【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的。但氣體放電管由于慢性漏氣等原因，具有壽命短、可靠性低等缺陷。并且氣體放電管的慢漏及開(kāi)路失效現(xiàn)象均不能直觀反應(yīng)，只有維修人員到現(xiàn)場(chǎng)將配線架保安單元內(nèi)的氣體放電管拆下 ，通過(guò)專用儀器才能檢測(cè)，給設(shè)備安全帶來(lái)極大隱患。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，平均每年失效率高達(dá) 20~25％，因此必須靠維修人員的責(zé)任心和高強(qiáng)度勞動(dòng)，不斷檢測(cè)和觀察來(lái)更換由氣體放電管組成的組件 “保安單元 ”，以保證通信設(shè)備得到有效防護(hù)。但這不僅大量增加了維護(hù)人力，也浪費(fèi)了財(cái)力。 過(guò)電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管又稱固體放電管（相對(duì)于氣體放電管而言），它完全解決了氣體放電管存在的缺陷，其突出的優(yōu)越性是： 1）速度快，工作于納秒級(jí)，與半導(dǎo)體器件和集成電路工作完全匹配； 2）高可靠性； 3）壽命長(zhǎng)，理論壽命可達(dá) 20 年， 1993 年開(kāi)始使用的半 導(dǎo)體放電管，追蹤調(diào)研至今無(wú)一損壞； 4）導(dǎo)電殘壓降至 1~3V，不會(huì)對(duì)集成電路造成損壞； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 5）短路失效模式，容易檢測(cè)判別。 過(guò)電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管在我國(guó)的研制工作，是由上海大平科技工貿(mào)有限公司主持的。該公司在設(shè)計(jì)過(guò)壓保護(hù)半導(dǎo)體管時(shí)，采用了許多國(guó)際上先進(jìn)的技術(shù)理論，并有所創(chuàng)新和突破；在生產(chǎn)制造中采用了獨(dú)有的專利技術(shù)。該產(chǎn)品經(jīng)上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所鑒定，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 過(guò)電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管的研制成功，使得防雷、過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)又向前邁開(kāi)了一大步，不但消除了事故隱患，保障了通信設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還降低了 維護(hù)工作力度及維護(hù)費(fèi)用，減少了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)損失。 防雷保護(hù)的基本原理 閃電多發(fā)生在夏季，是從積雨云中發(fā)展起來(lái)的自然放電現(xiàn)象。積雨云起電的原因有許多說(shuō)法，大多數(shù)認(rèn)為是云中的霰粒與冰晶摩擦或霰粒使溫度低于 0℃的云滴在它上面碰撞而凍結(jié)，并在碰凍時(shí)表面飛出碎屑而引起。當(dāng)冰晶的兩頭間諜有差異時(shí)熱的一頭氫離子擴(kuò)散速度比氫氧根離子快而帶負(fù)電，冷的一端則帶正電，一旦冰晶斷裂正負(fù)電將分居二個(gè)小殘粒上。另一方面云滴在霰粒表面碰凍時(shí)冰殼外表面帶正電內(nèi)表面帶負(fù)電，當(dāng)外殼破碎時(shí)，破碎的殼屑帶正電而霰粒表面帶上負(fù)電，碎殼因 細(xì)小受上升力的推動(dòng)而積于云的上部，霰粒則因較重而聚積于云的底部而形成電位差，當(dāng)電位差達(dá)到幾百米幾千伏時(shí)，便有游泳雷聲條條閃電，這就是雷電。云層與云層之間放電，雖然有很大的聲響和強(qiáng)烈的閃電，對(duì)人們危害不大，只有云層對(duì)大地放電才會(huì)使建筑物、電氣設(shè)備或人畜等受到破壞和傷亡，其破壞作用由以下三方面引起： 1） 直接雷擊：是雷云直接對(duì)地面物體放電，雷擊的時(shí)間雖然很短，只有萬(wàn)分之幾到百分之幾秒，但有很大的電流通過(guò)，可達(dá) 100~200 千安，使空氣溫度驟然升到攝氏 1~2 萬(wàn)度，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，造成房屋損壞，人畜傷亡。當(dāng)雷電 流通過(guò)有電阻或電感物體時(shí)，能產(chǎn)生很大的電壓降和感應(yīng)電壓，破壞絕緣，產(chǎn)生火花，使設(shè)備損壞，甚至引起燃燒、爆炸、使危害進(jìn)一步擴(kuò)大。 2） 感應(yīng)放電：是附近落雷所引起的電磁作用的結(jié)果，可分類靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種： 靜電感應(yīng)是由于建筑物上空有雷云時(shí)，建筑物會(huì)感應(yīng)出與雷云所帶電負(fù)荷相反的電荷，雷云向地面開(kāi)始放電后，在放電通路中的電荷迅速中和，但建筑物頂部的電荷不能立刻流散入地，便形成很高的電位，造成在建筑物內(nèi)的電線、金屬設(shè)備、金屬管道放電，引起火災(zāi)、爆炸和人身事故。電磁感應(yīng)是當(dāng)雷電流通過(guò)金屬體入地時(shí) ，形成強(qiáng)大的磁場(chǎng)，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 能使附近的金屬導(dǎo)體感應(yīng)出高電勢(shì)，在導(dǎo)體回路的缺口引起火花。 