地区变电所与电气主接线设计.docx

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1、地区变电所与电气主接线设计摘 要 现阶段，随着科学技术的快速发展，世界范围内经济、能源领域电力均发挥着至关重要的作用，渐渐演化为人类社会的基本配备能源，因此，对变电所进行合理设计、建设至关重要。本课题的主要探讨内容为地区变电所与电气主接线初步设计，主要目的是在确保变电所功能达到远期符合需求的基础上，进一步提高供电的平安性、牢靠性。本课题设计探讨过程中，对多方面的相关因素进行了全面且细致的考虑，例如，工程设计的敏捷性、经济性以及牢靠性等，并在结合毕业设计要求以及参考电力专业相关理论学问、既有探讨成果的基础上，明确了主变压器以及电气设备、拟定电气主接线、计算短路、规划配电装置与自动装置、继电爱护与

2、防雷爱护等工作。 关键词 电力系统，电气主接线，短路计算，电气设备 目 录 摘 要 I 引 言 - 1 - 第一部分 毕业设计说明书 - 2 - 1 变电所原始资料分析 - 2 - 1.1 设计题目 - 2 - 1.2 变电所概况介绍 - 2 - 1.3 变电所60KV的用户负荷表 - 2 - 1.4 电力系统接线方式 - 2 - 2 主变压器台数和容量的确定 - 4 - 2.1 主变压器选择的要求 - 4 - 2.2 主变压器容量和台数的确定 - 4 - 2.3 主变压器的选择 - 5 - 3 主接线形式的选择及说明 - 7 - 3.1 主接线的设计原则 - 7 - 3.2 主接线的设计要求

3、 - 7 - 3.3 主接线的选择 - 8 - 3.3.1主接线的预定方案 - 8 - 3.3.2 对两种方案接线方式的同时论证 - 9 - 3.4 主接线的确定 - 10 - 3.5 设备的配置 - 11 - 3.5.1 隔离开关的配置 - 11 - 3.5.2 电压互感器的配置 - 11 - 3.5.3 电流互感器的配置 - 11 - 3.5.4 接地刀闸的配置 - 11 - 3.5.5 避雷器的配置 - 12 - 4 短路计算 - 13 - 4.1 短路电流计算的目的 - 13 - 4.2 短路的基本类型 - 13 - 4.3 短路电流计算的基本假定 - 13 - 4.4 一般规定 -

4、13 - 4.5 计算步骤 - 14 - 4.6 计算方法 - 14 - 4.7 本变电所电力系统等值电路图 - 15 - 5 电气设备的选择 - 16 - 5.1 母线的选择 - 16 - 5.1.1 母线的型式及适用范围 - 16 - 5.1.2 一般条件 - 16 - 5.1.3 截面选择说明 - 17 - 5.1.4 热稳定校验 - 17 - 5.2 高压断路器的选择 - 17 - 5.3 隔离开关的选择 - 19 - 5.4 电流互感器的选择 - 19 - 5.5 电压互感器选择 - 21 - 5.6 避雷器的选择 - 21 - 6 高压配电装置 - 23 - 6.1 高压配电装置设

5、计原则及要求 - 23 - 6.2 屋外配电装置的布置原则 - 25 - 6.3 本变所配电装置的规划 - 25 - 7 继电爱护及自动装置设计 - 27 - 7.1 继电爱护配置的作用和要求 - 27 - 7.2 变压器爱护的配置 - 27 - 7.3 母线爱护和断路器失灵爱护 - 28 - 7.3.1 母线爱护配置原则 - 29 - 7.3.2 母线爱护 - 29 - 7.3.3 断路器失灵爱护 - 30 - 7.4 线路的爱护装置 - 30 - 7.4.1 220kV侧线路爱护 - 30 - 7.4.2 60KV侧线路爱护 - 31 - 7.5 自动装置的规划设计 - 32 - 7.5.

