KV配电装置一般设置旁路母线，且出线超过11回可装设专用旁路断路器。故本变电所二次侧采用双母线分段带旁路，设置专用旁路断路器的接线方式。两种方案特点：方案一接线方式的特点是：两组母线同时工作，并通过母联断路器并联运行，可以轮流检修母线而不致使供电中断。检修任一回路的隔离开关，只停该回路，但增加母线长度隔离开关数目，使配电装置构架增加，占地面积增加，投资较多。方案二接线方式的特点是：在检修母线时，可以轮流检修而不致供电中断，检修任一回路母线隔离开关时，只停该回路，双母线一组母线发生故障，将被切除的回路倒换到另一组母线上，继续供电，不影响其他回路供电，且母线故障后，可迅速恢复供电，调度灵活，各电源和各负荷回路可以任意分配到某一组母线上，有利于扩建和便于试验方案一双母线分段带旁路接线图33 双母线分段带旁路接线方案二双母线接线图34 双母线接线综上述，本变电所主接线选择：一次侧采用单母线分段接线，二次侧采用双母线接线。沈阳工程学院毕业设计（论文）沈阳工程学院毕业设计（论文）第四章 短路电流的计算4.1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。4.2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。4.3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。4.4一般规定（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。4.5计算步骤4.5.1 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。4.5.2 选择计算短路点（1）求各短路点在系统最大运行方式下的各点短路电流。（2）各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量。（3）列出短路电流计算数据表。4.6计算方法本设计利用分布系数法进行网络化简，求出转移电抗；应用导体和电器选择设计技术规定SDGJ 14-86所提供的运算曲线求取短路电流。计算时取基准容量SB=100MVA基准电压UB=UAV ；4.6.1 标么值法发电机电抗：XG=X （4.1）线路电抗：XL*=0.4L （4.2）变压器电抗：X*= （4.3）短路电流周期分量有效值：IK*= （4.4）冲击电流：ich=2.55I11 （4.5）4.6.2 网络变换 如下图： 图41 网络变换图（1） /Y变换 （4.6） （4.7） （4.8）（2）Y/变换 （4.9） （4.10） （4.11） 4.6.3 三相短路电流周期分量的计算（1） 无限大电源供给的短路电流当供电电源为无穷大或者计算电抗Xjs3.45时，不考虑短路电流周期分量的衰减。（2）有限电源供给的短路电流先将电源对短路点的等值电抗X*归算到以电源容量为基准的计算电抗Xjs，然后按Xjs值查相应的发电机运算曲线，或查发电机的运算数字表，即可得到短路电流周期分量的标幺值。第五章 主要电气设备的选择正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，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。5.1一般原则（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。5.2高压断路器的选择（1）断路器额定电压Ue大于电网电压Ug，UeUg（2）高压断路器的额定电流Ie应大于或等于它的最大持续工作电流Igmax，IeIgmax（3）型式和结构（4）动稳定校验断路器的极限通过电流峰值idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流ich3即idwich3.（4）热稳定校验高压断路器的短时允许发热量应不小于短路期内短路电流发出的热量（5）开断电流能力校验断路器的额定开断电流Ibr应大于短路电流的有效值I11 ，即Ibr I11. （6）关合能力校验断路器的额定关合电流Ip,应大于冲击电流ich3,即Ip ich3.本变电所220KV侧选用型号为LW(OFPT(B)-220的断路器, 60KV侧选择型号为LW(OFPT(B)-63断路器。