3) 由架空線路引入高電位：架空線路在直接雷擊或在附近落雷而感應(yīng)過(guò)電壓時(shí)，如不設(shè)法在路途使大量電荷流散入地，就會(huì)沿架空線路引進(jìn)屋內(nèi)，造成房屋損壞或電氣設(shè)備絕緣擊穿等現(xiàn)象。 近年來(lái)的發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)主要采取以下措施： 1)發(fā)電廠和變電所的直擊雷保護(hù)。裝設(shè)避雷針是直擊雷防護(hù)的主要措施，避雷針是保護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接受器。它將雷吸引到自己的身上，并安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)了附近絕緣水平比它低的設(shè)備免遭雷擊。 裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于 35kV 變電所必須裝有獨(dú)立的避雷針，并滿足不發(fā)生反擊的要求；對(duì)于 110kV 及以上的變電所，由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)上，因此，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。 2)變電所對(duì)入侵波的保護(hù)。對(duì)入侵波保護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻，目前， FS 系列閥型避雷器為火花間隙和非線性電阻，其主要用來(lái)保護(hù)小容量的配電裝置 SFZ系列閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)中等及大容量變電所的電氣設(shè)備； FCZ1 系列磁吹閥型避雷器，主要用來(lái)保護(hù)變電所的高壓電氣設(shè)備。 3)變電所的進(jìn)線保護(hù)。對(duì)進(jìn)線實(shí)施防雷保護(hù)，其目的就是限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度。當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，將有行波沿導(dǎo)線向變電所運(yùn)動(dòng)，其幅值為線路絕緣的 50％沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在近變電所的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如果沒(méi)架設(shè)避雷線，當(dāng)近變電所的進(jìn)線上遭受雷擊時(shí)，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值可超過(guò) 5kA，且其陡度也會(huì)超過(guò)允許值，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。 4)變壓器的防護(hù)。變壓器的基本保護(hù)措 施是靠近變壓器處安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。 裝設(shè)避雷器時(shí)，要盡量靠近變壓器，并盡量減少連線的長(zhǎng)度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。同時(shí)，避雷器的接線應(yīng)與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起，這樣，當(dāng)侵入波使避雷器動(dòng)作時(shí)，作用在高壓側(cè)主絕緣上的電壓就只剩下避雷器的殘壓了 (不包括接地電阻上的電壓壓降 )，就減少了雷電對(duì)變壓器破壞的機(jī)會(huì)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 5)變電所的防雷接地。變電所防雷保護(hù)滿足要求以后，還要根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足防雷的要求 ，或者在防雷裝置下敷設(shè)單獨(dú)的接地體。 此外，從雷電干擾的途徑分析大都是雷電活動(dòng)時(shí) ,雷電波沿線路侵入變電所 ,有時(shí) ,由于雷電幅值較低不足以使線路或母線避雷器動(dòng)作，或避雷器動(dòng)作時(shí)避雷器動(dòng)作后的殘壓通過(guò)變壓器的電磁感應(yīng)耦合到低壓側(cè) ,使低壓電源系統(tǒng)產(chǎn)生雷 電過(guò)電壓 ,或強(qiáng)電源浪涌。因此，弱電系統(tǒng)也需要進(jìn)行防雷保護(hù)。具體保護(hù)的方式有： 完善低壓電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)措施 因雷電通過(guò)低壓電源系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)等弱電系統(tǒng)的危害較大 ,因而低壓電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)也就特別重要。檢查發(fā)生低壓雷害事故的變電所發(fā)現(xiàn)在低壓電源系統(tǒng)大都沒(méi)有防雷保護(hù) 措施 ,而低壓電源系統(tǒng)又直接關(guān)系著微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的安全。