6、1 电力系统自动装置的设计 - 32 - 7.5.2 自动重合闸装置应按下列规定装设 - 32 - 7.5.3 自动重合闸装置应符合以下要求 - 32 - 7.5.4 备用电源和备用设备自动投入 - 32 - 8 防雷爱护的规划设计 - 34 - 8.1 防雷爱护的同必要性 - 34 - 8.2 发电厂及变电所的防雷爱护内容 - 34 - 8.3 变电所防雷爱护的对象 - 34 - 8.4 装设避雷针（线）的基本原则 - 35 - 8.5 防雷爱护设计所需资料 - 35 - 8.6 避雷针的爱护范围计算 - 35 - 8.7 防雷爱护措施 - 36 - 其次部分 桓仁220/60变电所电气部分

7、设计计算书 - 37 - 1 主变压器的选择 - 37 - 2 短路电流的计算 - 39 - 2.1计算公式 - 39 - 2.2系统计算电路图和等值电路图 - 39 - 2.2 220KV母线上K1点发生短路时的短路计算 - 43 - 2.3 60KV母线上K2点发生短路时的短路计算 - 43 - 3 主要电气设备的选择 - 45 - 3.1 母线的选择 - 45 - 3.1.1 220KV侧母线选择 - 45 - 3.1.2 60KV侧母线选择 - 45 - 3.2 高压断路器的选择 - 47 - 3.2.1 220KV侧断路器的选择 - 47 - 3.2.2 63KV侧断路器的选择 -

8、48 - 3.3 隔离开关的选择及校验 - 49 - 3.3.1 220KV侧隔离开关选择与校验 - 49 - 3.3.2 60KV侧隔离开关选择与校验 - 50 - 3.4 电流互感器的选择及校验 - 51 - 3.4.1 220KV侧电流互感器的选择及校验 - 51 - 3.4.2 63KV侧电流互感器的选择及校验 - 52 - 3.5 电压互感器选择及校验 - 53 - 3.6 避雷器的选择 - 54 - 4 避雷针的爱护范围计算 - 55 - 结 论 - 57 - 致 谢 - 58 - 参考文献 - 59 - 附 录 - 60 - 引 言 电力工业的蓬勃发展促使电网规模快速扩大，电压等

9、级、自动化水平均实现了质的飞跃，供电部门要想在日新月异的市场机制下取得良好的发展，必需在电力经营管理方面加大对科技、经济的投入力度。我国为了打破现有壁垒，在垄断中谋求发展，于2002年提出了体制改革，提倡竞争引入，意在以此推动发输供电效率实现主动发展。同期，世界各国也颁布相关政策，电力领域迎来了全面改革时期。 地区变电所的设计、建设具有特别深远的影响，是确保西电东送工程建设顺当的基础，是各地区人们正常生活与工作的保障，是供电负荷稳定牢靠的前提，也是我国电力工业实现可持续发展的关键所在。不仅如此，由于区域间存在较大的环境差异，例如，技术、经济以及电压等级等，建设220/60kv的变电所，势在必行

10、。本课题所设计探讨的变电所为一般性的220/60kv的变电所，负荷方案共有两种：远期负荷、近期负荷。其中，60kv的侧供电共有12回负荷出线，为了确保设计符合远期负荷需求，且具有良好的供电性能，本课题设计过程之中择取远期负荷规划为参考。本次设计具有较好的系统性，充分融合了专业理论学问、实践操作，是高校期间学习的整合体现，也是实践教学的综合性环节，对学生理论学问、专业技能的实际应用具有综合训练的作用，不仅如此，也是学生步入社会实现自我发展的实践基石，意义重大。通过本次课题的探讨，不仅可以帮助学生形成良好的专业学问运用实力、创新意识，还有助于学生形成工程观念，为其日后发展奠定良好基础。 第一部分

