沈陽工程學院畢業設計文關220kV降壓變電所電氣部分初步設計-TOC\o"1-3"\h\u16293中文摘要 I27876Abstract II31398第一部分原始資料分析 131027第一章引論 1307191.1電力系統的一般概念 1303171.2變電所的作用和工作原理及分類 13103第二章概論 3214482.1設計的基本要求說明 3285452.2設計的主要內容及要求 423912第二部分說明書 617643第一章主變壓器的選擇 6239111.1主變容量選擇的有關規定及原則 6160841.2本設計主變壓器的選擇 74636第二章電氣主接線選擇 823112.1概述 829922.2主接線的設計原則及基本要求 8246852.3電氣主接線的選擇 921308第三章短路電流計算 14210313.1短路電流計算的目的： 1441103.2電力系統短路電流計算條件： 1493013.3設計中應注意的問題 1717340第四章高壓電氣設備的選擇 18159384.1電氣設備選擇的一般要求： 18154094.2電氣設備的選擇 19211994.3母線的選擇 2048344.4隔離開關的選擇 23264484.5電流互感器的選擇 2327514.6電壓互感器的選擇 24251474.7避雷器的選擇 2527296第五章配電裝置 27267075.1高壓配電裝置和設計原則及要求: 2782625.2設備的配置 28174665.3配電裝置的選擇： 296177第六章防雷保護的規劃設計 30132046.1概述 3036036.2防雷保護的有關規定 3088666.3防雷保護設計所需資料： 3077276.4直擊雷過電壓保護裝置設計 3113197第七章繼電保護及自動裝置規劃設計 32867.1繼電保護配置的作用和要求： 32175397.2變壓器保護的配置 32176177.3母線保護和斷路器失靈保護 33143547.4線路的保護裝置 34127357.5自動裝置的規劃設計 3631390第三部分計算書 3911713第一章短路計算 3973661.1網絡化簡 39249242.1斷路器的選擇計算 467639第三章避雷針的保護范圍計算 57194853.1避雷針的定位及針距 58201843.2單根避雷針的保護半徑計算 59132983.3多根等高避雷針的保護范圍計算 5915092參考文獻 6218535致謝 63

中文摘要電是能量的一種表現形式，電力已成為工農業生產不可缺少的動力，并廣泛應用到一切生產部門和日常生活方面。電能有許多優點：首先，它可簡便地轉變成另一種形式的能量。例如，工廠中的電動機，就是將電能轉換成機械能，拖動各種機械；又如我們常用的電燈，是將電能轉變為光能，滿足照明需要。其次，電能經過高壓輸電線路，還可輸送很長的距離，供給遠方用電。另外，許多生產部門用電進行控制，容易實現自動化，提高產品質量和經濟效益。因此可見，電力工業在國民經濟中占有十分重要的地位，而且電力必須先行，才能滿足工農業發展的需要。我國的電力工業發展也很快，自70年代初，第一臺300MW機組數投運至1988年底，投產600MW機組以來，電力工業發展又上了一個新臺階。在建的發電廠容量已達2700MW。330～500kV輸變電系統正在逐步擴大。到1991年底，全國裝機總容量已超過150000MW，年發電量已達6774.94億kw?h。電力系統是國民經濟的重要能源部門，而變電所的設計是電力工業建設中必不可少的一個項目。熟悉各種設計規程和設計原理，設計過程中要針對變電所的規模和形式，具體問題具體分析。本論文介紹了文關220kV降壓變電所電氣部分初步設計，從設計任務上來看，共分為七大步驟。即，1、選擇本變電所主變壓器的型號、容量和臺數。2、設計本變電所電氣主接線的基本形式。3、進行短路電流計算。4、進行主要電氣設備的選擇。5、進行本變電所高壓配電裝置的規劃設計。6、進行本變電所繼電保護和自動裝置的規劃設計。7、進行本變電所防雷保護的規劃設計等七大步驟，本論文結合電氣的有關規程進行設計。本次設計是我們在校期間進行的最后一個非常重要的綜合性實踐教學環節，也是我們學生全面運用所學基礎理論、專業知識對實際問題進行設計（或研究）的綜合性訓練，同時還是我們將來走向工作崗位而奠定的基本實踐。通過本次設計可以增強我們運用所學知識解釋實際問題的能力和創新能力，以便更好地適應工作的需要。其設計內容結合相關的參考文獻進行編寫，由于水平有限，難免會有錯誤疏漏之處，請參閱老師多給予批評指正。關鍵字：變電所、變壓器、電氣主接線、電氣設備、繼電保護、防雷保護等。AbstractElectricenergyisaformofexpression,thepowerofindustrialandagriculturalproductionhasbecomeanindispensabledrivingforce,andwidelyappliedtoallaspectsofdailylifeandproductiondepartments.Energyhasmanyadvantages:First,itcanbeeasilyconvertedintoanotherformofenergy.Forexample,factoriesinthemotoristheelectricenergyintomechanicalenergyconversion,dragmachinery;Also,weusedtheElectricCompany,isthepowertochangesolarenergytomeetthelightingneeds.Second,ahigh-voltagepowertransmissionlines,butalsoconveyingaverylongdistance,thedistanceofelectricitysupply.Inaddition,manyproductionsectorsofelectricitytocontrol,easytoautomateandimproveproductqualityandeconomicefficiency.Sothat,thepowerindustryinthenationaleconomyasaveryimportantposition,andpowermustbeinordertomeettheneedsofindustrialandagriculturaldevelopment.China'spowerindustrydevelopmentsoon,sincetheearly1970s,thefirst300MWunitforafewshippedtotheendof1988,the600MWunithasbeenputintooperation,electricityandindustrialdevelopmentonanewlevel.Capacitybuildingofpowerplantshasreached2700MW.330~500kvpowertransmissionsystemisbeinggraduallyexpanded.Totheendof1991,thetotalinstalledcapacityofover150000MW,thegenerationcapacityhasreached677.494billionkw.h.Powersystemisanimportantenergysectorinthenationaleconomy,andtheelectricitysubstationwasdesignedinthebuildingindustryessentialtoaproject.Designfamiliarwiththevariousprotocolsanddesignprinciples,thedesignprocesstoaddressthescaleandformofsubstations,concreteanalysisofconcreteproblems.Thispaperintroducedthebuck,Commissionerof220kVelectricsubstationofthepreliminarydesign,designtasksfromthepointofview,isdividedintosevensteps.Thatis,1,choiceofthemaintransformersubstationofthemodels,capacityandnumberofTaiwan.2,thedesignoftheelectricalsubstationmainconnectionofthebasicform.3,ashort-circuitcurrentcalculation.4,amajorelectricalequipmentchoice.5,thehigh-voltagepowerdistributionsubstationplanninganddesignofthedevices.6,thesubstationprotectionandautomaticdevicesoftheplanninganddesign.7,LightningProtectionofthesubstationplanninganddesign,suchassevensteps,thispaperwiththeelectricaldesignonapointoforder.Thedesignisinschoolduringthelastaveryimportantpartofacomprehensivepracticeteaching,butalsofulluseofourstudentshavelearnedbasictheories,professionalknowledgetopracticalproblemstodesign(orresearch)integratedtraining,isalsoourfutureJobsandtolaythebasicpractice.Throughthisdesigncanbeenhancedbytheknowledgeweusetoexplaintheactualcapacityandabilitytoinnovateinordertobettermeettheneedsoftheirwork.Thedesignelementsassociatedwiththereferencetothepreparation,thelimitedlevel,itisinevitabletherewillbeerrorsofomission,pleaserefertotheteachertogivemorecriticismcorrection.Keyword:substations,transformers,themainelectricalwiringandelectricalequipment,protection,mineprotection.

