【正文】 循環(huán)冷卻的主變壓器以及裝有同步調(diào)相機的變電所，均裝設兩臺所用變壓器。采用整流操作電源或無人值班的變電所，裝設兩臺所用變壓器，分別接在不同電壓等級的電源或獨立電源上。如果能夠從變電所外引入可靠的380V備用電源，上述變電所可以只裝設一臺所用變壓器。本變電所為地區(qū)重要變電所，全所停電后，將引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個地區(qū)供電。該變電所總容量在60MVA以上，所用負荷有：主控制室照明、主建筑物和輔助建筑物照明等為60KW，鍋爐動力、檢修間動力、主變冷卻裝置動力等為250KW。根據(jù)以上情況，裝設兩臺所用變壓器。，則所用電總負荷所用變壓器單臺容量的確定：由于本變電所最低電壓等級為35KV，需通過兩級電壓降落，每級選用兩臺變壓器，最后降為所用電壓380/220V，查《電力工程電氣設備手冊：電氣一次部分》，所選變壓器的技術參數(shù)如下所示：所用變壓器10KV級側的技術參數(shù)如下表所示： 表71 技術參數(shù)表型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）阻抗電壓（%）損耗（W）空載電流（%）連接組標號高壓低壓空載短路S9315/103151047003500Y,yn0所用變壓器35kV級側的技術參數(shù)如下表所示： 表72 技術參數(shù)表型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）阻抗電壓（%）損耗（W）空載電流（%）連接組標號高壓低壓空載短路S7800/3580010154011000Y,d11 所用電源引接方式當所內(nèi)有較低母線時，一般均采用這類母線上引接1～2個所用電源，這一所用電源引接方式具有經(jīng)濟和可靠性較高的特點。如能由不同電壓等級的母線上分別引接兩個所用電源，則更可保證所用電的不間斷供電。本變電所所用電接線設計，所用電源采用從35KV母線上引接兩個的方式。因為35KV母線為單母線分段接線，所以所用電源分別接于35KV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，互為備用，平時運行當一臺故障時，另一臺能夠承擔變電所的全部負荷。, 其高壓側進線分別接于35KV側母線的Ⅰ段和Ⅱ段，低壓側接線采用單母線分段接線方式，平時分裂運行，以限制故障范圍，提高供電可靠性。第二級電壓降落所用電力變壓器的額定電壓為10/, 其高壓側進線分別接于10KV側母線的Ⅰ段和Ⅱ段，其低壓側接線采用單母線分段接線方式，平時分裂運行，以限制故障范圍，提高供電可靠性。所用電接線圖如下圖所示：圖71 所用電接線圖第8章 防雷和接地設計電氣設備在運行中承受的過電壓，有來自外部的雷電過電壓和由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時電磁能產(chǎn)生振蕩，積聚而引起的內(nèi)部過電壓兩種類型。按其產(chǎn)生原因，它們又可分為以下幾類：雷電過電壓分為直擊雷過電壓、感應雷過電壓和侵入雷電波過電壓；內(nèi)部過電壓包括工頻過電壓（長線電容效應、不對稱接地故障以及甩負荷）、諧振過電壓以及操作過電壓（操作電容負荷過電壓、操作電感負荷過電壓、解裂過電壓和間歇電弧過電壓）。 防雷設計為了避免變電站的電氣設備及其他建筑物遭受直接雷擊，需要裝設避雷針或避雷線，使被保護物體處于避雷針或避雷線的保護范圍之內(nèi)；同時還要求雷擊避雷針或避雷線時，不應對被保護物發(fā)生反擊。（一） 變電站應裝設直擊雷保護裝置的設施1． 屋外配電裝置，包括組合導線和母線廊道；2． 油處理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、裝設油臺、大型變壓器修理間、易燃材料倉庫等建筑物；3． 雷電活動特殊強烈地區(qū)的主廠房、主控制室和高壓屋內(nèi)配電裝置室。（二） 直擊雷保護的措施1. 對主廠房需裝設的直擊雷保護，或為了保護其他設備而在主廠房上裝設的避雷針，應采取如下措施： （1）加強分流：用扁鋼將所有避雷針水平連接起來，并與主廠房內(nèi)鋼筋焊接成一體。在適當?shù)胤浇右戮€，一般應每隔10~20m引一根。引下線數(shù)目盡可能多些；（2）防止反擊：設備的接地點盡量遠離避雷針接地引下線的入地點，避雷針接地引下線盡量遠離電氣設備；（3）裝設集中接地裝置：上述接地應與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其工頻接地電阻應不大于10Ω。：（1）若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結構時，將金屬部分接地；（2）屋頂為鋼筋混泥土結構，將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地。