220KV变电站电气部分初步设计方案.doc

220KV变电站电气部分初步设计方案 主变压器台数和容量的确定2.1 主变压器选择的要求：1. 和电力系统连接的主变压器一般不超过两台。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 一台主变压器。2.变压器装设两台及以上主变压器时 ，每台容量的选择应按照其中任一台停用时，其余变压器容量至少能保证所供电的全部一级负荷或为变电所全部负荷的6075。通常一次变电所为75，二次变电所为60。3. 变电所的主变压器一般采用三相变压器，因制造或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220KV枢纽变电所中，一般采用相变压器组，当装设一组单相变压器时，应设有备用相，当主变压器超过一台，且各台容量满足上述要求时，单相变压器组可不装设备用相。4. 变电所中的变压器在系统调压有要求时，一般采用带负荷调压变压器，如受设备制造限制时，可采用独立的调压变压器预留位置。5. 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”型和“”型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定2.2 主变压器台数的确定1. 根据规程，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。2.3 主变压器容量及型式的确定（1） 变电所中，主变压器一般采用三相式变压器，其容量应根据电力系统5-10年的发展规划进行选择。装有两台及以上主变压器的变电所中，当一台停运时，其余主变压器的容量至少能保证所供的全部负荷的70%。（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）根据计算，确定选择两台容量为63000KVA的变压器，查电力 设备手册选用两台双卷有载调压变压器，其型号为SFP763000/220，电压为2202*2.5/63KV，采用YN，d11连接组，附套管电流互感器，其具体型号和参数见表2.1。型 号SFP7-63000/220额定容量（KVA）63000额定电压高压2422*2.5%空载电流(%)1.0低压63负载损耗(KW)245空载损耗(KV)73连接组别YN,dn阻抗电压(%)12.5轨距2000/1435质量(T)上节油箱11外开尺寸(长*宽*高)1670*4840*6910油29.38运输101.39(带油)总质量119.41生产厂沈阳变压器厂正常运行时，两台变压器全 部投入。当其中一台停运检修时，考虑变压器的过负荷能力，另一台仍能达到全部负荷的70以上。表2.1 所选SFP763000220变压器的主要参数第三章 主接线形式的选择及说明3.1 主接线的设计原则：变电所电气主接线是电力系统接线的主要主成部分，它表明了发电机 、变压器、线路和断路器等设备的数量和接线方式，从而实现安全的发电、输变电、配电的任务。根据设计规程，变电所主接线应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。同时还应考虑以下的因素：（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线回数的多少对主接线的影响。（4）考虑主变台数对主接线的影响。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。3.2 主接线的设计要求：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）主接线可靠性含一次部分和相应组成的二次部分运行中可靠性的综合。（3）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。（4）要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用。2. 灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：（1）高度要求，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. 经济性（1）投资省a.主接线力求简单，节省断路器隔离开关、互感器、避雷器等一次设备。b. 要能使断电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次 设备和控制电缆。c. 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。d. 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。（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 主接线的选择：规程如：110-220KV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12-16回时，在一组母线上设置分断断路器，而双母线运行方式在6-220KV电压的配电装置中，通常是以 保证用户供电，所必需的可靠性。根据上述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）采用单母分段的接线形式，二次侧（60KV侧）采用双母线的接线形式；第二种方案是一次侧（220KV侧）采用双母的接线形式，二次侧（60KV侧）采用双母线的接线形式。3.3.1第一种方案主接线图（如图3.1）：图3.1第一种方案主接线图此种方案的特点：一次侧（220KV侧）采用单母分段接线形式优点：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。缺点：是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上所有回路都要在检修期间长时间停电。二次侧（60KV侧）采用双母线接线形式为了避免单母分段在母线或母线隔离开关故障或检修时，连接在该段母线上的回路都要在检修时间长时间停电，而发展成双母线这种接线，每一回路都通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上，两组母线同时工作，并能过母线联络断路器并联运行。优点：（1）可以轮流检修母线而不致使供电中断。 （2）检修任一回路的母线隔离开关时，只需停该回路。 （3）母线故障后，能迅速恢复供电。 （4）调度灵活。 （5）扩建方便。 （6）便于试验。缺点：增加了母线长度和使回路增加了一组母线隔离开关，还使配电装置架构增加，占地面积增大，投资增我，由于隔离开关较多，容易误操作。3.3.2 第二种方案主接线图（如图3.2）：3.2第二种方案主接线图一次侧（220KV侧）采用双母线接线形式二次侧（60KV侧）采用双母线接线形式图此种方案的特点：双母线接线形式的特点上面已经介绍。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。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。3.4 主接线的确定：两种方案进行比较：11首先，一次侧两种接线形式的比较：单母分段虽然较双母线减少母线长度和隔离开关的数量，而且占地面积也较小，但是单母分段接线当一段母线或母线隔离一关故障或检修时，都会使该段母线上所有回路的检修期间长时间的停电，而这对重要负荷的供电可靠性是不允许的。