220kv變電站畢業(yè)設計--220kv一次降壓變電所電氣部分設計

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　本文主要對220kV一次降壓變電所電氣部分進行設計，根據任務書的要求，設計的主要內容包括主變選擇、電氣主接線的擬定、短路計算、電氣設備選擇、配電裝置的規(guī)劃、繼電保護和自動裝置的規(guī)劃以及防雷保護的規(guī)劃等主要工作。本文中對主變的選擇、電氣主接線的擬定、配電裝置的規(guī)劃、繼電保護和自動裝置的規(guī)劃進行了詳細的說明，特別是對主變繼電保護

2、的規(guī)劃、動作原理等內容進行了深入的研究和思考。本文重點的計算部分包括短路計算、設備的選擇校驗計算、和避雷針的保護范圍計算等部分。其中短路計算包括對稱短路計算和不對稱短路計算兩部分，分別應用了計算曲線和正序等效原則；防雷計算中采用了等針高的計算方式。</p><p>　　本次設計既滿足了電力系統(tǒng)的安全、經濟、可靠、環(huán)保的基本要求，又重視了電力系統(tǒng)的長期規(guī)劃長遠的發(fā)展，注重了解和應用電力系統(tǒng)的新技術新設備，變電所進行

3、設計，是一次較為綜合性的實踐過程。是對以往所學專業(yè)知識的系統(tǒng)總結和提高。本設計屬于變電所電氣部分初步設計，能夠基本滿足任務書和畢業(yè)論文的總體要求。</p><p>　　關鍵詞 變電所，電氣系統(tǒng)，短路計算，電氣設備</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper The professiona

4、l graduate in system in electric power design is once more synthesize of training, it is we will during the period of school a profession for learning knowledge proceed theories and practice very good combination, make u

5、se of the theories knowledge proceeds with a profession for learning technical ability engineering design with science study. This graduate design thesis is a 220 kV declining to press to change to give or get an electri

6、c shock an electricity parts of</p><p>　　This design not only meets the power system security, economic, reliable, basic requirements of environmental protection, but also to the long-term power system plann

7、ing long-term development, focusing on understanding and application of new technologies and new power system equipment, substation design, is a more integrated practice. Is the knowledge learned in the past an

8、d upgrade the system. This design is part of the preliminary design of electrical substations and can basically meet the ove</p><p>　　Key Word substation，electric power system， short computing，electric

9、ity equipment</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄III</b></p><p>　　第一部分 說明書1</p><p>　　1 主變壓器的選擇1</p><p>　　1.1 主變選擇的有關規(guī)定1</p>

10、<p>　　1.2 主變選擇的原則1</p><p>　　1.2.1 主變臺數(shù)的確定1</p><p>　　1.2.2 變壓器形式的選擇1</p><p>　　1.2.3 主變容量的確定2</p><p>　　2 電氣主接線的選擇3</p><p><b>　　2.1 概述3<

11、/b></p><p>　　2.2 主接線的設計原則3</p><p>　　2.2.1 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用3</p><p>　　2.2.2考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模3</p><p>　　2.2.3考慮負荷的重要性分級和出線回路數(shù)多少對主接線的影響3</p><p>　　2.2.4考慮主變

12、臺數(shù)對主接線的影響4</p><p>　　2.2.5考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響4</p><p>　　2.3 主接線設計的基本要求4</p><p>　　2.3.1 可靠性4</p><p>　　2.3.2 靈活性4</p><p>　　2.3.3 經濟性5</p><p&g

13、t;　　2.4 主接線的確定5</p><p>　　2.4.1 對原始資料的分析5</p><p>　　2.4.2 主接線方案的擬定5</p><p><b>　　3 短路計算8</b></p><p><b>　　3.1 概述8</b></p><p>　　3.2

14、短路電流計算的主要目的8</p><p>　　3.3短路計算中的一般規(guī)定8</p><p>　　3.4電路元件參數(shù)的計算9</p><p>　　3.4.1基準值9</p><p>　　3.4.2各元件參數(shù)標么值計算9</p><p>　　3.4.3標么值表示的等值網絡9</p><p&g

15、t;　　3.5 三相短路電流周期分量計算10</p><p>　　3.5.1影響短路電流變化規(guī)律的主要因素10</p><p>　　3.5.2應用計算曲線的具體步驟如下：10</p><p>　　4 電氣設備的選擇11</p><p><b>　　4.1 概述11</b></p><p>

16、;　　4.1.1 一般原則11</p><p>　　4.1.2 選擇的一般問題11</p><p>　　4.1.3 選擇項目的說明11</p><p>　　4.2 高壓斷路器的選擇12</p><p>　　4.3 高壓隔離開關的選擇12</p><p>　　4.4 母線選擇13</p>&l

17、t;p>　　4.4.1軟導線介紹13</p><p>　　4.4.2一般要求14</p><p>　　4.4.3導體截面積的選擇與校驗14</p><p>　　4.5 電流互感器14</p><p>　　4.5.1參數(shù)選擇14</p><p>　　4.5.2一次額定電流選擇15</p>

18、<p>　　4.5.3電流互感器準確級15</p><p>　　4.5.4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗15</p><p>　　4.6 電壓互感器16</p><p>　　4.6.1 電壓選擇16</p><p>　　4.6.2 準確度選擇16</p><p>　　4.7 避雷器17</p>