引言發電廠及電力系統專業的畢業設計是培養學生綜合運用大學三年所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環節。本設計是根據畢業設計的要求，針對220/60kV降壓變電所畢業設計論文。本次設計主要是一次變電所電氣部分的設計，并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺數和形式，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數，并且通過計算，詳細的校驗了各種不同設備的熱穩定和動穩定，并對其選擇進行了詳盡的說明。同時經過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況，確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式，同時根據變電所的電壓等級及其在電力網中的重要地位進行繼電保護和自動裝置的規劃設計，最后通過對主接線形式的確定及所選設備的型號繪制變電所的斷面圖、平面圖、和主接線圖，同時根據所繪制的變電所平面圖計算變電所屋外高壓配電裝置的防雷保護。本設計的所有圖紙都是計算機繪制而成，最后按照要求進行畢業設計成品打印。論文包括畢業設計說明書和畢業設計計算書兩部分，并附有四張設計圖紙（電氣主接線圖一張、變電所斷面圖兩張、平面布置圖一張），可為以后的設計做些參考，同時能夠比較直觀的反映本設計變電所的整體全貌。設計書編寫過程中曾遇到過各種各樣的問題和困難，指導老師給予了寶貴的意見的精心指導，在此表示深切的謝意。由于本人水平有限，設計書中難免會有錯誤和不足之處，懇請老師批評指正。第一部分原始資料分析第一章引論1.1電力系統的一般概念電能是社會主義建設和人民生活不可缺少的重要的能源，電力工業在國民經濟中占有十分重要的地位，電能是由發電廠供給，因為考慮經濟原因，發電廠大多建在動力資源比較豐富的地方，而這些地方又常遠離大中性城市和工廠企業，這樣需要遠距離輸送，經過升、降壓變電所進行轉接，在進一步的將電能分配到用戶和生產企業。由于電力電能的重要特點是不能儲存，因此電力電能的生產、輸送、分配和使用是同時進行的，于是電力電能從生產到使用就構成一個整體，而由電力電能的生產、輸送、分配和使用的發電機、變壓器、電力線路及各種用電設備聯系在一起組成的統一整體就稱為電力系統1.1.1對電力系統運行的基本要求a.保證供電的可靠性電力系統的中斷將使生產停頓，生活混亂，甚至危機人身和設備的安全運行，造成十分嚴重的后果，給國民經濟帶來嚴重的損失，因此，對電力系統的運行首先要保證供電的可靠性。根據用戶本身的重要程度可將負荷分為三類：第一類負荷：將中斷供電會造成人身事故、設備損壞、產品報廢，生產秩序長期不能恢復，人民生活混亂，政治影響大等的用戶以及軍工系統劃屬為第一類負荷，是重要負荷；第二類負荷：將中斷供電會造成大量減產，人民生活會受到影響的用戶劃屬為第二類負荷；第三類負荷：除一、二類負荷以外的一般用戶屬于第三類負荷；電力系統供電的可靠性，首先是保證第一類負荷，然后才保證第二類負荷，最后才是第三類負荷b.保證良好的電能質量c.提高系統運行的經濟性d.保證電力系統安全運行1.2變電所的作用和工作原理及分類1.2.1變電所的作用和工作原理變電所是電力系統的重要組成部分，它是變換和調整電壓、變換和分配電能的場所，往往擔負著向用電設備直接供電的任務變電所一般由變壓器、配電裝置（包括高低壓開關、電壓和電流互感器、避雷器、母線等設備）及相應的各種構筑物，控制和信號設備，繼電保護裝置和測量儀表，通訊及電源設備，導線及電纜等組成。有些變電所考慮母線的功率因數較低，還裝有電力電容器組靜止補償裝置或調相機等設備上述設備中，除控制與信號部分，繼電保護裝置，測量儀表，控制電源和通訊等設備外，其余部分稱為一次設備，由一次設備組成的網絡系統稱為一次系統1.2.2變電所的分類按電壓的升降分類，分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。升壓變電所多與發電廠建在一起，又稱為發電廠升壓站，它把發電機電壓升高，經高壓輸電線路把電能送到遠處的負荷區，或與其他的高壓變電所聯結成統一的電力網系統。降壓變電所按性質和規模將劃分為區域變電所、地方變電所、終端變電所三種Ⅰ、區域變電所（一次變）主要特點是電壓等級高，進出回路多，變壓器容量大，在系統中地位比較重要。其高壓側均在110kV以上，低壓側也在35kV以上，它由大電網供電，通過降壓后主要向地方變電所供電Ⅱ、地方變電所（二次變）地方變電所多由區域變電所或發電廠供電，主要向終端變電所供電，它的高壓側一般為10—110kV，低壓側多為6—10kVⅢ、區域變電所多是工礦企業變電所和農村的鄉鎮變電所，它的高壓側多為10--35KV，低壓側為3—10kV和0.4/0.22kV系統。終端變電所主要由地方變電所或發電廠供電，降壓后直接向各種用電設備供電本次設計的變電所是高壓側為220kV，低壓側為60kV的終端變電所第二章概論2.1設計的基本要求說明本次設計的為文關220kV降壓變電所電氣部分初步設計，電壓等級為220/60KV，220KV側有兩回進線，60kV側有配出線路12回,并出線走廊寬闊。本變電所位于某城市南郊附近的平原地帶，平均海拔400米，交通方便，地區年平均溫度17℃，最高溫度40℃，最低溫度-16℃2.1.1電力系統接線方式如(圖2-1)所示：系統中所有的發電機均為汽輪發電機，送電線路均為架空線，單位長度正序電抗為0.4歐姆/公里。22×90KM2×60KM2×85.5MWXd=0.22×60KM2×85.5MWXd=0.2電力系統電力系統750MVAX*=0.03（SJ=100MVA）220KV220KV22×100KM待設計的變電所待設計的變電所22×90MVAUd﹪=13.7COSCOSφ=0.8圖2-1電力系統接線方式2.1.260kV側負荷表如下：（重要負荷占總負荷的65﹪，同時率系數0.8，線損率為5﹪）序號負荷名稱最大符合（KW）功率因素出線方式出現回路數附注近期遠期1紅旗機械廠9000150000.95架空2有重要負荷2農機廠5000100000.95架空2有重要負荷3電視機廠400080000.95架空2有重要負荷4農電一號300070000.95架空1有季節性重要負荷5農電二號300070000.95架空1有季節性重要負荷6市區一號300060000.95架空2有重要負荷7市區二號300060000.95架空2有重要負荷8市區三號300060000.95架空1Ⅲ類負荷食品廠300050000.95架空1Ⅲ類負荷2.1.3其它條件a.線損率取5%。b.負荷的同時系數取0.9。c.有負荷率取0.75；無功負荷率取0.8。d.要求變電所的平均功率因數補償到0.9以上。2.2設計的主要內容及要求從負荷表中可看出，重要負荷所占的比例較大，所以對可靠性要求高，對本次設計的變電所，盡量考慮設備少，投資適當，占地面積小，高壓電器設備維護量小，運行方式靈活，滿足遠景規劃2.2.1設計的主要內容a.分析設計任務書中給定的基本條件。b.選擇本變電所的主變壓器（確定變壓器的型式、臺數、容量、變壓比）。c.選擇本變電所的電氣主接線。d.短路電流計算。e.選擇電氣設備（母線、高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補償電容器）。f.配電裝置設計。g.繼電保護及自動裝置規劃設計。h.過電壓保護設計。2.2.2設計的主要要求要求寫出不少于15000字的設計說明書一份，設計計算書一份，并繪制出下列圖紙：a.變電所電氣主接線圖一張；b.屋外配電裝置平面一張；c.