11、毕业设计说明书 1 变电所原始资料分析 1.1 设计 地区变电所电气主接线初步设计 1.2 变电所概况介绍 （1）变电所为地区变电所，它主要是给开发区工业用户供电。地区年平均温度为2.5，最高温度为36；变电所地势平坦，交通便利。 （2）变电所220KV侧进线2回，60KV侧出线12回。（3）变电所主爱护动作时间0.5S，后备爱护动作时间为3秒；短路计算时间4秒。 依据所给条件对本变电所的电气主接线、电气设备进行选择，对配电装置进行规划，对防雷爱护进行设计。 1.3变电所60KV的用户负荷表 负荷同时系数0.86，线损率为4.5%，重要负荷占75.5%，依据负荷表确定本变电所的远期最大负荷，确

12、定本变电所主变压器的容量，依据相关规程对本变电所的主变压器进行选择。 1.4电力系统接线方式 2*100KM 220KV 2*50KM 800MVA Ud%=18 2*30KM 240MVA Ud=16.5 600MW Xd”=0.12 COS=0.9 待设计变电所 200MW；Xd”=0.135；COS=0.9 图1.1电力系统接线方式 系统中全部的发电机均为汽轮发电机,送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.3欧姆/公里 依据电力系统接线方式及所给数据，正确选择短路点，进行短路计算，依据短路计算的数据进行相关电气设备的选择较验。 2 主变压器台数和容量的确定 在发电厂和变电站中，用来向电

13、力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂（站）用电的变压器，称为厂（站）用变压器或自用变压器。 2.1 主变压器选择的要求 与系统相连的变压器应在两台或两台一下，当有备用电源保证供电时，可只装一台，装配两台以上主变压器时，单台容量的选择要参照其中随意一台不工作时，剩余变压器容量最少能保证所供电的全部一级负荷或是变电所全部负荷的6075%。正常状况下一次变电所为75%，二次变电所为60%。变电所的主变压器正常状况下都采纳三相变压器，因制作或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220KV变电所中，正常状况下采纳单相变压器组，当装设一

14、台单相变压器时，不用备用相，当主变压器多于一台，且每台容量满意上述要求时，单相变压器组不用装设备用相。 变电所中的变压器在系统调压有需求时，正常状况下采纳带负荷调压变压器，但在受设备制造限制时，应当采纳单独的调压变压器。变压器绕组的连接方法必需和系统电压相位一样，否则不能并列运行，电力系统采纳的绕组连接方法只有“Y”型和“”型，高、中、低三侧绕组如何连接要依据详细工程来确定。 2.2 主变压器容量和台数的确定 主变压器的容量、台数干脆影响主接线的形式和配电装置的结构。 变电所主变压器的容量，一般应按510年规划负荷来选择。依据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考

15、虑当1台主变压器停运时，其作变压器容量在计及过负荷实力允许时间内，应满意 2.3主变压器的选择 总容量的确定 主变容量的确定应依据5-10年发展规划进行选择，通过对原始资料的分析，依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2-1） 最大负荷同时系数0.86，线损率为4.5。总负荷中重要负荷占75.5。依据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计级过负荷实力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台变电所停运时，其

16、余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。本变电所的最大远期负荷为： kW kW 式中 本变电所60KV侧各出线负荷 P 本变电所60KV侧各出线总负荷 已知cos1=0.85，cos2=0.95线损率为4.5%，负荷的同时系数为k0=0.86 将上数据代入公式可得变压器容量为: 经计算得Se=70%S=36791.05kVA 查电力设备手册选用两台双绕组变压器，其型号为SFPZ7120000/220，电压为 kV采纳YN,d11连接组，附套管电流互感器，其详细型号和参数见表2-2。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实力，另一台仍能达到全部负荷的98%。

17、 S三相； F风冷； P强迫油循环；Z有载调压；7设计序号；120000额定容量（KVA）；220额定电压（KV） 3 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，它表明白发电机、变压器、线路和断路器等设备的数量和接线方式，从而实现平安的发电、输变电、配电的任务。 依据设计规程，变电所主接线应满意牢靠性、 敏捷性、 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

