2220kv變電所設(shè)計

1、220降壓變電所電氣一次部分設(shè)計摘要 變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所。為保證電能的質(zhì)量以及設(shè)備的安全，在變電所中還需進行電壓調(diào)整、潮流控制以及輸配電線路和主要電工設(shè)備的保護。隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，我國工業(yè)農(nóng)業(yè)用電量在快速的增加。地區(qū)負荷也發(fā)生了很多的變化，要求電壓等級的差異很多。以往的變電所不能較好的滿足用電的需求。因此需要設(shè)計一個較適宜的地區(qū)降壓變電所以滿足需求。在此本所設(shè)計為220/110/10三個電壓等級。主要對變電所主變壓器容量臺數(shù)及形式的選擇,三側(cè)短路電流的計算，設(shè)備的選擇校驗，電氣主接線方案的確定和繼電保護設(shè)計等。在設(shè)計過程中提出了多種設(shè)計方案

2、進行了供電可靠性和經(jīng)濟性的比較;對設(shè)備要求也進行了嚴格的各種參數(shù)的校驗；進行了變壓器主保護整定和后備保護的計算；還進行了變壓器保護的二次回路設(shè)計；最后設(shè)計了保護的規(guī)劃設(shè)計。關(guān)鍵詞 電壓等級，降壓變電所，繼電保護，二次回路1 緒論近十年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，用電也成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，各地都在興建一系列的用配電裝置。變電所的規(guī)劃、設(shè)計與運行的根本任務(wù)，是在國家發(fā)展計劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開發(fā)和利用動力資源，用最少的支出(含投資和運行成本)為國民經(jīng)濟各部門與人民生活提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。這里所指的“充足”，從國民經(jīng)濟的總體來說，是要求變電所的供電能力必須能夠滿足國民經(jīng)

3、濟發(fā)展和與其相適應(yīng)的人民物質(zhì)和文化生活增長的需要，并留有適當?shù)膫溆谩Ｗ冸娝砂l(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應(yīng)的通信、安全自動、繼電保護和調(diào)度自動化等系統(tǒng)組成，它的形成和發(fā)展，又經(jīng)歷了規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和生產(chǎn)運行等不同階段。各個環(huán)節(jié)和各個階段都有各自不同的特點和要求，按照專業(yè)劃分和任務(wù)分工，在有關(guān)的專業(yè)系統(tǒng)和各個有關(guān)階段，都要制訂相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)規(guī)程和一些技術(shù)規(guī)定。但現(xiàn)代變電所是一個十分龐大而又高度自動化的系統(tǒng)，在各個專業(yè)系統(tǒng)之間和各個環(huán)節(jié)之間，既相互制約又能在一定條件下相互支持和互為補充。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟的快速增長，需要密切結(jié)合我國的實際條件，從電力系統(tǒng)的全局著眼，瞻前顧后，需要設(shè)計出一系列的

4、符合我國各個地區(qū)的用以供電的變電所，用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各階段有關(guān)的各項工作，以求取得最佳技術(shù)經(jīng)濟的綜合效益。2 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇2.1 主變壓器臺數(shù)容、量和形式的確定計算220kV側(cè)通過主變向110kV側(cè)輸送功率220kV側(cè)通過主變向10kV側(cè)輸送功率 主變壓器輸送的最大容量根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，本期采用兩臺主變，選擇容量時應(yīng)滿足當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。由此可得單臺主變最小容量：562233×0.739.356MVA。220kV變電所常用的單臺主變?nèi)萘繛?0、31.5、40MVA。由此可選擇兩臺容量為40MV

5、A的主變。2.2 I、II級負荷校驗110kV側(cè)I、II級負荷10kV側(cè)I、II級負荷I、II級總負荷I、II級總負荷與主變額定容量之比：36234/40000=0.91。這樣，全部I、II級負荷為額定容量91%，滿足單臺主變長期運行要求，符合要求。所以，選擇兩臺容量為40MVA的主變，主變總?cè)萘繛?0MVA2.3 變壓器的技術(shù)參數(shù)根據(jù)以上條件選擇，確定采用中山ABB變壓器廠的型號為SFSZ10-40000/220的220kV三繞組有載調(diào)壓電力變壓器，具體參數(shù)如表2.1。表2.1 主變壓器的參數(shù)型號SFSZ10-40000/220聯(lián)接組標號YN，yn0，d11空載電流%1.1空載損耗(kW)6

