【正文】 避雷器 ..................................................... 40 接地、接地電阻及接地裝置 .......................................... 42 接地概念及分類 .............................................. 42 接地電阻與對地電壓 .......................................... 42 接地裝置 .................................................... 44 接觸電壓和跨步電壓 .......................................... 44 工頻接地電阻、沖擊接地電阻和沖擊系數(shù) .............................. 45 接地體工頻接地電阻計算 ............................................ 46 人工接地體及工頻接地電阻計算 ................................ 46 7 主變壓器保護概述 ....................................................... 48 變壓器的故障及異常運行方式 .................................... 48 電力變壓器保護裝置的構(gòu)成 ...................................... 48 對電力變壓器保護裝置的要求 .................................... 49 后記 ...................................................................... 50 參考文獻 .................................................................... 52 致謝 ........................................................................ 53 3 1 緒 論 課題背景 由 發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應與負荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。因此，電能已廣泛應用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。 原始資料 4 200MW 區(qū)域性 發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 廠址概況：本廠在一大型煤礦區(qū)內(nèi)，為坑口電廠，所有燃料由煤礦直接供給。 機組參數(shù)： 鍋爐： 1140/6704 G?? 汽機： 535/535/1302020 ??? 發(fā)電機： 22004 QFQS? 電力系統(tǒng)接線圖，如下圖 4 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的任務和基本要求 電力系統(tǒng)包括發(fā)電、送電、變電、配電、用電以及與之相適應的通信，安全自動裝置、繼電保護、調(diào)度自動化等設(shè)施，電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及運行的任務是：在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供充足可靠和質(zhì)量合格的電能。 2） 計算所需要的短路電流。主要的發(fā)展方針有： 積極發(fā)展水電，水能資源是可再生的、清潔的能源；在電力系統(tǒng)中，有一定比重的水電裝機容量對系統(tǒng)調(diào)峰和安全經(jīng)濟運行極為有利；水電站的發(fā)電成本低，水庫可以綜合利用。 6 2 電氣主接線設(shè)計 概 述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 發(fā)電廠的電氣主接線是保證電力網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次 回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入 300500KV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入 110220KV系統(tǒng)，也有接 入 330KV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū) 110220KV 系統(tǒng)相連。 （ 3） 對于三級負荷一般只需一個電源供電。 （ 1） 可靠性：衡量可靠的標準，一般是根據(jù)主接線型式機主要設(shè)備操 作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，停運的持續(xù)時間期望值等指標，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。在操作時間便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性” 。合理的選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。由于多數(shù)情況下引出線數(shù)目要比電源數(shù)目多好幾倍，故在二者之間采用母線連接既有利于電能交換，還可以使接線簡單明了和運行方便。 單母線接線的主要優(yōu)點是：接線簡單、清晰、采用設(shè)備少，投資省，操作方便，便于擴建和采用成套配電 裝置。 單母線分段接線 單母線接線的缺點可以通過將母線分段的辦法來克服。單母線分段接線適用范圍： （ 1） 6～ 10KV 配電裝置的 出線回數(shù)為 6回及以上時； （ 2） 35～ 63KV 配電裝置的出線回數(shù)為 4～ 8回時； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回數(shù)為 3～ 4回時。因此，還要改進。即一些電源與出線固定連接在一組母線上，母聯(lián)斷路器合上，相當于單母線分段運行。 10 電 源 1 電 源 2圖 2 3 雙 母 線 接 線 如檢修工作母線是其操作步驟是：先合上母線斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合母線斷路器，向備用線充電，這是兩組母線等電位。 雙母線接線的優(yōu)點有： a 供電可靠。 c 擴建方便。當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。 3 5 3 3 0 K V3 5 2 2 0 K V 1 1 0 3 3 0 K V1 1 0 3 3 0 k v 變 電 所（ a ）( b ) ( c ) 圖 2 4 單 元 接 線 變壓器 線路單元接線 發(fā)電機和變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機 變壓器組，稱為單元接線。這種接線由于發(fā)電機和變壓器都不能單獨運行，因此，二者的容量應當相等。如圖 24（ c）所示，這種接線不需在發(fā)電廠或變電所中建造高壓配電裝置，從而大大減小了占地面積與造價，并簡化了運行。 (1) 內(nèi)橋型接線 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。為避免此缺點，可加裝正常段開運行的跨條，為了輪流停電檢修任何一組隔離開關(guān)，再跨條上需加裝兩組隔離開關(guān)。 缺點： a 線路的投入和切除較復雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。 適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器切換或線路較短時，故障率較少的情況下。 10KV最大負荷 20MW,最小負荷 16MW,cos =, Tmax=5300h，為Ⅰ類、Ⅱ類負荷。當取基準容量為 ，系統(tǒng)歸算到 220KV母線上的 。 電壓等級的方案選擇。 由于 10KV 電壓等級的電壓饋線數(shù)目是 10 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。 由于 220KV 電壓等級的電壓饋線數(shù)目是 2 回，所以 220 KV 電壓等級的接線形式可以選擇單母線接線形式 。由于雙母線接線的可靠性和靈活性高，它可以輪流檢修母線，而不中斷對用戶的供電；當檢修任意回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開該回 路；工作母線故障時，可將全部回路轉(zhuǎn)移到備用母 15 線上，從而使用戶迅速恢復供電；可用母聯(lián)斷路器代替任意回路需要檢修的斷路器，在種情況下，只需短時停電；在個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分離出來，并單獨接至備用母線上。因為在進行主接線的設(shè)計中，必須時時刻刻考慮到可靠性、靈活性和經(jīng)濟行動要求。當有多個方案在技 術(shù)上相當時，則需進行經(jīng)濟比較。根據(jù)設(shè)計任務書中的要求，在110KV 電壓等級上的出線 上為二類負荷，對這類用戶可以進行短暫的停電，并不會造成人身危險以及設(shè)備的破壞，也不會給國民經(jīng)濟帶來巨大的損失或造成巨大的政治影響。由于發(fā)電機 變壓器接線方式單元性強，可在機組單元控制室集中控制，不設(shè)網(wǎng)控室，使運行管理較靈活方便 通過對三種方案的比較，并且連同電氣主接線的設(shè)計原則即可靠性、經(jīng)濟性和靈活性的綜合考慮，選擇出的最優(yōu)方案是方案一。 確定中性點接地方式。 選擇繼電保護裝置和進行整定計算。 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 輸電線路的電容略去不計。 