【正文】 放電，稱為上行負閃電。雷云中的負電荷逐漸積聚，同時在附近地面上感應(yīng)出正電荷。雷云的底部大多數(shù)是帶負電，它在地面上會感應(yīng)出大量的正電荷。 31 6 雷電與防雷裝置及接地的基本常識 雷電 雷電及其放電過程 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巨大的影響。 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的安全，電壓為 63Kv 及以 上的配電裝置，對斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(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。 施工、運行和檢修的要求 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)該盡量予以簡化，并考慮構(gòu)件的標準化和工廠化 。 29 噪聲的允許標準及限制措施要求 。 c．設(shè)備受天氣及外界有害氣體影響大，運行條件差，須加強絕緣。 準 確級的選擇 表 57電壓互感器的準確級 準確級次 誤差極限 一次電壓變化范圍 二次負荷變化范圍 比差值 相角差 20 （ ） e1U （ ） e2S 27 表 58 220kv測電壓互感器級參數(shù)： 型號 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 3級 220/ 3 —— —— —— 28 5 配電裝置的設(shè)計 配電裝置的選擇原則 高壓配電裝置的設(shè)計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒的有關(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)境特點和運行、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)計不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維 護方便。 = + 式中 : —— 后備繼電保護動作時間 —— 斷路器全斷開時間 C．熱穩(wěn)定和動穩(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)，在斷路電流通過時，電氣設(shè)備個部分溫度應(yīng)不超過允許值。 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)滿足正常運行、檢修、短路 和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。 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。 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。所以考慮將剩余兩臺發(fā)電機通過發(fā)電機 變壓器接線方式連接到 220KV 系統(tǒng)中。 16 方案的選擇 設(shè)計發(fā)電廠的電氣主接線時，首先應(yīng)按技術(shù)要求確定可能選用的方案。 由于 110KV 電壓等級的電壓饋線數(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。 電壓等級的方案選擇。 電壓等級： 150km 架空線 2 回， 220KV 與無窮大系統(tǒng)連接，接受該發(fā)電廠的剩余功率。為避免此缺點，可加裝正常段開運行的跨條，橋聯(lián)斷路器檢修時也可利用此跨條。 c 出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。 （ 2）發(fā)電機 變壓器 線路單元接線。為了避 11 免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。然而它比單母線分段接線的投資更大。顯然對于大容量發(fā)電廠來說，這都是不允許的。 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 關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開關(guān)在正常運行操作時，必須 9 嚴格遵守操作順序；隔離開關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進行操作。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。 （ 2） 靈活性：是指在調(diào)度時，可以靈活的投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以極特殊運行方式下的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；在擴建時，可以容易的從初期接線擴建到最終接線，在不影響連接供電或停電時間最短的情況下，投入新機組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。 （ 2） 對于二級負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。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、繼電保護和自動裝置的確定。 重點發(fā)展電網(wǎng)，促進全國聯(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)，在邊遠農(nóng)村和沿海島嶼，因地制宜建設(shè)小水電、風力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電和太陽能發(fā)電等。 課程設(shè)計的要 求 1） 設(shè)計本廠電氣主接線，選取幾個電氣主接線方案，確定 — 個比較合理的電氣主接線。計算短路電流，并根據(jù)計算結(jié)果來選擇和效驗主要電氣設(shè)備。由于電源點與負荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。 電能是一種清潔的二次能源。廠區(qū)地勢較不平坦，地質(zhì)條件好，有新的公路、鐵路通向礦區(qū)，交通方便。 6） 主變壓器保護及自動裝置配置 5 我國電力行業(yè)發(fā)展方針 目前我國人均擁有裝機容量和人均占有發(fā)電量較低，技術(shù)經(jīng)濟指標平均水平不高，火電廠的污染物排放量高，電網(wǎng)相對薄弱，供電可靠性偏低。并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。 所以電氣主接線的擬定是一個綜合性的問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。