双母线接线形式虽然占地面积较大，投次较高，但是其其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：双母带旁路的接线增加了一条母线和隔离开关和断路器的数量，经济性较差，但可靠性优于双母线接线，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。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）采用双母线带旁路的接线形式。 第四章 短路计算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，应接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裣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，则应按严重情况计算。4.5 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。4.6 计算方法标么值法：取基准容量SB100MVA，基准电压UBUav计算用公式：线路电抗： 式(4-1)变压器电抗： 式(4-2)短路电流周期分量有效值： 式(4-3)短路电流冲击值：ich2.55IK 式(4-4)标么值转为有名值： 式(4-5)具体计算过程及结果见第十章短路计算的内容。第五章 主要电气设备的选择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。在运行电器选择时，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。5.1 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。表5.1为待设计变电所的主要电器设备。表5.1主要设备选择一览表设备名称安装地点型号断路器220KV侧LW(OFPI)-22060KV侧LW(OFPI)-63隔离开关220KV侧母线GW6-220220KV侧出线GW6-22060KV侧GW5-63电流互感器220KV侧LCWB6-22060KV侧LCWB5-63电压互感器220KV侧JDCF-22060KV侧JDCF-63避雷器220KV侧FZ-220J60KV侧FZ-60主变中性点FZ-110母线220KV侧LGJ-185/3060KV侧LGJ-300/40第六章 配电装置6.1 高压配电装置和设计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，作主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办法、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面积大占地面积大。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，母线一般采用饺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，投资较长。设计高压配电装置时，还应遵循以下设计原则：1用地。2安全和操作巡视方便。3检修和安装条件。4导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行。5三材，降低造价。6设备选型。6.2 设备的配置6.2.1 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.短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形式变压器均宜配置隔离开关。6.2.2 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电压互感器3.当需监视和检测线路上有、无电压时，出线侧的一组上应装设电压互感器。6.2.3 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。6.2.4 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12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置一组接地隔离开关，双母线接地两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地隔离开关。3.旁路母线一般装设一组接地隔离开关，装设在旁路隔离开关的旁路线线侧。4.63KV及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地隔离开关。6.2.5 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，变压器中性点分极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。6.3 配电装置的选择本设计为22060KV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LGJ18530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13左右。同时选择220KV出线和60KV出线两个断面图。第七章 防雷装置保护的规划计划注：规程规定：为防止雷直击电力系统，一般采用避雷针和避雷线。7.1 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。7.2 发电厂及变电所的防雷保护内容：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。发电厂及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。7.3 变电所防雷保护对象A类：电工装置B类：需要采取防雷措施的建筑物和构筑物7.4 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。7.5 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7.6 避雷针的保护范围计算：7.6.1 rx的确定与单支避雷针同rx（h-hx）p-hxh/2 式(7-1)rx（1.5h-2hx）p-hxh/2 式(7-2)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=5.5h h120m,p=5.5h 式(7-3)7.6.2 保护全面积的条件D8hap 式(7-4)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。7.7 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。第八章 继电保护及自动装置设计8.1 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结果：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，必须迅速而月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。8.2 变压器保护的配置8.2.1 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一下列并运行的变压器，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，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，并作为相领元件的后备保护。