【文章內(nèi)容簡介】 10kV母線JSJW1010/960190 高壓熔斷器的選擇熔斷器是用于保護短路和過負荷的最簡單的電器。其容量小，保護性差，僅用于35kV及以下電壓等級，在發(fā)電廠中主要用于電壓互感器短路保護。熔斷器的核心部件是裝于外殼中的熔體。保護電壓互感器的高壓熔斷器，一般選型，其額定電壓應(yīng)高于或等于所在電網(wǎng)電壓的額定電壓(但限流式則只能等于電網(wǎng)電壓)，其開斷電流。熔斷器的型號的表示和含義： R─熔斷器 N─戶內(nèi) W─戶外 高壓熔斷器應(yīng)根據(jù)額定電壓、額定電流、型式種類、開斷電流、保護的選擇性等進行選擇。高壓熔斷器的選擇如下表所示：表35 高壓熔斷器選擇結(jié)果安裝地點型號最大切斷電流（KA）備注10kV母線RN217保護屋內(nèi)TV 母線的選擇為了匯集、分配和傳輸電能，常常需要設(shè)置母線。變電站屋內(nèi)和屋外配電裝置的主母線、變壓器等電氣設(shè)備與配電裝置母線之間的連接導線、各種電器之間的連接導線，統(tǒng)稱為母線。母線的選擇內(nèi)容包括：（1）確定母線的材料、截面形狀、布置方式；（2）選擇母線的截面積；（3）校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；（4）對重要的和大電流的母線，校驗其共振頻率；（5）對于110KV及以上母線，還應(yīng)校驗?zāi)芊癜l(fā)生電暈。其選擇情況如下表所示：表36 母線選擇結(jié)果電壓等級選擇結(jié)果 計算結(jié)果型號S（mm2）Ial（A）S（mm2）Igmax(A)110kV側(cè)LGJ15031510kV側(cè)矩形2（）2840 絕緣子和穿墻套管的選擇 110KV及35KV母線均為軟導體，故需要戶外懸式絕緣子，按照以往經(jīng)驗，110KV通常選為8片，而35KV則選為3片；無需穿墻套管。10KV母線為戶內(nèi)矩形硬導體，需要支柱絕緣子和穿墻套管。支柱絕緣子應(yīng)按安裝地點和額定電壓選擇，并進行短路動穩(wěn)定校驗；穿墻套管應(yīng)按安裝地點、額定電壓和額定電流選擇，并按短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。其選擇情況如下表所示：表37 絕緣子與穿墻套管選擇結(jié)果類別型號高度（mm）機械負荷（kg）支柱絕緣子ZNA10125375穿墻套管CLB1105057504 繼電保護規(guī)劃繼電保護裝置是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全和可靠運行的重要技術(shù)措施之一。在現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中，如果沒有繼電保護裝置，就無法維持電力系統(tǒng)的正常運行。繼電保護的任務(wù)和作用如下：（1）當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障元件迅速恢復正常運行。（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)不正常運行情況的類型和電氣元件的維護條件，發(fā)出信號，由運行人員進行處理或自動進行調(diào)整，允許帶有一定的延時。（3）與電力系統(tǒng)中其他自動裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。電力系統(tǒng)各電氣元件之間通常用斷路器互相連接，每臺斷路器都裝有相應(yīng)的繼電保護裝置，當發(fā)生故障時可以向斷路器發(fā)出跳閘脈沖，切除故障部分，其余部分仍能正常運行。動作于跳閘的繼電保護，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求，即可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。在電力系統(tǒng)中，為了使故障能可靠地被切除，一個電氣元件通常裝有多套保護裝置，人們將這些保護分別稱為主保護和后備保護。