6、5短路損耗(kW)210額定電壓(KV)高壓中壓低壓220±8×1.25%121±2×1.25%10.5額定容量MVA404020阻抗電壓高中高低中低14248型號中個符號表示意義：從左至右S：三相 F：風(fēng)冷卻 S：三繞組 Z：有載調(diào)壓 10：設(shè)計序列號 40000：額定容量 220：電壓等級3 電氣主接線的選擇3.1 主接線比較選擇由設(shè)計任務(wù)書給定的負荷情況：220kV出線4回，110kV出線2回，10kV出線12回，該變電站主接線可以采用以下兩種方案進行比較。圖3.1 方案一主接線圖圖3.2 方案二主接線圖3.1.1 方案一二比較兩種方案所用主要設(shè)備

7、數(shù)量對比表3.1 兩方案設(shè)備比較隔離開關(guān)斷路器220kV側(cè)雙母線三分段接線雙母線接線雙母線三分段接線雙母線接線242097110kV側(cè)雙母線三分段接線分段斷路器兼旁路斷路器旁路母線接線雙母線接線分段斷路器兼旁路斷路器旁路母線接線121455合計36341412方案一二接線故障停電范圍比較220kV側(cè)表3.2 兩方案220kV側(cè)停電范圍比較接線方式雙母線三分段雙母線接線圖圖3.1圖3.2故障類型停電回數(shù)停電百分比停電回數(shù)停電百分比母線故障1-316.7%-50%350%母聯(lián)斷路器故障4-566.7%-83.3%6100%方案一二接線故障停電范圍比較110kV側(cè)表3.3 兩方案110kV側(cè)停電范圍

8、比較接線方式雙母線方式分段短路器兼作旁路斷路器旁路母線接線方式接線圖圖3.1圖3.2故障類型停電回數(shù)停電百分比停電回數(shù)停電百分比母線故障250%250%母聯(lián)斷路器故障4100%4100%綜上所述對方案一二的比較，可知方案一的220kV側(cè)要比方案二220kV側(cè)供電可靠性更高，運行方式更為靈活?？朔朔桨付挠捎谀嘎?lián)斷路器檢修時造成的全所停電的結(jié)果，但是方案一設(shè)計的投資要比方案二投資高，根據(jù)原始資料可知本所為本地區(qū)的重要負荷供電，而且為單電源供電系統(tǒng)，綜上所述，方案一要比方案二更合理。110kV側(cè)兩方案的投資差不多，但是方案一的操作更為方便靈活，更利于擴建，所以在110kV側(cè)方案一較合理。10kV

9、側(cè)兩方案一樣，都是當母線分段接線方式。接線簡單清楚，設(shè)備少，操作方便簡單，易于擴建。重要用戶可以用雙回線接在不同于母線段保證不間斷供電。能夠滿足供電要求。方案確定根據(jù)上述對比可以看出，在運行可靠性方面方案一優(yōu)于方案二，經(jīng)過綜合比較，確定方案一。方案圖接線圖見圖3.1。4 短路電流計算4.1 短路計算的目的及假設(shè)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。在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)

10、線的相間和相對地的安全距離。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(jù)。按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。4.2 短路電流計算的步驟計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下。給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖。選擇短路點。對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，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：有名值： =Id*計算短路容量，短路電流沖擊值。短路容量：S=短路電流沖擊值：=2.55I列出短路電流計算結(jié)果。4.3 短路電流具體計算在短路計算的基本假設(shè)前提下，選取基準容量SB =100MVA，UB為各級電壓平均值（230

11、kV，115kV，10.5kV），線路阻抗取0.4/km。短路點分別選取變電站的三級電壓匯流母線：220kVd1，110kVd2，10kVd3。 系統(tǒng)化簡圖4.1 系統(tǒng)初步化簡圖圖4.2 Y型變?nèi)切螆D圖4.3 變電所系統(tǒng)完整圖 三相短路時各側(cè)短路電流計算1）220kV側(cè)短路電流計算 圖4.4 220kV側(cè)短路電流圖根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的相關(guān)規(guī)定，遠離發(fā)電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數(shù)，當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值。當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流化為有名值為：2）110kV側(cè)短路電流計算圖4.5 110kV側(cè)短路電流圖根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的相關(guān)規(guī)定，遠離發(fā)

12、電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數(shù)，當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流化為有名值：3）10kV側(cè)短路電流計算圖4.6 10kV側(cè)短路電流圖則短路電流標幺值為：根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的相關(guān)規(guī)定，遠離發(fā)電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數(shù)，當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值。當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流化為有名值為綜上計算可得出短路電流匯總表, 表4.1。表4.1 短路電流計算匯總表短路點的編號基準電壓（kV）基準電流（kA）額定電流In（kA）短路電流標么值I*短路電流有名值IkA穩(wěn)態(tài)短路電流標么值穩(wěn)態(tài)短路電流標有名值短