（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茶保护，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，该可以确定变压器应加装的保护及保护安装位置，见表8.1。表8.1 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8.3 母线保护和断路器失灵保护8.3.1 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。8.3.2 双母线接地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全闸运行，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。目前已逐渐取代阻抗电流差动保护，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8.2所示。表8.2 母线保护选择表母线保护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8.3.3 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。8.4 线路的保护装置8.4.1 220KV侧线路保护1.配置原则(1）规程规定：110220KV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。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，相差高频保护瞬间时的切除故障。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。8.4.2 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。综上述分析，60KV侧线保护为：主保护：电流平衡保护。后备保护：距离保护。线路保护选择见表8.3所示。表8.3 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8.4为本变电所所选保护一览表，表中具体的列出了本设计的变电所的所有选择的保护类型及其所选保护的安装位置，具体说明及原则见以上说明书中的说明表8.4 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侧主保护离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8.5 自动装置的规划设计8.5.1 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。8.5.2 合闸装置应按下列规定装设8.5.2.1 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。8.5.2.2 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。8.5.2.3 220KV和330KV线路的自动重合闸，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，在某些情况下为了简化，采用三相自动合闸。8.5.3 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工作。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闸装置闭锁。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。8.5.4 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.备用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备用的母线段(4）生产过程中某些重要机组有备用机组4.当备用自动投入装置动作时，如果用电源或设备投于故障时，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。第二篇 毕业设计计算书第九章 变选择计算部分9.1 主变压器的选择： 9.1.1 总容量的确定1.通过对待设计变电所原始资料中变电所60KV用户负荷表分析，进行计算得： 将任务书中数据代入公式可得变电所60KV侧用户总容量： 式(9-1)2.折算到变压器的容量（考虑负荷同时系数和线损） 式(9-2)3.据主电压器容量选择规定（停一台主变后，余者能带70%的负荷） 式(9-3) 选2台63000KVA主变压器，正常运行时，两台变压器全部投入。当其中一台停运检修时，考虑变压器的过负荷能力，另一台仍能达到全部负荷的70以上。第十章 短路计算10.1 所用计算公式：1.变压器：X*=Ud%*SB/100SN 式(10-1)2.发电机：X(G)*=Xd*SB/SN 式(10-2)3.线路：X1*=X1*L*SB/UB2 式(10-3)4.网络变换(1）/Y变换 式(10-4)(2）Y/变换 式(10-5)网络图如下： 图10.1星-角变换网络图10.2 系统等值计算电路图(图10.2)电力系统接线图见毕业设计任务书图10.2系统等值计算电路图取=100MVA, =，求得等值电路图中各阻抗标幺值如下：电力系统电抗为： 式(10-6)发电机电抗为： 式(10-7)变压器电抗为： 式(10-8)线路阻抗： 式(10-9)将原图化简得(图10.3)：图10.3 系统等值电路图10.3 220KV母线上K1点发生短路时的辞别短路计算当K1点上发生三相短路时高压侧发生三相短路时的短路图：图10.4 当K1点上发生三相短路时系统等值电路图进行星角变换：图10.5 当K1点上发生三相短路时系统等值简化电路图 式(10-10) 进行化简：图10.6 当K1点上发生三相短路时系统等值简化电路图进一步化简：图10.7 当K1点上发生三相短路时系统等值简化电路图计算电抗为：查表得电源 各时刻短路电流标幺值：0秒： 2秒：4秒：查表得电源 各时刻短路电流标幺值：0秒： 2秒：4秒：查表得电源 各时刻短路电流标幺值：0秒： 2秒：4秒： K1点短路时各电源不同时刻对其的短路电流的有名值：表10.1 K1(3)点短路时各电源不同时刻对其的短路电流有名值短路时间0s2s4sK1三相短路电流有名值（KA）7.646.246.2810.4 60KV母线上K2点发生短路时的短路计算首先进行网络化简，化简后的网络图见图(图10.6)：图10.8 K2点发生短路时系统等值简化电路图图10-8 60KV侧发生三相短路时的系统等值电路图对该网络进行“星-网”变换求出G1、G2、G3、对K2、点的电抗值 式(10-15) 式(10-16)因此当60KV侧K2点发生三相短路时转移阻抗为： 式(10-17)各电源在短路点的转移电抗为： 式(10-18) 因为3.45所以I1*1Xjs1=0.165K2(3)点发生三相短路时的短路电流的标幺值，可查表气轮发电机计算曲线数字表得各电源对短路点的电流标幺值见表10.2所示。表10.2 K2(3) 点发生三相短路时的短路电流标幺值短路时间0s2s4s电源G11.2001.3001.320电源G20.7760.8200.820 所以，各电源对k2(3)点的短路电流有名值见表10.3所示。表10.3 K2(3)点短路时各电源不同时刻对其的短路电流有名值短路时间0s2s4sK1三相短路电流有名值（KA）7.646.246.28冲击电流有效值为：K1点： 式(10-19)K2点：冲击电流为： K1点： 式(10