第5章 电气总平面布置及配电装置的选择 5.1 概述 配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分。它是按主接线的要求,由开关设备,保护和测量电器,母线装置和必要的辅助设备构成,用来接受和分配电能。 配电装置按电气设备装置地点不同,可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式,又可分为:由电气设备在现场组装的配电装置,称为配式配电装置和成套配电装置。 屋内配电装置的特点:①由于允许安全净距小可以分层布置,故占地面积较小;②维修、巡视和操作在室内进行,不受气侯影响;③外界污秽空气对电气设备影响较小,可减少维护工作量;④房屋建筑投资大。 屋外配电装置的特点:①土建工程量和费用较小,建设周期短;②扩建比较方便;③相邻设备之间距离较大,便于带电作业;④占地面积大;⑤受外界空气影响,设备运行条件较差,顺加绝缘;⑥外界气象变化对设备维修和操作有影响。 成套配电装置的特点:①电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中,相间和对地距离可以缩小,结构紧凑,占地面积小;②所有电器元件已在工厂组装成一整体,大大减小现场安装工作量,有利于缩短建设周期,也便于扩建和搬运;③运行可靠性高,维护方便;④耗用钢材较多,造价较高。 配电装置应满足以下基本要求: 1)配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策; 2)保证运行可靠,按照系统自然条件,合理选择设备,在布置上力求整齐、清晰,保证具有足够的安全距离; 3)便于检修、巡视和操作; 4)在保证安全的前提下,布置紧凑,力求节约材料和降低造价; 5)安装和扩建方便。 配电装置的设计原则: 1)节约用地; 2)运行安全和操作巡视方便; 3)考虑检修和安装条件; 4)保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行; 5)节约三材,降低造价; 6)安装和扩建方便。
5.2 高压配电装置的选择 5.2.1.配电装置的整个结构尺寸,是综合考虑到设备外形尺寸、检修维护和搬运的安全距离、电气绝缘距离等因素而决定,对于敞露在空气中的配电装置,在各种间距中,最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距,在这一距离下,无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时,都不致使空气间隙击穿。 屋外配电装置的安全净距(mm)
符号 适用范围 图号 额定电压(KV) 3-10 110J 110 220J A1 1、带电部分至接地部分之间 2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处与遮栏上方带电部分之间 10-1 10-2 200 900 1010 1800 A2 1、不同相的带电部分之间 2、断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间 10-1 10-3 200 1000 1100 2000 B1 1、设备运输时,其外部至无遮栏带电部分之间 2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 3、栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间 4、带电作业时的带电部分至接地部分之间 10-1 10-2 10-3 950 1650 1750 2550 B2 1、网状遮栏至带电部分之间 10-2 300 1000 1100 1900 C 1、无遮栏裸导体至地面之间 2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间 10-2 10-3 2700 3400 3500 4300 D 1、平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间 10-1 10-2 2200 2900 3000 3800
屋内配电装置的安全净距(mm) 符号 适用范围 图号 额定电压(kV) 10 110J 110 220J A1 1、带电部分至接地部分之间 2、网状和极状遮栏向上延伸线距地2.3m处当遮栏上方带电部分之间 10-4 125 850 950 1800 A2 1、不同相的带电部分之间 2、断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间 10-4 125 900 1000 2000 B1 1、栅状遮栏至带电部分之间 2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 10-4 875 1600 1700 2550 B2 网状遮栏至带电部分之间 10-5 225 950 1050 1900 C 无遮栏裸导体至地(楼)面之间 10-4 2425 3150 3250 4100 D 平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间 10-4 1925 2650 2750 3600 E 通向屋外的出线套管至屋外通道的路面 10-4 4000 5000 5000 5500
