單相相控整流電路的應用唐山學院電氣自動化畢業(yè)論文

1、唐山學院課程設計報告書電氣自動化專業(yè)科 目：電力電子技術題 目：單相相控整流電路的應用班 級：學 號：學生姓名：指導教師：日期：20年 月 日目錄標題、摘要、關鍵詞 2前言3第一章 原始資料分析 41.1 本所設計電壓等級 41.2 電源負荷 4第二章 電氣主接線設計 62.1 主接線接線方式 62.2 電氣主接線的選擇 8第三章 所用電的設計 103.1 所用電接線一般原則 103.2 所用電接線方式確定 103.3 備用電源自動投入裝置 10第四章 短路電流計算 124.1 短路計算的目的 124.2 短路計算過程 12第五章 繼電保護配置 205.1 變電所母線保護配置 205.2 變電

2、所主變保護的配置 20第六章 防雷接地 226.1 避雷器的選擇 226.2 變電所的進線段保護 236.3 接地裝置的設計 23致謝27參考文獻 28電氣自動化 110-35kv 變電所設計摘要變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分， 它直接影響整個電力系統(tǒng)的 安全與經(jīng)濟運行， 是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)， 起著變換和分配 電能的作用。這次設計以110kV降壓變電所為主要設計對象，分析變電站的原始資 料確定變電所的主接線； 通過負荷計算確定主變壓器臺數(shù)、 容量及型 號。根據(jù)短路計算的結果，對變電所的一次設備進行了選擇和校驗。 同時完成防雷保護及接地裝置方案的設計。關鍵詞 : 變電所電氣主接線；短路

3、電流計算；一次設備；防雷保護前言本次設計題目為110KV變電所一次系統(tǒng)設計。此設計任務旨在體 現(xiàn)對本專業(yè)各科知識的掌握程度， 培養(yǎng)對本專業(yè)各科知識進行綜合運 用的能力，同時檢驗本專業(yè)學習三年以來的學習結果。此次設計首先根據(jù)任務書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數(shù)， 分析負荷發(fā)展趨勢。通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮， 并通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了 110kV主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)， 容量及型號， 同時也確定了站用變壓器的容量及型號， 在根據(jù)最大持 續(xù)工作電流及短路計算結果， 對設備進行了選型校驗， 同時考慮到系 統(tǒng)發(fā)生故障時，

4、 必須有相應的保護裝置， 因此對繼電保護做了簡要說 明。對于來自外部的雷電過電壓， 則進行了防雷保護和接地裝置的設 計，最后對整體進行規(guī)劃布置，從而完成110kV變電所一次系統(tǒng)的設 計。第一章原始資料分析1.1本所設計電壓等級根據(jù)設計任務本次設計的電壓等級為：110/35KV1.2電源負荷地理位置情況1、電源分析與本所連接的系統(tǒng)電源共有3個，其中110KV兩個，35KV一個。 具體情況如下：1) 110KV系統(tǒng)變電所該所電源容量(即110KV系統(tǒng)裝機總容量)為200MVA以火電為 主)。在該所等電壓母線上的短路容量為 650MVA該所與本所的距離 為9KM以一回路與本所連接。2) 110KV火

5、電廠該廠距離本所12KM裝有3臺機組和兩臺主變，以一回線路與 本所連接，該廠主接線簡圖如圖1.1 :圖1.1 110KV火電廠接線圖3) 35KV系統(tǒng)變電所該所距本所7.5KM.以一回線路相連接，在該所高壓母線上的短 路容量為250MVA.以上3個電源，在正常運行時，主要是由兩個 110KV級電源來供電給本所。 35KV變電所與本所相連的線路傳輸功率較小，為聯(lián)絡用。當 3個電源中的某一 電源出故障，不能供電給本所時，系統(tǒng)通過調整運行方式，基本是能滿足本所重 要負荷的用電，此時35KV變點所可以按合理輸送容量供電給本所。2、負荷資料分析1) 35KV負荷表1.1 35KV負荷參數(shù)表用戶名稱容量(