即： 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，要是控制、保護不過于復(fù)雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。這種接線的特點是電源和供電線路都聯(lián)在同一母線上。當母線的中間裝設(shè)一個斷路器后，即把母線分為兩段，這樣對重要的用戶可以由分別接于兩段母線上的兩條線路供電。雙母線接線，其中一組為工作母線，以組為備用母線，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，在進行道砟操作時應(yīng)注意，隔離開關(guān)的操作原則是：在等電位下操作或先通后斷。完成母線轉(zhuǎn)換后，在斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對原工作母線進行檢修。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以至界限不同的母線斷路時不回如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。 （ 1）發(fā)電機 雙繞組變壓器組成的單元接線。 橋型接線 12 W L1W L2W L1W L2Q F1Q F2Q F3T1T2Q F1Q F2Q F3 T1T2( a ) ( b ) 圖 2 5 前 形 接 線（ a ） 內(nèi) 橋 式 （ b ） 外 橋 式 兩個“變壓器 線路”連接，便構(gòu)成橋型接線。 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，故障率較高的情況下。 主接線的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù) （ 1） 電廠規(guī)模： 裝機容量 : 裝機 4臺，容量分別為 4X200MW, UN= 機組年利用小時數(shù) : Tmax=6200h 氣象條件：年最高溫度 40度，平均氣溫 25 度，氣象條件一般，無特殊要求 廠用電率： 8%。 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 。 所以可以將主接線形式表示如圖 26 所示。 2 1 3 4 1 0 K V1 1 0 K V2 2 0 K V? ? 6 回 圖 27 方案二接線圖 電壓等級的方案選擇。 1 1 0 K V1 0 K V 圖 28 方案三接線圖 在上述三種方案中，他們在技術(shù)上都是有顯著差異的，在不同的技術(shù)等級中，都有差 異。 其計算的目的的主要有以下幾個方面： 電氣主接線的比選。 所有電流的電功勢相位角相同。 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流影響。 （ 4） 與正個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致。 （ 2）截面形狀 : 在 35KV 以下。 b．維護、巡視和操作在室內(nèi)進行，不受外界氣象條件的影響。 b．運行可靠性高，維護方便。 便于分期擴建。 （ 4）配電裝置的設(shè)計必須考慮分期建設(shè)和擴建過渡的便利。 單層次：把所有的電氣設(shè)備布置在底層、它適用于 6 10kv 出線無電抗器 35 情況。它可以分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種基本形式。這就是閃電伴隨雷鳴，叫做雷電之故。先導(dǎo)放電通道具有導(dǎo)電性，因此雷云中的負電荷沿通道分布，并繼續(xù)向地面延伸，地面上的感應(yīng)正電荷也逐漸增多，先導(dǎo)通道發(fā)展臨近地面時， 32 由于局部空間電場強度的增加，常在地面突起處出現(xiàn)正電荷的先導(dǎo)放電向天空發(fā)展，稱為迎面先導(dǎo)。每次間隙時間大約幾十微秒。在先導(dǎo)通道發(fā)展的初級階段，其方向受偶然的因素影響而不定。在一天內(nèi)只要聽到雷聲就算一個雷電日。 雷電流的波形和極性 實測結(jié)果表明，雷電流是單極性的脈沖波，這與前述雷 電放電過程的原理解釋是一致的。波長是指脈沖電流的持續(xù)時間。據(jù)統(tǒng)計，波頭長度大多在 1181。s,大于 50181。另一方面也在于測量條件和技術(shù)水平的不同。 圖 221（ b） 為斜角平頂波，其陡度α可由給定的雷電流幅值 I 和波前時間定。 根據(jù)理論研究和實測分析，我國有關(guān)規(guī)程建議 Z0取 300Ω左右。所以，從電源的性質(zhì)看，這相當于一個電流源的作用過程。應(yīng)當特別注意的是 :定義中的雷電流 i恰好等于沿雷電通道 傳播而來的雷電流波的兩倍。當 Z=Z0時，恰好 i=i0，這種巧合實際上是不可能的；當 Z=0時， i=2i0，事實上 Z 又不可能為零；但若 ZZ0，仍可測得 02ii? 。一般， dT 大的地區(qū)，其 ? 值也較大。還有在設(shè)計特高桿塔時，采用此種表示將使計算更加接近于實際。 在電力系統(tǒng)的防雷保護計算中，要求將雷電流波形用公式描述，以便處理 ,經(jīng)過簡化和典型化可得以下三種常用的計算波形，如圖 21所示。我國采用 ，即認為雷電流的平均陡度石和幅值線性相關(guān)： ? (23) 即幅值較大的雷電流同時也具有較大的陡度。我國在防雷保護設(shè)計中建議采用 。例如幅值等于和超過50kA的雷電流，計算可得概率為 33%。 雷電流的幅值、波頭、波長和陡度 對于脈沖波形的雷電流，需要三個主要參數(shù)來表征。海南省及雷州半島雷電活動頻繁而強烈，平均年雷電日高達 100～ 133，北緯 ，一般在 80 以上，北緯 度到長江一帶約 40～ 80，長江以北大部分地區(qū) (包括東北 )多在 20～ 44。由于帶有負電荷雷云的存在，束縛著導(dǎo)線上的正電荷 。第一次先導(dǎo) — 主放電沖擊，主要是泄放第一個電荷中心及其已傳播到先導(dǎo)通道中的負電荷，這時第一次沖擊放電過程雖已結(jié)束，但是雷云內(nèi)兩個電荷中心之間的 流注放電已開始，由于主放電通道仍然保持著高于周圍大氣的導(dǎo)電率，由第二個及多個電荷中心發(fā)展起來的先導(dǎo) — 主放電以更快的速度沿著先前的放電通道發(fā)展，這就出現(xiàn)了多次重復(fù)的沖擊放電。 以上描述的是雷云負電荷向下對地放電的基本過程，可稱為下行負閃電。 實測表明，對地放電的雷云絕大多數(shù)帶負電荷，根據(jù)放電雷云的極性來定義，此時雷電流的極性也為負電荷。強烈的上升氣流穿過云層，水滴被撞分裂帶電，輕微的水沫帶負電，被風吹得較高，形成一些局部帶正電的區(qū)域。 半高型配電裝置：將斷路器、電流互感器、內(nèi)置在一個相鄰的一組母線下方，該組母線升高的裝置。 (4)配電裝置內(nèi)應(yīng)設(shè)有供操作、巡視用的通道 。 （ 2）配電裝置中相鄰帶點部分的額定電壓不同時，應(yīng)按較高的額定電壓確定其安全凈距。 滿足施工、運行和檢修的要求 。但便于帶電作業(yè)，