18、量的有无和大小对主接线的影响。 3.2 主接线的设计要求 在设计电气主接线的过程中，要确保其满意四项基本要求，即经济性、敏捷性、牢靠性以及平安性。 在平安性方面，要确保与国家相关标准、技术规范相符，可以为人身平安、设备平安供应有效保障。详细有五点： 高压断路器电源侧、反馈电能负荷侧需装置相宜的高压隔离开关。低压断路器电源侧、反馈电能负荷侧需装置相宜的低压隔离开关。高压熔断器以及负荷开关出线柜的母线侧须要装置相宜的高压隔离开关。 线路电压达到35kv，其末端需装置连接隔离开关的接地刀闸。 高压母线、架空线路的末端需装置避雷器。此外，还要通过以下四点充分分析变电站的作用以及设备的牢靠性、一二次设备

19、的运行牢靠性： 检修断路器时，支持正常供电。断路器、母线因故检修过程中，停运出现回数、停运时间最小化，且一级负荷、局部二级负荷可以正常供电。是变电所、发电厂完全停运的可能性实现最小化，避开出现系统解列的状况。大机组超高压电气的主接线须要完全负荷牢靠性需求。不仅如此，主接线还要符合检修、调度以及扩建等方面的敏捷性要求，基于系统长期规划考虑，主接线还要满意以下要求： 调度过程中，与线路、变压器以及发电机的切除、投入敏捷性良好，可以对负荷、电源进行相宜调配，支持系统的事故运行方式、特别运行方式、检修运行方式以及上述方式下的调度要求。检修过程中，对继电爱护设备、母线以及断路器的停运操作较为便捷，不会给

20、电力网的正常运行以及车间供电造成不良影响。扩建过程中，由初期接线向最终接线的过渡较为便捷，且线路、变压器、新装机组投入时，不会给停运时间、连续供电造成影响，且一二次部分改建相对较少。主接线要想满意敏捷性、牢靠性要求，必需符合以下条件，拥有经济合理性： 一次设备较少，例如，避雷器、隔离开关以及断路器等。可以对短路电流进行有效限制，支持轻型电气、廉价设备。分支变电所、终端电压不超过35kv，支持简易电器。占地面积相对较少，可以为配电装置供应良好的布设环境。电气设备型号、数量以及容量选择合理。 3.3 主接线的选择 由规程知：110220kV配电装置中的出线回路数是2回时，正常状况下采纳单母线分段的

21、接线形式。当配电装置中的进线和出线总和为1216回时，在一组母线上安装分断断路器，而双母线运行方式在6220kV电压的配电装置中，总是以保证用户供电所必需的牢靠性。依据上述的要求，初步确认主接线方案：第一种方案是一次侧（220kV侧）采纳单母分段的接线形式，二次侧（60kV侧）采纳双母三分段的接线形式；其次种方案是一次侧（220kV侧）采纳双母线的接线形式，二次侧（60kV侧）采纳双母线带旁路的接线形式。 3.3.1主接线的预定方案 本变电所电压等级为220kV/60kV，220kV电源进线为2回； 60kV侧出线为12回。 依据主接线设计必需满意供电牢靠性、保证电能质量、满意敏捷性和便利性、

22、保证经济性的原则，初步拟定两种主接线方案。 第一方案：220kV侧采纳单母分段带旁路接线，60kV侧采纳双母三分段接线。其次方案：220kV侧采纳双母线接线，60kV侧采纳双母线带旁路接线 。 图 接线方案 3.4 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对比：单母分段虽然较双母线减小了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出现一段母线或母线隔离开关故障或检修等状况时，都会让这段母线上全部回路在检修期间始终停电，而这对重要负荷的供电牢靠性是不行以的。双母线接线方式虽然占地面积大，投资高，但是其供电牢靠性调度敏捷性和扩建便利等优点却是对负荷和系统容量