屋外配電裝置斷面圖一張；（畫兩個斷面）第二部分說明書第一章主變壓器的選擇在各級電壓等級的變電所中，變壓器是主要電氣設備之一，擔負著變換網絡電壓、進行電力傳輸的重要任務，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與節約并重，近期以節約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經濟容量，提高網絡的經濟運行素質將具有明顯的經濟意義。1.1主變容量選擇的有關規定及原則A、主變容量和臺數的選擇，應根據《電力系統設計技術規程》SDJ161—85有關規定和審批的電力規劃設計決定進行。B、主變臺數的確定：為保證供電的可靠性，變電所一般應裝設兩臺主變壓器，但一般不超過兩臺。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設一臺主變。對大型樞紐變電所，根據工程的具體情況，應安裝2-4臺主變。當變電所裝設兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇按照其中任一臺停運時，其余容量至少能保證所供一及負荷或為變電所全部負荷的60%-75%。通常一次變電所采用75%，二次變電所采用60%。C、變壓器形式的選擇：(1)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，應考慮裝設備用相，當主變超過一組，且各組容量滿足全所負荷的75%時，可不裝設備用相。(2)系統有調壓要求時，應采用有載調壓變壓器，對新建的變電所，從網絡經濟運行的觀點考慮，應注意選用有載調壓變壓器。其所附加的工程造價，通常在短期內可回收。(3)兩個中性點直接接地系統連接的變壓器，除降壓負荷較大或與高、中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需做技術經濟比較。(4)具有三種電壓的變電所，例如220kV，110kV，35kV一般采用三繞組變壓器。D、主變容量的確定(1)為了正確的選擇主變容量，要繪制變電所的年及日負荷曲線，并以曲線得出的變電所的年、日最高負荷和平均負荷。(2)主變容量的確定：凡裝有兩臺（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺（組）事故停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的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。即滿足SN≥0.7PZMAX。(PZMAX為綜合最大負荷)(3)應根據電力系統5～10年的發展規劃進行選擇。E、變壓器的冷卻方式：主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷，強迫油循環風冷，強迫油循環水冷，強迫導向油循環冷卻。小容量變壓器一般采用自然風冷卻，大容量變壓器一般采用強迫油循環風冷。F、主變壓器繞組的連接方式：變壓器繞組的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接方式只有Y和△，高、中、低三側繞組組合要根據工程具體情況確定。1.2本設計主變壓器的選擇根據以上主變選擇的一般原則，選擇本變電所的主變壓器：本變電所為地方一次變電所，可以選擇兩臺主變。因本地區交通方便，所以選擇三相變壓器。因為新建變電所，而且低壓負荷較大，所以選擇有載調壓變壓器。容量的確定：P1=20000+10000+20000+5000=55000kwP2=20000+5000=25000kwPmax1=P1*Kp*1.05=49087.5kwPmax2=P2*Kp*1.05=22312.5kwS1=Pmax1/cosφ1=49087.5/0.95=51671.1KVAS1=Pmax2/cosφ2=21250/0.9=24791.7KVAS=(S1+S2)*0.7=76462.8*0.7=53523.9KVA總安裝容量為53523.9kVA根據以上計算可選擇兩臺型號為SFPZ4-63000/220的有載調壓變壓器。其參數如表1-1：表1-1所選SFPZ4—63000/220變壓器的主要參數型號額定容量額定電壓(kV)連接組別損耗阻抗電壓空載電流冷卻方式(kW)（%）（%）SFPZ4-63000/220(kVA)高壓Yn,d11空載P0=7813.40.9強迫油循環風冷63000低壓負載Pk=29066第二章電氣主接線選擇2.1概述電氣主接線是多種主要電氣設備（如發電機、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一規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接線的主要部分。主接線的確定對變電所的安全、穩定、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和變電所本身，同時也影響到工農業生產和人民生活。因此，主接線設計是一個綜合性問題。2.2主接線的設計原則及基本要求2.2.1主接線的設計原則根據《220500kV變電所設計技術規程》SDJ2—88規定，變電所電氣主接線應根據該變電所在電力系統中的地位、電壓等級、回路數、所選設備特點、負荷性質等因素確定，滿足運行可靠性，簡單靈活，操作方便，節約投資等要求。變電所在電力系統中的地位和作用變電所在電力系統中的地位和作用是決定主接線的主要因素，變電所是樞紐變電所、地區變電所、終端變電所、企業變電所還是分支變電所，由于他們在電力系統中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的技術要求也不同。2）考慮近期和遠期的發展規模變電所主接線設計應根據5-10年電力系統發展規劃進行。應根據負荷的大小和分布，負荷增長速度以及地區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電源數和出線回數。3）考慮負荷的重要性分布和出線回數多少對主界線的影響對一級負荷必須布兩個獨立的電源供電，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。考慮主變臺數對主接線的影響變電所主變的容量和臺數，對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電所，基于傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高，而容量小的變電所，其傳輸容量小，對住接線的可靠性、靈活性要求低。考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增，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、變壓器的數量等，都直接影響主接線的形式。2.2.2主接線設計的基本要求2.2.2.1可靠性1)研究主接線可靠性應注意的問題：a、應重視國內外長期運行實踐經驗及其可靠性的定性分析；b、主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運行中的可靠性的綜合；c、主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠性程度，采用可靠性能高的電氣設備可以簡化接線。2)可靠性的具體要求：a、斷路器檢修時，不影響對系統的供電；b、斷路器或母線故障及母線檢修時，盡量減少可停運回路數和停用時間，并且保證一級負荷及全部或大部分二級負荷供電；c、盡量避免全部停運的可能性。2.2.2.2靈活性滿足運行、檢修要求和擴建要求。2.2.2.3經濟性主要是指投資省，占地面積小，能量損失小。2.3電氣主接線的選擇2.3.1主接線的預定方案本變電所電壓等級為220kV/60kV，220kV側進線為2回；60kV側出線為12回。