13、路電流沖擊值 (kA)短路全電流最大有效值 (kA)短路容量S( MVA)表達式平均值I* 2.55I1.51I220kV2300.250.2550.512.550.512.53219.14979.511kV1150.50.55.22.65.22.66.73.9517.910kV10.55.55.52.312.72.312.732.519.82315 變電所電氣設(shè)備的選擇5.1 斷路器選擇220kV側(cè)斷路器1）額定電壓選擇：2）額定電流選擇：考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的，即：=3）按開斷電流選擇：=12.5kA,即12.5kA4）按短路開斷電流選擇：=32kA,即

14、32kA根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW23252型SF6斷路器其參數(shù)如下：額定電壓220kV，最高工作電壓252kV，額定電流1250A，額定開斷電流40kA，短路關(guān)合電流100kA，動穩(wěn)定電流峰值100kA，4s熱穩(wěn)定電流40kA，合閘時間0.1s，全開斷時間0.06s。5）校驗熱穩(wěn)定，取后備保護為2s，則：=0.06+2=2.06（s） 因為>1，故不考慮非周期分量，查周期分量等值時間曲線，查得= 1.8s=1.8（s）（kA2s）（kA2s）即>滿足要求；(kA)<40(kA)滿足要求。6）檢驗動穩(wěn)定：=32(kA)<100(kA)滿足要求故選擇戶外LW23220型

15、SF6斷路器能滿足要求，由上述計算可列出戶外LW23220型SF6斷路器數(shù)據(jù)如表5.1。表5.1 戶外LW23220型SF6斷路器數(shù)據(jù)設(shè)備項目LW23220產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)252kV253kV1250A220A100kA32kA40kA12.5kA100kA32kA6400kA2.s281.25kA2.s110kV變壓器側(cè)斷路器同理110kV斷路器可取戶外LW25110型SF6斷路器能滿足要求，戶外LW25110型SF6斷路器數(shù)據(jù)如表5.2。表5.2 戶外LW25110型SF6斷路器數(shù)據(jù)設(shè)備項目LW25110產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)126kV126.5kV1250A440A31.5kA2.6kA80k

16、A6.7kA80kA6.7kA3969kA2.s12.2kA2.s110kV側(cè)出線斷路器由計算表明選擇戶外LW25110型SF6斷路器能滿足要求，由上述計算可列出戶外LW25110型SF6斷路器數(shù)據(jù)如表5.3。表5.3 戶外LW25110型SF6斷路器數(shù)據(jù)設(shè)備項目LW25110產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)126kV126.5kV1250A244A31.5kA2.6kA80kA6.7kA80kA6.7kA3969kA2.s6.76kA2.s10kV側(cè)斷路器選擇戶外ZW1212型真空斷路器能滿足要求，戶外ZW1212型真空斷路器數(shù)據(jù)如表5.4。表5.4 戶外ZW1212型真空斷路器數(shù)據(jù)設(shè)備項目LW25110產(chǎn)

17、品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)12kV11.5kV3150A2400A100kA32.5kA31.5kA12.7kA100kA32.5kA6400kA2.s290kA2.s10kV側(cè)各回出線斷路器選擇戶外LW312型真空斷路器能滿足要求，戶外LW312型真空斷路器數(shù)據(jù)如表5.5。表5.5 戶外LW312型SF6斷路器數(shù)據(jù)設(shè)備回路LW3-1211211.54001154032.51612.74032.51024kA2.s161 kA2.s21211.540057.54032.51612.74032.51024kA2.s161 kA2.s31211.54001344032.51612.74032.51024kA2

18、.s161 kA2.s41211.54001534032.51612.74032.51024kA2.s161 kA2.s51211.54001284032.51612.74032.51024kA2.s161 kA2.s61211.5400324032.51612.74032.51024kA2.s161 kA2.s5.2 隔離開關(guān)的配置220kV側(cè)隔離開關(guān)選擇GW7220DW型隔離開關(guān)能滿足要求， GW7220DW型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)如表5.6。表5.6 GW7220DW型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)備項目GW7220DW產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)252kV253kV1600A220A3072kA2.s281kA2.s110

