【導讀】指標也日益提高，因此對供電設計也有了更高、更完善的要求?？煽啃院桶踩a(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設備人身安全密切相關。本設計討論的是220KV變電站電氣部分的設計。首先對原始資料進行分析，保護的設計和配備，最后進行防雷接地以及保護設計。

　　

【正文】 。 滿足熱穩(wěn)定要求。 選擇 LGJK1250/150 鋼芯鋁絞線符合要求。 變壓器 10KV 側引接線的選擇與校驗： 10KV 母線最大持續(xù)工作電流： Imax=*35/( 3 *)= 查表： J=178。 導體經(jīng)濟面積： Sj=Imax/J=178。 查表選取二條 mmmm 10*125 矩形硬鋁導體平放： 豎放允許電流： 3152A 集膚效應系數(shù)： Kf= 當環(huán)境溫度 40℃，溫度修正系數(shù)： K= Ial40℃ =KIal=*3152=＞ Imax= 滿足要求。 熱穩(wěn)定校驗： 正常運行時導體溫度： 38 θ =θ 0+（θ alθ 0） I2max/I2a1=40+（ 7040） ℃ 查表得： C=95。則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面積： Smin= fkQ /C= *1 0 00 0 0 0* 4 89 8 /95=＜ 2550mm178。 滿足條件。 動穩(wěn)定校驗： 相間距 a= 10KV 側短路沖擊電流： ish=51KA 母線相間應力： ∫ ph=*107*i2sh/a=*107*510002/=W=bh178。/3=*178。/3=*106m179。 σ ph=∫ ph*L178。/10W=*178。/(10*)=*106Pa 母線同相條間作用應力計算如下： b/h=10/125= (2bb)/(b+h)=10/(10+125)= 由導體形狀系數(shù)曲線查得 K12= ∫ b=178。sh/b*108=**51000178。*1/*108=1561Pa 其中 Lb=， 而 條 間 應 力 為 σ b=∫ bL178。b=1561*178。/(2*178。*)=10*106Pa σ ph+σ b=*106+10*106=*106Pa＜ 70*106Pa 滿足要求。 所以選擇： 2條 125mm*10mm 矩形硬鋁導體滿足條件。 6 繼電保護的配備 變壓器繼電保護配置 電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設備之一，它的安全運行直接關系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，特別是大型電力變壓器，由于其造價昂貴，結構復雜， 39 一旦因故障而遭到損壞，其修復難度大，時間 也很長，必然造成很大的經(jīng)濟損失。所以，本 設計中主變保護配置如下： 縱聯(lián)差動保護 非電量保護 過流保護 為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護。 過負荷保護 變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)過時動作于信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器 [20]。 變壓器的零序過流保護 對于大接地電流的電力變壓器，一般應裝設零序電流保護，用作 變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式 [21]。 母線保護 母線配置的保護有：母線差動保護。 7 防雷接地設計 防雷設計 防雷設計原則 已在輸電線路上形成的雷閃過電壓 ， 會沿輸電線路運動至變電所的母線上 , 40 并對于母線有連接的電氣設備構成威脅。在母線上裝設避雷器是限制雷電入侵波過電壓的主要措施。 三繞組在正常運行時可能存在只有 高、中壓繞組工作低壓繞組開路的情況 ，這在防雷中帶來了需要特別考慮的問題。在三繞組變壓器中，若低壓繞組開路，則 C2很?。▋H為其對地電容），靜電分量可能危及低壓繞組的絕緣，故應采取防雷措施?？紤]到靜電分量將使低壓繞組三相的電位同時升高，故只要在任一相繞組直接出口處裝設一個避雷器即可 [14]。 避雷器的選擇 閥式避雷器應按下列條件選擇 型式：選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇。 表 71 避雷器類型 型號 型式 應用范圍 FS 配電用普通閥型 10KV 以下配電系統(tǒng)、電 纜終端盒 FZ 電站用普通閥型 3~220KV 發(fā)電廠、變電所配電裝置 FCZ 電站用磁吹閥型 330KV 及需要限制操作的 220KV 以及以下配電 某些變壓器中性點 FCD 旋轉電機用磁吹閥型 用于旋轉電機、屋內(nèi) 額定電壓 Un：避雷器的額定電壓應與系統(tǒng)額定電壓一致。 