5.3隔离开关的选择隔离开关的选择，除了不校验开断能力外，其余与断路器的选择相同，因为隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间，故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。（1）隔离开关额定电压Ue大于电网电压Ug，UeUg（2）隔离开关的额定电流Ie应大于或等于它的最大持续工作电流Igmax，IeIgmax（3）型式和结构（4）动稳定校验隔离开关的极限通过电流峰值idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流ich3即idwich3.（5）热稳定校验隔离开关的短时允许发热量应不小于短路期内短路电流发出的热量本变电所220KV出线侧选择型号为GW4-220的隔离开关，220KV母线侧选择型号为GW6-220的隔离开关，60KV侧选择型号为GW4-63的隔离开关。其主要参数如表51所示。表51 断路器主要参数型号LW(OFPT(B)-220LW(OFPT(B)-63额定电压(KV)22063最高工作电压(KV)25272.5额定电流(A)12501250额定短路开断电流(KA,有效值)31.525额定短路关合电流(KA,峰值)80633S额定短时耐受电流(KA,有效值)31.525额定峰值耐受电流(KA,峰值)8063分闸时间(MS)3030表52 隔离开关主要参数型号GW4-220GW6-220GW4-63额定电压(KV)22022063最高工作电压(KV)25225272.5额定电流(A)1250125012503S热稳定电流(KA,有效值)31.531.520动稳定电流(KA,峰值)808050分闸时间(S)0.030.030.035.4电压互感器的选择（1）按额定电压选择选择原边额定电压Ue1要与接入的电网电压相适应，即要求电压互感器原边所接受的电网电压应满足下列条件：1.1Ue1U10.9Ue1其中：U1 电网电压Ue1 电压互感器一次绕组额定电压（2）按准确级和容量选用于电度计量的电压互感器，准确度不低于0.5级，用于电流、电压测量的准确度不应低于1级，用于继电保护不应低于3级。（3）结构种类选择60KV及以上可选串级式电压互感器。110KV及以上可选用电容分压式电压互感器。本变电所220KV侧选择型号为JDCF-220（GYW2）的电压互感器。60KV侧选择型号为JDCF-63的电压互感器表53 220KV侧电压互感器型号JDCF-220（GYW2）额定电压比（KV）二次绕组额定输出（KV）测量0.2级 0.5级100 100保护3P级 3P级250 500剩余电压绕组 额定输出（VA） 300准确级 3P表54 60KV侧电压互感器型号JDCF-63额定电压比（KV）二次绕组测量保护剩余准确级0.2 0.5 3P3P额定输出 (VA)50 100400100极限输出（VA）2000频率（HZ）505.5电流互感器的选择（1） 按一次额定电压选择:UeUg （2） 按原边额定电流选择：IelIgmax（3） 设备种类、结构（4） 按准确度级和副边负荷选择额定电流为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级，为保证互感器在一定的准确级工作，电流互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2。（5） 动稳定校验电流互感器的极限通过电流峰值idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流ich3即idwich3.（6） 热稳定校验电流互感器的短时允许发热量应不小于短路期内短路电流发出的热量本变电所220KV侧选择型号为LB6-220的电流互感器，60侧选择型号为LCWB5-63的电流互感器。表55 220KV侧电流互感器参数表型号LB6-220额定电压（KV）220最高工作电压（KV）252额定一次电流（A）300额定二次电流（A）5级次组合0.5/10P/10P/10P/10P/10P额定输出 COS=0.8 （KVA）0.5级3010P级60额定短时热电流（KA/S）31.5/1动稳定电流（KA）80表56 60KV侧电流互感器参数型号LCWB5-63额定电流比（A）900/5准确级0.5B额定输出 COS=0.8 （KVA）0.5级1K1，1K2 300.5级1K1，1K3 50B 2K1，2K2，3K1，3K2 50额定1S短时热电流（KA）25额定动稳定电流（KA）62.55.6母线的选择5.6.1 母线的选择包括母线材料和母线截面的选择（1）电流分布良好。