【正文】 設(shè)施，開(kāi)展?jié)崈裘喝紵夹g(shù)的研究及應(yīng)用 。 重點(diǎn)發(fā)展電網(wǎng)，促進(jìn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng) 因地制宜發(fā)展新能源發(fā)電，做好農(nóng)村電氣化建設(shè)，在邊遠(yuǎn)農(nóng)村和沿海島嶼，因地制宜建設(shè)小水電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線的方案。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定。 電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù) 發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。 （ 2） 對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 （ 2） 靈活性：是指在調(diào)度時(shí)，可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以極特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；在擴(kuò)建時(shí)，可以容易的從初期接線擴(kuò)建到最終接線，在不影響連接供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新機(jī)組、變壓器或線路，并對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。做到投資省。母線（又稱匯流母 線）是中間環(huán)節(jié)，它起著匯總和分配電能的作用。為了便于投入或切除任何一條進(jìn)、出引線每條引線上都裝有可以切除符合電流和故障電流的斷路器。 T 2T 1電 源母 線線 路單 母 線 接 線 單 母 線 分 段 接 線T 1 T 2圖 2 1 圖 2 2 隔離開(kāi) 關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開(kāi)關(guān)在正常運(yùn)行操作時(shí)，必須 9 嚴(yán)格遵守操作順序；隔離開(kāi)關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進(jìn)行操作。 由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)，所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。顯然對(duì)于大容量發(fā)電廠來(lái)說(shuō)，這都是不允許的。它可以有兩種運(yùn)行方式，一種是固定連接分段運(yùn)行方式。然而它比單母線分段接線的投資更大。 雙母線接線的適用范圍： （ 1） 6～ 10KV 配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)； （ 2） 35～ 63KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)超過(guò) 8 回火連接電源較多、負(fù)荷較大時(shí)； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 5 回以上時(shí)，或 110～ 220KV 配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回?cái)?shù)在 4回以上時(shí)。各個(gè)電源和各個(gè)回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 d 便于實(shí)驗(yàn)。為了避 11 免隔離開(kāi)關(guān)誤操作，需要隔離開(kāi)關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。在圖 24（ a）和（ b）中，發(fā)電機(jī)和變壓器成為一個(gè)單元組，電能經(jīng)升壓后直接進(jìn)入高壓電網(wǎng)。 （ 2）發(fā)電機(jī) 變壓器 線路單元接線。橋型接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種，如圖 25所示。 c 出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)。 (2) 外橋型接線 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。為避免此缺點(diǎn)，可加裝正常段開(kāi)運(yùn)行的跨條，橋聯(lián)斷路器檢修時(shí)也可利用此跨條。 （ 2） 出線回?cái)?shù)： 電壓等級(jí)： 15km 電纜饋線 10 回，每回平均輸送容量 。 電壓等級(jí)： 150km 架空線 2 回， 220KV 與無(wú)窮大系統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。由于單母線接線本身的簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便等基本優(yōu)點(diǎn)，采用設(shè)備少、投資省、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電設(shè)備裝置，所以 220 KV電壓等級(jí)的接線形式選擇為單母線接線 。 電壓等級(jí)的方案選擇。 