6、MW距離(KM備注化工廠3.515I類負荷鋁廠4.313I類負荷水廠1.85I類負荷注：35KV用戶中，化工廠，鋁廠有自備電源2) 10KV遠期最大負荷3) 本變電所自用負荷約為60KVA4) 一些負荷參數(shù)的取值：負荷功率因數(shù)均取 cos =0.85，負荷同期率Kt=0.9c，年最大 負荷利用小時數(shù)TmaQ 4800小時/年，表中所列負荷不包括網(wǎng)損在內， 故計算時因考慮網(wǎng)損，此處計算一律取網(wǎng)損率為 5%各電壓等級的 出線回路數(shù)在設計中根據(jù)實際需要來決定。 各電壓等級是否預備用線 路請自行考慮決定。第 2 章 電氣主接線設計電氣主接線是變電所電氣設計的首要核心部分， 也是電力構成的 重要環(huán)節(jié)。電

7、氣主接線設計是依據(jù)變電所的最高電壓等級和變電所的 性質，選擇出某種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應的接線方式。2.1 主接線接線方式2.1.1 單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，操作方便，便于擴建和采用成套 配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開關等）故障 時檢修，均需使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當 一段母線故障時， 全部回路仍需短時停電， 在用隔離開關將故障的母 線段分開后才能恢復非故障母線的供電。適用范圍：35-63KV配電裝置出線回路數(shù)不超過 3回；110-220KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 2 回。2.1.2 單母線分段接線優(yōu)點：用斷路器把

8、母線分段后， 對重要用戶可以從不同段引出兩 個回路，有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將 故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時， 該段母線的回 路都要在檢修期間內停電。 當出線為雙回路時， 常使架空線路出現(xiàn)交 叉跨越。擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍： 35KV 配電裝置出線回路數(shù)為 4-8 回時； 110-220KV 配電裝置出線回路數(shù)為 3-4 回時。2.2.3 單母分段帶旁路母線這種接線方式在進出線不多，容量不大的中小型電壓等級為35-110KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。2.2.4 橋型接

9、線1 、內橋形接線優(yōu)點：高壓斷器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：變壓器的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，影響一 回線路的暫時停運；橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出線 斷路器檢修時，線路需較長時期停運。適用范圍： 適用于較小容量的發(fā)電廠， 變電所并且變壓器不經(jīng)常 切換或線路較長，故障率較高的情況。2、外橋形接線 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。 缺點：線路的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺 變壓器暫時停運。高壓側斷路器檢修時，變壓器較長時期停運。適用范圍： 適用于較小容量的發(fā)電廠， 變電所并且變壓器的切換 較頻繁或線路較短，故障率較少的情況。2.2.

10、5 雙母線接線優(yōu)點：1）供電可靠 , 可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷； 一組母 線故障時，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，只停該 回路。2）調度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母 線上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。3）擴建方便。向雙母線的左右任何的一個方向擴建，均不影響 兩組母線的電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。4）便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分 開，單獨接至一組母線上。缺點：1）增加一組母線和使每回線路需要增加一組母線隔離開關。2）當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤 操作。為了避免隔離

11、開關誤操作， 需在隔離開關和斷路器之間裝設連 鎖裝置。適用范圍： 6-10KV 配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電 抗器時；35KV配電裝置，當出線回路數(shù)超過 8回時，或連接的電源 較多、負荷較大時；110-220KV配電裝置，出線回路數(shù)為5回及以上 時，或110-220KV配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位，出線回路數(shù)為4回 及以上時。226雙母線分段接線雙母線分段可以分段運行，系統(tǒng)構成方式的自由度大，兩個元件 可完全分別接到不同的母線上，對大容量且相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的。 由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術的一種延伸，因此在繼電保護 方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題，而較容易實現(xiàn)分階段的擴建優(yōu)