19、kV側(cè)隔離開關(guān)選擇GW4110型戶外隔離開關(guān)能滿足要求， GW4110型戶外隔離開關(guān)數(shù)據(jù)如表5.7。表5.7 GW4110型戶外隔離開關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)備項目GW4110產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)126KV125kV2000A440A3969kA2.s12.2kA2.s100kA6.7kA10kV側(cè)隔離開關(guān)選擇GW1010T型隔離開關(guān)能滿足要求， GW1010T型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)如表5.8。表5.8 GW1010T型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)備項目GW10-10T產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)11.5kV11.5kV3000A2400A28125kA2.s290kA2.s160kA32.5kA5.3互感器的選擇5.3.1電流互感器選擇220k

20、V側(cè)電流互感器額定電流：=額定電壓：，=220kV根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，可以初步選擇LB6220型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比600/5，準確級0.5，二次負荷2，1S熱穩(wěn)定電流31.5KA，動穩(wěn)定電流80。熱穩(wěn)定校驗：=12.52×1.8= 281（kA2.s）=（）2=31.52=992.23（kA2.s） 滿足要求動穩(wěn)定校驗：=80（kA）=32（kA）滿足要求故選擇LB6220型電流互感器能滿足要求，由計算可列出LB6220型電流互感器數(shù)據(jù)如表5.9。表5.9 LB6220 型電流互感器數(shù)據(jù)設(shè)備項目LB6220產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)220kV220kV600A220A992.23kA

21、2.s281kA2.s80kA32kA110kV側(cè)電流互感器選擇LB7110W型電流互感器能滿足要求， LB7110W型電流互感器數(shù)據(jù)如表5.10。表5-10 LB7.110W型電流互感器數(shù)據(jù)設(shè)備項目LB7110W產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)110kV110kV2×600440A1225kA2.s12.2kA2.s 89kA6.7kA10kV側(cè)電流互感器選擇戶外LMC10型電流互感器能滿足要求，戶內(nèi)LMC10型電流互感器數(shù)據(jù)如表5.11。表5.11 戶外LMC10型電流互感器數(shù)據(jù)設(shè)備項目LMC10產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)10kV10kV3000A24000A250265kA2.s290kA2.s280k

22、A32.5kA5.3.2電壓互感器的選擇220kV側(cè)電壓互感器1）選用JCL220電壓互感器，采用單相串級油浸式全封閉結(jié)構(gòu)，其初級繞組額定電壓為220/kV，次級繞組額定電壓為0.1/kV，二次負荷0.5級為100MVA，其接成220000/100/100。2）220kV輸電線路側(cè)，電壓互感器采用單相電容式電壓互感器，其初級繞組額定電壓為220/kV，次繞組額定電壓為100/kV，二次負荷100MVA，準確級為0.5級，型式為TYD2200.0075H。110kV側(cè)電壓互感器1）選用JCL6110電壓互感器，采用單相串級油浸式全密封結(jié)構(gòu)，其初級繞組額定電壓為110/kV，次繞組額定電壓為0.1

23、/kV，二次負荷0.5級，為100A，其接成11000/1000/100。2）其110kV出線側(cè)采用TYD110/0.01H，單相單柱式，電容式電壓互感器，其初級額定電壓為110/KV，次級額定電壓為0.1/kV，二次負荷0.5級為150MVA。10kV側(cè)電壓互感器10kV母線上電壓互感器：采用JSJW10，單相單柱式,電容式電壓互感器, 其初級繞組額定電壓為0.1kV，次繞組額定電壓為二次阻抗為0.15，變比為10000/100/100/3。5.4 母線的選擇220kV側(cè)母線的選擇短路計算求得：=12.5（kA）1）最大負荷持續(xù)工作電流=(2××1.05)/()=(2&#

24、215;40×1.05)/(×220)=220（A）2）按經(jīng)濟電流密度選擇 取=0.9(A/mm2)即：220/0.9=244（mm2）按以上計算選擇和設(shè)計任務(wù)要求可選擇LGJ-400型鋼芯鋁絞線，其集膚系數(shù)=1，最高允許溫度為70，長期允許載流量為610A，即=610A，基準環(huán)境溫度為+25，S=240mm2,考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)：=610×0.88=537（A）>3）熱穩(wěn)定校驗導(dǎo)體校驗一般采用主保護時間 即=0.05s=0.06+0.05=0.11（s）因為<1s，故要考慮非周期分量，查周期分量等值時間曲線表：=0.15s=0.05=0.05s