根據主接線設計必須滿足供電可靠性、保證電能質量、滿足靈活性和方便性、保證經濟性的原則，初步擬定兩種主接線方案。2.3.2對220kV千伏側接線方式的論證220kV側擬采用雙母線接線和單母線分段帶旁路母線接線。雙母線接線接線簡圖見圖2-1；單母線分段帶旁路母線接線簡圖見圖2-2。兩種接線的比較如下：圖2-1雙母線接線圖2-2單母線分段帶旁路母線接線a、雙母線接線單斷路器的雙母線接線中，每個回路均通過一臺斷路器和兩組隔離開關，連接到兩組母線上，電源和出線可均勻地分布在兩組母線上，普遍適用于6～220kV電壓等級的配電裝置中，此接線有以下幾個優點：（1）可以輪流檢修母線而不影響供電，只需將要檢修的那組母線上所連接的電源和線路通過兩組母線隔離開關的倒閘操作，全部切換到另一組母線上。（2）檢修任一母線的隔離開關時，只停該回路。當某一回路的一組母線隔離開關發生故障時，只要將該隔離開關所在的回路和所連接的母線停電，就可以對該隔離開關進行檢修，不影響其它回路。（3）一組母線故障后，能迅速恢復該母線所連接回路的供電，即被切除回路可迅速恢復送電。（4）運行高度靈活。電源和線路可以任意分配在某一組母線上，能夠靈活地適應系統中各種運行方式和潮流變化的要求。（5）擴建方便。雙母線接線方式可以沿著預備的擴建端向左右擴建，而不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配，也不會引起原有回路的停電。（6）、便于實驗。在個別回路需單獨進行實驗時，可將該回路單獨接至一組母線上。單斷路器的雙母線接線也有自己的缺點：（1）任一臺斷路器拒動，將造成與該斷路器相連母線上其它回路的停電。（2）一組母線檢修時，全部電源及線路都集中在另一組母線上，若該母線再故障，將造成全停事故。（3）母聯斷路器故障，將造成配電裝置全停。（4）當母線故障或檢修時，隔離開關作為切換電器，容易發生誤操作。（5）在檢修任一進出線回路的斷路器時，將使該回路停電。b、單母線分段帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母線的優點為：接線簡單、清晰、操作方便、采用設備少、便于擴建和采用成套配電裝置。用斷路器把母線分段后，對重要負責用戶可以從不同的母線段引出兩個回路，有兩個電源，具有供電可靠性。檢修任一回路斷路器時不中斷對用戶的供電。單母線分段帶旁路母線的缺點為：接線不夠靈活。當母線與母線刀閘故障或檢修時，將造成一段母線停電。配電裝置復雜，運行操作復雜。分段斷路器用作旁路開關時，兩段母線并列運行。但當其一段母線故障時，整套配電裝置停止工作，在拉開分段刀閘時恢復無故障母線工作。斷路器與刀閘間的閉鎖復雜。根據《電力工程設計手冊》的要求，主接線應滿足可靠性、靈活性，并在此基礎上考慮做到經濟合理。（1）可靠性。本變電所用戶較多，負荷容量較大，要求供電可靠性較高。當采用可靠性高的六氟化硫斷路器時，選擇雙母線接線就可以滿足可靠性的要求。（2）靈活性。采用雙母線接線，各個電源和回路的負荷可以任意分配到某一組母線上，可以靈活地適應系統中各種接線方式和潮流變化的需要。（3）經濟性。單母線分段帶旁路接線比雙母線接線少用了斷路器以及隔離開關，投資相對減少，配電裝置的占地面積也大大減少，但可靠性有所降低。根據《220500kV變電所設計技術規程》SDJ2—88規定，220kV配電裝置出線回數在四回及以上時，宜采用雙母線或其他接線。本變電所220kV配電裝置進線回數為2回，主要從可靠性和靈活性考慮可以采用雙母線接線方式。綜合以上分析，本變電所220kV側選用雙母線接線方式2.3.360kV側接線方式的選擇與論證60kV側采用雙母線接線和雙母線帶旁路接線。雙母線接線接線簡圖見圖2-3；雙母線帶旁路母線接線簡圖見圖2-4。兩種接線的比較如下：圖2-3雙母線接線圖2-4雙母線帶旁路接線a、雙母線接線：雙母線接線的特點在220kV側接線方式選擇論證中已詳細說明，此處不再綴述。b、雙母線帶旁路接線：除了具有雙母線接線的優點外，雙母線帶旁路接線方式還具有許多其它的優點：當進出線檢修時，可由專用旁路斷路器代替，通過旁路母線供電。但當設置了專用旁路斷路器后，設備的投資和配電裝置的占地面積都有所增加。根據《220500kV變電所設計技術規程》SDJ2—88規定，35～60kV配電裝置當出線回數為4～7回時，宜采用單母線接線；當出線回數為8回及以上時，宜采用雙母線接線。本變電所60出線為14回，且均為重要負荷，應主要側重于可靠性和靈活性。綜合以上分析，本變電所60kV側選用雙母線帶旁路接線方式。第三章短路電流計算3.1短路電流計算的目的：1、電氣主接線比較；2、選擇導體和電器；3、確定中性點接地方式；4、計算軟導體的短路搖擺；5、確定分裂導線間隔棒的距離；6、驗算接地裝置的接觸電壓、跨步電壓；7、選擇繼電保護裝置和進出整定計算。3.2電力系統短路電流計算條件：3.2.1基本假定短路電流實用計算中，可采用下列假設和原則：1、正常工作時，三相系統對稱運行；2、所用電源的電動勢相位角相同；3、系統中的同步和異步電動機均為理想電機；4、電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電壓大小發生變化；5、電力系統中所有電源都在額定負荷下運行，其中5%負荷接在高壓母線上，5%負荷接在系統側；6、同步電機都具有自動調整勵磁裝置；7、短路發生在短路電流為最大值的瞬間；8、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器勵磁電流；9、除計算短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計；10、元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍。11、輸電線路的電容略去不計；12、用概率統計法制定短路電流運算曲線。3.2.2一般規定1、驗算導體和電器動、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規劃容量計算，并考慮電力系統遠景發展規劃。確定短路電流時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式；2、選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響；3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流最大的地點。對帶電抗器的6～10kV出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關之間隔板前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外，其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。4、導體和電器動、熱穩定以及電器的開斷電流一般按兩相短路計算，若發電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統中的單項或兩相接地短路較三相短路嚴重時，應按最嚴重的情況計算。3.2.3電路元件參數的計算高壓短路電流的計算一般只計及各元件的電抗，采用標幺值。標幺值為各電路元件有名值與基準值之比。標么值法：取基準容量，基準電壓計算用公式：發電機電抗：線路電抗：變壓器電抗：短路電流周期分量有效值：短路電流沖擊值：標么值轉為有名值：3.2.4網絡變換如下圖：1、Δ/Y變換X1=X13×X12/（X13+X12+X23）X2=X12×X23/（X12+X13+X23）X3=X13×X23/（X13+X12+X23）2、Y/Δ變換X12=X1+X2+X1X2/X3X13=X1+X3+X1X3/X2X23=X2+X3+X2X3/X13.2.5等值電源的計算1、按個別變化變換計算當網絡中有幾個電源時，可將條件相類似的發電機，按下述條件連接成一組，分別求出至短路點的轉移電抗。