為防止低壓電源系統(tǒng)的雷害事故 ,在低壓電源系統(tǒng)中就需要采取以下措施： 1）在廠、所用變壓器的低壓側(cè)裝相應(yīng)電壓等級(jí)的氧化鋅避雷器進(jìn)行保護(hù) 。 2）在微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化裝置的電源前邊串接隔離變壓器進(jìn)行隔離 ,并加裝對(duì)地電容進(jìn)行雷電波的吸收 。 3）在微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化裝置的電源前邊串接浪涌吸收保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。 改善接地網(wǎng)的沖擊電位分布防止地電位干擾 1）降低接地網(wǎng)的接地電阻限制地電位升高 ,特別是在要在構(gòu)架避雷針、避雷器下增加垂直接地極，的放射狀的水平接地以降低其沖擊接地電阻 ,防止雷電流入地時(shí)造成的局部地電位升高向二次電纜反擊。 2）改善沖擊地電位分布限制局部電位升高 在設(shè)計(jì)接地網(wǎng)時(shí)應(yīng)盡量采用方孔地網(wǎng)以改善地面電位分布，對(duì)方孔地網(wǎng)的網(wǎng)格大小要從地電位分布均勻考慮 ,防止局部電位升高。在電纜溝內(nèi)要設(shè)置接地帶、在電纜溝附近要設(shè)置與電纜溝平行的水平均壓帶以改善電纜溝的電位均勻。防止地電位不均對(duì)二次回路的干擾。接地網(wǎng)表面的地電位分布要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。 本章小結(jié) 本章首先介紹了電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和電氣主接線的基本類型，從根本上把握了設(shè)計(jì)電 氣主接線時(shí)所應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題，為后面設(shè)計(jì)火力發(fā)電廠的主接線打下了基礎(chǔ)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 其次，本章還介紹了雷電 活動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提出了防雷保護(hù)的必要性及相關(guān)概念，結(jié)合 我國(guó) 目前 的發(fā)電廠和變電所的具體情況，提出了一些防雷保護(hù)性措施，這些都將在后序章節(jié)的電氣主接線設(shè)計(jì)部分具體加以說(shuō)明。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 第三章 火力發(fā)電廠的電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線的 設(shè)計(jì)原則 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站設(shè)計(jì)的主體。采用 哪一 種主接線 的 形式，與電力系統(tǒng) 的 原始資料，發(fā)電廠、變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的 要求等密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂都有較大的影響。 因此，主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。 一、 電氣主接線設(shè)計(jì)的一般步驟： 1)原始資料分析。根據(jù)下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，各電壓等級(jí)擬訂可采用的數(shù)個(gè)主接線方案。 2)對(duì)擬訂的各方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出最好的方案。各主接線方案都應(yīng)該滿足系統(tǒng)和用戶對(duì)供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較， 選用年運(yùn)行費(fèi)用最小的作為最終方案，當(dāng)然，還要兼顧到今后的擴(kuò)容和發(fā)展。 3)繪制電氣主接線圖。按工程要求，繪制工程圖，圖中采用新國(guó)標(biāo)圖形符號(hào)和文字代號(hào)，并將所有設(shè)備的型號(hào)、主要參數(shù)、母線及電纜截面等標(biāo)注在圖上。 二 、對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展性等四方面的要求。 1)可靠性。為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠性的定量計(jì)算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分 地做好調(diào)查研究工作顯得尤為重要。 主接線的可靠性不僅包括開(kāi)關(guān)、母線等一次設(shè)備 ，而且包括相對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等二次設(shè)備在運(yùn)行中的內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 可靠性 ， 不要孤立地分析一次系統(tǒng)的可靠性。 為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，作出切合實(shí)際的決定。 2)靈活性 。