25、=0.15+0.05=0.2（s）=12.52(0.15+0.05)=31.25（kA2·s）4）運行時導(dǎo)體最高溫度=40+(70-40)(220/537)2=455）查表得C=97，滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面小于所選導(dǎo)體截面S =244mm2即能滿足要求6）動穩(wěn)定校驗取相間距離a=3m，絕緣子跨距L=1.5m電動力最大彎矩=滿足要求。7）按電暈電壓校驗,即：<滿足要求選擇LGJ-240型鋼芯鋁絞線能滿足要求，由計算可列出LGJ-240型鋼芯鋁絞線數(shù)據(jù)如表5.12。表5.12 LGJ-240型鋼芯鋁絞線數(shù)據(jù)設(shè)備項目LGJ240產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)610A220A240 mm258

26、.5 mm2278.9kV253kV由以上數(shù)據(jù)表明，選擇LGJ240型鋼芯鋁絞線能滿足要求110kV側(cè)主母線選擇選擇LGJQ500型鋼芯鋁絞線能滿足要求， LGJQ500型鋼芯鋁絞線數(shù)據(jù)如表5.13。表5.13 LGJQ500型鋼芯鋁絞線數(shù)據(jù)設(shè)備項目LGJQ500產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)945A440A500mm212.1mm2142.5kV126.5kV由以上計算表明，選擇兩根LGJQ500能滿足要求。10kV側(cè)母線選擇選擇兩條矩形鋁母線能滿足要求， 矩形鋁母線數(shù)據(jù)如表5.14。表5.14 矩形鋁母線數(shù)據(jù)設(shè)備項目矩形鋁線產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)3630A2400A2500mm266.2 mm2由以上計算表明

27、，選擇兩根矩形鋁母線能滿足要求。6 主變壓器保護6.1 變壓器保護具體配置本所變壓器容量為40MVA，三個繞組的電壓等級為220kV 、110kV 、10kV110kV 側(cè)為有載調(diào)壓，10kV側(cè)直接向用戶供電。從圖6.1中可以清楚的看出各個電流互感器的安裝位置、編號和用途。變壓器以差動保護為主保護，該保護裝置由TA1、TA6、TA10三個電流互感器的二次電流供電。由于TA1、TA6、TA10都安裝在隔離開關(guān)的外側(cè)，所以差動保護的范圍包括這些隔離開關(guān)，當隔離開關(guān)發(fā)生故障時，差動保護也將動作。 220kV側(cè)裝有方向過流和過負荷保護。方向過流保護是以復(fù)合電壓來啟動的，可參在圖6.1的交流二次電壓回路

28、。在這里，加裝方向元件的目的是當220kV進線和母線發(fā)生短路時，只應(yīng)切除斷路器QF1。方向過流保護作為相間短路的后備保護，作用于跳閘，而過負荷保護只作用于信號。同理，110kV側(cè)裝有復(fù)合電壓啟動的過流保護和過負荷保護。復(fù)合電壓啟動的過流保護作為110kV線路相間短路的后備保護作用于跳閘，過負荷保護只作用于信號。220kV側(cè)裝有中點零序方向過流保護，110kV側(cè)裝有零序過流保護，其分別由電流互感器TA5、TA13提供二次電流，并分別作為線路接地保護的后備保。 在220kV側(cè)加裝方向元件的目的，與220kV側(cè)方向過流保護的道理是一致的。10kV側(cè)裝有過電流。過負荷保護。過流保護10kV線路的后備保

29、護，作用于跳閘， 負荷保護作用于信號。圖6.1主變壓器保護配置圖6.2 主變壓器的主保護瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。圖6.2 瓦斯保護接線原理圖和展開圖差動保護對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側(cè)電源斷路器。圖6.3 差動保護接線原理圖 主變壓器差動保護的整定計算1）變壓器各側(cè)額定電流 2)各側(cè)接線220kV ,110kV ,10kV 3)各側(cè)電流互感器二次側(cè)接線220kV ,110kV ,10kV 4）各側(cè)電流互感器

30、的計算變比5）實際變比，,6）各側(cè)二次電流，故選擇10kV側(cè)作為基本側(cè)2）計算10KV側(cè)的一次動作電流按躲過勵磁涌流：按躲過二次回路斷線：按躲過外部最大短路不平衡電流：式中變電所高壓，中壓側(cè)由于改變分接頭所引起的相對誤差，一般取調(diào)壓范圍的一半。在所計算外部短路下流過相應(yīng)調(diào)壓側(cè)的最大短路電流的周期分量。繼電器平衡線圈整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等產(chǎn)生的誤差。外部短路時，相應(yīng)地流過第側(cè)電流互感器的周期分量電流。最大外部短路電流周期分量。電流互感器同型系數(shù)。可靠系數(shù)，取1.3。故選擇=4128A3）確定差動繼電器的動作電流和基本動作線圈的匝數(shù)差動繼電器動作電流:基本側(cè)差動線圈的計算匝數(shù)，的動作安匝為按繼電器