反應(yīng)被保護元件上的故障，并能在較短時間內(nèi)將故障切除的保護稱為主保護；后備保護就是在主保護不能動作時，動作將故障切除。根據(jù)保護范圍和裝置的不同有近后備和遠后備兩種方式。繼電保護的基本原理是利用被保護線路或者設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當突變量達到一定值時，啟動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。保護裝置一般由測量比較元件、邏輯判斷元件和執(zhí)行輸出元件三部分組成。本變電站繼電保護配置如下：（1）變壓器保護裝置設(shè)置：按照《繼電保護和安全自定裝置技術(shù)規(guī)程》的要求，并考慮到采用微機保護的具體情況，采用雙主雙后的配置方式：差動保護、復合電壓閉鎖的過電流保護、過負荷保護、零序過電流保護及瓦斯、油溫、油位、繞組溫度、壓力釋放等非電量保護。（2）110kV線路保護設(shè)置：設(shè)置距離保護，以差動保護為主保護，以電流保護為后備。所謂距離保護，就是指反應(yīng)保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近而確定動作時間的一種保護裝置，短路點越靠近保護安裝處，其測量阻抗就越小，則保護的時限就越短；反之，短路點越遠，其測量阻抗就越大，則保護動作時間就越長，這樣保證了保護有選擇性地切除故障線路。所謂縱聯(lián)差動保護，是基于比較被保護線路始端和末端電流的大小和相位的原理構(gòu)成的。為此，在線路兩端安裝了具有相同型號和變比的電流互感器，將線路兩端電流互感器二次側(cè)的同名端連接在一起。110kV線路保護設(shè)置：設(shè)置差動保護瞬時動作于跳閘；過流保護為后備保護，動作時間t0=。（3）10kV線路保護設(shè)置：設(shè)置兩斷式電流保護。5 防雷規(guī)劃電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣會受到兩種過電壓的危害：一種是外部過電壓，又叫大氣過電壓，是由雷電活動所引起的過電壓；另一種是內(nèi)部過電壓，是由開關(guān)操作和系統(tǒng)故障而引起的過電壓。無論哪種形式的過電壓，都會對設(shè)備絕緣構(gòu)成威脅。如果過電壓使設(shè)備絕緣擊穿，由于電氣設(shè)備本身還帶有工頻交流電壓，則當短暫過電壓引起的擊穿電流過去之后，工頻交流電也將流過其擊穿通道，從而造成短路事故。為此，對電氣設(shè)備必須加裝必要的過電壓保護設(shè)施。（1） 對直擊雷的防護措施：通常采用避雷針、避雷線進行保護。（2） 對感應(yīng)雷的防護措施：較低電壓等級的電氣設(shè)備及母線，因其絕緣水平較低，不可太靠近容易引雷的物體，以免發(fā)生“反擊”；采用避雷器泄放感應(yīng)過電壓。（3） 對雷電侵入波的防護措施：主要為安裝多組避雷器。另外，其進線斷保護有利于減少雷電侵入波的危害。（4） 對內(nèi)部過電壓的防護措施：采用滅弧性能良好不重燃的斷路器、限制工頻電壓升高的并聯(lián)電抗器、保護間隙、限制內(nèi)部過電壓的磁吹避雷器、阻尼電阻、電容器以及合理的運行操作方式避免發(fā)生諧振等。變電站是多條輸電線路的交匯點和電力系統(tǒng)的樞紐。線路雷害事故往往只導致電網(wǎng)工況的短時惡化，變電所的雷害事故就要嚴重得多，往往導致大面積停電。其次，變電設(shè)備的內(nèi)絕緣水平往往低于線路絕緣，而且不具有自恢復功能，一旦因雷電過電壓而發(fā)生擊穿，后果十分嚴重。不過另一方面，變電站的地域比較集中，不像線路那樣綿亙延伸，因而也比較容易加強集中保護?？傊?，變電站的防雷保護與輸電線路相比，要求更嚴格、措施更嚴密、可靠。變電所中出現(xiàn)的雷電過電壓有兩個來源：（1）雷電直擊變電所；如果讓雷電直接擊中變電所設(shè)施的導電部分，則出現(xiàn)的雷電過電壓很高，一般會引起絕緣的閃絡(luò)或擊穿， 所以必須裝設(shè)避雷針或避雷線對直擊雷進行防護，讓變電所中需要保護的設(shè)備和設(shè)施均處于其保護范圍之內(nèi)。按照安裝方式的不同，要將避雷針分為獨立避雷針和裝設(shè)在配電裝置構(gòu)架上的避雷針兩類。