19、<p>　　4.7.1 避雷器的參數(shù)17</p><p>　　4.7.2 避雷器的配置17</p><p><b>　　5 配電裝置19</b></p><p>　　5.1 屋內外配電裝置的安全凈距19</p><p>　　5.1.1 概述19</p><p>　　5.1.2

20、分類及特點19</p><p>　　5.1.3 屋內外配電裝置的安全凈距19</p><p>　　5.2 屋外配電裝置21</p><p>　　5.3 設計原則21</p><p>　　5.4 設計要求22</p><p>　　5.4.1 滿足安全凈距的要求22</p><p>　　

21、5.4.2 施工、運行和檢修的要求22</p><p>　　5.5 配電裝置形式的選擇23</p><p>　　6 繼電保護及自動化裝置規(guī)劃設計24</p><p>　　6.1 繼電保護在電力系統(tǒng)中的作用24</p><p>　　6.2 繼電保護的基本要求24</p><p>　　6.3 選擇保護配置及構成方

22、案時的基本要求24</p><p>　　6.4 主要設備繼電保護配置25</p><p>　　6.4.1 變壓器保護25</p><p>　　6.4.2 母線保護26</p><p>　　6.4.3 線路保護26</p><p>　　6.5 自動化裝置配置27</p><p>　　6

23、.5.1 自動重合閘27</p><p>　　6.5.2 備用電源自動投入裝置27</p><p>　　7 過電壓保護28</p><p><b>　　7.1 概述28</b></p><p>　　7.2 配電裝置的防雷保護28</p><p>　　7.3 防雷設計要求和所需資料28&

24、lt;/p><p>　　第二部分 計算書30</p><p>　　1 主變壓器的容量計算30</p><p>　　1.1變電所60kV的用戶總容量30</p><p>　　1.2變壓器的容量30</p><p>　　1.3主變壓器容量的選擇30</p><p>　　2 短路電流計算32&

25、lt;/p><p>　　2.1 系統(tǒng)等值網絡32</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)等值電路圖32</p><p>　　2.1.2 各元件電抗標幺值的計算32</p><p>　　2.2 點短路電流計算33</p><p>　　2.2.1 網絡化簡33</p><p>　　2.2.2 短

26、路電流計算35</p><p>　　2.3 點短路電流計算36</p><p>　　2.3.1 網絡化簡36</p><p>　　2.3.2短路電流計算38</p><p>　　2.3.3短路電流計算結果39</p><p>　　3 設備的選擇計算40</p><p>　　3.1 斷

27、路器的選擇40</p><p>　　3.1.1 220 kV側斷路器的選擇40</p><p>　　3.1.2 60kV側斷路器的選擇42</p><p>　　3.2 隔離開關選擇44</p><p>　　3.2.1 220kV側隔離開關的選擇44</p><p>　　3.2.2 60kV側隔離開關選擇4

28、5</p><p>　　3.3 電壓互感器選擇47</p><p>　　3.4 電流互感器的選擇48</p><p>　　3.4.1 220 kV側電流互感器選擇48</p><p>　　3.4.2 60kV側電流互感器選擇49</p><p>　　3.5 母線的選擇51</p><p

29、>　　3.5.1 220 kV側母線的選擇51</p><p>　　3.5.2 60 kV側母線的選擇52</p><p>　　3.6 避雷器的選擇53</p><p>　　4 避雷針的保護范圍計算55</p><p>　　4.1 避雷針的定位及針距55</p><p>　　4.2 變電所避雷針布置

30、圖55</p><p>　　4.3 保護范圍計算55</p><p><b>　　總結57</b></p><p><b>　　致謝58</b></p><p><b>　　參考文獻59</b></p><p><b>　　附錄60

31、</b></p><p>　　A1.變電所電氣主接線圖60</p><p>　　A2.變電所配電裝置平面圖60</p><p>　　A3.變電所高壓配電裝置斷面圖60</p><p>　　A4.全所防雷保護圖60</p><p><b>　　第一部分 說明書</b></p

32、><p><b>　　1 主變壓器的選擇</b></p><p>　　在各級電壓等級的變電所中，變壓器是主要電氣設備之一，其擔負著變換網絡電壓進行電力傳輸?shù)闹饕蝿?。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網絡經濟運行的保證。特別是我國當前的能源政策是開發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。</p><p>　　1.1 主變選擇的有關規(guī)定</p&g

33、t;<p>　?。?）主變容量和臺數(shù)的選擇，應根據《電力系統(tǒng)設計技術規(guī)定》SDJ161-85有關規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設計決定進行。凡有兩臺及以上主變的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證供應該所全部負荷的70%，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。</p><p>　　（2）與電力系統(tǒng)連接的220～330kV變壓器，若不受運輸條件限制，應選用三相變壓器。</

34、p><p>　　（3）變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有“Y”型和“△”型，高、中、低三側繞組如何組合要根據具體工程來確定。</p><p>　?。?）主變的冷卻方式，主變的一般冷卻方式有：自然冷卻方式、強迫油循環(huán)風冷卻方式、強迫油循環(huán)水冷卻方式 、強迫油循環(huán)導向冷卻方式等。大型變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻變壓器。</p>