注:110J、220J系指中性点直接接地网 以上表中所列出的是本站适用的各种电压等级间隔距离中最基本的最小安全净距,《高压配电装置设计技术规程》中所规定的A值,它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距,保持这一距离时,无论正常或过电压的情况下,都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上,加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。 本变电站三个电压等级:即220kV、110 kV、10 kV根据《电力工程电气设计手册》规定,110 kV及以上多为屋外配电装置,35 kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置,故本所220及110 kV采用屋外配电装置,10kV采用屋内配电装置。 5.2.2.根据电气设备和母线布置的高度,屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。 5.2.2.1.中型配电装置:中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内,并装在一定高度的基础上,使带电部分对地保持必要的高度,以便运行人员能在地面安全地活动,中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是:布置比较清晰,不易误操作,运行可靠,施工和维修都比较方便,构架高度较低,抗震性能较好,所用钢材较少,造价低,但占地面积大,此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方,并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式,而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。 5.2.2.2.半高型配电装置,它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器,电压互感器等电气设备布置在母线下面,具有布置紧凑、清晰、占地少等特点,其钢材消耗与普通中型相近,优点有: ①占地面积约在中型布置减少30%; ②节省了用地,减少高层检修工作量; ③旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点:上层隔离开关下方未设置检修平台,检修不够方便。 5.2.2.3.高型配电装置,它是将母线和隔离开关上下布置,母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置,两个回路合用一个间隔,因此可大大缩小占地面积,约为普通中型的5%,但其耗钢材多,安装检修及运行中条件均较差,一般适用下列情况: 1)配电装置设在高产农田或地少人多的地区; 2)原有配电装置需要扩速,而场地受到限制; 3)场地狭窄或需要大量开挖。 5.2.2.4.本次所设计的变电站位于市郊区,地质条件良好,所用土地工程量不大,且不占良田,所以该变电站220 kV及110 kV电压等级均采用普通中型,配电装置,而本变电站采用的汇流母线是管形母线,采用普通中型布置,具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰,运行可靠,不易误操作,各级电业部门无论在运行维护还是安装检修,方面都积累了比较丰富的经验。 第6章 继电保护配置规划 6.1.系统继电保护及自动装置 继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障,在此设计中变电站继电保护结合我国目前继电保护现状,突出继电保护的选择性、可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。 6.2.继电保护配置原则 根据GB14285《继电保护和安全自动装置技术规程》中有关条款《继电保护二十五项反事故措施要点》、《电力系统继电保护》教材。 6.2.1.220kV系统 220kV线路配置高频距离保护,要求能快速反应相间及接地故障。 对于220kV双母线接线,配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护。 每条线路配置功能齐全,性能良好的故障录波装置。 6.2.2.110kV系统 110kV线路配置阶段式距离保护,要求能反应相间及接地故障。 对于110kV双母线接线,配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护。 每条线路配置功能齐全,性能良好的故障录波装置。 6.2.3.主变压器保护 电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备,它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果,同时大容量变压器也是非常贵重的设备, ,因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路;油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护: 1)、为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低,对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器,应装设瓦斯保护。 2)、为反应变压器绕组和引线的相间短路,以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差保护或电流速断保护。对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器, 以及6.3MVA及以上的所用变压器,应装设纵差保护。 3)、为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差保护(或电流速断保护)的后备应装设过电流保护.例如,复合电压起动过电流保护或负序过电流保护。 4)、为反应大接地电流系统外部接地短路,应装设零序电流保护。 5)、为反应过负荷应装设过负荷保护