31、線圈的實際抽頭，選用較小而相近的匝數(shù)作為差動電流整定匝數(shù)所以基本側(cè)差動線圈實際整定匝數(shù)為=8匝。繼電器實際的動作電流為:保護裝置的實際動作電流為:4）其他各側(cè)工作線圈和平衡線圈匝數(shù)。由于220KV和110KV兩側(cè)二次電流相同?？晒灿靡唤M平衡線圈。平衡線圈的計算匝數(shù):取 =32實際工作線圈 5）計算由于整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等，使二次電流不能完全平衡而產(chǎn)生相對誤差。實際相對誤差。符合初步計算假設(shè)條件。6）校驗保護裝置的靈敏度，最小運行方式下變壓器出口故障時流過相應(yīng)側(cè)繼電器線圈的電流>2合符要求。主變壓器的后備保護為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保

32、護和瓦斯保護的后備，所以需裝設(shè)過電流保護。而本次所設(shè)計的變電所，電源側(cè)為220kV，主要負荷在110kV側(cè)和10kv側(cè)，即可裝設(shè)兩套過電流保護，一套裝在中壓側(cè)110kV側(cè)并裝設(shè)方向元件，電源側(cè)220kV側(cè)裝設(shè)一套，并設(shè)有兩個時限和，時限設(shè)定原側(cè)為t，用一臺變壓器切除三側(cè)全部斷路器。1）帶時限的過電流保護整定計算： 過電流保護采用三相式接線，且保護應(yīng)裝設(shè)在電源側(cè)。保護的動作電流應(yīng)該躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即 取5（A）式中：可靠系數(shù)，用于過電流保護時DL型和GL型繼電器分別為1.2和1.3，用于電流速斷保護時分別為1.3和1.5，用于低壓側(cè)單相接地保護時（在變壓器中性線上裝設(shè)的）

33、取1.2，用于過負荷保護時取1.051.1；：接線系數(shù)，接于相電流時取1，接于相電流差時取。：過負荷系數(shù)，一般取23，當無自起動電動機時取1.31.5。：電流互感器變比。：高壓側(cè)額定電流。則一次側(cè)保護裝置的動作電流為： 保護裝置的靈敏系數(shù)為： 所以保護裝置的動作時限取0.5s。圖6.4 過電流保護接線原理圖過負荷保護變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設(shè)單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)延時動作于信號，而且三繞組變壓器各側(cè)過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器。1）過負荷保護整定計算：保護裝置的動作電流應(yīng)躲過變壓器的額定電流：220kV側(cè) 110kV側(cè)10kV側(cè) 保護裝置的動作時

34、間一般定為915s。圖6.5過負荷保護接線原理圖變壓器的零序過流保護對于大接地電流的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式。圖6.6零序電流保護接線原理圖7 變壓器保護的二次回7.1 本所交流二次電壓回路交流二次電壓回路如圖變壓器保護交流電壓回路 所示。圖中各電壓小母線來自各級電壓互感器，供給變壓器的測量和保護裝置。例如，110kV側(cè)的電壓小母線A630,B630,C630和A640,B640,C6

35、40。分別來自電壓互感器TV1和TV2的A,B,C三相。按設(shè)計規(guī)程規(guī)定，電壓互感器按母線分段來分別設(shè)置，即每段母線連接一臺電壓互感器。在這里使用了兩臺電壓互感器，說明母線分為兩段或是雙母系統(tǒng)。對220kV和110kV側(cè)情況也是如此。在雙母線和母線分段的系統(tǒng)中，二次電壓回路應(yīng)與一次回路的運行情況相匹配，即當?shù)谝唤M母線運行時，二次電壓回路應(yīng)由第一組母線上的電壓互感器供電，否則，當母線聯(lián)絡(luò)斷路器分斷時，第二組母線停運，二次電壓回路將失去電源；即使當?shù)诙M母線由其他電源供電也在運行，使由于一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)不對應(yīng)，會造成計量儀表不準，且會使有關(guān)繼電器保護和自動裝置誤動或拒動。為此二次電壓回路能在上述情