35、<p>　?。?）主變調壓方式的選擇，應符合《電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程》SDJ161的有關規(guī)定。</p><p>　　1.2 主變選擇的原則</p><p>　　1.2.1 主變臺數(shù)的確定</p><p>　　為了保證供電的可靠性，變電所一般應裝設兩臺主變，但一般不超過兩臺主變，當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證共電時，可裝設一臺主變。對大型

36、樞紐變電所，根據工程的具體情況，應裝設2～4臺主變。</p><p>　　在本次設計中，選用兩臺主變壓器。</p><p>　　1.2.2 變壓器形式的選擇</p><p>　　（1）主變壓器一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在220kV的變電所中，可采用單相變壓器組。當裝設一組單相變壓器時，應考率裝備用相，當主變超過一組且各組容量滿足全所負荷的75%時，

37、可不裝設備用相。</p><p>　　（2）當系統(tǒng)有調壓要求是，應采用有載調壓變壓器。對新建的變電所，從網絡運行的觀點考慮，應注意選用有載調壓變壓器，其所附加的工程造價，通常在短期內是可以回收的。</p><p>　　（3）與兩個中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負荷較大或與高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需要作技術經濟比較。</p><p>　

38、　（4）本次設計的變電所，電壓等級為220/60kV為一次降壓變電所以應采用雙繞組變壓器。</p><p>　　1.2.3 主變容量的確定</p><p>　　根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。凡有兩臺及以上主變的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證供應該所全部負荷的70%，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。</p>

39、<p>　　主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10～20年的負荷發(fā)展。</p><p>　　同級電壓的單臺降壓變壓器的級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行系列化，標準化。在本次設計中，兩臺主變壓器為相同容量。</p><p>　　變壓器最大負荷按下式確定：</p><p>　　Pmax=K0∑P

40、 （1.1） </p><p>　　式中 K0—負荷同時系數(shù)；</p><p>　　∑P --按負荷等級統(tǒng)計的綜合用電負荷。</p><p>　　對于兩臺主變壓器的變電所，其主變壓器的額定容量可按下式確定：（重要負荷占70%以下）</p><p>　　SN≥ 0.7Smax =0.7 K0×1.05Smax

41、 （1.2）</p><p>　　上式中考慮5%的線路損耗。如果重要負荷超過70%，則按原始資料中的百分比代替70%計算，來確定主變壓器的額定容量。</p><p>　　本次設計變壓器選用SFPZ4-63000/220型變壓器，其參數(shù)如表1.1所示:</p><p>　　表1.1 變壓器參數(shù)表</p><p>

42、　　S—三相變壓器；F—風冷；P—強迫油循環(huán)；Z—有載調壓；63000—額定容量（kVA）；220—額定電壓（kV）</p><p>　　2 電氣主接線的選擇</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　電氣主接線是多種主要電氣設備（如發(fā)電機、變壓器、開關、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連

43、接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電氣設備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結圖，稱為電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經濟運行以及對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護擬定等都有著密切的關系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時完成的，所以主接線設計的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時也影響到工農業(yè)生產和人民生活。因此，主接線設計是一個綜合性問題。

44、 </p><p>　　變電所的電氣主接線應根據該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量，負荷性質，線路，變壓器連接元件總數(shù)，設備特點的條件確定。并應綜合考慮供電可靠，運行靈活，操作檢修方便，投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。</p><p>　　在主接線設計時，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，根據本變電所在系統(tǒng)中的地位，進出線回路數(shù)，負荷情況，工作特點，周圍環(huán)境條件等確定合理的設計方案。&l

45、t;/p><p>　　2.2 主接線的設計原則</p><p>　　2.2.1 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用</p><p>　　變電所在電力系統(tǒng)中地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所可以分為樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所和中間變電所，它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性靈活性和經濟性的要求也不同。</p><p>　

46、　2.2.2考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模</p><p>　　變電所主接線設計應根據5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據負荷的大小和分布，負荷增長速度以及地區(qū)網絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接的電源數(shù)和出線回數(shù)。</p><p>　　2.2.3考慮負荷的重要性分級和出線回路數(shù)多少對主接線的影響</p><p>　　對于一級負荷，

47、必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。</p><p>　　2.2.4考慮主變臺數(shù)對主接線的影響</p><p>　　變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型的變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其

48、對主接線的可靠性，靈活性的要求也高，而對于容量小的變電所，要求則相對較低。</p><p>　　2.2.5考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響</p><p>　　發(fā)、送、變的備用是為了保證可靠的供電，適用負荷突增，設備檢修，故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無而有所不同，例如：當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路，變壓器的數(shù)

49、量等，都直接影響主接線的形式。</p><p>　　2.3 主接線設計的基本要求</p><p>　　變電所的電氣主接線應根據該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量，負荷性質，線路，變壓器連接元件總數(shù)，設備特點等條件確定。并應該綜合考慮供電可靠，運行靈活，操作檢修方便，投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求。</p><p><b>　　2.3.1 可靠性&

50、lt;/b></p><p>　　所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準就是運行實踐，經過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線，經過優(yōu)選?，F(xiàn)今采用主接線的類型并不多，主接線的可靠性是它所的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的，一種主接