41 滅弧電壓 Umh：按照使用情況，校驗避雷器安裝地點可能出現(xiàn)的最大導線對地電壓，是否等于或小于避雷器的最大容許電壓（滅弧電壓）。 工頻放電電壓 Ugf：在中性點絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓一般大于最大運行相電壓的 倍。在中性點直接接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓應大于最大運行相電壓的 3倍。工頻放電電壓應大于滅弧電壓的 倍。 沖擊放電電壓和殘壓：一般國產(chǎn)閥式避雷器的保護特性與各種電器的具有均可配合，故此項校驗從略 [16]。 根據(jù)避雷器配置原則，配電裝置的每組母線上，一般應裝設避雷器，變壓器中性點接地必須裝設避雷器，并接在變壓器和斷路器之間； 1 35kv 線路側一般不裝設避雷器。本工程采用 220KV、 110KV 配電裝置構架上設避雷針， 10KV配電裝置設獨立避雷針進行直接保護為了防止反擊，主變構架上不設置避雷針?？紤]到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于碳化硅避雷器，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，所以本工程 220KV、 110KV 系統(tǒng)中，采用氧化鋅避雷器。 220KV 側避雷器的選擇和校驗 （ 1）型式選擇 根據(jù)設計規(guī)定選用 FCZ 系列磁吹閥式避雷器。 （ 2）額定電壓的選擇： UN=UNS=220KV 因此選 FCZ220 避雷器，其參數(shù)如下表 72： 表 72 避雷器參數(shù) 型號 額定電壓（ kv） 滅弧電壓有效值（ kv） 工頻放電電壓有效值（ KV） 沖擊放電電 峰值（ ? ）不大于（ KV） s?20/8沖擊殘壓不大于（ KV） 不小于 不大于 42 FCZ220 220 252 503 580 710 740 （ 3）滅弧電壓校驗： 最高工作允許電壓： Um==*220=253KVN 直接接地： Umh＞ CdUm=*253=，滿足要求。 （ 4）工頻放電電壓校驗： 下限值： Ugfx＞ k0Uxg=3*253/ 3 = 上限值： Ugfs= U gfx=*=＜ 580KV 上、下限值均滿足要求。 （ 5）殘壓校驗： Ubc=kbhUmh=* 2 *==＜ 740KV，滿足要求。 （ 6）沖擊放電電壓校驗： Uchfd==Ubc=＜ 710KV，滿足要求。 所以，所選 FCZ220 型避雷器滿足要求 110KV 側避雷器的選擇和校驗 （ 1）型式選擇 根據(jù)設 計規(guī)定選用 FCZ 系列磁吹閥式避雷器。 （ 2）額定電壓的選擇： UN=UNS=110KV 因此選 FCZ110 避雷器，其參數(shù)如下表 73： 表 73 避雷器參數(shù) 型號 額定電壓（ kv） 滅弧電壓有效值（ kv） 工頻放電電壓有效值（ KV） 沖擊放電電峰值（ ? ）不大于（ KV） s?20/8沖擊殘壓不大于（ KV） 不小于 不大于 FCZ 220 126 255 290 345 365 43 110 （ 3）滅弧電壓校驗： 最高工作允許電壓： Um==*110= 直接接地： Umh＞ CdUm=*=，滿足要求。 （ 4）工頻放電電壓校驗： 下限值： Ugfx＞ k0Uxg=3*上限值： Ugfs==*219=262KV＜ 290KV 上、下限值均滿足要求。 （ 5）殘壓校驗： Ubc=kbhUmh=* 2 *=336KV＜ 365KV ，滿足要求。 （ 6）沖擊放電電壓校驗： Uchfd=Ubc=336KV＜ 345KV，滿足要求。 所以，所選 FCZ110 型避雷器滿足要求。 10KV 側避雷器的選擇和校驗 : （ 1）型式選擇： 根據(jù)設計規(guī)定選用 FS 系列普通閥式避雷器。 （ 2）額定電壓的選擇： UN=UNS=10KV 因此，選擇 FS— 10 型磁吹閥式避雷器 . 表 74 FS10主要技術數(shù)據(jù) 型式 額定電壓（ KV） 滅弧電壓有效值（ KV） 工頻放電電壓有效值（ KV） 沖擊放電電壓峰值（ ? ）不大于（ KV） s?20/8沖擊殘壓不大于（ KV） 不小于 不大于 FS— 10 10 12.7 26 31 50 50 44 （ 3）滅弧電壓校驗： 最高工作允許電壓： Um==*10= 直接接地： Umh＞ CdUm=*=，滿足要求。 （ 4）工頻放電電壓校驗 下限值： Ugfx＞ k0Uxg=* 上限值： Ugfs==*26=28KV＜ 31KV 上、下限值均滿足要求。 （ 5）殘壓校驗： Ubc=kbhUmh=* 2 *=42KV＜ 50KV，滿足要求。 （ 6）沖擊放電電壓校驗： Uchfd=Ubc=42KV＜ 50KV，滿足要求。 