220KV降压变电所电气部分初步设计(7)

220KV降压变电所电气部分初步设计

形则用于66kV及以上的配电装置中。管形母线一般安装在支柱式绝缘子上，母线不会摇摆，相间距离可缩小，与剪刀式隔离开关配合可节省占地面积；管形母线直径大，表面光滑，可提高电晕起始电压。

屋外配电装置的构架，可由钢或钢筋混凝土制成。钢构架强度大，可以按任何负荷和尺寸制造，便于固定设备，抗震能力强，运输方便，但金属消耗量大，需要经常维护。钢筋混凝土构架可以节约大量钢材，也可以满足各种强度和尺寸的要求，经久耐用，维护简单。以钢筋混凝土环形和渡锌钢梁组成的构架，兼有二者的优点，目前，以在我国220kV以下的各种配电装置中广泛采用。

采用软母线的220kV普通中型配电装置的相间距离为4m，边相对架构中心线之间的距离为3m，间隔距离为14m。

2、电力变压器

变压器基础一般做成双梁形并辅以铁轨，轨距等于变压器的滚轮中心距。单个油箱油量超过1000kg以上的变压器，按照防火要求，在设备下面需设置储油池或挡油墙，其尺寸应比设备外廓大1m，储油池内一般铺设厚度不小于0.25的卵石层。

主变压器与建筑物的距离不应小于1.25m。当变压器油量超过2500kg以上时，两台变压器之间的防火距离不应小于5～10m，如布置有困难，应设防火墙。

3、电器的布置

按照断路器在配电装置中所占据的位置，可分为单列、双列和三列布置。断路器的排列方式，必须根据主接线、场地地形条件、总体布置和出线方向等多种因素合理选择。

断路器有低式和高式两种布置。低式布置的断路器安装在0.5～1m的混凝土的基础上，其优点是检修比较方便，抗震性能好，但低式布置必须设置围栏，因而影响通道的畅通。高式布置断路器安装在高约2m的混凝土基础上，基础高度应满足：①电气支柱绝缘子最低裙边的对地距离为2.5m；②电气间的连线对地距离应符合C值的要求。

避雷器也有高式和低式两种布置。110kV以上的阀形避雷器由于器身细长，多落地安装在0.4m的基础上。110kV及以下的氧化锌避雷器形体矮小，稳定度好，一般采用高式布置。

设备对相间距离的要求： 220kV设备类型 少油短路器 空气短路器 单柱式隔离开关 多柱式隔离开关 双柱式隔离开关 要求相间距离（m） 3 3 3 3 4 4、电缆和通道

屋外配电装置中电缆沟的布置，应使电缆所走的路径最短。一般横向电缆沟布置在断路器和隔离开关之间。大型变电所的纵向电缆沟，因电缆量多，一般分为两路。采用弱电控制和晶体管继电保护时，为了抗干扰，要求电缆沟采用辐射形布置。

本次设计室外配电装置采用普通中型布置。

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第六章 继电保护及其自动装置的规划

6.1 继电保护及其设计

6．1．1、220kV及中性点直接接地电网线路保护配置

在220kV中性点直接接地电网,线路得相间短路及单相接地短路保护均应动作于短路器跳闸.

在下列的情况下,应装设一套全线速动保护: (1) 根据系统稳定要求有必要时.

(2) 线路发生三相短路时,如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为70%额定电压),且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时.

(3) 如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后,不仅改善本线路保护性能,而且能够改善整个电网保护的性能时.

对220kV线路,符合下面条件之一时,可装设二套全线速动保护: (1) 根据系统稳定要求.

(2) 复杂网络中,后备保护整定配合有困难时.

对于需要装设全线速动保护的电缆短线路及架空短线路,可采用倒引线保护或光纤通道的纵联保护作为主保护,另装设多段式电流电压保护或距离保护作为后备保护.

220kV线路宜采用近后备方式.但某些线路,如能实现远后备,则宜采用远后备,或同时采用远近结合的后备方式.

220kV线路保护可按下列原则配置: (1) 反映接地短路的保护配置 对220kV线路,当接地电阻不大于100?时,保护应能可靠地,有选择地切除故障.如已满足装设一套或二套全线速动保护的条件,则除装设全线速动保护外,还应装设接地后备保护,宜装设阶段式反时限零序电流保护;也可采用接地距离保护,并辅以阶段式或反时限零序电流保护.

(2) 反映相间短路的保护装置

对于220kV线路,首先考虑是否装设全线速动保护.如装设全线速动保护.则除此,还要装设相间短路后备保护(如相间距离后备保护)和辅助保护(如电流速短保护).

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对单侧电源单回220kV线路,如不装设全线速动保护,可装设三相多段式电流电压保护作为本线路的主保护及后备保护,如不能满足灵敏性及速动性的要求时,则应装设相间距离保护作为本线路的主保护及后备保护.