51、線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。評價主接線的標志是：</p><p>　?。?）斷路器檢修時是否影響供電</p><p>　?。?）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)與停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶供電</p><p>　　（3）變電所全部停電的可靠性</p><p>　?。?）有些國家以每年用戶不

52、停電時間的百分比來表示供電所的可靠性，先進的指標都在99%以上。</p><p><b>　　2.3.2 靈活性</b></p><p>　　主接線的靈活性有以下幾個方面要求：</p><p>　?。?）調度要求：可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下，檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求</p&g

53、t;<p>　?。?）檢修要求：可以方便的停運斷路器，母線及其繼電保護設備進行安全檢修且不致影響對用戶的供電。</p><p>　?。?）擴建要求：可以容易的從初期過度到終期接線，便在擴建時，無論一次和二次設備改造最小。</p><p><b>　　2.3.3 經濟性</b></p><p>　　主接線在滿足可靠性與靈活性要求的前

54、提下要做到經濟合理，減小占地面積，減少電能損耗，盡量節(jié)省投資。</p><p>　　2.4 主接線的確定</p><p>　　2.4.1 對原始資料的分析</p><p>　　根據任務書上所給的原始資料可知，本次設計的變電所的電壓等級為220/60kv，為一次降壓變電所的目的主要是為重工業(yè)城市的工業(yè)區(qū)工廠供電（有重要負荷）。該變電所有兩個電壓等級，分別為220kV和

55、60kV。220kV側有兩回進線，60kV側有12回出線。</p><p>　　2.4.2 主接線方案的擬定</p><p>　　根據該變電所的電壓等級和進出線回數(shù)</p><p>　　220kv側：可采用的主接線形式有單母分段接線和單母分段帶旁路母線接線</p><p><b>　　(1)單母分段接線</b></

56、p><p>　　出線回路數(shù)增多時，單母線供電不夠可靠，一臺斷路器檢修該回路停電，母線故障相應回路停電，兩段母線同時停電的機率較小，不可能全所停電，而需用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。 </p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　1)接線簡單，經濟，方便；</p><p>　　2)用斷路器把母線分

57、段后，可以進行分段檢修，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；</p><p>　　3)當一段母線發(fā)生故障分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　1)當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電；</

58、p><p>　　2)當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；</p><p>　　3)擴建時需向兩個方向均衡擴建.</p><p>　　單母線分段接線如圖2.1</p><p>　　圖2.1 單母線分段</p><p>　　單母分段帶旁路母線接線形式</p><p>　　規(guī)程規(guī)定，采用母線分段或

59、雙母線的110-220kV的配電裝置，在滿足下列條件時可以不設旁路母線：當系統(tǒng)允許停電檢修時，如為雙回路供電或負荷點可又線路其他電源供電；當線路允許斷路器停電檢修；配電裝置為屋內型為節(jié)約配電面積可不設旁路母線而用簡易隔離開關代替；采用維修周期較長的SF6斷路器或全封閉組合電器。</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　1)一臺斷路器檢修該回路不

60、停電，供電可靠性增強；</p><p>　　2)母線故障可保住更多重要負荷；</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　1)增加一臺斷路器的投資；</p><p><b>　　2)占地面積大</b></p><p>　　單母分段帶旁路母線形式接線如圖2.

61、2</p><p>　　圖2.2 單母線分段帶旁路母線</p><p>　　由上分析可知，本次設計采用設計的初步計劃用SF6斷路器，且變電所本身220kV側為2回出線，出線回路數(shù)較少，因此經濟性可靠性等多方面分析，采用單母線分段。</p><p>　　60kV側：可采用的主接線方式有雙母線接線，雙母分段接線以及雙母帶旁路接線。根據《變電所設計》所述，有可能停電檢修斷

62、路器，并且60kV側所有用戶都為雙回路供電，因此可不設旁路母線。</p><p><b>　　(1)雙母線</b></p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　1）可以輪流檢修母線而不致中斷供電；</p><p>　　2）檢修任一回路隔離開關時，只停該回路，母線故障后，可迅速恢復

63、供電；</p><p>　　3）調度靈活，各電源和負荷回路可以任意分配到某一組母線上；</p><p>　　4）有利于擴建和便于試驗。</p><p>　　缺點：使用設備多（特別是隔離開關），配電裝置復雜，投資較多；在運行中隔離開關作為操作電器，容易發(fā)生誤操作。接線方式如圖2.3</p><p>　　圖2.3 雙母線接線方式</p>

64、;<p>　　(2)雙母帶旁路接線</p><p>　　這種接線方式具有很高的可靠性和靈活性，但增加了母聯(lián)斷路器和旁路斷路器數(shù)量，配電裝置投資較大。</p><p>　　綜上所述，雖然本次設計任務書中，所有用戶都有重要負荷，但都為雙回路供電，雙母線接線就可以滿足供電可靠性與靈活性。為了減少電氣設備，節(jié)省投資，不選用雙母帶旁路接線方式。所以二次側接線方式確定為雙母線接線方式。&

65、lt;/p><p><b>　　3 短路計算</b></p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　所謂短路是指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。</p><p>　　產生短路的主要原因是電氣設備載流部