12、 點。但容易受到母線故障的影響，斷路器檢修時需要停運線路。占地 面積較大。一般當連接的進出線回路數(shù)在 11回及以下時，母線不分 段。2.3電氣主接線的選擇2.3.1 35kV電氣主接線根據(jù)資料顯示，由于35KV的出線為4回，一類負荷較多，可以初 步選擇以下兩種方案：1）單母分段帶旁母接線且分段斷路器兼作旁路斷路器，電壓等 級為35kV60kV，出線為48回，可采用單母線分段接線，也可采 用雙母線接線。2）雙母接線接線表2.2 35KV主接線方案比較方案項目方案I單母分段帶旁母方案U雙母接線技術單清晰、操作方便、供電可靠易于發(fā)展調度靈活可靠性、靈活性差擴建方便旁路斷路器還可以便于試驗代替出線斷路

13、器，進 行不停電檢修出線 斷路器，保證重要用 戶供電擴建時需向兩個方 向均衡擴建易誤操作經(jīng)濟設備少、投資小設備多、配電裝置用母線分段斷路器兼復雜作旁路斷路器節(jié)省投資投資和占地面大雖然方案I可靠性、靈活性不如方案但其具有良好的經(jīng)濟性。 鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案I。232 110kV電氣主接線根據(jù)資料顯示，由于110KV沒有出線只有2回進線，可以初步選 擇以下兩種方案：1）橋行接線，根據(jù)資料分析此處應選擇內橋接線。2）單母接線。表2.3 110KV主接線方案比較方案項目方案I內橋接線方案H單母分段技術線清晰簡單調度靈活，可靠性 不咼 簡單清晰、操作 方便、易于發(fā)展 可靠性、靈活性 差

14、經(jīng)濟 占地少 使用的斷路器少備少、投資小經(jīng)比較兩種方案都具有接線簡單這一特性。 雖然方案I可靠性、靈活性不如方案但其具有良好的經(jīng)濟性?？蛇x用投資小的方案I第3章所用電的設計變電所的所用電是變電所的重要負荷，因此，在所用電設計時應按照運行可靠、檢修和維護方便的要求，考慮變電所發(fā)展規(guī)劃，妥善 解決因建設引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術和新設備， 使設計達到經(jīng)濟合理，技術先進，保證變電所安全，經(jīng)濟的運行。3.1所用電接線一般原則1）滿足正常運行時的安全，可靠,靈活,經(jīng)濟和檢修，維護方便等 一般要求。2）盡量縮小所用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并盡量避免引起全所停 電事故。3）充分考慮變電所正常，

15、事故,檢修,起動等運行下的供電要求， 切換操作簡便。3.2所用變容量型式的確定站用變壓器的容量應滿足經(jīng)常的負荷需要， 對于有重要負荷的變 電所，應考慮當一臺所變壓器停運時，其另一臺變壓器容量就能保證 全部負荷的6070%由于S占=60KVA且由于上述條件所限制。所以， 兩臺所變壓器應各自承擔 30KVA當一臺停運時，另一臺則承擔 70% 為 42KVA故選兩臺50KVA的主變壓器就可滿足負荷需求?？紤]到目前我國 配電變壓器生產廠家的情況和實現(xiàn)電力設備逐步向無油化過渡的目 標，可選用干式變壓器。表3.1 S9-50/10 變壓器參數(shù)表型號電壓組合連接 組標 號空載損耗負載損耗空 載 電 流阻抗

16、電壓高壓高壓分 接范圍低壓S9-50/10 5%10;6.3;0.4Y,yn0.10.82.841060773.3所用電接線方式確定所用電的接線方式，在主接線設計中，選用為單母分段接線選兩臺所用變壓 器互為備用，每臺變壓器容量及型號相同，并且分別接在不同的母線上3.4 備用電源自動投入裝置3.4.1 備用電源自動投入裝置作用備用電源自動投入裝置目標： 為消除或減少損失， 保證用戶不間 斷供電。BZT 定義：當工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動的將備用 電源投入或將用電設備自動切換到備用電源上去， 使用戶不至于停電 的一種自動裝置簡稱備自投或 BZT裝置。3.4.2 適用情況以及優(yōu)點1）發(fā)電廠