36、況下自動切換，一般將該一次回路本身的隔離開關(guān)的輔助觸點串接在二次電壓回路中。圖中KMA1KMA4為隔離開關(guān)輔助觸點所動的中間繼電器觸點。在戶外配電裝置中常用這種方式，這是因為戶外配電裝置隔離開關(guān)的運行條件差，其輔助觸點可靠性也較差，為了提高可靠性，常把兩個輔助觸點并聯(lián)起來去啟動一個或兩個中間繼電器，再把中間繼電器的觸點串入二次回路。圖7.1 電壓回路圖。7.2 本所主控回路主控回路包括三組斷路器的控制回路，其一為，220kV側(cè)的QF1，分相操作，但在變壓器中仍為聯(lián)動控制.其二為110kV側(cè)的QF2，液壓操動；其三為，10kV側(cè)QF3,為了實現(xiàn)三相同時手動跳、合閘，三相共用一個控制開關(guān)SA1,增

37、加了手動合閘繼電KMC和手動跳閘繼電器KTC，以增加觸點數(shù)目。當操作SA1進行跳、合閘時KTC或KMC首先動作，然后，由它們的接點去接通各相的跳、合線圈。KMC為電壓啟動電流自保持中間繼電器，每相合閘回路都有其串聯(lián)自保持電流線圈，1KTB/A1KTB/C的自保持回路，故KTC以保持合閘可靠性。各相跳閘回路中由于有防跳繼電器未采用電流自保護線圈。因為三相聯(lián)動，所以繼保裝置的跳閘脈沖與SA1并聯(lián)。QF1和QF2所不同的是QF2取消了KTM和KMC。這是因為其三相由一個合、跳閘線圈控制。因為其為液壓操動，增加了液壓監(jiān)視回路，圖中KP1為壓力表接點，其在液壓低于10.78MPa是自動合閘。KP2在液壓

38、高于24.5MPa閉合。使中間繼KAM電器勵磁，接通信時閉合，使中間繼電器時閉合，壓力表接點在液壓低于號回路壓力表接點KP4低于在液壓低于12.5MPa時斷開，以閉鎖合閘回路。QF2的油泵電機控制回路中，為接觸器，為熱繼電器，為行程開關(guān)。當壓力低于16.66MPa時，ST1接通，電機啟動，儲油。當壓力升至16.66MPa當壓力低于時，ST1雖然開斷，但因ST2為零油壓閉鎖，當油壓突然降至0時，為防止因油泵啟動造成斷路器緩慢跳閘而設(shè)置的保護環(huán)節(jié)KAM的常閉延時斷開觸點是當液壓低于10.78MPa或高于24.5MPa，在預(yù)告報警的同時，延時跳開油泵電機。因為這種情況說明液壓系統(tǒng)有故障。QF3控制回

39、路QF1與QF2控制回路基本相同。圖7.2 控制回路圖7.3 本所信號回路信號回路包括預(yù)告信號回路、事故信號回路、保護回路預(yù)告信號和斷路器機構(gòu)的預(yù)告信號。信號。圖7.3 信號回路圖8 防雷保護規(guī)劃設(shè)計8.1 防雷保護的設(shè)計變電所的雷擊害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護范圍之內(nèi)，此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。對侵入波的防護主要措施是變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設(shè)備上的過電壓不超過其中擊耐壓值，同時在距變電所適當距離內(nèi)裝設(shè)可靠

40、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(shè)備，避雷針必須高于被保護物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨立裝設(shè)，避雷線主要用于保護線路，一般不用于保護變電所。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備，它實質(zhì)是一個放電器，與被保護的電氣設(shè)備并聯(lián)，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(shè)備。8.2 避雷針的設(shè)計由原始資料可知本所建在城市郊區(qū)，周圍沒有自然的接地建筑物?？紤]到本所設(shè)計的規(guī)模為中型變電所，占地面積較大，因為地勢比較平坦，所以本所平面圖形應(yīng)該是建成近似正方形。設(shè)計一針、兩針和三針避雷針不太適宜。可以設(shè)計四針避雷保

41、護。其設(shè)計概圖見圖8.1： 圖 8.1變電所四針保護圖8.3 避雷器選擇計算8.3.1 220kV避雷器選擇計算避雷器的滅弧電壓：避雷器的工頻放電電壓： 直接接地110220kV，=3避雷器的殘壓：避雷器的沖擊放電電壓：根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)選取FZ-220J型閥型避雷器能滿足要求。8.3.2 110kV避雷器選擇計算避雷器的滅弧電壓：避雷器的工頻放電電壓： 直接接地110220KV，=3避雷器的殘壓：避雷器的沖擊放電電壓：根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)選取FZ-110J型閥型避雷器能滿足要求。8.3.3 10kV避雷器選擇計算避雷器的滅弧電壓：避雷器的工頻放電電壓：避雷器的殘壓： 避雷器的沖擊放電電壓： 根據(jù)以