（2）沿輸電線路入侵的雷電流電壓波。如果在靠近變電所的線路上發(fā)生繞擊或反擊，進入變電所的雷電過電壓的波前陡度和流過避雷器的沖擊電流幅值都很大，對于那些未沿全線架設(shè)避雷線的35KV及以下的線路來說，首先必須在靠近變電所1~2km的線段上加裝避雷線，使之成為進線端；對于全線有避雷線的110KV及以上的線路，也必須將靠近變電所的一段長2km的線路劃為進線斷。在一切進線斷上都應(yīng)加強加強防雷錯書、提高耐雷水平，盡量減少在這一段線路上出現(xiàn)繞擊或反擊的次數(shù)。進入變電所的雷電過電壓波將來自進線斷以外的線路，它們在流過進線斷時將因沖擊電暈而發(fā)生衰減和變形，降低了波前陡度和幅值；利用進線斷來限制流過避雷器的沖擊電流幅值。雷電在通常情況下，都是向地面上高聳的物體，特別是金屬物體放電。因此，在適當?shù)奈恢醚b設(shè)適當高度的避雷針（線），就可以主動引導雷電向其放電，并通過接地裝置將電荷泄入大地中，從而使電氣設(shè)備或建筑物不致遭受雷擊的危害。避雷針（線）能夠提供一個空間保護范圍。如果被保護的物體處在這個空間范圍內(nèi)，一般不會遭到雷擊。避雷針（線）由接閃器、接地引下線和接地體（接地裝置）三部分組成。避雷器實質(zhì)上是一種放電器，其一端接某一相帶電導體，另一端接地。正常運行時，避雷器的電阻呈無限大狀態(tài)，不會對地短路；當雷電侵入波沿線路進入發(fā)電廠或變電所時，避雷器的電阻自動變得很小，使巨大的雷電沖擊電流順利入地，此時避雷器兩端電壓并不高，不會危及被保護設(shè)備的絕緣。沖擊大電流過后，在一小段時間內(nèi)，由線路正常工作電壓驅(qū)動的電流也經(jīng)過避雷器入地。這時避雷器自動恢復成很大的電阻，于是電力系統(tǒng)又恢復了正常運行。避雷器與其所保護對象必須用伏秒特性來互相配合，才能達到預期效果。所謂伏秒特性就是避雷器或設(shè)備絕緣材料在一定電壓波形作用下，擊穿電壓的峰值與擊穿延遲時間的關(guān)系曲線。對電氣設(shè)備最危險的是諧振過電壓。在絕緣配合中并不考慮諧振過電壓，否則代價太高了，而應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計和運行中避免和消除產(chǎn)生諧振的條件。常見的避雷器有保護間隙、管型避雷器、閥式避雷器及金屬氧化鋅避雷器。應(yīng)用最為廣泛的是閥式避雷器和氧化鋅避雷器。根據(jù)《電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的要求，變電站的每組母線上，都應(yīng)安裝避雷器，作為防止高壓雷電波沿架空線路、設(shè)備侵入變電站的最主要措施。據(jù)變電站設(shè)備要求及主接線形式應(yīng)在下列點裝設(shè)避雷器：110KV、35KV、10KV母線各段母線上，主變中性點接地處。避雷器的選擇應(yīng)盡量按以下三個方面選擇：(1) 按額定電壓選擇：避雷器的額定電壓必須大于或等于安裝處的電網(wǎng)額定電壓。(2) 按工作環(huán)境溫度選擇：選擇工作環(huán)境溫度在40℃至+40℃之間，適用高寒、高溫工作環(huán)境設(shè)備。(3) 應(yīng)首先采用高新技術(shù)產(chǎn)品，并有一定可靠運行記錄的新產(chǎn)品。選用通流能力強，工頻續(xù)流小，放電時間短，穩(wěn)定性高，殘壓低的避雷器。 隨著金屬氧化物避雷器的不斷推廣，我國絕大多數(shù)變電站已逐步用金屬氧化物避雷器來替換掉原來的閥型避雷器，但也有不少變電站仍采用閥型避雷器。金屬氧化物避雷器除了有較理想的非線性伏安特性外，還有不少優(yōu)點。一是無間隙。在工作電壓下，金屬氧化物避雷器實際上相當一絕緣體，因而工作電壓不會使氧化鋅閥片燒壞，同時，因無間隙，故大大改善了陡波下的響應(yīng)特性。二是無續(xù)流，故只要吸收過電壓能量即可，這樣，對金屬氧化物避雷器的熱容量的要求比閥型避雷器低得多。三是電氣設(shè)備所受過電壓可以降低。雖然10kA雷電流下的殘壓值兩種避雷器相同，但閥型避雷器只在串聯(lián)間隙放電后才可將電流泄放，而金屬氧化物避雷器在整個過電壓過程中都有電流流過，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過電壓。