66、分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路桿塔也能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。</p><p>　　三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路以及兩相接地短路。</p><p>　　

67、由電力系統(tǒng)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少，但情況較嚴重，應給以足夠的重視。從短路計算方法來看，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法后，都可歸結為對稱短路的計算。</p><p>　　在短路過程中，短路電流是變化的，其變化情況決定與系統(tǒng)容量的大小，短路點距電源的遠近，系統(tǒng)內發(fā)電機是否有調壓裝置等因素。根據線路電流的變化情況，通常把電力系統(tǒng)分為無限容量系統(tǒng)和有

68、限容量系統(tǒng)兩大類。</p><p>　　為了校驗和選擇電氣設備及載流導體，以及為了繼電保護的整定計算，常用到下述短路電流值：短路電流的沖擊值，最大有效值，次暫態(tài)短路電流有效值，以及短路后不同時刻的短路電流周期分量有效值，而短路時刻由網絡中的條件及所要選用設備的參數(shù)確定。</p><p>　　3.2短路電流計算的主要目的</p><p>　　（1）電氣主接線的比較與選

69、擇。</p><p>　　（2）選擇斷路器等電器設備，或對這些設備提出技術要求。</p><p>　?。?）為繼電保護的設計以及調試提供依據。</p><p>　?。?）評價并確定網絡方案，研究限制短路電流的措施。</p><p>　　3.3短路計算中的一般規(guī)定</p><p>　?。?）驗算導體和電器動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以

70、及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)則（一般為本期工程建成后5～10年）。</p><p>　?。?）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。</p><p>　　（3）導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。</p><p>　　3.4電

71、路元件參數(shù)的計算</p><p><b>　　3.4.1基準值</b></p><p>　　高壓短路電流計算一般只計及各元件（即發(fā)電機、變壓器、線路等）的電抗采用標準值計算。為了計算方便，通常取基準容量Sj=100MVA，或Sj=1000MVA，基準電壓Uj一般用各級的平均電壓，即Uj=Up=1.05Ue。</p><p>　　當基準容量Sj（

72、MVA）與基準電壓Uj（kV）選定后，基準電流Ij（kA）與基準電抗Xj（Ω）便已確定，如下式：</p><p><b>　　基準電流：</b></p><p><b>　　（3.1）</b></p><p><b>　　基準電抗：</b></p><p><b>　

73、　（3.2）</b></p><p>　　3.4.2各元件參數(shù)標么值計算</p><p>　　電路元件的標么值為有名值與基準值之比 ，采用標么值之后，相電壓和線電壓的標么值是相同的，單相功率和三相功率的標么值也是相同的，這是標么值的優(yōu)點之一。某些物理量可以用標么值相等的的另一些物理量來代替，如I=S，這是標么值的另一個優(yōu)點。</p><p>　　3.4.

74、3標么值表示的等值網絡</p><p>　　按平均額定電壓之比計算：</p><p><b>　　發(fā)電機 </b></p><p>　　X= (3.3)</p><p><b>　　變壓器</b></p><p>

75、　　XT=× (3.4)</p><p><b>　　線 路 </b></p><p>　　X=X (3.5)</p><p>　　3.5 三相短路電流周期分量計算</p><p>　　在本次設計中，所給

76、的電源為發(fā)電機組和電力系統(tǒng)，均為有限電源，所以在此只說明有限電源供給的短路電流的計算方法。</p><p>　　3.5.1影響短路電流變化規(guī)律的主要因素</p><p>　　影響短路電流變化規(guī)律的主要因素有兩個：一個是發(fā)電機的特性（指類型、參數(shù)等），另一個是發(fā)電機對短路點的電氣距離。在離短路點很近的情況下，發(fā)電機本身特性的不同對短路電流的變化規(guī)律起決定的作用，因此不能將不同類型的發(fā)電機合并

77、成為一組。如果發(fā)電機到短路點之間的電氣距離很大時，不同類型發(fā)電機的特性引起短路電流變化規(guī)律的差異受到極大的削弱，在這種情況下，可以將不同類型的發(fā)電機合并起來。</p><p>　　3.5.2應用計算曲線的具體步驟如下：</p><p>　　（1）繪制等值網絡；</p><p>　　（2）進行網絡變換：</p><p>　?。?）將前面求出的轉

78、移電抗按各相應的等值發(fā)電機的容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗：</p><p>　　X= X× (3.6)</p><p>　　X= X× (3.7)</p><p>　　式中SN∑1、 SN∑2……

79、為等值電源1、2的額定容量。</p><p>　　（4）由計算電抗分別根據適當?shù)挠嬎闱€找出指定時刻各等值發(fā)電機提供的短路周期電流的標么值；</p><p>　　當Xjs＞3.45時，由它供給的三相短路電流是不衰減的，其周期分量有效值的標么值為：</p><p>　　I*=1/Xjs

80、 (3.8)</p><p>　?。?）計算短路電流周期分量的有名值。</p><p><b>　　按下式計算：</b></p><p>　　=I+I+… (3.9)</p><p><b>　　4 電氣設備的選擇</b></p><