第7章 防雷及接地装置设计选择 7.1.概述 电气设备在运行中承受的过电压,有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型。按其产生原因,它们又可分为以下几类: 直击雷过电压 雷电过电压 感应雷过电压 侵入雷电流过电压 长线电容效应 工频过电压 不对称接地故障 甩负荷 消弧线圈补偿网络的线性谐振 过电压 暂时过电压 线性谐振 传递过电压 线路断线 谐振过电压 铁磁谐振 电磁式电压互感器饱和 参数谐振—发电机同步或异步自励磁 开断电容器组过电压 操作电容负荷过电压 开断空载长线过电压 关合(重合)空载长线过电压 开断空载变压器过电压 操作过电压 操作电感负荷过电压 开断并联电抗器过电压 开断高压电动机过电压 过电压 间歇电弧过电压 7.2.防雷保护的设计 变电站是电力系统的中心环节,是电能供应的来源,一旦发生雷击事故,将造成大面积的停电,而且电气设备的内绝缘会受到损坏,绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活,因此,要采取有效的防雷措施,保证电气设备的安全运行。 变电站的雷害来自两个方面,一是雷直击变电站,二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电站侵入,对直击雷的保护,一般采用避雷针和避雷线,使所有设备都处于避雷针(线)的保护范围之内,此外还应采取措施,防止雷击避雷针时不致发生反击。 对侵入波防护的主要措施是变电站内装设阀型避雷器,以限制侵入变电站的雷电波的幅值,防止设备上的过电压不超过其耐压值,同时在距变电站适当距离内装设可靠的进线保护。 避雷针的作用:将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地,从而保护设备,避雷针必须高于被保护物体,可根据不同情况或装设在配电构架上,或独立装设,避雷线主要用于保护线路,一般不用于保护变电站。 避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备,它实质是一个放电器,与被保护的电气设备并联,当作用电压超过一定幅值时,避雷器先放电,限制了过电压,保护了其它电气设备。 7.2.1.避雷针的配置原则: 1)电压110kV及以上的配电装置,一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上,但在土壤电阻率大于1000n米的地区,宜装设独立的避雷针。 2、独立避雷针(线)宜设独立的接地装置,其工频接地电阻不超过10n。 3、35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针,因其绝缘水平很低,雷击时易引起反击。 4、在变压器的门型架构上,不应装设避雷针、避雷线,因为门形架距变压器较近,装设避雷针后,构架的集中接地装置,距变压器金属外壳接地点在装置中距离很难达到不小于15M的要求。 7.2.2.避雷器的配置原则 1)配电装置的每组母线上,应装设避雷器。 2)旁路母线上是否应装设避雷器,应看旁路母线投入运行时,避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。 3)220KV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器,并尽可能靠近设备本体。 4)220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时,应在变压器附近增设一组避雷器。 5)三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 6)110KV—220KV线路侧一般不装设避雷器。
7.3. 主变中性点放电间隙保护 为了保护变压器中性点,尤其是不接地高压器中性点的绝缘,通常在变压器中性点上装设避雷器外,还需装设放电间隙,直接接地运行时零序电流保护起作用,动作 接地变压器,避雷器作后备;变压器不接地时,放电间隙和零序过电压起保护作用,大气过电压时,线路避雷器动作,工程过电压时,间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低,无法与放电间隙无法配合,故选用阀型避雷器。
7.4. 接地装置设计 7.4.1.接地装置布置得一般原则 1)为了将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地,一般应使用一个总的接地装置。 2)发电厂、变电所的接地装置,除充分利用直接埋入地中或水中的自然接地体外,还应敷设人工接地体。对于3~10kV变、配电所,当采用建筑物的基础作接地体且接地电阻满足规定值时,可不另设人工接地体。 3)在高土壤电阻率地区可采用下列降低接地电阻的措施:①敷设外引接地体;②采用井式或深钻式接地体;③填充电阻率较低的物质或降阻剂;④敷设水下接地网。 4)一般情况下,变电所接地网中的垂直接地体对工频电流散流作用不大,降低接地电阻主要依靠大面积水平接地体,它既有均压、减小接触电压和跨步电压的作用,又有散流作用。所以,对变电所,不论采用何种形式的人工接地体,都应敷设以水平接地体为主的人工接地网。 5)人工接地体应围绕设备区域连成闭合形状,并在其中敷设若干水平均压带。 7.4.2.人工接地体的选择 7.4.2.1.规格 垂直接地体可采用钢管、角钢,单根长度一般为2.5m;水平接地体可采用扁钢、圆钢。接地装置的导体尚应满足热稳定与均压要求,还应考虑腐蚀的影响,实际的接地体一般规格为:钢管管径40~50mm,角钢40×40×4~50×50×5,扁钢40×4mm,圆钢直径16mm。 敷设在大气和土壤中有腐蚀性场所的接地体和接地线,应根据腐蚀的性质经技术经济比较采取热镀锡、热镀锌等防腐措施。 7.4.2.2.热稳定校验 变电所中电气设备接地线的截面,应按接地短路电流进行热稳定校验。未考虑腐蚀时,接地线的最小截面Smin应符合下式要求: Smin≥mm2 式中 Ig----流经接地线的短路电流稳定值,A,根据系统5~10年发展规划,按系统最大运行方式确定; te—短路的等效持续时间,s; C----接地线材料的热稳定系数。 首页 上一页 1 2 3 4 5 6 7 下一页 尾页 4/7/7 相关论文
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