17、的廠用電和變電所的所用電。2）有雙電源供電的變電所和配電所，其中一個電源經(jīng)常斷開作 為備用。3）降壓變電所內裝有備用變壓器和互為備用的母線段。4）生產過程中某些重要的備用機組采用BZT的優(yōu)點：提高供電的可靠性節(jié)省建設投資， 簡化繼電保護裝置， 限制短路 電流，提高母線殘壓。3.4.3 BZT 的工作過程及要求 2BZT裝置應滿足的基本要求：1）工作母線突然失壓，BZT裝置應能動作。2）工作電源先切，備用電源后投。3）判斷工作電源斷路器切實斷開，工作母線無電壓才允許備用 電源合閘。4）BZT裝置只動作一次，動作是應發(fā)出信號。5）BZT裝置動作過程應使負荷中斷供電的時間盡可能短。6）備用電源無壓時

18、BZT裝置不應動作。7）正常停電時備用裝置不啟動。8）備用電源或備用設備投入故障時應使其保護加速動作。BZT裝置應由低電壓啟動部分和自動重合閘部分組成，低電壓啟動部分是監(jiān)視工作母線失壓和備用電源是否正常； 自動重合閘部分在工作 電源的斷路器斷開后， 經(jīng)過一定延時間將備用電源的斷路器自動投入。變電所BZT裝置工作過程：1) 110KV側BZT當某一條110KV母線故障導致母線失壓，故障 側斷路器切斷工作電源，非故障側母線與橋型母線上 BZT動作，將故 障側設備自動切換到非故障側。2) 35KV側BZT:當某一條35KV母線故障導致母線失壓，故障側 斷路器切斷工作電源， BZT 動作，將故障側設備

19、自動切換到非故障 側。3) 10KV側、所用電BZT:當某一條10KV母線或所用電母線故障 導致母線失壓，故障側斷路器斷開，BZT動作，母聯(lián)斷路器合閘，將 故障側負荷切換到非故障側。第5章短路電流計算在電力系統(tǒng)運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。5.1短路計算的目的1）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。2）在選擇電氣設備時，為了保證設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

20、求節(jié)約資金，這就需要進行全面的 短路電流計算。3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相 間和相對地的安全距離。4）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)。5.2短路計算過程5.2.1 110KV短路電流計算1）根據(jù)資料，110KV火電廠的阻抗可歸算為以下F2u-iaskv121/3L5/10.5KVB112KMUi-日 7圖5.1 110KV火電廠接線圖KJX1圖5.2 110KV火電廠阻抗圖在短路計算的基本假設前提下，選取 Sb=100MVA UB=Uavsb100X1=X2=X3= Xd*B =0.135=0.432Sn空0.8各繞組等值電抗U

21、s(1-2)% 取 17%, Us(2-3)% 取 6%, Us(3-1)% 取 10.5 %1us1% =2( U S(1-2)% + Us(3-1)% 一 U S(2-3) % )=(17 10.5-6) =10.752 1Us2% = 2( Us(1-2) % + U s(2-3) % - U s(3-1) %)1=(176 -10.5) =6.252 1Us3% = 2( US(2-3) % + U S(3-1) % 一 Us(1-2) %)1=(6 10.5 T7) = -0.25II1Us1%100SB=辱型=0.179SN 10060XX7Usi%100Sb _Sn =100 6