（2）散热良好。（3）有利于提高电晕超始电压。（4）安装检修方便，连接简单。5.6.2 导体截面选择和校验（1）按经济电流密度选择对于全年平均负荷较大，母线较长，传输容量也较大的回路，均应按经济电流密度选择。S= S：经济截面 Ig；工作电流A J：经济电流密度查1995年电力部颁发的经济电流密度表（2）按短路热稳定检验S 其中 S: 所选导体截面mm2C: 热稳定系数Kf: 集肤效应系数本变电所220KV侧选择母线型式为LGJ-240/30型钢芯铝绞线，60KV侧选LGJ-88/55型钢芯铝绞线。5.7避雷器的选择5.7.1 避雷器的设计原则（1）配电装置的每组母线上应装设避雷器。（2）110-220KV线路侧一般不装设避雷器。避雷器也是目前广泛使用的，但它存在着各种电压作用下的老化问题，寿命和热稳定问题，在价格上同磁吹阀型避雷器相比没有明显的优越性，在特殊情况下才被使用。管型避雷器由于动作时形成截波对变压器的纵向绝缘不利，所以不被采用。FZ避雷器的造价远远低于FC2避雷器，两者的工作能力相差不大，考虑经济利益，本设计全部选用FZ避雷器。本变电所220KV侧选择型号为FZ-220J的避雷器，60KV侧选择型号为FZ-60的避雷器，变压器中性点选择XING型号为FZ110的避雷器。表57 220KV侧避雷器参数表型号额定电压有效值（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值8/20S雷电冲击波残压峰值不大于（KV）不小于不大于5KA10KAFZ-220J220200448KV536KV652715表58 60KV侧避雷器参数表型号额定电压有效值（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值8/20S雷电冲击波残压峰值不大于（KV）不小于不大于5KA10KAFZ-606070.5140KV173KV227250表58 变压器中性点避雷器参数表型号额定电压有效值（KV）灭弧电压有效值（KV）工频放电电压有效值8/20S雷电冲击波残压峰值不大于（KV）不小于不大于5KA10KAFZ-110110125254KV312KV375415沈阳工程学院毕业设计（论文）第六章 配电装置的设计配电装置是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。6.1电气布置 在220KV变电所设计中，电气布置的设计是比较关键的一步，在布置中要考虑主接线所确定的形式和间隔，考虑变压器设置地点，考虑避雷设备的设置，控制电缆的走向进行总体布局。在布置中要考虑监视、运行方便、占地面积小、节约控制电缆、出线合理等要求。1. 电工建筑物总平面布置的基本要求：2. 满足电气生产工艺流程要求。3. 慎重确定最终规模，妥善处理分期建设。4. 布置紧凑合理，尽量节约用地。5. 结合地形地质，因地制宜布置。6. 符合防火规定，预防火爆事故。7. 注意风象朝向，有利环境保护。8. 控制噪声。9. 合理分区，方便管理。10. 有利于交通运输及检修活动。11. 工建筑物与外部条件相适应。6.2配电装置设计原则查高压配电装置设计技术规程高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并应根据电力系统条件，自然环境特点和运行，检修等要求，合理地制订布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新布置，新设备和新材料，使设计做到设计先进，经济合理，运行可靠，维护方便。6.3配电装置型式的选择配电装置型式的选择，应考虑所在地的地理情况及环境要求，通过技术比较确定，一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式，110KV以上多为屋外式，故本变电所设计采用屋外式配电装置。6.3.1 屋外配电装置的特点（1） 土建工作量和费用较小，建设周期短。（2） 扩建比较方便。（3） 相邻设备之间距离较大，便于带电作业。（4） 占地面积较大。（5） 受外界环境影响，设备运行的条件较差，须加强绝缘。（6） 不良气候对设备维修和操作有影响。6.3.2 屋外配电装置的种类 根据电器和母线的布置高度，屋外配电装置可分为：高型、半高型、中型。中型配电装置按照隔离开关的布置方式又分为普通中型和分相中型两种。