23、的改变起着特别重要的作用。所以通过对上述的比较，最终确定一次侧（220kV侧）采纳双母线接线形式。 其次，二次侧两种接线形式的对比：双母三分段的接线添加了隔离开关和断路器的数量，对正常运行或线路故障时的倒闸操作要比双母线接线繁杂，它平常只有一组母线运行，所以当工作母线短路时，仍须要让整个配电装置短时间内停止工作，增加了停电时间。双母线带旁路接线形式虽然占地面积大，投资高，但是相比之下其供电牢靠性和扩建便利等优点却是对重要负荷和系统容量的改变起着特别重要的作用。而双母线带旁路接线不仅经济性要高于前者，而且在母线发生故障后，复原供电的速度也快于前者，同时，双母线接线牢靠性高，扩建便利，所以两者之间

24、的对比，二次侧（60kV侧）最终选定双母线接线的接线形式。最终，通过上述各方面的综合比较，同时考虑本所的进线，出线的回数，最终确定一次侧（220kV侧）采纳双母线的接线形式，二次侧（60kV侧）采纳双母线带旁路的接线形式。本变电所电气主线图见附录 4 短路计算 4.1 短路电流计算的目的 设计以及实际操作电力系统、电气设备的过程中，合理计算短路电流，是避开下列问题的基本保障： (1)合理计算短路，可以保证电缆、母线、瓷瓶、互感器以及断路器等设备拥有良好的热稳定性、动稳定性。合理计算短路，可以保证明确自动装置、继电爱护的参数，并对其进行合理配置。合理计算短路，可以为不同接线方案的对比供应参考依据

25、，从而明确接线过程中限制短路电流是否具有应用价值。 4.2 短路的基本类型 电力系统中的常见短路有四种，分别为两相接地短路、单相短路、两相短路以及三相短路。其中，单相短路的发生概率最高，三相短路的发生概率最小。但三相短路拥有相对较大的电流量，因此，其危害最大。为了确保短路时，电气设备仍可以正常运作，计算短路时，主要参考三相短路。参考对称重量法，可以将不对称短路的电流划分为三个重量：零序、正序以及负序。 4.3 短路电流计算的基本假定 正常状况下，都用三相系统对称运行。电源的电动势相角必需相同。短路应参考短路电流为最大值的瞬间。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。原件的参数取基

26、准值，电容略去不计。 4.4 计算步骤 (1) 画等值电抗图 1）首先去掉系统中的全部负荷开关，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。 4.5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 (4.1) 变压器电抗：X*= (4.2) 短路电流周期重量有效值：IK*= (4.3) 路电流冲击值：icj=2.55IK (4.4) 标么值转为

27、出名值：IK= Ie (4.5) 4.6本变电所电力系统等值电路图 本变电所电力系统接线图见图1.1,等值电路图如下图4.1 图4.1 电力系统等值电路图 本变电所短路电流计算数据一览表 详细计算过程及结果见毕业设计计算书。 5 电气设备的选择 电气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平安经济运行的重要条件。电器要能牢靠地工作，必需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。 电气设备选择的一般原则： (1) 应满意正常工作状态下的电压和电流的要求。(2) 应满意安装地点和运用环境条件要求。(3) 应满意在短路条件下的热稳定和动稳

28、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精确度级别 5.1 母线的选择 5.1.1 母线的型式及适用范围 导体的常用材料为铝合金、铝、铜。其中，铜具有较强的抗腐蚀性以及强度较大、电阻率较低的特点，而铝虽然电阻率相对较高，但密度较小，且我国具有特别丰富的铝储量，经济性能较好，因此，导体材料应以铝、铝合金为主。硬导体的常见截面有管形、槽形、矩形三种形态，其中，矩形具有连接性好、固定便利以及散热好的特点，但是具有较大的集肤效应，因此，实际应用过程中，最大截面应低于1250mm2。假如工作电流超过载流量的允许范围后，可以并列运用多条矩形导体，但最多不