81、;p><b>　　4.1 概述</b></p><p>　　電氣設備是按流過設備的長期最大負荷電流和額定電壓選擇。按短路電流進行熱穩(wěn)定校驗，設備的額定電壓必須不低于設備安裝地點的電網額定電壓，額定電流必須不低于流過設備的最長期負荷電流。</p><p>　　4.1.1 一般原則</p><p>　　(1)應滿足正常運行，檢修，短路和過電壓

82、情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。</p><p>　　(2)應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。</p><p>　　(3)應力求技術先進和經濟合理。</p><p>　　(4)與整個工程的建設標準應協(xié)調一致。</p><p>　　(5)同類設備應盡量減少品種。</p><p>　　4.1.2 選擇的一般問題</p>

83、<p>　　高壓電器選擇的主要任務是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以及保證系統(tǒng)安全、可靠、經濟的運行條件。在高壓電器選擇中的主要問題有下述幾點：</p><p>　　(1)高壓電器應滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。</p><p>　　(2)高壓電器應滿足安裝地點和使用的環(huán)境條件要求。</p><p>　　(3)高

84、壓電器應滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求。</p><p>　　(4)高壓電器應考慮操作的頻繁程度和開斷負荷的性質。</p><p>　　4.1.3 選擇項目的說明</p><p>　　(1)按工作電壓和工作電流選擇</p><p>　　電器的額定電壓或最高工作電壓不應小于所在回路的工作電壓。避雷器、電壓互感器的額定電壓應符合所在回路的工

85、作電壓。電器的額定電流不應小于該回路的工作電流。</p><p><b>　　(2)短路計算時間</b></p><p>　　電器的熱穩(wěn)定和開斷能力時，還必須合理地確定短路計算時間。驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護動作時間t和相應短路器的全開斷時間之t和，即：</p><p>　　=

86、 (4.1)</p><p>　　t=t+t (4.2)</p><p>　　式中 t—斷路器全開斷時間；</p><p>　　t—后備保護動作時間，一般取0.3s；</p><p>　　t—斷路器固有分閘時間，一般取0.02s

87、；</p><p>　　t—為斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，對少油斷路器為0.04～0.06S，對SF6和壓縮空氣斷路約為0.02～0.04S，本設計中初步計劃用SF6，取0.02s。。</p><p><b>　　(3)熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　所謂熱穩(wěn)定校驗是指穩(wěn)態(tài)短路電流在假想時間內通過高壓電器時，其各部分發(fā)熱量不會使高壓電器超

88、過規(guī)定的最大容許溫度，即：</p><p>　　t≥ (4.3)</p><p>　　式中 —短路電流產生的熱效應；</p><p>　　—電器允許通過的熱穩(wěn)定電流。</p><p><b>　　(4)動穩(wěn)定校驗</b></p><p&

89、gt;　　動穩(wěn)定校驗的目的是：在沖擊電流作用下高壓電器的載流部分所產生的電動力是否導致高壓電器的損壞。</p><p><b>　　滿足動穩(wěn)定的條件為</b></p><p>　　≥ （4.4）</p><p>　　式中 —短路沖擊電流幅值及其有效值；</p>&

90、lt;p>　　—電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。</p><p>　　4.2 高壓斷路器的選擇</p><p>　　在各種電壓等級變電所的設計中，斷路器是最為重要的電氣設備。高壓斷路器的工作最為繁重，地位最為關鍵，結構最為復雜。</p><p>　　在電力系統(tǒng)運行中，對斷路器的要求是比較高的，不但要求其在正常工作條件下有足夠的接通和開斷負荷電流的能力

91、，而且要求其在短路條件下，對短路電流有足夠的遮斷能力。</p><p>　　斷路器型式選擇，除了應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調試和運行維護，本次設計為了保證供電可靠性，選用SF6斷路器。</p><p>　　在校驗斷路器的斷流能力時，應用開斷電流代替斷流容量。一般取斷路器實際開斷時間（繼電保護動作時間與斷路器固有分閘分閘時間之和）的短路電流作為校驗條件。</p&g

92、t;<p>　　本次所設計變電所220kV側選用LW6B-220型斷路器, 60kV側選用LW9-63型斷路器，其參數(shù)如表4.1所示。</p><p>　　4.3 高壓隔離開關的選擇</p><p>　　高壓隔離開關與斷路器串聯(lián)在回路中，網絡出現(xiàn)短路故障時，對隔離開關的影響完全取決于斷路器的開斷時間。故計算數(shù)據與斷路器選擇時的計算數(shù)據完全相同。</p><

93、p>　　220kV側選擇GW7-220D(W)和GW-220G型隔離開關，60kV側選擇GW5-60G型隔離開關，其參數(shù)如表4.2所示。</p><p>　　表4.1 220kV和60kV斷路器的參數(shù)</p><p>　　表4.2 220kV和60kV隔離開關的參數(shù)</p><p><b>　　4.4 母線選擇</b></p>

94、;<p>　　導體和電纜是輸配電系統(tǒng)傳輸電能的的主要組成部分，根據結構和用途，導體可分為裸硬導體（矩形、槽形、圓管形導體）和裸軟導體（鋼絞線、鋁絞線、鋼芯鋁絞線、耐熱鋁合金導線）及封閉導體。</p><p>　　本次設計中選用的為軟導體，主要對軟導體進行介紹。</p><p>　　4.4.1軟導線介紹</p><p>　　軟導體有鋁絞線、鋼芯鋁絞線、耐