、（1）同形式且至短路點的電氣距離大致相等的發電機；（2）至短路點的電氣距離較遠的同一類型和不同類型的發電機；（3）直接連接短路上的發電機。2、按同一變化計算當僅計算任一時間t的短路電流周期分量，各電源的發電機形式，參數相同且距短路點的電氣距離大致相等時，可將各電源合并為一個總的計算電抗。3.2.6三相短路電流周期分量計算1、無限大電源供給的短路電流當供電電源為無窮大或者計算電抗=3.45時，不考慮短路電流周期分量的衰減。2、有限電源供給的短路電流先將電源對短路點的等值電抗，歸算到以電源容量為基準的計算電抗，然后按值查相應的發電機運算曲線，或查發電機的運算曲線數字表，即可得到短路電流周期分量的標幺值。3.2.7沖擊電流的計算三相短路發生后的半個周期（t=0.01s）短路電流的瞬時值達最大，稱為沖擊電流。其值近似計算為：3.2.8不同電流代表的意義計算各種短路電流值的目的:計算短路電流的目的是為了正確選擇和檢驗電氣設備，整定繼電保護裝置等。通常需要計算下列各種短路電流值。--次暫態短路電流（即三相短路電流周期分量第一周期的有效值）用來作繼電保護的整定計算和校驗斷路器的額定斷流量。--三相短路電流第一周期全電流有效值，用來校驗電器和母線的動穩定以及斷路器的額定斷流量。--三相短路沖擊電流（即三相短路電流第一周期全電電流幅值）用來校驗電氣設備和母線的動穩定。--三相短路電流穩態有效值，用來校驗電器和載流部分的熱穩定。3.3設計中應注意的問題1、為什么計算三相短路電流值？而不計算單相、兩相短路時電流值？因為一般供電系統中已采取措施，使單相短路電流值不超過三相短路電流，而當短路點離電源較遠時，也就是當＞0.6時，兩相短路電流值通常小于三相短路電流值，因而在短路電流計算中應以三相短路電流計算作為基礎。2、應用運算曲線計算短路電流時，不同類型的電源應如何合并？在本次設計的變電所中，分別有四個電源點向變電所提供電源，三個為汽輪式發電機、一個為系統，這三個汽輪式發電的電源點屬于同類型的發電機特性，可以直接把這三個電源點合并成一個，在通過查運算曲線求出各個在短路點的短路電流。第四章高壓電氣設備的選擇電器設備選擇是發電廠和變電所設計的主要內容之一。正確的選擇電器是使電器主接線和配電裝置達到安全經濟運行的重要條件。在運行電器選擇時，在安全、可靠的前提下，應根據工程情況在保證安全可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術，并注意節省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體的選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態來校驗熱穩定和動穩定。4.1電氣設備選擇的一般要求：總的原則：按照正常工作條件進行選擇，按照短路條件進行校驗。一般原則：（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展；（2）應按當地環境條件校驗；（3）應力求技術先進和經濟合理；（4）應與整個工程的建設標準應該協調一致；（5）同類設備應盡量較少品種；（6）選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。技術條件：選擇的高壓電氣設備，應能在長期工作的條件下和發生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。4.1.1電壓：選用的電氣設備允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug，即Umax≥Ug4.1.2電流:選用的電氣設備額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續工作電流Ig，即：Ie≥Ig由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電氣設備沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續電流的要求。4.1.3機械荷載所選電氣設備端子的允許荷載，應大于電氣設備引線在正常運行和短路時的最大作用力。校驗的一般原則：電壓在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩定校驗；用熔斷器保護的電氣設備可不驗算熱穩定；在工作電壓和過電壓的作用下，電氣設備內、外絕緣應保證必要的可靠性。4.1.4環境條件:變電所在選擇設備時，還應考慮設備安裝地點的環境（尤須注意小環境）條件，當氣溫、風速、溫度、污穢等級，海拔高度、地震強度和覆冰厚度等環境條件超過一般電器使用條件時，應采取措施。本次設計的變電所的年平均氣溫為16度，在其它條件上無特殊要求。4.1.5環境保護：選用電器，尚應注意電器對周圍環境的影響，根據周圍環境的控制標準，要對制造部門提出必要的技術要求。磁干擾；噪音。4.2電氣設備的選擇電力系統中的各種電氣設備，由于用途和工作條件各異，它們具體選擇方法也就不盡相同，但基本要求是相同的。電氣設備要能可靠地工作，必須按正常條件進行選擇，按短路條件校驗其動、熱穩定性。1．按正常工作條件選擇:額定電壓：Ue≥Uew額定電流：Ie≥Igmax按短路條件校驗：（1）短路熱穩定校驗：短路電流熱穩定校驗是要求所選的導體和電器當短路電流通過時，所能達到的最高溫度不應超過導體和電器的短時發熱最高允許溫度，即：Qu≤Qr；I2∞tdz≤Ir2tr；（2）短路動穩定校驗：動穩定是指導體和電器承受短路電流機械應力的能力。滿足動穩定的條件為： Ish≤Ies;（3）短路電流的計算條件： 為使所選擇導體具有足夠的可靠性，經濟性和合理性，并在一定時期內適應系統發展的需要，對導體和電器進行校驗的短路電流應滿足下列條件：計算時按本工程設計規劃的容量計算，并考慮電力系統遠景發展規劃。所用接線方式，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應僅按切換過程中可能并列運行的接線方式；機組容量較大，短路的種類可按三相短路考慮；短路計算點應選擇在正常接線方式下，通過導體和電器的短路電流為最大的地點。短路計算時間，校驗電器的熱穩定和開斷能力時，還必須合理地確定短路計算時間，驗算熱穩定的計算時間為繼電保護動作時間tpr和相應斷路器的全開斷時間之和，既式中：斷路器全開斷時間；：后備保護動作時間；：斷路器固有分閘時間；：斷路器燃弧時間，對少油斷路器為0.04-0.06s,對和壓縮空氣斷路器為0.02-0.04s。4.3母線的選擇4.3.1母線材料的選擇屋外配電裝置中的母線，應根據下列條件選擇和校驗：1、母線材料、截面形狀和布置方式的選擇(1)因為鋁的成本低，而普遍使用鋁母線。(2)常用的母線截面形狀有矩形、槽形和管形。其中矩形截面優點是散熱面積大，便于固定和連接，但電流集膚效應強烈，常用于容量為50MW及以下的發電機或容量為60MW及以下的降壓變壓器10.5kV側的引出線及配電裝置；槽形截面母線具有機械強度好、截流量大，集膚效應小的特點。當回路正常工作電流在4～8kA時，一般選用槽形母線；管形截面機械強度高、集膚效應小的特點，且電暈放電電壓高，管內可通風或通水冷卻，從而使截流量大增，所以，管形母線可用于8KA以上的大電流母線和110kV及以上的配電裝置母線。(3)母線的散熱條件和機械強度與母線的布置方式有關。其布置方式可分為支持式和懸掛式。支持式使用是和母線工作電壓的支持絕緣子把母線固定在鋼架或墻板等建筑物上。采用水平布置方式。