22、0二 -0.00410X!ccck圖 5.3 110KV火電阻抗最簡圖X8=X1/X2/X3=0.144X9 =(X4+X6)(X5 +X7)=0.0875Xe = X9+X8=0.232即火電廠的阻抗為0.232。2）又根據(jù)資料所得，可將變電所視為無限大電源所以取=1S變 no* SbI*S$110 6506.5SB100X 變 110I”- -0.154I*6.5同理：因35KU變電所的短路容量為250MVA所以 二邑二空=2.5KASb100EX 變 35”0.42.5火電廠到待設計的變電所距離12KM阻抗為每千米0.4歐X= Xl xSbu2=12 0.4100二 0.032110KV

23、變電所到到待設計的變電所距離 9KM阻抗為每千米0.4歐SBSB100X= Xl = Xl= 9 0.42 =0.027U2U2115235KV變電所到到待設計的變電所距離 7.5KM,阻抗為每千米0.4歐SB100X= Xl-B2=7.5 0.420.219U23721Us3% = -( Us(2-3)% + U待設計變電所中各繞組等值電抗Us1 % :1=2( U S(1-2) % + U S(3-1) % - U S(2-3) %)(6.5 17 -10.5) =6.52Us2% :1=2( Us(1-2) % + U S(2-3) % _ U S(3-1) %)1-(6.5 10.5-

24、17) =0S(3-1)% 一 Us(1-2)%)=1(10.5 17-6.5) =10.5XT1Us1%100SBSn10.5 100100 20=0.525Xt 缸 2 型=0100 Sn 100207 Us3%Sb 6.5 100 CCXt3b=0.325100Sn 100 20該變電所的兩臺型號規(guī)格一樣所以另一個變壓器的阻抗和Xti, Xt2, Xt3 相同。根據(jù)主接線圖可簡化為以下圖型圖5.4主接線阻抗簡化圖當K1點發(fā)生短路時將圖四可轉化為以下圖行圖5.5 K1點短路阻抗圖X1X1 X 0.232+0.032=0.264X14 =X2 X4 =0.154+0.027=0.181X15

25、 5/X6 =0.263=X7X8 =0.163X卄兀IIX =0X1X11 X12 =0.219+0.4=0.619又因為E1是有限大電源(將0.263改為0.264)c 253漢所以 X 怡=0.264- 0.248js 100查短路電流周期分量運算曲線取T=0S ,可得 I ；=4.324I 2* = 5.525X140.18113*X15 X17X18 一 0.263 0 0.619 一1.134If-(I1*12*I2*I3*) IB =(4.324+5.525+1.134) X 如115100=5.514KA沖擊系數(shù)取1.8Ijm 八 2 I f Km =、2 X 5.514 X

26、1.8=14.034KAS = (h* I2*I3*) SB =(4.324+5.525+1.134) X 100=1098.3MV.A5.2.2 35KV側短路計算根據(jù)圖四進行丫，厶變換ElE2Xu圖5.6星三角形轉化圖圖5.7 K2點短路阻抗圖X13X15X13X14 X14 X15X19X14= .264 0.263 .264 0.181 0.181 O.263!。 0.181X20X13 X15X13X14X14 X15X130.264 0.263 0.264 0.181 0.181 0.263X21X13 X15X13X14 X14 X15X150.264=0.6250.264 0.

27、263 0.264 0.181 0.181 0.2630.263=0.627c 253 -X 怡=0.91008 =0.910 X 0.9375=0.853js 100查計算曲線取T為OS ,可得I； = 1.225I 2*E2X2011.60.625I 3*Xi81 1.6160.619If=(Il*I2*I3*) IB =(1.225+1.6+1.616)=6.930KA.3 115Iim=応2 I f Km 二2 X 6.93 X 1.8=17.638KAS=(l； I； I3*) SB =(1.225+1.6+1.616)X 100=444.1M V.A第 5 章 繼電保護配置繼電保護