95、熱鋁合金絞線、擴徑導線、鋁鎂硅合金導線、銅絞線等種類，主要用于架空電力線路輸送電能及架空避雷線。</p><p>　　鋼芯鋁絞線適用于架空電力線路作為輸送電能之用。但鋁絞線由于機械強度低，耐腐蝕性能差，故使用范圍受到一定限制。鋼芯鋁絞線強度和載流能力在一定范圍內均能滿足要求，且施工安裝方便，目前在各級電壓配電裝置及輸電線路上得到廣泛應用。</p><p><b>　　4.4.2一

96、般要求</b></p><p>　　(1)配電裝置中軟導線的選擇，應根據環(huán)境條件（環(huán)境溫度、日照、風速、污穢、海拔高度）和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導線的截面和導線的結構形式。</p><p>　　(2)當負荷電流較大時，應根據負荷電流選擇較大截面的導線。當電壓較高時，為保持導線表面的電場強度，導線最小截面必須滿足電暈的要求，可增加導線外徑。</p>

97、<p>　　(3)對于220kV及以下的配電裝置，電暈對選擇導線截面一般不起決定作用，故可根據負荷電流選擇導線截面。導線的結構型式可采用單根鋼芯鋁絞線或由鋼芯鋁絞線組成的復導線。</p><p>　　4.4.3導體截面積的選擇與校驗</p><p>　　（1）按經濟電流密度選擇</p><p>　　對于全年平均負荷較大，母線較長，傳輸容量也較大的回路，

98、均應按經濟電流密度選擇。</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　式中 S——經濟截面； </p><p>　　Imax——工作電流A ； </p><p>　　J——經濟電流密度。</p><p>　　查1995年電力部頒發(fā)的經濟電流密度表</p

99、><p>　?。?）按短路熱穩(wěn)定檢驗</p><p>　　S （4.6）</p><p>　　式中 S—— 所選導體截面mm2.</p><p>　　C—— 熱穩(wěn)定系數(shù)；</p><p>　　Kf—— 集膚效應系數(shù)。</p><p>　　本變

100、電所220kV側選擇母線型式為LGJQ—400型鋼芯鋁絞線，60kV側選LGJQ—600型鋼芯鋁絞線。</p><p><b>　　4.5 電流互感器</b></p><p><b>　　4.5.1參數(shù)選擇</b></p><p>　　電流互感器應按高壓電器選擇的一般要求進行選擇，并補充說明如下：</p>&

101、lt;p>　?。?）電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A，當配電裝置距離控制室較遠時亦可考慮用1A。</p><p>　?。?）二次級的數(shù)量決定于測量儀表、保護裝置和自動裝置的要求。一般情況下，測量儀表與保護裝置宜分別接于不同的二次繞組，否則應采取措施，避免互相影響。</p><p>　　4.5.2一次額定電流選擇</p><

102、;p>　　當電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇的比回路中正常工作電流大1/3左右，以保證測量儀表的最佳工作，并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹甘尽?lt;/p><p>　　為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次側額定電流應盡可能與最大工作電流接近。</p><p>　　4.5.3電流互感器準確級</p><p>　　為了保證測量儀表的準確度，互感器的準確級不

103、得低于所供測量儀表的準確級。當所供儀表要求不同準確級時，應按相應最高級別來確定電流互感器的準確級。</p><p>　　用于電度計量的電流互感器，準確度不應低于0.5級，用于電流電壓測量的準確級不應低于1級，非重要回路可使用3級。</p><p>　　4.5.4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗</p><p>　　電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行。電

104、流互感器的熱穩(wěn)定能力常以1S允許通過的熱穩(wěn)定電流或一次額定電流的倍數(shù)來表示，故熱穩(wěn)定應按下式校驗：</p><p>　　≥或t≥ (4.7)</p><p>　　電流互感器內部動穩(wěn)定能力，常以允許通過的動穩(wěn)定電流或一次額定電流最大值()的倍數(shù)動穩(wěn)定電流倍數(shù)表示，故內部動穩(wěn)定可用下式校驗：</p><p>　　≥ 或 ≥

105、 (4.8)</p><p>　　本次設計中，220kV側選擇LB-220型電流互感器60kv側選擇LCWB5型電流互感器，其參數(shù)如表4.3所示：</p><p>　　4.3 220kV和60kV電流互感器參數(shù)</p><p><b>　　續(xù)上表</b></p><p>　　L—電流互感器；B—保

106、護級；6—設計序號；220（60）—額定電壓(kV)</p><p><b>　　4.6 電壓互感器</b></p><p>　　4.6.1 電壓選擇</p><p>　　(1)一次回路電壓的選擇</p><p>　　為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準確等級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓U應在（0.8～1.2）U

107、范圍內變動</p><p>　　(2)二次回路電壓的選擇</p><p>　　電壓互感器的二次側額定電壓應滿足保護和測量使用標準儀表的要求。</p><p>　　4.6.2 準確度選擇</p><p>　　電壓互感器的準確度是在額定二次負荷下的準確級次。必須按測量儀表要求的最高準確度選擇。兩個電壓等級均選用串級式瓷絕緣電壓互感器。其參數(shù)如表所