2、母線截面尺寸的選擇其允許電流Ie應等于或大于流過導體的最大持續工作電流，即：Ie≥KIgmax(K修正系數)導體經濟截面S為：S=Igmax/JIgmax正常時最大持續工作電流（A）J經濟電流密度（A/m）電暈電壓校驗：電暈臨界電壓應大于最高工作電壓，即：>熱穩定校驗：裸導體進行熱穩定校驗。動穩定校驗：三相短路的最大電動力為：當三相母線水平布置且相間距離為acm時的電動力。4.3.2高壓斷路器的選擇在各種電壓等級中變電所的設計中，斷路器是最為重要的電氣設備。在電力系統運行中，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，而且要求其在短路的條件下，對短路電流有足夠的遮斷能力。高壓斷路器的選擇條件：額定電壓選擇: 額定電流選擇 開斷電流選擇短路關合電流的選擇熱穩定校驗動穩定校驗斷路器種類和型式的選擇本次設計的變電所為220/60變電所，有220kV和60kV兩個電壓等級，根據規程規定：在35KV～220KV電壓等級的配電裝置中，主要選用少油斷路器、SF6斷路器和空氣斷路器。高壓斷路器的操動機構，大多數是由制造廠配套供應，僅部分少油斷路器有電磁式、彈簧式或液壓式等幾種形式的操作機構的可供選擇。一般電磁式操動機構需配專用的直流合閘電源，但其結構簡單可靠；彈簧式結構比較復雜，調整需求較高；液壓操動機構加工精度要求較高，操動機構的形式，可根據安裝調試方便和運行可靠性進行選擇。下面主要在結構特點，技術性能特點和運行維護特點三個方面對這三種斷路器進行了比較。類別結構特點技術性能特點運行維護特點少油式斷路器油量少，油主要用作滅弧介質，對地絕緣主要依靠固體介質，結構簡單制造方便；可配用電磁操作機構、液壓操作機構或彈簧操作機構；積木式結構，可制成各種電壓等級產品開斷電流大，對35KV以下可采用并聯回路以提高額定電流；35KV以上為積木式結構；全開斷時間短運行經驗豐富，易于維護；噪聲低；油量少；易劣化，需配備一套油處理裝置壓縮空氣斷路器結構較復雜，工藝和材料要求高；以壓縮空氣作為滅弧介質以及弧隙絕緣介質；操作機構和斷路器合為一體；體積和重量比較小額定電流和開斷能力都可以做得較大，適于開斷大容量電路；動作快、開斷時間短噪聲較大；維修周期長，無火災危險，需要一套壓縮空氣裝置作為氣源；價格較高SF6斷路器結構簡單，但工藝及密封要求嚴格，對材料要求高；體積小、重量輕；有屋外敞開式及屋內落地罐式之別，更多用于GIS封閉式組合電器額定電流和開斷能力都可以做得較大；開斷性能好，可適于各種工況開斷；SF6氣體滅弧、絕緣性能好，故斷口電壓較高；斷口開距小噪聲低，維護工作量小；不檢修間隔期長；價格較高；運行穩定安全可靠，壽命長斷路器安裝使用場所選型參考如下表：特點場所電壓等級可選用的主要型式型號配電裝置110～330kVSF6斷路器空氣斷路器少油式斷路器SW4-110～330SW6-110～330KW4-110～330KW5-110～330LW-110～3304.4隔離開關的選擇隔離開關也是發電廠和變電所中常用的電器，他需與斷路器配套使用，但隔離開關無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。4.4.1隔離開關的主要用途：隔離電壓倒閘操作分、合小電流4.4.2隔離開關的選擇隔離開關的選擇條件：1．按額定電壓選擇：2．按額定電流選擇：3．按開斷電流選擇：4．按短路關合電流選擇： 5．動穩定校驗： 隔離開關對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選擇隔離開關時應根據配電裝置的布置特點和使用條件等因素進行綜合技術比較后確定。220kV及以下屋外配電裝置中常采用雙柱式隔離開關。4.5電流互感器的選擇互感器（包括電流互感器TA和電壓互感器TV）的一次系統和二次系統間的聯絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確的反映電氣設備的正常運行和故障情況。4.5.1互感器的作用：一次回路的高電壓和大電流變為二次回路標準的低電壓（100V）和小電流（5A或1A），使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構輕巧、價格便宜和便于屏內安裝。二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身的安全。4.5.2準確度等級和副邊負荷選擇為了保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。因此，需先要知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確級的要求，并按準確等級要求最高的表計選擇電流互感器，具體要求如下： 1、裝設在發電機、電力變壓器、調相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表及所有用于計算電費的電度表用電流互感器，其準確度等級為0.5級。 2、供運行、監視、估算電能的電度表、功率表和電流表用電流互感器，其準確度等級為1。 3、供指示被測數值是否存在或大致估計被監視數值的表計用的電流互感器，其準確度等級為3或10級。4.5.3電流互感器應按下列技術條件選擇：1.按一次額定電流和額定電壓選擇： 式中：Ue、Ie為電流互感器的一次額定電壓和額定電流2.二次額定電流的選擇電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統用1A，強電系統用5A。3.電流互感器種類和型式的選擇

在選擇互感器時，應根據安裝地點（如屋內、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇其形式。4.電流互感器準確級和額定容量的選擇為了保證互感器的準確性，互感器二次側所接負荷不大于該準確級所規定的額定容量,5.熱穩定和動穩定校驗≥QkIes≥ish4.6電壓互感器的選擇4.6.1電壓互感器應按下列技術條件選擇1.裝置種類和形式的選擇電壓互感器的形式和種類應根據安裝地點和使用條件進行選擇。35~110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結構電磁式電壓互感器，220kV及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足需求時，一般采用電容式電壓互感器。需要檢查和監視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有等三繞組的單相電壓互感器組。2.按一次回路電壓選擇為了保證電壓互感器的安全和在規定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在（0.8～1.2）Uc范圍內變動，即應滿足下列條件：1.2Uel＞Ul＞0.8Uel3.按二次回路電壓選擇：電壓互感器二次側額定電壓必須滿足繼電保護裝置和測量用標準儀表的要求，電壓互感器二次側額定電壓可按下表選：線圈副線圈接成開口三角形的副邊線圈高壓側接法接于原邊線電壓上接于原邊相電壓上中性點接地系統中中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中副邊電壓（V）1001004.按準確級和容量選擇在選擇時，首先根據儀表和繼電器的接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負荷均勻分布在各相上，然后計算各項負荷大小，再按所接儀表的準確級和容量選擇電壓互感器的準確級和額定容量。對應于測量儀表所要求的最高準確級的電壓互感器的額定二次容量Se2應不小于電壓互感器的二次負荷容量即：Se2≥S2。