四是通流容量大，可以用來限制內(nèi)部過電壓。其次，金屬氧化物避雷器體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，運行維護方便，使用壽命也長，所以本設(shè)計中采用金屬氧化物避雷器。本設(shè)計采用110kV配電裝置構(gòu)架上設(shè)避雷針，10kV配電裝置設(shè)獨立避雷針進行直接雷保護。為了防止反擊，主編構(gòu)架上不設(shè)置避雷針。在避雷器的選擇上考慮到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于磁吹避雷器，且沒有串聯(lián)間隙，保護特性好，沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本設(shè)計線路中采用氧化鋅避雷器。其選擇情況如下表所示：表51 避雷器選擇結(jié)果電壓等級（KV）型號額定電壓（KV）工頻放電電壓（kV）~20的沖擊放電電壓不大于（kV）110Y10W511011025534510FZ10102645變壓器中性點保護：由于本設(shè)計變壓器中性點直接接地，在正常運行情況下，中性點將受到大氣過電壓和單相接地時暫時過電壓的作用，所以，對于變壓器中性點也應(yīng)進行相應(yīng)得避雷保護。對于本變電所的變壓器中性點所選的保護避雷器為：FZ110J。6 配電裝置規(guī)劃 配電裝置概述配電裝置是發(fā)電廠的重要組成部分。它是由各種開關(guān)電器、保護電器、測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備根據(jù)主接線圖中的連接順序組裝而成，用來對電能進行匯集、分配和控制。配電裝置分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置。在現(xiàn)場組裝的配電裝置，又稱為裝配式。在工廠預先把各種電器安裝在柜（屏）中，成套運至安裝地點，則稱為成套配電裝置。此外還有新型的SF6全封閉組合電器構(gòu)成的配電裝置。屋內(nèi)配電裝置的特點是： (1) 由于允許安全凈距小，可以分層布置，故占地面積較?。?2) 維修、操作、巡視在室內(nèi)進行，比較方便，且不受氣候影響；(3) 外界污穢空氣不會影響電氣設(shè)備，維修工作可以減輕；(4) 房屋建設(shè)投資較大。但35kV及以下電壓等級可采用價格較低的戶內(nèi)型設(shè)備，減少一些設(shè)備投資。屋外配電裝置的特點是： (1) 土建工程量和費用較少，建設(shè)周期短；(2) 擴建方便；(3) 相鄰設(shè)備之間的距離較大，便于帶電作業(yè)；(4) 設(shè)備露天運行條件較差，須加強絕緣；(5) 占地面積大；(6) 天氣變化對設(shè)備維修和操作有較大影響。 成套配電裝置的特點是： (1) 電器布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，(2) 所有電器元件已經(jīng)在工廠組裝成一體，大大減少現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴建和搬遷。(3) 運行可靠性高，維護方便；(4) 耗用鋼材較多，造價較高。無論選用哪種形式的配電裝置，應(yīng)滿足以下基本要求：（1）配電裝置的設(shè)計必須貫徹執(zhí)行國家有關(guān)方針、政策，因地制宜，充分利用地形，盡量減少土石方工程量，盡可能不占或少占農(nóng)田。在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料，降低價格。（2）合理選擇設(shè)備，布置力求整齊、清晰，保證有足夠的安全距離。保證運行可靠。（3）巡視、操作和檢修設(shè)備安全方便。 配電裝置型式的選擇，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)合運行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠、變電所中，35kV及以下的