電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)適應(yīng)在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各種 方 式下的運(yùn)行要求。在調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入或切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及二次設(shè)備，并方便地設(shè)置 安全措施，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行和對(duì)其他用戶的供電。 3)經(jīng)濟(jì)性。 方案的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 投資省。主接線要力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省一次設(shè)備的使用數(shù)量；繼電保護(hù)和二次回路在滿足技術(shù)要求的前提下，簡(jiǎn)化配置、優(yōu)化控制電纜的走向，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜的長(zhǎng)度；采取措施，限制短路電流，得以選用價(jià)廉的輕型設(shè)備，節(jié)省開(kāi)支。 占地面積小。主接線的選型和布置方式，直接影響到整個(gè)配電裝置的占地面積。 電能損耗小。經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的類型 (雙繞組、三繞組、自耦變、有載調(diào)壓等 )、容量、數(shù)量和電壓等級(jí)。 4)發(fā)展性 。主接線可以容易地從初期接線方式過(guò)渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，完成過(guò)渡期的改擴(kuò)建，且對(duì)一次和二次部分的改動(dòng)工作量最少。 主接線設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)要的 實(shí)現(xiàn)步驟如下： 搜集、整理、分析原始資料，初步擬定幾個(gè)技術(shù)可行方案 ； 分別擬定高、低壓側(cè)的基本接線形式 ； 選擇主變。包括臺(tái)數(shù)、運(yùn)行方式、容量、型式、參數(shù) ； 選擇自用電或近區(qū)用電。包括接入點(diǎn)、電壓等級(jí)、供電方式 ； 經(jīng)過(guò)技術(shù)比較，選出 2～ 3 個(gè)較優(yōu)方案 ； 通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算確定最優(yōu)方案（包括設(shè)備的配置） ； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 初選導(dǎo)線截面 ； 短路電流計(jì)算 ； 設(shè)備的配置和選擇和校驗(yàn)計(jì)算 ； 繪制主接線圖 。 火力 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì) 一、原始資料分析 1)工程情況。 包括發(fā)電廠類型、設(shè)計(jì)規(guī)劃容量 (近期、遠(yuǎn)景 )和單機(jī)容量及臺(tái)數(shù)。發(fā)電機(jī)的機(jī)組容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長(zhǎng)速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行選擇，最大機(jī)組的容量以占系統(tǒng)總?cè)萘康?8％～ 10％為宜。一個(gè)電廠的機(jī)組其臺(tái)數(shù)最好不超過(guò) 6臺(tái)，容量等級(jí)不超過(guò)兩種，同容量機(jī)組應(yīng)盡量選用同一型式。 發(fā)電廠的電壓等級(jí)不宜多于三級(jí)。一般設(shè)置升高電壓一級(jí)到兩級(jí)，發(fā)電機(jī)電壓一級(jí)。 本次設(shè)計(jì) 是針對(duì)某火力發(fā)電廠的電氣主接線的設(shè)計(jì)進(jìn)行的，在對(duì)其一次側(cè)主接線的設(shè)計(jì)之外，還設(shè)計(jì)了其廠用電接線、 6kV 線路的過(guò)電流保護(hù)和有關(guān)防雷保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，這些都將會(huì)在以后的章節(jié)中給出，本節(jié)只介紹其一次側(cè)的電氣主接線。本次設(shè)計(jì)中，火力發(fā)電廠共有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量都為 150MW。 電壓等級(jí)有 110kV 和 220kV兩種。 2)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用。電力系統(tǒng)的發(fā)電廠分為大型樞紐電廠、中小型地區(qū)電廠和企業(yè)自備電廠等類型。大型樞紐電廠一般以 220～ 500kV 的電壓接入超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接人 110～ 220kV 系 統(tǒng)；企業(yè)自備電廠以向本企業(yè)供暖供熱為主，并與地區(qū) 35～ 220kV 系統(tǒng)相連。中小型電廠附近如果有電力用戶，可通過(guò)發(fā)電機(jī)電壓母線向附近用戶供電。 目前，按發(fā)電廠的容量劃分為：總?cè)萘吭?1000MW及以上，單機(jī)容量在 200MW及以上的發(fā)電廠稱為大型發(fā) 電廠 ；總