29、能超过4条。由于以上条件很难同时满意，故本变电所采纳软母线形式。 5.1.2 截面选择说明 选择导体截面时，应依据实际应用环境，从热稳定、动稳定、经济电流密度、电晕以及工作电流等方面进行明确选择及校验。 5.1.3热稳定校验 依据上述状况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。其公式为： SSmin= (5.1)式中 Smin依据热稳定确定的导体最小允许截面（mm）2 I稳定短路电流（A）； tdz短路电流等值发热时间； kf集肤效应系数； C热稳定系数，其值与材料及发热温度有关 5.2 高压断路器的选择 断路器主要负责倒换系统的运行方式，即连接线路、设备与电路，或是将二者退出运行。

30、线路或设备运行过程中出现故障时，断路器可以将故障回路快速切除，爱护无故障回路可以正常运作。在选择断路器形式时，不仅要保证其符合环境条件以及技术要求，还要对其施工调试以及运行维护的经济性能、便捷性进行充分考虑。 （1）断路器种类和形式可从油断路器、压缩空气断路器、6氟化硫断路器、真空断路器等，其主要特点如表5.1， 选择断路器型式时，应依据各类断路器的特及点及运用环境、条件确定。 （2）额定电压和电流选择 ， (5.2) 式中 、分别为电气设备和电网的额定电压，kV； 、分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷，A； （3）开断电流的选择 高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流

31、周期重量，即 (5.3) 当断路器的较系统短路电流大许多时，简化计算可用进行选择，为短路电流值。（4）短路关合电流的选择 额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了使断路器在关合短路电流时肯定平安，断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即 (5.4) （5）短路热稳定和动稳定校验 校验式为 ， (5.5) 5.3 隔离开关的选择 对于变电所而言，隔离开关属于常用性电气，需和断路器进行配套。但其并没有配备灭行装置，所以，不支持负荷电流、短路电流的接通与切断。隔离开关具有多种型式，参考安装环境可以划分为屋外、屋内两种形式，参考绝缘支柱数量可以划分为三柱、双柱以及单柱的形式。选择隔离开关的方

32、法基本等同于断路器，但无需对关合电流、开断电流进行校验。因回路中隔离开关、断路器处于串联状态，短路故障时，断路器开断时间会干脆确定隔离开关所受的影响程度，因此，其相关计算数据等同于断路器计算数据。 5.4 电流互感器的选择 选择电流、电压互感器应满意继电爱护和自动装置及测量仪表的要求，电流互感器二次额定电流有5A和1A两种，电流互感器选择参数见表5.1 （1）对一次回路大电流进行转换，使其成为二次回路小电流，促使爱护装置、测量仪表实现小型化、标准化，利于屏内安装。 （2）分别高压部分与二次设备，互感器二次侧完全实现接地，为人身、设备供应平安保障。（3）选择电流互感器的准则 电流互感器一次回路电

33、压、电流额定值应符合以下表达式： 其中，代表一次回路电压的额定值，达标一次回路电流的额定值 （4）热稳定和动稳定校验： 只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电充互感器热稳定实力常以1S允许通过的热稳定电流或一次额定电流的倍数来表示，热稳定校验式为 或 (5.7) 动稳定校验包括由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验，以及不同相的电流相互作用产生的外部电动力校验。明显，多匝式一次绕组主要经受内部电动力；单匝式一次绕组不存在内部电动力，则电动力稳定性为外部电动力确定。内部动稳定校验公式为 或 (5.8) 式中 电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂供应。外部动稳定校验

34、公式为 (5.9) 式中 作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，由制造厂供应； L 电流互感器出线端至一个母线支柱绝缘子之间的跨距； 相间距离； 0.5系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。 5.5 电压互感器选择 目前,电力系统广泛应用的电压互感器主要有电磁式和电容分压式两种。 （1）电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同，其特点是： 1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的平安系数； 2）二次侧仪表和继电器的电压线圈阻抗大，互感器在近于空载状态下运行。（2）电压互感器的选择 1）种类和型式的选择。应依据装设地点和运用条件进行选择电压互感器的种类和型式。在6-35KV屋