2 1 3 4 1 0 K V1 1 0 K V2 2 0 K V 圖 26 方案一接線圖 （ 2） 方案二 電壓等級(jí)的方案選擇。 由于 110KV 電壓等級(jí)的電壓饋線數(shù)目是 6 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是雙母線接線形式。 在方案二中的 10KV 電壓等級(jí)的 接線形式仍然選擇單母線分段接線形式。 16 方案的選擇 設(shè)計(jì)發(fā)電廠的電氣主接線時(shí)，首先應(yīng)按技術(shù)要求確定可能選用的方案。單母線分段在投資上是比雙母線接線的投入要小的，而雙母線接線的可靠性又比單母線分段接線的可靠性高。所以考慮將剩余兩臺(tái)發(fā)電機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī) 變壓器接線方式連接到 220KV 系統(tǒng)中。 選擇導(dǎo)體和電器。 驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行。 元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方 式時(shí)短路電流最大地點(diǎn)。 電氣設(shè)備選擇的一般要求 電氣設(shè)備選擇的一般原則 （ 1） 應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路 和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 （ 5） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 = + 式中 : —— 后備繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 —— 斷路器全斷開(kāi)時(shí)間 C．熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校核 熱穩(wěn)定校核：要求所選電氣設(shè)備能承受短路電 流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，在斷路電流通過(guò)時(shí)，電氣設(shè)備個(gè)部分溫度應(yīng)不超過(guò)允許值。持續(xù)工作電流在 4000A 及以下的屋內(nèi)配電裝置中，一般采用矩形母線，在 35KV 以上的屋外配電裝置中，可采用鋼芯鋁母線， 110KV 以上，持續(xù)工作電流在 8000A 以上的屋內(nèi)外配電裝置，可再用管形母線。 準(zhǔn) 確級(jí)的選擇 表 57電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí) 準(zhǔn)確級(jí)次 誤差極限 一次電壓變化范圍 二次負(fù)荷變化范圍 比差值 相角差 20 （ ） e1U （ ） e2S 27 表 58 220kv測(cè)電壓互感器級(jí)參數(shù)： 型號(hào) 額定變化 額定容量 最大容量 一次 繞組 二次 繞組 剩余 繞組 1級(jí) 3級(jí) 220/ 3 —— —— —— 28 5 配電裝置的設(shè)計(jì) 配電裝置的選擇原則 高壓配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循上級(jí)頒的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重地采用新布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、維 護(hù)方便。 c．設(shè)備受氣象及外界有害氣體影響較小，可減少維護(hù)工作量。 c．設(shè)備受天氣及外界有害氣體影響大，運(yùn)行條件差，須加強(qiáng)絕緣。 c．安裝工作量小，建設(shè)周期短，而且便于擴(kuò)建和搬遷。 29 噪聲的允許標(biāo)準(zhǔn)及限制措施要求 。 設(shè)計(jì)的基本步驟 選擇配電裝置的形式 根據(jù)電壓等級(jí)、電器形式、出線多少和方式、有無(wú)電抗器、地形及環(huán)境等因素，選擇配電方式。 施工、運(yùn)行和檢修的要求 施工要求 （ 1） 配電裝置的結(jié)構(gòu)在滿足安全的前提下應(yīng)該盡量予以簡(jiǎn)化，并考慮構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化和工廠化 。 運(yùn)行要求 (1)各級(jí)電壓配電裝置之間，以及它們和各種建筑物之間的距離和安全 相對(duì)位置，應(yīng)按最終規(guī)模統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮運(yùn)行的安全和便利 。 檢修要求 電壓為 110KV 及以上的屋外配電裝置，應(yīng)視其在系統(tǒng)中的地位、接線方式、配電裝置型式以及該地區(qū)得檢修經(jīng)驗(yàn)等情況，考慮帶 電 作業(yè)的要求 ， 為保證檢修人員在檢修電器及母線時(shí)的安全，電壓為 63Kv 及以 上的配電裝置，對(duì)斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)和線路隔離開(kāi)關(guān)的線路側(cè)，宜配置接地閘，母線上宜安裝接地刀閘或接地器 屋內(nèi)配電裝置 屋內(nèi)配電裝置可以分以下三類： 三層式： 把 所有的用電設(shè)備布置在三層中，它使用于 6kv～ 10kv 出線帶電抗器的情況。 層外配電裝置 : 根據(jù)電器和用線布置的高度，層外配電可分為：中型、高型、半高型。 