对双侧电源单源单回,如不装设全线速动保护,应装设相间距离保护作为本线路的主保护及后备保护.

正常运行方式下,保护安装对短路,电路速短保护的灵敏系数在1.2以上时,可装设电流速短保护作为辅助保护.

对于平行线间的相间短路,一般可装设横差动电流方向保护或电流平衡保护作为主保护.当灵敏度和速动性不能满足要求时,应在每一回线路上装设纵联保护作主保护,装设带方向后不带方向元件的多段式电流保护或距离保护作后备保护,并作为单回线运行时的主保护和后备保护.当采用近后备保护方式时,后备保护分别接于每一回线路上;当采用远后备方式时,则应接入双回线路的电流.

对于平行线路的接地短路宜装设零序横差动保护作为主保护;装设接于每一回线路的带方向或不带方向的多段式零序电流保护作为后备保护,当作远后备保护时,可接两线路零序电流之和,以提高灵敏度. 6．1．2、短线路纵差保护的整定计算

3～4km及以下的短线路（包括110kV及以上电压等级），无论是采用电流电压保护还是采用距离保护，常常都不能满足选择性、灵敏性和速动性的要求。在这种线路上经常需要采用纵差保护以适应系统运行的需要。发电厂厂用电源线（包括带电抗器电源线），一般距离较短，宜装设纵差动保护。 6．1．3、变压器保护的配置

变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障损坏造成的损失就更大。因此必须真对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置。一般包括：

（1）反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护。 （2）反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的差动保护，或电流速断保护

（3）作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压起动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）。

（4）反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护。 （5）反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。 （6）反映变压器过负荷的变压器过负荷。

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（7）反映变压器非全相运行的非全相保护。

1、纵联差动保护

纵联差动保护是变压器的主保护之一。对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器。10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重差动保护。

2、变压器相间短路的后备保护

为防止外部相间短路引起的变压器过电流及作为变压器主保护的后备，变压器配置相间短路的后备保护。保护动作后，应带时限动作于跳闸。

（1）相关的规程规定：

1）过电流保护宜用于将压变压器。

2）复合电压（包括负序电压及线路电压）起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。

3）负序电流和单相式低压启动的过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。

（2）外部相间短路保护应装于变压器下列各侧，各相保护的接线，宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障。其中对双绕组变压器，应装于主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限，较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。

3、变压器接地短路后备保护

在中性点直接接地系统中，接地短路是常见的故障形式，所以处于该系统中的变压器要装设接地保护，以反映变压器高压绕组、引出线上的接地短路，并作为变压器主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。

电力系统接地保护时，国内，在220kV系统中，广泛采用中性点绝缘水平较高的分级绝缘变压器，其中性点可接地运行或不接地运行。如果中性点绝缘水平较低，则中性点必须直接接地运行。

4、变压器过负荷保护

对于6.3MVA及以上电力变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护应能反映公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护采用单项式，带时限作用于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

5、变压器非电量保护

变压器非电量保护主要包括瓦斯保护、温度及压力保护等。

由于非电量保护动作量不需电气量运算。通常根据运行经验、测试等方法获得。其配置原则为：

（1）瓦斯保护。瓦斯保护是油侵式变压器的主保护之一。当变压器壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当变压器壳内故障产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。

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带负荷调压的油侵式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。轻微瓦斯动作于信号，大量瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。

（2）变压器温度及压力保护。对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。

6．1．4、母线保护及断路器失灵保护

（一）母线保护

母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果及为严重。

对母线保护的要求是：必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。

按构成原理的不同，母线保护主要分类如下。 1、完全电流差动母线保护

即在母线所有连接元件中装设具有相同变比和特性的电流互感器，将它们的二次线圈同极性端连在一起， 然后接入电流型差动继电器，此类保护要求电流互感器和电流继电器的内阻要小，否则会造成外部故障时保护的误动作。故该类保护又称低阻抗式母差保护。

完全电流差动母线保护的原理，与线路纵联差动保护十分相似，两种保护只是被保护的对象不同而已。

2、电压差动母线保护 若将电流型差动继电器（内阻很小，约几欧）换成内阻很高，约2.5～7.5??的电压继电器，即构成电压差动母线保护也称作高阻抗式母差保护。这种保护实际上是利用差动回路阻抗变化的特征，有效的防止区外短路因电流互感器严重饱和造成保护误动作。

这种保护方式接线简单、动作速度快，使用于外部短路电流大、电流互感器铁芯易于饱和的场所。

3、具有比率制动特性的电流差动母线保护

这种保护，因差动回路总电阻约200?，故又称作中阻抗式母差保护。它与低、高阻抗式母差保护相比具有下列特点：①减小了外部短路时的不平衡电流；②防止内部短路时可能出现的过电压；③采用比率制动特性保证了动作的选择性并提高了母线故障动作的灵敏性。

（二）断路器失灵保护

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