35、内配装置中，一般采纳油浸式或浇注式电压互感器；110-220KV配电装置特殊是母线上装设的电压互感器，通常采纳串级式电磁式电压互感器；当容量和精确级满意要求时，通常多在出线上采纳电容式电压互感器。2）一次额定电压和二额定电压的选择。3-35KV电压互感器一般经隔离开关和熔断器接入高压电网。110KV及以上的电压互感器牢靠性较高，电压互感器只经过隔离开关与电网连接。3）容量和精确级的选择。依据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷匀称分布在各相上。5.6 避雷器的选择 1.避雷器爱护原理 在须要爱护设备四周并联安装避雷器，一旦电压超过允许范围，首先击穿避雷器，残余电压远小于

36、设备击穿电压，可以避开设备遭遇损害。2.选择避雷器条件 首先，要确保伏秒特性曲线上限处于设备伏秒特性曲线下线之下，且裕度足够；其次，避雷器残余的电压值小于设备击穿电压值；最终，设备要位于避雷器覆盖范围之内。3.避雷器详细分类 避雷器可以划分为四大类型，分别为氧化锌避雷器、阀式避雷器、排气式避雷器以及爱护间隙。本变电所的主要电器设备的选择结果见表5.2，详细计算过程和所选的各个电器设备的详细参数见毕业设计计算书。 6 高压配电装置 配电装置是指发电厂或变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和安排电能的作用。 6.1 高压配电装置设计原则及要求 参考电气设备的安装环境，可以划分为屋外式、屋内式

37、，参考组装方式，可以划分为装配式、成配套式、而低配压电盘、高压开关柜以及配电箱，均属于成配套式。 屋内式具有不受气候干扰、占地面积相对较小、污秽空气干扰较小以及房屋建设成本较高等特点；而屋外式具有设备间距较大、扩建便捷、建设周期较短、建设成本较低、带电作业便捷、占地面积较小、运行条件较差、气象改变干扰较大的特点。对于变电所而言，配电装置非常重要，是电力系统实现平安经济运作的根本保障。因此，在选择配电装置时，应严格遵循以下六点要求： 其设计符合我国技术经济政策以及基本建设方针； 实际运行过程中具有良好的牢靠性； 与电气平安净距的基本要求相符，为相关人员、设备供应平安保障； 操作、巡察以及检修较为

38、便捷； 成本低廉、占地面积较小，经济性能显著； 安装、扩建便捷性较好。 6.2 屋外配电装置的布置原则 （1）母线及构架 屋外配电装置的母线有软母线和硬母线两种，本变电站选用软母线。 （2）电力变压器 电力变压器外壳不带电，故采纳落地布置，安装在变压器基础之上。主变压器与建筑物的距离不应小于1.25米，且距变压器5米以内的建筑物，在变压器总高度以下及外廓两侧各3米的范围内,不应有门窗和通风孔。（3）高压断路器 根据断路器在配电装置中所占据的位置，可分为单列、双列、三列布置。断路器的排列方式，必需依据主接线、场地地形条件、总体布置和出线方向等多种因素合理选择。（4）避雷器 避雷器有高式和低式两种

39、布置。110KV及以上的阀型避雷器由于器身瘦长多落地安装在0。4米的基础上。（5）隔离开关和互感器 隔离开关和互感器均采纳高式布置，其要求与断路器相同。隔离开关的手动操动机构装在其靠边一相基础上。（5）电缆沟 屋外配电装置中电缆沟的布置，应使电缆所走的路径最短。（6）道路 为了运输设备和消防的须要，应在主要设备近旁铺设行车道路。大、中型变电站内一般均应铺设3米的环形道。屋外配电装置应设置0.81米的巡察小道，以便运行人员巡察电气设备，电缆沟盖板可作为部分巡察小道。 6.3 本变所配电装置的规划 由规程得知，35KV及以下应建设屋内配电装置，110KV及以上的配电装置大多采纳屋外配电装置， 本设