6.3.3 屋外配电装置的最小安全净距 表61 屋外配电装置的最小安全净距 单位（MM）符号适用范围220KV60KVA1带电部分至接地部分之间1800650A2不同相的带电部分之间2000650B1带电作业时带电部分至接地部分之间25501400B2网状遮拦至带电部分之间1900750C无遮拦裸导体至地面之间43003100D平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间380026006.3.4 屋外配电装置的若干问题（1）母线及构架本变电所母线选用软母线钢芯铝绞线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。软母线可选用较大的档距，但档距越大，导线弧垂越大。（2）电缆沟和通道屋外配电装置中电缆沟的布置，应使电缆所走的路径最短。一般横向电缆沟布置在断路器和隔离开关之间，大型变电所的纵向电缆沟因电缆数多，一般分为两路，大中型变电所内一般应铺设3M宽的环行道。结论 配电装置型式的选择，应考虑所在地的地理情况及环境要求，通过技术比较确定，一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式，110KV以上多为屋外式，故本变电所设计采用屋外式配电装置。第七章 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，均应装设瓦斯保护，当油箱内不故障产生清为瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源侧断路器。2.相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护火电流速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能起保护作用。容量为6300KVA一下并列运行的变压器，以及10000KVA一下单独运行的变压器加装电流速断保护（本设计不加装电流速断保护）容量为6300KVA及以上，厂用工作变压器和并列运行的变压器，应装设纵联差动保护，对所有升压变压器及15000KVA及以上的降压变压器，一般宜采用三相三继电器式接线。3.相间后备保护 为了防止外部短路所引起的过电流合作为变压器的后备保护，在变压器上可装设过电流保护。对于单侧电源的双卷降压变压器，如高压侧中性点有可能直接接地运行，为防止高压侧电网中发生接地故障时导致保护非选择性动作，供高压侧过电流保护用的电流互感器二次线圈可接成三角形。4.中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。110KV及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧获三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。（110KV及以上中性点直接接地采用分级绝缘）5.过负荷保护对于400KV及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的后备电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护，过负荷保护迎接于一相电流上，带有时限动作与信号。6.过电流保护过激磁保护适用于500KV及以上的大容量的变压器，本设计不加装此保护。通过以上的分析可以确定变压器应加装的保护及保护安装位置，见表7-1。表7-1 变压器保护及其安装位置保护类型安装位置瓦斯保护变压器油枕和油箱间纵联差动保护变压器两侧过电流保护电源侧零序电流保护变压器中性点接地侧过负荷保护高压侧7.3母线保护和断路器失灵保护7.3.1 母线保护配置原则母线故障是电气设备最严重的 故障之一，它将使连接在母线上的所有元件被迫停电，当未装设专用的母线保护时，如果母线故障，只能依靠相邻元件保护的后备保护作用切除，这将延长故障切除时间，并往往会扩大停电范围，对高压电网安全运行不利，因此，35500KV的发电厂或变电所母线上，在下列情况下，应装设专用的母线保护装置。1.110KV及以上双母线。2.110KV及以上单母线，重要发电厂或110KV及以上重要变电所的3566KV母线需按照装设全线速动保护的要求，必须快速切除母线上的故障时，应装设。专用保护应根据母线的重要程度应满足以下要求：对于双母线并列，母线保护应保证先跳开母联断路器，以防止失去选择性。