19 導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。 （ 2） 應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。 （ 6） 用新的產(chǎn)品均應有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 敝露母線及電纜的選擇 敝露母線的選擇 （ 1）材料：一般情況下采用鋁線，在持續(xù)工作電流較大且位置狹長及變壓器出口有污穢對鋁有影響時采用銅母線。 （ 3）布置方式： 鋼芯鋁絞 線母線、管形母線一般采用三相水平布置，矩形、槽形母線常用三相水平和三相垂直布置?；鹆Πl(fā)電廠及變電所的配電裝置型式選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行、檢修和安全要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較予以確定。 d．建筑投資大。 d．工建工程量和費用周期短，擴建方便。 d．消耗鋼材較多，造價高。 靜電感應的場強水平和限制措施要求 。 擬定配電圖： 將進線、出線、母聯(lián)、斷路器、廠用變壓器、避雷器等合理分配于各間隔，并表示出導體和電器在各間隔、電器通道出口等平面布置的輪廓。 （ 2）配電裝置的設(shè)計要求要考慮安裝檢修時設(shè)備搬運及起吊的便利。 30 (2)配電裝置的布置應該做到整齊清晰，各個間隔之間要有明確的界限。安全可靠性高，占地面積小。 中型配電裝置：將所有電器安裝在一個水平面內(nèi)、跟用線、條線組成三種不同高層的布置型式。且不說雷電促成有機物質(zhì)的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位，以及雷電引起的森林火災可能啟發(fā)了遠古人類對火的發(fā)現(xiàn)和利用；僅在現(xiàn)代生活中，雷電威脅人類的生命安全，常使航空、通訊、電力、建筑等許多部門遭受破壞，就一直引起人們對于雷電活動及其防護問題的關(guān)注。雷云帶電原因的解釋很多，但還沒有獲得比較滿意的一致的認 識。這樣，在帶有大量不同極性或不同數(shù)量電荷的雷云之間，或者雷云和大地之間形成了強大的電場，其電位差可達數(shù)兆伏甚至數(shù)十兆伏。雷云對大地的放電雖然只占少數(shù)，但是一旦發(fā)生就有可能帶來嚴重的危險。當雷云與大地之間局部電場強度 超過大氣游離臨界場強時，就開始有局部放電通道自雷云邊緣向大地發(fā)展。 與先導放電和主放電對應的電流變化同時表示時，先導放電發(fā)展的平均速度較低，約 105m/s，表現(xiàn)出的電流不大，約為數(shù)百安。與上面的情況類似，帶正電荷的雷云對地放電，也可能是下行正閃電，或上行正閃電。 發(fā)生多重雷電放電的原因可作如下解釋。觀測還表明，第一次沖擊放電的電流幅值最高，第二次及以后的電流幅值都比較低，但對 GIS變電站的運行可能造成一定程度的危險；而且它們增加了雷云放電的總持續(xù)時間，對電力系統(tǒng)的運行同樣會帶來不利的影響。如果配電網(wǎng)中的 33 線路或設(shè)備遭受雷擊時，將通過很大的電流，產(chǎn)生的過電壓稱為直擊雷過電壓。 雷電參數(shù) 雷電參數(shù)是雷電過電壓計算和防雷設(shè)計的基礎(chǔ)，參數(shù)變化，計算結(jié)果隨之而變。我國的平均雷電日分布圖可查閱 《電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程》。我國把平均雷電日不超過 15的叫少雷區(qū)， 40～ 90的叫多雷區(qū)，超過 90的叫強雷區(qū)。根據(jù)國內(nèi)外的實測統(tǒng)計， 75%～ 90%的雷電流是負極性的。幅值是指脈沖電流所達到的最高值 。雷電流陡度對過電壓有直接影響，也是常用的一個重要參數(shù)。對于雷電活動很弱的少雷地區(qū) (年平均雷電活動 20日以下 )，例如陜南以外的西北地區(qū)及內(nèi)蒙古自治區(qū)的部分地區(qū)。s的范圍內(nèi)，平均 2181。s～ 100181。 根據(jù)以上分析，在防雷保護計算中，雷電流的 波形可采用 。許多研究者發(fā)表過各種結(jié)果，雖然基本規(guī)律大體相近，但其具體數(shù)值卻有差異。雷電觀測工作的基礎(chǔ)還比較薄弱，有待于進一步加強。當被擊物體的阻抗只是電阻 R時，作用在 R上的電壓波形 u和電流波形 i是相同的。s以內(nèi)的各種波過程，有很好的等值性。也就是說，主放電過程可視為一個電流波阻抗 Z0的雷t T2 T1 i I 0 t T1 i I 0 t T1 i I 0 36 電投射到雷擊點 A的波過程。 ? 是指每個雷電日每平方公里地面上的平均落雷次數(shù)。 雷擊過電壓產(chǎn)生的機理 云對地放電的實質(zhì)是雷云電荷向大地的突然釋放。 在雷電放電過程中，人們能夠測知的電量，主要是雷擊地而時流過被擊物體的電流 i，然后再根據(jù)計算模型反推出雷電波的參數(shù)。所以國際上都習慣把雷擊低于接地阻抗 ( 0?Z 或 ZZ0。 防雷裝置