28、是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要屏障， 在此設計變電站 繼電保護結合我國目前繼電保護現(xiàn)狀突出繼電保護的選擇性， 可靠性、 快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監(jiān)控系統(tǒng)提高變電站 綜合自動化水平。5.1 變電所母線保護配置1、110KV 35KV線路保護部分：1) 距離保護2) 零序過電流保護3) 自動重合閘4) 過電壓保護2、10KV線路保護：1) 10kV 線路保護：采用微機保護裝置，實現(xiàn)電流速斷及過流保 護、實現(xiàn)三相一次重合閘。2) 10kV 電容器保護：采用微機保護裝置，實現(xiàn)電流過流保護、 過壓、低壓保護。3) 10kV 母線裝設小電流接地選線裝置5.2 變電所主變保護的配置 電力變壓

29、器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件， 它的故障將對供 電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響， 而本次所設計的變電所 是 110kv 降壓變電所，如果不保證變壓器的正常運行， 將會導致全所 停電，影響變電所供電可靠性。5.2.1 主變壓器的主保護1 、瓦斯保護 對變壓器油箱內的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯保護， 它反應于油箱內部所產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電源斷路器。2、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，跳開各側電源斷路器。5.2.2 主變壓器的后備保護1 、過流保護為了反應變壓器外部故障而引

30、起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時， 作為差動保護和瓦斯保護的后備， 所以需裝設 過電流保護。2、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 裝設單相式過負荷保護， 過負荷保護一般經(jīng)追時動作于信號， 而且三 繞組變壓器各側過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器。3、變壓器的零序過流保護對于大接地電流的電力變壓器， 一般應裝設零序電流保護， 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 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 點不接地運行方式第 6 章

31、防雷接地變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)， 是電能供應的來源， 一旦發(fā)生雷 擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞， 絕大多數(shù)不能自行恢復會嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活， 因此，要采 取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。變電所的雷害來自兩個方面， 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， 使所有設備都處于避雷針 （線）的保護范圍之內， 此外還應采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。對侵入波防護的主要措施是變電所內裝設閥型避雷器， 以限制侵 入變電所的雷電波的幅值， 防止設備上的過電壓不超過其中擊耐

32、壓值， 同時在距變電所適當距離內裝設可靠的進線保護。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，從而保護設備，避雷針必須高于被保護物體，可根據(jù)不同情況或 裝設在配電構架上，或獨立裝設，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備， 它實質是一個放 電器，與被保護的電氣設備并聯(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，保護了其它電氣設備。6.1 避雷器的選擇6.1.1 避雷器的配置原則1）配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器。2）旁路母線上是否應裝設避雷器，應在旁路母線投入運行時， 避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足而

33、定。3）220KV 以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設避雷器，并盡可 能靠近設備本體。4）220KV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應 在變壓器附近增設一組避雷器。5）三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。6.1.2 避雷器選擇技術條件1、型式：選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇如表8.1:表6.1避雷器型號選擇表型號型式應用范圍FS配電用普通閥型10K V以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒FZ電站用普通閥型3-220KV發(fā)電廠、變電所配電裝置FCZ電站用磁吹閥型1、330KV及需要限制操作的220K V以及以下配電2、某些變壓器中性點FCD旋轉電機用磁

34、吹用于旋轉電機、屋內閥型型號含義：F 閥型避雷器；S 配電所用；Z發(fā)電廠、 變電所用；C磁吹；D旋轉電機用；J 中 性點直接接地2、額定電壓Un :避雷器的額定電壓應與系統(tǒng)額定電壓一致。6.2變電所的進線段保護8為使避雷器可靠的保護變壓器，還必須設法限制侵入波陡度和流 過避雷器的沖擊電流幅值。因為避雷器的殘壓與雷電流的大小有關， 過大的雷電流致使Ur過高，而且閥片通流能力有限，雷電流若超過 閥片的通斷能力，避雷器就會壞。因此，還必須增加輔助保護措施配 合避雷器共同保護變壓器，這一輔助措施就是進線段。如果線路沒有進線段保護，雷直擊變電所附近導線時，流過避雷 器的雷電流幅值和陡度是有可能超過容許值