对于平行线接于不同的母线，当母线保护动作时，应闭锁横差保护，以防止误动作。母线保护不限制母线运行方式，在母线破坏固定联结时，母线保护装置能有选择性的动作。在一组母线或一般母线无电合闸时，应能快速而有选择性的切除故障母线。在外部短路不平衡电流的作用下或交流回路断线时，母线保护不应动作。7.3.2 双母线保护目前已被使用的母线保护有以下几种：1.母线完全差动保护。2.母线不完全差动保护。3.双母线固定连接的完全差动保护。4.母联电流相位比较式母线保护。5.电流相位比较式母线保护。目前在110220KV电网中应用较多的是母联电流相位比较差动保护，这种保护适用于并列运行的双母线母联断路器合闸运行，不限制元件连接方式（但每一组母线上至少要保留一支电源回路）具有较高的可靠性与选择性。目前已逐渐取代母联电流相位比较差动保护，较广泛用于110220KV的双母线系统。本设计220KV侧和60KV侧母线均采用母联电流比相式差动保护，保护选择见表7-2所示。7.3.3 断路器失灵保护220KV及以上电压的电网中，各厂站相应电压级均应装设。在高压和超高压电网中，断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普遍的采用，其目的是当发生故障时断路器拒动（含跳闸回路异常因素所致）时，快速而有选择性的切除故障。7.4 线路的保护装置7.4.1 220KV侧线路保护1.配置原则1）规程规定：110-220KV直接接地电力网的线路，应装设反应接地短路的保护装置，双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。2）规程规定：110220KV电网的线路上，应装设线路快速动作的高频保护作为主保护，距离保护作为后备保护。当线路上发生故障时，如不能全线快速的切除故障；则系统的稳定运行将遭到破坏。在双侧电源线路上，如果要求全线速动切除故障时。2.220KV线路的接地保护1）宜装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护。2）对某出线路，如方向性的接地距离保护可以明显改善整个电力网接地保护的性能时，可装设接地距离保护并辅之以阶段式零序电流。3）正常运行方式下保护安装处短路，电流速断保护有1.2以上灵敏度时，则可装设此相保护。4）高频保护：采用相差高频保护相差高频保护适用于200KM以内的110220KV输电线路。主要优点：相差高频保护在非全相运行时不会误动作，所以无需加非全相的闭锁装置，简化接线，同时在系统振荡过程中，被保护线路内部发生故障时，相差高频保护瞬时的切除故障。高频保护工作状态不受电压回路断线影响，测量元件均反应电流量无电压回路。经过以上分析确定220KV线路保护。主保护：高频保护。后备保护：三段式距离保护。接地保护：零序、段保护。7.4.2 60KV侧线路保护并列运行的平行线路，可装设横联差动方向保护或电流平衡保护作为主保护，距离平衡保护作为后备保护。主保护可以选用横联差动方向保护有相继动作区和死区，而电流平衡保护只有相继动作无死区，并且相继动作区比横差动保护小，而且动作迅速，灵敏度足够大，并且接线简单等优点，其缺点是只能应用于有电源的一侧的双回路上，在无源的一侧不能采用，这一缺点对本设计不产生影响，因此主保护采用电流平衡保护。表7.3 线路保护选择表线路保护220KV侧主保护高频差动保护后备保护三段式距离保护接地保护零序、段电流保护60KV侧主保护电流平衡保护后备保护三段式距离保护表7.4 变电所继电保护配置一览表变压器保护主保护瓦斯保护纵联差动保护后备保护过电流保护零序电流保护过负荷保护母线保护220KV侧母联电流比相式差动保护60KV侧母联电流比相式差动保护线路保护220KV侧主保护高频差动保护后备保护三段式距离保护接地保护零序、段电流保护60KV侧主保护电流平衡保护后备保护三段式距离保护7.5自动装置的规划设计7.5.1 电力系统自动装置的设计应根据运行需要，考虑使用效果和利用率等因素，合理的确定方案。同时还应从充分发挥原有的自动装置的作用，自动装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性。自动装置应力求简单、可靠、使用元件和触点尽量少，接线简单，便于运行维护。7.5.2 合闸装置应按下列规定装设7.5.2.1 合闸装置应按下列规定装设1.1KV及以上的架空线路和电缆与架空的混合线路，当具有断路器时，应装设自动重合闸。