40、计为220/60kV变电所，采纳分相中型布置的屋外配电装置，既隔离开关是分相干脆布置在母线的正下方，此种方法采纳LGJ240/30型母线协作剪刀式隔离开关，布置清楚、美观，可省去大量构架，较一般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、抗震实力较差，在污秽严峻或地震烈度较高的地区，不宜采纳。同时选择220kV出线和60kV出线两个断面图。 7 继电爱护及自动装置设计 7.1 继电爱护配置的作用和要求 电力系统实际运作过程中，不行避开会出现故障等非正常运作状况，其中短路最为常见，危急性最高，极易诱发以下后果： （1） 故障点短路电流过大，电弧燃烧，损坏故障元件； （2） 正常作业元

41、件经过福安路电流，受电动力、发热影响，元件运用年限缩短； （3） 电力系统内局部电压锐减，用户工作丢失稳定性，甚至给产品质量造成不良影响； （4） 导致电力系统内部的并列运行缺乏稳定性，系统出现震荡状况，严峻的甚至会出现系统解列。 若电气元件无法正常运作，但不存在故障，属于非正常运行状态。才外，该状态还表现为电力系统震荡、发电机甩负荷造成电压过大以及功率缺额降低频率等。 非正常运行，或是故障，均会导致电力系统出现事故，损坏电能质量，严峻的甚至损坏设备、威逼相关人员的生命平安。因此，实行有效措施，降低事故发生的可能性至关重要。一旦发生事故，须要马上对故障元件进行有效切除，确保电力系统可以平安运行

42、。而要想实现这种思想，必需装置继电爱护，对电力系统元件的运行状态进行实时监测。总体而言，继电爱护装置具有两大功能： （1）对于电力系统内部的故障元件，可以有选择性的、自动且快速的进行有效切除处理，避开故障元件进一步遭到损坏，并确保其他元件可以正常运作。 （2）对电气元件的运行状态进行实时反映，并结合运行维护需求，在跳闸、减负荷以及发出信号之前进行有效处理。值得留意的是，此时并不提倡爱护动作的迅捷兴，而是要参考电力系统、元件的损坏状况，做出相宜延迟，避开动作干扰，诱发误操作。 7.2 变压器爱护的配置 变压器一般应装设下列继电爱护装置 （1）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯爱护，容量为80

43、0kVA及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯爱护，当油箱内产生各种短路故障或油面下降时，爱护装置应瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，瓦斯爱护宜动作于断开变压器各电源侧断路器。因此气体爱护除能反应上述故障外，还能起到作变压器油箱内短路故障时纵差爱护的后备作用。 图 变压器瓦斯爱护原理接线图 （2）相间短路爱护反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动爱护和电流速断爱护，对其中性点干脆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爱护作用。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爱护（本设计不加装电流速断爱护）容量为6300kVA及以上，厂用

44、工作变压器和并列运行的变压器，应装设纵联差动爱护，对全部升压变压器及15000kVA及以上的降压变压器，一般宜采纳三相三继电器式接线。 图 变压器差动爱护原理接线图 （3）相间后备爱护 为了防止外部短路所引起的过电流合作为变压器的后备爱护，在变压器上可装设过电流爱护。 对于单侧电源的双卷降压变压器，如高压侧中性点有可能干脆接地运行，为防止高压侧电网中发生接地故障时导致爱护非选择性动作，供高压侧过电流爱护用的电流互感器二次线圈可接成三角形。 图 过电流爱护原理接线图 （4）中性点干脆接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流爱护。 110kV及以上中性点干脆接地电网中，假如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爱护，作为变压器主爱护的后备爱护，并作为相邻元件的后备爱护。（110kV及以上中性点干脆接地采纳分级绝缘） 图 零序过流爱护原理接线图 （5）过负荷爱护 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，应依据可能过负荷的状况装设过负荷爱护，过负荷爱护迎接于一相电流上，带有时限动作与信号。（6）过电流爱护 过激磁爱护适用于500kV及以上的大容量的变