【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(duì)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(jì)算 ............................................ 46 人工接地體及工頻接地電阻計(jì)算 ................................ 46 7 主變壓器保護(hù)概述 ....................................................... 48 變壓器的故障及異常運(yùn)行方式 .................................... 48 電力變壓器保護(hù)裝置的構(gòu)成 ...................................... 48 對(duì)電力變壓器保護(hù)裝置的要求 .................................... 49 后記 ...................................................................... 50 參考文獻(xiàn) .................................................................... 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(fèi)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(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面。 原始資料 4 200MW 區(qū)域性 發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 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(jī)組參數(shù)： 鍋爐： 1140/6704 G?? 汽機(jī)： 535/535/1302020 ??? 發(fā)電機(jī)： 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(jì)的任務(wù)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(yīng)的通信，安全自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、調(diào)度自動(dòng)化等設(shè)施，電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行的任務(wù)是：在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動(dòng)力資源，用較少的投資和運(yùn)行成本，來滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門及人民生活不斷增長(zhǎng)的需要，提供充足可靠和質(zhì)量合格的電能。 2） 計(jì)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(jī)容量對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極為有利；水電站的發(fā)電成本低，水庫(kù)可以綜合利用。 6 2 電氣主接線設(shè)計(jì) 概 述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)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(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動(dòng)化水平和二次 回路設(shè)計(jì)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(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 （ 1） 可靠性：衡量可靠的標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)主接線型式機(jī)主要設(shè)備操 作的可能方式，按一定的規(guī)律計(jì)算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，停運(yùn)的持續(xù)時(shí)間期望值等指標(biāo)，對(duì)幾種主接線型式中擇優(yōu)。在操作時(shí)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(tái)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(jiǎn)單明了和運(yùn)行方便。 單母線接線的主要優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單、清晰、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 裝置。 單母線分段接線 單母線接線的缺點(diǎn)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?cái)?shù)為 6回及以上時(shí)； （ 2） 35～ 63KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 4～ 8回時(shí)； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 3～ 4回時(shí)。因此，還要改進(jìn)。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(dāng)于單母線分段運(yùn)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(diǎn)有： a 供電可靠。 c 擴(kuò)建方便。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)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(jī)和變壓器直接連接成一個(gè)單元，組成發(fā)電機(jī) 變壓器組，稱為單元接線。這種接線由于發(fā)電機(jī)和變壓器都不能單獨(dú)運(yùn)行，因此，二者的容量應(yīng)當(dāng)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(jià)，并簡(jiǎn)化了運(yùn)行。 (1) 內(nèi)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)，可加裝正常段開運(yùn)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(diǎn)： a 線路的投入和切除較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)變壓器暫時(shí)停運(yùn)。 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(shí)，故障率較少的情況下。 10KV最大負(fù)荷 20MW,最小負(fù)荷 16MW,cos =, Tmax=5300h，為Ⅰ類、Ⅱ類負(fù)荷。當(dāng)取基準(zhǔn)容量為 ，系統(tǒng)歸算到 220KV母線上的 。 電壓等級(jí)的方案選擇。 由于 10KV 電壓等級(jí)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(jí)的電壓饋線數(shù)目是 2 回，所以 220 KV 電壓等級(jí)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(duì)用戶的供電；當(dāng)檢修任意回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開該回 路；工作母線故障時(shí)，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(fù)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(shí)停電；在個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分離出來，并單獨(dú)接至備用母線上。因?yàn)樵谶M(jìn)行主接線的設(shè)計(jì)中，必須時(shí)時(shí)刻刻考慮到可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)行動(dòng)要求。當(dāng)有多個(gè)方案在技 術(shù)上相當(dāng)時(shí)，則需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的要求，在110KV 電壓等級(jí)上的出線 上為二類負(fù)荷，對(duì)這類用戶可以進(jìn)行短暫的停電，并不會(huì)造成人身危險(xiǎn)以及設(shè)備的破壞，也不會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失或造成巨大的政治影響。由于發(fā)電機(jī) 變壓器接線方式單元性強(qiáng)，可在機(jī)組單元控制室集中控制，不設(shè)網(wǎng)控室，使運(yùn)行管理較靈活方便 通過對(duì)三種方案的比較，并且連同電氣主接線的設(shè)計(jì)原則即可靠性、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)接地方式。 選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)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(jì)。 19 導(dǎo)體和電器的動(dòng)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(jì)算。 （ 2） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 （ 6） 用新的產(chǎn)品均應(yīng)有可靠的試驗(yàn)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(zhǎng)及變壓器出口有污穢對(duì)鋁有影響時(shí)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(yīng)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(yùn)行、檢修和安全要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較予以確定。 d．建筑投資大。 d．工建工程量和費(fèi)用周期短，擴(kuò)建方便。 d．消耗鋼材較多，造價(jià)高。 靜電感應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)水平和限制措施要求 。 擬定配電圖： 將進(jìn)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(dǎo)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(jì)要求要考慮安裝檢修時(shí)設(shè)備搬運(yùn)及起吊的便利。 30 (2)配電裝置的布置應(yīng)該做到整齊清晰，各個(gè)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(gè)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(jī)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(zāi)可能啟發(fā)了遠(yuǎn)古人類對(duì)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(duì)于雷電活動(dòng)及其防護(hù)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(rèn) 識(shí)。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(qiáng)大的電場(chǎng)，其電位差可達(dá)數(shù)兆伏甚至數(shù)十兆伏。雷云對(duì)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(yán)重的危險(xiǎn)。當(dāng)雷云與大地之間局部電場(chǎng)強(qiáng)度 超過大氣游離臨界場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，就開始有局部放電通道自雷云邊緣向大地發(fā)展。 與先導(dǎo)放電和主放電對(duì)應(yīng)的電流變化同時(shí)表示時(shí)，先導(dǎo)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(duì)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(cè)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(duì) GIS變電站的運(yùn)行可能造成一定程度的危險(xiǎn)；而且它們?cè)黾恿死自品烹姷目偝掷m(xù)時(shí)間，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行同樣會(huì)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(shí)，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(jì)算和防雷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，參數(shù)變化，計(jì)算結(jié)果隨之而變。我國(guó)的平均雷電日分布圖可查閱 《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》。我國(guó)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(qiáng)雷區(qū)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)， 75%～ 90%的雷電流是負(fù)極性的。幅值是指脈沖電流所達(dá)到的最高值 。雷電流陡度對(duì)過電壓有直接影響，也是常用的一個(gè)重要參數(shù)。對(duì)于雷電活動(dòng)很弱的少雷地區(qū) (年平均雷電活動(dòng) 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(hù)計(jì)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(cè)工作的基礎(chǔ)還比較薄弱，有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。當(dāng)被擊物體的阻抗只是電阻 R時(shí)，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(gè)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(diǎn) A的波過程。 ? 是指每個(gè)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(jī)理 云對(duì)地放電的實(shí)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(cè)知的電量，主要是雷擊地而時(shí)流過被擊物體的電流 i，然后再根據(jù)計(jì)算模型反推出雷電波的參數(shù)。所以國(guó)際上都習(xí)慣把雷擊低于接地阻抗 ( 0?Z 或 ZZ0。 防雷裝置