旁路短路器和兼作旁路的母线联络断路器或分段断路器。一般装设自动重合闸。2.电力变压器和母线，必要时可装设自动重合闸。7.5.2.2 220KV以下单侧电源线路的自动重合闸，按下列规定装设1.一般采用三相式一次重合闸。2.当断路器断流容许时，有些线路可采用两次重合闸。7.5.2.3 220KV和330KV线路的自动合闸，按下列规定装设1.一般装设综合重合闸，即当线路上发生其他故障时，实现单相重合闸，发生其他故障时，实现三相重合闸。2.根据电力网结构和被保护线路的特点，某些情况下为了简化，采用三相自动重合闸。7.5.3 自动重合闸装置应符合以下要求1.自动重合闸一般由控制开关位置与断路器位置不对应的原理起动，或用保护装置起动。2.用控制开关或通过遥控器将断路器断开时，自动重合闸均不应动作。3.装置的动作次数应符合预先的规定。在任何情况下，均不应时断路器重合次数超过规定。4.自动重合闸装置动作后应自动复归。5.自动重合闸装置应能实现重合闸后加速继电保护动作。6.当断路器不处于正常状态时，不允许实现自动重合闸应将自动重合渣装置闭锁。本变电所设计，220KV侧线路装设综合重合闸。60KV侧线路采用三相一次重合闸。7.5.4 备用电源和备用设备自动投入1.查电力系统自动装置书备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动将备用电源或设备投入工作，使用户不至于停电的一种装置。2.备自投装置的接线应满足以下要求1）只有当工作电源断开以后，备用电源才能投入2）工作母线上无论何种原因失去电压时，备自投应投入3）备用电源自动投入装置只允许将备用电源投入一次3.备用电源或备用设备的自动投入装置，在下列情况下装设1）发电厂的厂用电和变电所的所用电2）由双电源供电的变电所，其中一个电源经常断开作为备用3）降压变电所内有备用变压器或有相互为备用的母线段4.当备用自动投入装置时，如备用电源投于故障时，必要时使其保护装置加速动作本变电所设计，为了确保不间断供电，变电所的电源均应装备自投装置。沈阳工程学院毕业设计（论文）第八章 变电所的过电压保护 81 防护措施变电所是电力系统的主要组成部分，在选择好设备，确定好主接线以及二次回路配置完好之后，还必须进行过电压保护设计，以防止直击雷和雷电波入侵损坏设备。过电压保护有避雷针、避雷线和避雷器。避雷针一般用于保护发电厂和变电所，避雷针（线）高于被保护设备，其作用是将雷电吸引到避雷针本身，将雷电流引入大地，从而保护了设备免遭雷击。避雷针需要有足够截面的接地引下线和良好的接地装置。避雷针的保护范围可以根据模拟实验和运行经验来确定。82发电厂和变电所直击雷保护的基本原则1.所有的户外配电装置，较高建筑物以及易燃易爆装置，都应该在避雷针的保护范围之内，以免受到直接的雷击。2.保护物之间应该有一定的距离，以免雷击避雷针时造成反击：即从避雷针至被保护设备发生放电。对于60KV及其以下的配电装置，由于绝缘水平较高，不容易造成反雷击，为了降低造价并且便于布置，可以将避雷针装设在门形构架上。发电厂的主厂房上一般不装设避雷针，以免发生感应或是反击使继电保护动作或造成绝缘损坏，但是在变压器的门型构架上不得装设避雷针。3.确定避雷针的布置，首先应该考虑利用照明灯塔，同时满足避雷针与带电装置带电部分在地中和空气中应该有最小距离的要求：即每支避雷针距离构架最小为5m以上，其接地线在地下与设备的接地线最小相距3m以上。83 避雷针的设计831 单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围的保护范围可以按照下列方法确定：在高度为hx水平面上的保护半径可以按下式计算：当hxh/2时，Rx=(h-hx)*p当hxh/2时，Rx=(1.5h-2hx)*p式中 h-避雷针的高度（米） p-高度影响系数，当h30m时，p=1; 当30mh120m时，p=5.5/h832 两支等高避雷针的保护范围 为了确定两针之间的保护范围，必须得先求出圆弧最低点0处的高度（h0）, h0可以按照下面的公式计算： h0=h-D/7p其中，h：雷针的高度； D：相邻两针之间的距离（m）; P：根据避雷针的高度大小可以计算出来的一个数值。在0点所在截面中，高度为hx的水平面上保护范围的一侧宽度可以按照下面的公式计算： 即 bx=1.5（h0-hx） 注意：两针之间的距离必须小于7p，当被保护物体高度为hx时，两针之间的距离必须小于7（h- hx）p。833 三支等高针的保护范围 三支等高针形成的三角形的外侧保护范围应该分