35、的。因此，為了限制侵入波的陡度和幅值，使避雷器可靠動作，變電所必須有一段進線段保護。 本設計中采用的是在進線進線12 km范圍內裝設避雷器。6.3接地裝置的設計接地就是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點通過 導體與大地相連，使該物體或節(jié)點與大地保持等電位， 埋入地中的金 屬接地體稱為接地裝置。6.3.1設計原則 1、由于變電站各級電壓母線接地故障電流越來越大，在接地設計中要滿足電力行業(yè)標準DL/T621-1997交流電氣裝置的接地中R 2000/1是非常困難的。現(xiàn)行標準與原接地規(guī)程有一個很明顯 的區(qū)別是對接地電阻值不再規(guī)定要達到0.5 Q ,而是允許放寬到5Q ,但這不是說一般情況下，

36、接地電阻都可以采用 5Q ,接地電阻放寬是 有附加條件的， 即：防止轉移電位引起的危害， 應采取各種隔離措施 ; 考慮短路電流非周期分量的影響，當接地網(wǎng)電位升高時， 3-10kV 避 雷器不應動作或動作后不應損壞 ; 應采取均壓措施， 并驗算接觸電位 差和跨步電位差是否滿足要求 , 施工后還應進行測量和繪制電位分 布曲線。2、在接地故障電流較大的情況下，為了滿足以上幾點要求，還是得把接地電阻值盡量減小。接地電阻的合格值既不是0.5 Q，也不是5Q ,而應根據(jù)工程的具體條件，在滿足附加條件要求的情況下， 不超過5 Q都是合格的。6.3.2 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析220kv 及以下變電站地網(wǎng)網(wǎng)格

37、布置采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶 布置按經(jīng)驗設計，水平接地帶間距通常為5m-8m除了在避雷針（線） 和避雷器需加強分流處裝設垂直接地極外， 在地網(wǎng)周邊和水平接地帶 交叉點設置2.5m-3m的垂直接地極，進所大門口設帽檐式均壓帶，接 地網(wǎng)結構是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結合的復合式地網(wǎng)。長孔與方孔地網(wǎng)網(wǎng)格布置尺寸按經(jīng)驗確定， 沒有輔助的計算程序 和對計算結果進行分析， 設計簡單而粗略。 因為接地網(wǎng)邊緣部分的導 體散流大約是中心部分的 3-4 倍，因此，地網(wǎng)邊緣部分的電場強度比 中心部分高，電位梯度較大，整個地網(wǎng)的電位分布不均勻。接地鋼材 用量多，經(jīng)濟性差。在220kV及以下的變電工程中采用長孔網(wǎng)或方孔

38、 網(wǎng)，因為入地故障電流相對較小，地網(wǎng)面積不大，缺點不太突出。而 在500kV變電站采用，上述缺點的表現(xiàn)會十分明顯，建議500kV變電 站不采用長孔或方孔地網(wǎng)。6.3.3 降低接地網(wǎng)電阻的措施1 、利用地質鉆孔埋設長接地極根據(jù)接地理論分析， 接地網(wǎng)邊緣設置長接地極能加強邊緣接地體的散 流效果，可以起到降低接地電阻和穩(wěn)定地網(wǎng)電位的作用。 如果用打深 井來裝設長接地極，則施工費很高，如利用地質勘察鉆孔埋設長接地 極，施工費將大大節(jié)省。但需注意：利用地網(wǎng)邊緣的地質鉆孔，間距 不小于接地極長的兩倍；鉆孔要伸入地下含水層方可利用，工程中我們曾經(jīng)進行過實測，未插入到含水層的長接地極降阻效果差。2、使用降阻劑在高土壤電阻率區(qū)的接地網(wǎng)施工中使用降阻劑，無論是變電還 是發(fā)電工程例子都很多。20世紀的70年代到80年代，使用較多的 是膨潤土降