4.7避雷器的選擇4.7.1避雷器的安裝地點選擇1、配電裝置每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器的除外。2、220kV及以下變壓器到避雷器的電器距離越過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。3、下列情況下的變壓器中性點應裝設避雷器：1）中性點直接接地系統中，變壓器中性點分極絕緣且有隔離開關時。2）不接地和經消弧線圈接地系統中，多雷區的單進線變壓器中性點。3）110～220kV線路側一般不裝設避雷器。4.7.2中性點直接接地系統中，保護變壓器中性點的閥型避雷器選擇滅弧電壓UmlUml>kmUxg式中km:一般取km=1工頻放電電壓下限UgfxUgfx>1.68Uxg工頻放電電壓上限Ugfs和殘壓Ubc5的選擇Ugfs<1.15UgsUbc5<1/kUcs式中:Ugs:變壓器內絕緣一分鐘工頻試驗電壓Ubc5:避雷器在時的殘壓Ucs:變壓器內絕緣沖擊試驗電壓K:配合系數，對普通閥型避雷器取k=1.1對磁吹閥型避雷器K=1.234.7.3變壓器中性點氧化鋅避雷器的選擇1、變壓器中性點絕緣的沖擊試驗電壓與氧化鋅避雷器1kA雷電沖擊殘壓之間應至少有20%的裕度。2、變壓器中性點絕緣的工頻試驗電壓乘以沖擊系數后氧化鋅避雷器的操作電流下的殘壓之間有15%的裕度。3、氧化鋅避雷器的額定電壓不應低與系統最高相電壓如有困難時至少不低于0.6Uxg。第五章配電裝置配電裝置是指發電廠或變電所的電氣主接線中的所有開關電器,載流導體和輔助設備按照一定要求建造而成的,用來接受和分配電能的電工建筑物.配電裝置的形式與電氣主接線、周圍環境等因素有關，分為屋內配電裝置和屋外配電裝置兩種。5.1高壓配電裝置和設計原則及要求:配電裝置是變電所的一個重要組成部分，電能的匯集和分配是通過各級電壓的配電裝置實現的，因此，在設計配電裝置時應滿足以下的要求： 保證工作的可靠性和防火性的要求。保證工作人員的人身安全。保證操作、維護、檢修的方便。在保證安全可靠的條件下，應盡量降低配電裝置的造價，減少有色金屬和鋼材的消耗，并應減少占地面積，除此之外配電裝置還應有擴建的可能性。配電裝置的整個結構尺寸是綜合考慮到設備外形尺寸，檢修維護和搬運的安全距離，電氣絕緣距離等因素而決定的。各種間隔距離中最基本的是空氣中的最小安全凈距，在這一距離下，無論正常或過電壓的情況下，都不致發生空氣絕緣的電擊穿。屋內、外配電裝置中各項安全凈距尺寸，在《高壓配電裝置設計技術規程》中被分為A、B、C、D、E五項，作主設計配電裝置時的根據，其中A值是基礎，其余各值是在A值的基礎上，加上運行維護、搬運和檢修工具活動范圍及施工誤差等尺寸而得。各項凈距數值可查閱有關規程。在配電裝置的具體設計中，應遵循《電力工業管理辦法》、《高壓配電裝置設計技術規程》、《建筑設計防火規范》等有關規定，高壓配電裝置設計的一般原則：節約用電。運行安全和操作巡視方便。便于檢修和安裝。節約材料，降低造價。屋外配電裝置與屋內配電裝置的比較，所具有的特點：屋外配電裝置的土建工程量少，施工時間短，節省建筑材料，降低了基建投資。相鄰回路電器之間的距離較大，大大減少了事故蔓延的危險性。巡視檢查清楚，便于擴建和設備更新。維護操作不方便，因為隔離開關的操作以及對各種開關電器的巡視檢查，在任何天氣條件都必須在露天進行。占地面積大。屋外配電裝置根據電器和母線布置的高度可分為中型、高型和半高型等型式。中型配電裝置是所有開關電器都安裝在較低的基礎和支架上，母線一般采用餃線和懸垂絕緣子串組成，懸掛在門型構架上，母線水平面高于開關電器的水平面。高型配電裝置是指開關電器分別安裝在幾個水平面內，斷路器安裝在地面基礎支架上，母線隔離開關在斷路器之上，主母線又在母線隔離開關之上或兩組母線上下重疊，母線一般采用絞線和懸垂絕緣子串懸掛在構架上。其特點是布置緊湊、集中，占地面積小，操作維護條件差兩組母線隔離開關分層操作，路徑較長，易引起誤操作。半高型配電裝置指其布置處于中型和高型配電裝置之間，既僅將母線與斷路器、電流互感器等重疊布置。此外，還要設置搬運通道，為了便于變壓器等笨重的設備。當變壓器的油量超過1000公斤時，為了防止事故時，油的燃燒和蔓延，應在其下面設置能容納20％油量的儲油池，儲油池的尺寸一般比變壓器外殼尺寸大1米，池內鋪設厚度不小于250mm的卵石層。5.2設備的配置5.2.1隔離開關的配置：1、接在變壓器引出線上或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關。2、接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關。3、短路器兩側均應配置隔離開關，以便檢修斷路器是隔離電流。4、中性點直接接地的普通形式變壓器均宜配置隔離開關。5.2.2電壓互感器的配置：1、電壓互感器的數量和配置與主接線有關，應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。2、60～220kV電壓等級的每組主接線的三相應電壓互感器3、當需監視和檢測線路上有、無電壓時，出線側的一組上應裝設電壓互感器。5.2.3電流互感器的配置：1、凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數量應滿足測量儀表、保護和自動化的要求。2、在未裝設斷路器的發電機和變壓器中性點，應裝設電流互感器。3、對直接接地系統，一般按三相配置，對非直接接地系統依具體要求配置兩相或三相。5.2.4接地刀閘的配置：1、為保證電器和母線的檢修安全，35kV以上每段母線根據長度宜裝設1～2組接地刀閘，兩組接地刀閘間距適中，母線的接地刀閘宜裝設在母線電壓互感器的隔離開關上和母聯開關上，也可裝設于其它母線回路。2、63kV及以上的斷路器兩側隔離開關和線路隔離開關的線路側宜配置一組接地隔離開關，雙母線接地兩組母線隔離開關的斷路器側可共用一組接地隔離開關。3、旁路母線一般裝設一組接地隔離開關，裝設在旁路隔離開關的旁路線線側。4、63kV及以上主變母線隔離開關的主變側宜裝設一組接地隔離開關。5.2.5避雷器的配置：1、配電裝置每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器的除外。2、220KV及以下變壓器到避雷器的電器距離越過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。3、下列情況下的變壓器中性點應裝設避雷器：（1）中性點直接接地系統中，變壓器中性點分極絕緣且有隔離開關時。（2）不接地和經消弧線圈接地系統中，多雷區的單進線變壓器中性點。（3）110～220kV線路側一般不裝設避雷器。5.3配電裝置的選擇：本設計為220／60kV變電所，所以采用屋外配電裝置，本所采用分相中型布置，既隔離開關是分相直接布置在母線的正下方，此種方法采用LGJ300／30型母線配合剪刀式隔離開關，布置清晰、美觀，可省去大量構架。同時選擇220kV出線和60kV出線兩個斷面圖。第六章防雷保護的規劃設計6.1概述雷電引起的大氣過電壓將會對電氣設備和變電所的建筑物產生嚴重的危害，因此在變電所和高壓輸電線路中，必須采取有效的防雷措施，以保證電氣設備的安全。a、防止雷直擊于電氣設備上，一般采用避雷針，避雷線進行保護b、對于60kV及以下的電氣設備，應盡量減小感應過電壓，一般電氣設備應遠離可能遭到直擊雷的設備或物體增大電氣設備對電容或采用閥型避雷器的保護。c、防止從線路侵入的雷電波過電壓對電器設備的危害，一般采用避雷器、間隙、電容器和相應的進線保護段進行保護。6.2防雷保護的有關規定<<電力設備過電壓保護設計技術規程>>規定:a、電壓為110kV以上的屋外配電裝置，可將避雷針裝在配電裝置的構架上。對于35～60kV的配電裝置，為防止雷擊時引起反擊閃絡的可能，一般采用獨立避雷針進行保護。安裝避雷針的構架支柱應與配電裝置接地網相連。