108、示：</p><p>　　表4.4 220kV和60kV電壓互感器參數(shù)</p><p>　　J—電壓互感器； C—串級式； C—瓷絕緣； 220（60）--額定電壓（kV）</p><p><b>　　4.7 避雷器</b></p><p>　　4.7.1 避雷器的參數(shù)</p><p>　　普通

109、閥型避雷器有FS型和FZ型兩種。FS型主要使用于配電系統(tǒng)，F(xiàn)Z型使用于發(fā)電廠和變電所。FZ型避雷器均由結構和性能標準化的單件組成，其單件的額定電壓分別為3、6、10、15、20kV和30kV。因此，可由不同單件組成各種電壓等級的避雷器，如FZ—35型避雷器是由兩個FZ—15型避雷器串聯(lián)而成。</p><p>　　避雷器的主要技術參數(shù)如下：</p><p>　?。?）額定電壓。避雷器的額定電

110、壓必須與安裝避雷器的電力系統(tǒng)的電壓等級相同。</p><p>　?。?）滅弧電壓。滅弧電壓是保證避雷器能夠在工頻續(xù)流第一次經過零值時，根據滅弧條件所允許加至避雷器的最高工頻電壓。對35kV及以下的避雷器，其滅弧電壓規(guī)定為系統(tǒng)最大工作線電壓的100%～110%；對110kV及以上中性點接地系統(tǒng)的避雷器，其滅弧電壓規(guī)定為系統(tǒng)最大工作線電壓的80%。</p><p>　?。?）工頻放電電壓。對工

111、頻放電電壓要規(guī)定其上、下限。工頻放電電壓太高則意味著沖擊放電電壓也高，將使其保護特性變壞；工頻放電電壓太低，意味著滅弧電壓太低，將會造成不能可靠地切斷工頻續(xù)流。</p><p>　?。?）沖擊放電電壓。沖擊放電電壓是指預放電電壓時間為1.5～20s的沖擊放電電壓，與5kA（對330kV為10kA）下的殘壓基本相同。</p><p>　　（5）殘壓。在防雷計算中以5kA下的殘壓作為避雷器的最

112、大殘壓</p><p>　?。?）保護比。保護比等于殘壓與滅弧電壓之比。保護比越小說明殘壓越低或滅弧電壓越高，其保護特性越好。FZ和FCD系列避雷器的保護比約在2.3～2.6范圍內，F(xiàn)CZ系列避雷器的保護比則為1.7～1.8。</p><p>　　4.7.2 避雷器的配置</p><p>　　閥型避雷器的安裝位置和組數(shù)，應根據電氣設備的雷電沖擊絕緣水平和避雷器特性以

113、及侵入波陡度，并結合配電裝置的接線方式確定。</p><p>　　斷路器、隔離開關、耦合電容器的絕緣水平比變壓器為高。因此，避雷器至這些設備的最大允許距離可增大。</p><p>　　避雷器的配置原則如下：</p><p>　　（1）配電裝置的每組母線上，一般應裝設避雷器。</p><p>　?。?）旁路母線上是否需要裝設避雷器，應視在旁路母

114、線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足要求而定。</p><p>　?。?）330kV及以上變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝置避雷器，并應盡可能靠近設備本體。</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。</p>

115、<p>　?。?）自耦變壓器必須在其兩個自耦繞組出線上設置避雷器，并應接在變壓器與斷路器之間。</p><p>　?。?）下列情況的變壓器中性點應裝設避雷器：</p><p>　　1）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣切且裝有隔離開關時。</p><p>　　2）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時。</

116、p><p>　　3）不接地和經消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點上。</p><p>　?。?）連接在變壓器低壓側的調相機出線處宜裝設一組避雷器。</p><p>　　（9）發(fā)電廠變電所35kV及以上電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應裝設避雷器。</p><p>　　（10）直配線發(fā)電機和變電所10kV及以下，進線段避雷器的配置應遵

117、照《電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程》執(zhí)行。</p><p>　　氧化鋅避雷器長持續(xù)時間電流沖擊放電能力表征了避雷器的通流容量，在標稱放電電流范圍以內，雷電沖擊容量一般可不進行校驗。</p><p>　　表4.5 避雷器的參數(shù)</p><p>　　Y—金屬氧化鋅避雷器；10（5）--標稱放電電流（kA）； W--結構特征，無間隙</p><p>

118、;　　變壓器避雷器中性點避雷器選擇結果如表4.6</p><p>　　表4.6 避雷器的參數(shù)</p><p>　　Y—金屬氧化鋅避雷器；10（5）--標稱放電電流（kA）； W--結構特征，無間隙</p><p><b>　　5 配電裝置</b></p><p>　　5.1 屋內外配電裝置的安全凈距 </p>

119、<p><b>　　5.1.1 概述</b></p><p>　　配電裝置是按主接線要求由開關設備、保護電器、測量儀表、母線和必要的輔助設備等組成。它的主要作用是：接受電能，并把電能分配給用戶。</p><p>　　5.1.2 分類及特點</p><p>　　按電氣設備安裝地點不同，配電裝置可分為屋內式和屋外式。按其組裝方式，又可