故所選 FS— 10 閥式避雷器合格。 避雷針的配置 一、避雷針的配置原則： 。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻 Re≤ 10Ω 。當有困 難時，可將該接地裝置與主接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點沿接地線的長度不得小于 15m。 d1≥ +，且 d1≥5m；獨立式避雷針的接地裝置與變配電所主接地網(wǎng)在地中距離 d2≥ ，且d2≥ 3m，式中 iR 為沖擊接地電阻。 二、避雷針位置的確定： 首先應根據(jù)變電所設備平面布置圖的情況而確定，避雷針的初步選定安裝位置與設備的電氣距離應符合各種規(guī)程規(guī)范的要求。 電壓 110KV 及以上的配電裝置，一般將避 雷針裝在配電裝置的構架或房頂上，但在土壤電阻率大于 1000n 米的地區(qū)，宜裝設獨立的避雷針。 獨立避雷針（線）宜設獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過 10n。 35KV 及以下高壓配電裝置架構或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很 45 低，雷擊時易引起反擊。 在變壓器的門型架構上，不應裝設避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設避雷針后，構架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在址中距離很難達到不小于 15m 的要求。 接地設計 隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)中對接地裝置的要求越來越嚴格，變電所接地系統(tǒng)直接關系到變電所的正常運行，更涉及到人身與設備的安全。然而由于接地網(wǎng)設計考慮不全面、施工不精細、測試不準確等原因，近年來，發(fā)生了多起地網(wǎng)引起的事故，有的不僅燒毀了一次設備，而且還通過二次控制電纜竄入主控室，造成了事故擴大，故接地網(wǎng)對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到非常重要的作用。 接地設計的原則 : 按接地裝置內(nèi)、外發(fā)生接地故障時，經(jīng)接地裝置流入地中的最大短路電流所造成的接地電位升高及地面的電位分布不致于危及人員和設備的安全，將變電站范圍的接觸電位差和跨步電位差限制在安全值之內(nèi)的原則，進行本 變電站接地裝置的設計。 由于變電站各級電壓母線接地故障電流越來越大，在接地設計中要滿足電力行業(yè)標準 DL/T6211997《交流電氣裝置的接地》中 R≤ 2020/I 是非常困難的?，F(xiàn)行標準與原接地規(guī)程有一個很明顯的區(qū)別是對接地電阻值不再規(guī)定要達到 ，而是允許放寬到 5Ω，但這不是說一般情況下，接地電阻都可以采用5Ω，接地電阻放寬是有附加條件的，即：防止轉移電位引起的危害，應采取各種隔離措施 ?？紤]短路電流非周期分量的影響，當接地網(wǎng)電位升高時， 310kV避雷器不應動作或動作后不應損壞 。應采取均壓措施，并驗 算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求 ,施工后還應進行測量和繪制電位分布曲線。 46 在接地故障電流較大的情況下，為了滿足以上要求，還是得把接地電阻值盡量減小。接地電阻的合格值既不是 ，也不是 5Ω，而應根據(jù)工程的具體條件，在滿足附加條件要求的情況下，不超過 5Ω都是合格的。 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析 : 220kv 及以下變電站地網(wǎng)網(wǎng)格布置采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶布置按經(jīng)驗設計，水平接地帶間距通常為 5m～ 8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強分流處裝設垂直接地極外，在地網(wǎng)周邊和水平接地帶交叉點設 置 ～ 3m 的垂直接地極，進所大門口設帽檐式均壓帶，接地網(wǎng)結構是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結合的復合式地網(wǎng)。 長孔與方孔地網(wǎng)網(wǎng)格布置尺寸按經(jīng)驗確定，沒有輔助的計算程序和對計算結果進行分析，設計簡單而粗略。因為接地網(wǎng)邊緣部分的導體散流大約是中心部分的 3～ 4倍，因此，地網(wǎng)邊緣部分的電