在避雷的支柱附近，應設置輔助的集中接地裝置接在地網上的連接處起到變壓器與接地網上的連接處止，沿接地線距離不得小于15m，在變壓器的門型構架上，不得裝設避雷針。b、電壓為110kV及以上的屋外配電裝置，可將保護線路的避雷線連接在配電裝置的出線門型構架上，35～60kV的屋外配電裝置，如將保護線路的避雷線接在出線門型構架上需滿足下列條件：(a)35～60kV出線門型構架周圍半徑20m范圍內的接地電阻不應大于5Ω，當土壤電阻率ρ≥104Ω.cm這個范圍內，半徑可增大到30m。(b)線路終端桿塔接地電阻不大于10Ω。(c)在變壓器的6～10kV出口處裝設閥型避雷器。c、在選擇獨立避雷針的裝設地點時，應盡量利用照明燈塔，在其上裝設避雷針。裝設獨立避雷針時，避雷針與配電裝置部分在地中與空氣中應有一定的距離：(a)在地中，避雷針本身的接地裝置與最近的配電裝置接地網的地中距離Sd≥0.3R。其中：R—獨立避雷針的接地電阻，（Ω）在任何情況下，Sd不得小于3m。(b)在空氣中，獨立避雷針到配電裝置導電部分之間、發電廠和變電所電力設備接地部分、構架接地部分之間的空氣中距離，應符合下式要求：Sk≥0.3R+0.1h。式中：h—避雷針校驗點的高度(m)，在任何情況下，Sk不得小于5m。6.3防雷保護設計所需資料：1、要求變電所附近氣象資料2、要求變電所主接線圖及電器設備布置圖3、其它需要保護的設備和設施4、變壓器入口電容6.4直擊雷過電壓保護裝置設計6.4.1避雷針的保護范圍計算：rx的確定rx＝（h-hx）phx≥h/2rx＝（1.5h-2hx）phx≥h/2其中rx-避雷針在hx水平面上的保護半徑（m）hx—被保護物的高度h避雷針的高度當h≤30時，p=1;120≥h>30時，p=5.5／hh>120m,p=5.5保護全面積的條件為D≤8hap其中D為通過由三支避雷針所形成的三角形頂點圓的半徑，或以避雷針為頂點的四角形的對角線。

第七章繼電保護及自動裝置規劃設計7.1繼電保護配置的作用和要求：電力系統在運行中，可能發生各種故障和不正常運行狀態，最常見同時也是最危險的故障是發生各種型式的短路。在發生短路時可能產生以下的結果：通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；短路電流通過非故障元件，由于發熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命；電力系統中部分地區的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩定性或影響工廠產品質量；破壞電力系統并列運行的穩定性，引起系統震蕩，甚至使整個系統瓦解。電力系統中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發生故障，這種情況屬于不正常運行狀態。系統中出現功率缺額引起的頻率降低，發電機突然甩負荷而產生的過電壓，以及電力系統發生振蕩等，都屬于不正常運行狀態。故障和不正常運行狀態，都可能在電力系統中引起事故。造成電能質量的破壞，甚至造成人身傷亡和電氣設備的損壞。在電力系統中，除應采取各項積極措施消除或減少發生事故的可能性外，故障一旦發生，必須迅速而月選擇性的切除故障元件，這是保證電力系統安全運行的最有效方法之一。這種保護裝置就是繼電保護裝置，其能反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：1.自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行；2.反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件，而動作于發出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤操作。電力系統對繼電保護的要求是：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。7.2變壓器保護的配置7.2.1變壓器保護的配置原則變壓器一般應裝設下列繼電保護裝置:1.反應變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護，容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護，當油箱內不故障產生清為瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號，當產生大量瓦斯時，瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各電源側斷路器。2.相間短路保護反應變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯差動保護火電流速斷保護，對其中性點直接接地側繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護作用。容量為6300kVA以下并列運行的變壓器，以及10000kVA以下單獨運行的變壓器加裝電流速斷保護（本設計不加裝電流速斷保護）容量為6300kVA及以上，廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，一般宜采用三相三繼電器式接線。相間后備保護為了防止外部短路所引起的過電流合作為變壓器的后備保護，在變壓器上可裝設過電流保護。對于單側電源的雙卷降壓變壓器，如高壓側中性點有可能直接接地運行，為防止高壓側電網中發生接地故障時導致保護非選擇性動作，供高壓側過電流保護用的電流互感器二次線圈可接成三角形。中性點直接接地電網中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。110KV及以上中性點直接接地電網中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側獲三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應裝設零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。（110kV及以上中性點直接接地采用分級絕緣）5.過負荷保護對于400kV及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的后備電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負茶保護，過負荷保護迎接于一相電流上，帶有時限動作與信號。6.過電流保護過激磁保護用于500kV及以上的大容量的變壓器，本設計不加裝此保護。通過以上的分析，該可以確定變壓器應加裝的保護及保護安裝位置，見表7－1。表7-1變壓器保護及其安裝位置保護類型安裝位置瓦斯保護變壓器油枕和油箱間縱聯差動保護變壓器兩側過電流保護電源側零序電流保護變壓器中性點接地側過負荷保護高壓側7.3母線保護和斷路器失靈保護7.3.1母線保護配置原則母線故障是電氣設備最嚴重的故障之一，它將使連接在母線上的所有元件被迫停電，當未裝設專用的母線保護時，如果母線故障，只能依靠相鄰元件保護的后備保護作用切除，這將延長故障切除時間，并往往會擴大停電范圍，對高壓電網安全運行不利，因此，35～500kV的發電廠或變電所母線上，在下列情況下，應裝設專用的母線保護裝置。專用保護應根據母線的重要程度應滿足以下要求：對于雙母線并列，母線保護應保證先跳開母聯斷路器，以防止失去選擇性。對于平行線接于不同的母線，當母線保護動作時，應閉鎖橫差保護，以防止誤動作。母線保護不限制母線運行方式，在母線破壞固定聯結時，母線保護裝置能有選擇性的動作。在一組母線或一般母線無電合閘時，應能快