31 6 雷電與防雷裝置及接地的基本常識(shí) 雷電 雷電及其放電過(guò)程 雷電是一種恐怖而又壯觀的自然現(xiàn)象，這不僅在于它那劃破長(zhǎng)空的耀目閃電和令 人震耳欲聾的雷鳴，重要的是它給人類生活帶來(lái)巨大的影響。 雷電放電是由于帶電荷的雷云引起的。雷云的底部大多數(shù)是帶負(fù)電，它在地面上會(huì)感應(yīng)出大量的正電荷。 大多數(shù)雷電發(fā)生在雷云之間，它對(duì)地面沒(méi)有什么直接影響。雷云中的負(fù)電荷逐漸積聚，同時(shí)在附近地面上感應(yīng)出正電荷。 當(dāng)先導(dǎo)通道到達(dá)地面或者與迎面先導(dǎo)相遇以后，就在通道端部因大氣強(qiáng)烈游離而產(chǎn)生高密度的等離子區(qū)，此區(qū)域自下而上迅速傳播，形成一條高導(dǎo)電率的等離子通道，使先導(dǎo)通道以及雷云中的負(fù)電荷與大地的正電荷迅速中和，這就是 主放電過(guò)程。在地面高聳的突起處（如尖塔或山頂），也可能出現(xiàn)從地面開(kāi)始的上行正先導(dǎo)向云中的負(fù)電荷區(qū)域發(fā)展的放電，稱為上行負(fù)閃電。而且，人們眼睛觀察到的一次閃電，實(shí)際上往往包含多次先導(dǎo) 主放電的重復(fù)過(guò)程，一般為 2~3次，最多可達(dá) 40多次。實(shí)際觀測(cè)表明，第二次及以后的沖擊放電的先導(dǎo)階段發(fā)展時(shí)間較短，沒(méi)有分叉。但當(dāng)距離地面達(dá)某一高度時(shí)，先導(dǎo)通道的頭部至地面某一感應(yīng)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)了其它方向，先導(dǎo)通道大致沿其頭部至感應(yīng)電荷的集中點(diǎn)的方向連續(xù)發(fā)展，至此放電發(fā)展才有方向。當(dāng)雷云對(duì)導(dǎo)線附近地面物體放電后，雷云電荷被中和而失去對(duì)導(dǎo)線上電荷的束縛作用，電荷便向?qū)Ь€兩側(cè)流動(dòng)，由此而產(chǎn)生的過(guò)電壓稱為感應(yīng)過(guò)電壓，其能量很大，對(duì)供電設(shè)備的危害也很大。每年的雪電日數(shù)相差較大，故采用的是多年平均值。西北多數(shù)地區(qū)在 24以下。許多雷電流波形都是在峰值附近出現(xiàn)明顯的雙峰，波尾部分也有不太大的隆起。這三個(gè)參數(shù)為 :幅值、波頭和波長(zhǎng)。 幅值和波頭又決定了雷電流隨時(shí)間上升的變化率，稱為雷電流的陡 度。 上述雷電流幅值累積概率計(jì)算公式適用于我國(guó)大部分地區(qū)。s～ 5181。 至于雷電流的波長(zhǎng)，實(shí)測(cè)表明在 20181。s 的僅占 18%～ 30%。 雷電流的各項(xiàng)主要參數(shù) 幅值、波頭、波長(zhǎng)和陡度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有很大的分散性。我國(guó)幅員遼闊，各地自然條件千差萬(wàn)別。 (a)標(biāo)準(zhǔn)沖擊波形 (b)等值斜角波頭 (c)等值半余弦波頭 圖 21 雷電流的等值波形 圖 21(a)標(biāo)準(zhǔn)波形，它是由雙指數(shù)公式所表示的波形 )(0 tt eeIi ?? ?? ?? （ 24） 這種表示是與實(shí)際雷電流波形最為接近的等值波形，但比較繁瑣。斜角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式最簡(jiǎn)單，便于分析與雷電流波前有關(guān)的波程，并且斜角平頂波用于分析發(fā)生在 10181。 雷電波阻抗 (Z0) 雷電通道在主放電時(shí)如同導(dǎo)體，使雷電流在其中流動(dòng)同普通分布參數(shù)導(dǎo)線一樣，具有某一等值波阻抗，稱為雷電波阻抗 (Z0)。 地面落雷密度 雷云對(duì)地放電的頻繁和強(qiáng)烈程度，由地面落雷密度 ? 來(lái)表小。 關(guān)于地面落雷密度與雷電日數(shù)的關(guān)系，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦采用國(guó) 際大電網(wǎng)會(huì)議推薦標(biāo)準(zhǔn) : dg TN ? （ 26） 式中， Ng為每年每平方公里地面落雷數(shù)； Td 雷電日數(shù)；由此可得： dT?? （ 27） 對(duì) 40?dT 的地區(qū)，按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)取值 ?? 。 雷電放電的物理過(guò)程雖然是很復(fù)雜的，但是從地而感受到的實(shí)際效果和防雷保護(hù)的工程角度，還是可以把它看成是一個(gè)沿著一條固定波阻抗的雷電通道向地而傳播的電磁波過(guò)程，據(jù)此建立計(jì)算模型。在雷電流的實(shí)際測(cè)量中，一般都能滿足條件 ZZ0，例如， Z0估計(jì)為 300Ω , 30?Z Ω即可。因而在防雷保護(hù)計(jì)算的彼德遜等值電路中，如圖 213所示，等值雷電流源通常就直接用雷電流來(lái)表示。 )物體時(shí)，流過(guò)該物體的電流定義為雷電流。如圖 22的雷電流源等值電路，有 : Z Z0 i=2i0 雷擊流源 被擊電路 37 圖 22雷電流等值電路 ZZZii ??0002 （ 28） 顯然 i與 Z有關(guān)。盡管雷云有很高的初始電位 (估可達(dá)幾百兆伏 )，可能使大氣擊穿，形成先導(dǎo)主放電，但是地而被擊物體的電位并不取決于這一初始電位，而是取決于雷電流與被擊 物體阻抗的乘積 (被擊物體阻抗是指被擊點(diǎn)與大地零電位參考點(diǎn)之間的阻抗 )。實(shí)際上， ? 值與年平均雷電日