42、上計算數(shù)據(jù)選取FZ-10型閥型避雷器能滿足要求。具體數(shù)據(jù)見表8.1。表8.1 各級電壓等級避雷器參數(shù)如下表型號額定電壓有效值kV滅弧電壓kV工頻放電電壓有效值kV沖擊放電電壓峰值(1.5/20s及1.5/40s)不大于kV8/20s雷電沖擊波殘壓峰值不大于kV不小于不大于5kV10kVFZ-220J220200448536620652715FZ-110J110100224268326326358FZ-101012.72631454550由于本次所設(shè)計選擇變壓器為分級絕緣，即220KV中性點絕緣等級為110KV，110中性點絕緣等級為35kv，所以220kv中性點應(yīng)與中性點絕緣等級相同的避雷器，

43、故220KV中性點裝設(shè)FZ-110，110中性點裝設(shè)FZ-40避雷器。9 高壓配電裝置設(shè)計9.1 電氣總平面布置9.1.1 電氣總平面布置的要求充分利用地形，方便運輸、運行、監(jiān)視和巡視等。出線布局合理、布置力求緊湊，盡量縮短設(shè)備之間的連線。符合外部條件，安全距離要符合要求。9.1.2 電氣總平面布置本變電所主要由屋外配電裝置，主變壓器、主控制室及10kV屋內(nèi)配電裝置和輔助設(shè)施構(gòu)成，屋外配電裝置在整個變電所布置中占主導(dǎo)地位，占地面積大，本所有220kV、110kV各電壓等級集中布置，將220kV配電裝置布置在北側(cè)，110kV配電裝置布置在西側(cè)，這樣各配電裝置位置與出線方向相對應(yīng)，可以保證出線順暢

44、，避免出線交叉跨越，兩臺主變位于電壓等級配電中間，以便于高中低壓側(cè)引線的連接，便于運行人員監(jiān)視控制，主控制樓布置在10kV屋內(nèi)配電裝置并排在南側(cè)，有利于監(jiān)視220kV配電裝置及主變壓器。220kV高壓配電裝置采用屋外普通中型布置，斷路器單列布置，中間共有8個間隔，每個間隔寬度為14米，近期出線5個間隔。母聯(lián)斷路器間隔，電壓互感器和避雷器共占一個間隔。110kV高壓配電裝置110kV同樣采用屋外普通中型單列布置，它共有6個間隔，近期出線2個間隔，遠期沒有，每臺主變進線各占一個間隔，電感互感器及避雷器各占一個間隔，母聯(lián)斷路器和旁路斷路器各占一個間隔，每個間隔寬度為8米。10 結(jié)論本設(shè)計按預(yù)定要求完

45、成了變壓器的選擇、短路電流的計算、一次設(shè)備及導(dǎo)線的選擇與校驗、變壓器保護及變電所的防雷降壓變電所的設(shè)計的重要內(nèi)容。通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我更進一步學(xué)習(xí)和了解了這四年來在大學(xué)所學(xué)習(xí)的知識，有了一個整體的把握。更重要的是在設(shè)計過程中讓我懂得了腳踏實地，實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的收益。參 考 文 獻1 丁毓山等主編.中小型變電所實用設(shè)計手冊M.北京:中國水利水電出版社,2005.52 何首賢等主編.供配電技術(shù)M.北京:中國水利水電出版社,20053 谷水清主編.電力系統(tǒng)繼電保護M.北京:中國電力出版社,20054 杜文學(xué)主編.電力工程M.北京:中國電力出版社,2

46、0065 宋繼成著.220-500KV變電所電氣接線設(shè)備M.北京：中國電力出版社,20046 江日洪等主編.發(fā)、變電所防雷保護及應(yīng)用實例M.北京:中國電力出版社,20057 劉笙主編電氣工程基礎(chǔ)（上、下冊）M北京：科學(xué)出版社，20028 An American National IEEE Guide for of shunt Capacitor Banks American: ANSI IEEE C379919809 Miller JEReactivepowerControlin ElectricPowerSystemJohnWiley&Sons，198210 Song Y H&John A TFlexible actransmissionSystems(FACTS)IEEPowerand Energy Series 30T J International Ltd Padstow corwall，1999Design of the 220 KV step-down substationChen Qiang Ins