綜上，對變電所必須進行防雷保護的對象和措施，可見下表： 表81 變電所必須進行防雷保護的對象和措施建筑物及構筑物名稱建筑物的結構特點防雷措施110kV及以上配電裝置金屬結構在架構上裝設避雷針或獨立避雷針鋼筋混泥土結構在架構上裝設避雷針或獨立避雷針。當在架構上裝設避雷針時，可將架構支柱主鋼筋作引下線接地，作引下線的鋼筋不少于2根屋外安裝的變壓器裝設獨立避雷針屋外組合導線及母線橋裝設獨立避雷針；在不能裝設獨立避雷針時，考慮在附近主廠房屋頂裝設避雷針主控制樓（室）金屬結構金屬架構接地但在雷電活動特殊強烈地區(qū)應設獨立避雷針鋼筋混泥土結構鋼筋焊接成網(wǎng)并接地屋內(nèi)配電裝置鋼筋混泥土結構鋼筋焊接成網(wǎng)并接地變壓器檢修間鋼筋混泥土結構鋼筋焊接成網(wǎng)接地本設計中采用220KV、110KV配電裝置構架上裝設避雷針，35KV屋內(nèi)配電裝置上裝設獨立避雷針進行直接保護，鋼筋混泥土結構焊接成網(wǎng)并接地，為了防止反擊，主變構架上不設置避雷針。 變電站的侵入雷電波保護 （一）配置原則 變電站采用避雷針保護后，電氣設備幾乎可以免受直接雷擊。而在與變電站相連的長達數(shù)十、數(shù)百公里的輸電線路上，雖然有避雷線保護，但由于雷電的繞擊和反擊，仍然會危及變電站中的電氣設備。雷擊線路時無論發(fā)生繞擊還是反擊，都會自雷擊點產(chǎn)生向變電站方向傳播的入侵電壓波，入侵電壓波的最大幅值等于線路絕緣的沖擊放電電壓，而變電站電氣設備的絕緣水平通常低于低壓線路的絕緣水平，因此入侵波對變電站的電氣設備會構成嚴重威脅。變電站中限制雷電入侵波過電壓的主要措施是裝設避雷器。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。對于220kV及以下的一般變電站，無論變電站的電氣主接線形式如何，實際上只要保證每一段可能單獨運行的母線上都裝有一組避雷器，就可以使整個變電站得到保護。只有當母線或設備連接線很長的大型變電站，或靠近大跨越、高桿塔的特殊變電站，經(jīng)過計算或驗證證明以上布置不能滿足要求時，才需要考慮是否在適當位置增設避雷器。根據(jù)避雷器的配置原則，本設計中配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器。此外，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。避雷器的類型選擇為閥式避雷器。（二）避雷器的選擇磁吹閥式避雷器的電氣參數(shù)如下：（1）額定電壓Ube：避雷器的額定電壓應與其安裝地點系統(tǒng)的額定電壓等級相同。（2）滅弧電壓Umi：對35kV及以下的中性點不接地系統(tǒng)，滅弧電壓取為最高工作線電壓的100%～110%；對110kV及以上的中性點直接接地系統(tǒng)，滅弧電壓取為系統(tǒng)最大工作線電壓的80%。（3）工頻放電電壓Ugf：指在工頻電壓作用下，避雷器發(fā)生放電的電壓值。在中性點絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中，；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。（4）殘壓Ubc：按計算來確定。（5）沖擊放電電壓Uchfs：我國生產(chǎn)的避雷器其沖擊放電電壓與5kA的殘壓基本相同。避雷器的選擇與校驗（1）220KV側避雷器的選擇與校驗①型式的選擇 根據(jù)規(guī)程及本設計，選用FCZ系列磁吹閥式避雷器。②額定電壓的選擇： 因此選 FCZ220避雷器，其參數(shù)如下表82所示。③滅弧電壓校驗：最高工作電壓：直接接地：，滿足要求。表82 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）沖擊殘壓不大于（kV）不小于不大于FCZ220220252503580710740④工頻放電電壓校驗：下限值：上限值： ＜580kV上、下限值均滿足要求。⑤殘壓校驗：，滿足要求。⑥沖擊放電電壓校驗：,滿足要求。綜上，所選FCZ220 型避雷器滿足要求（2）110KV側避雷器的選擇和校驗①型式的選擇 根據(jù)規(guī)程及本設計，選用FCZ系列磁吹閥式避雷器。②額定電壓的選擇： 因此選FCZ110避雷器，其參數(shù)如下表83所示。③滅弧電壓校驗：最高工作電壓： 直接接地： KV，滿足要求。表83 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）沖擊殘壓不大于（kV）不小于不大于FCZ110110126255290345365④工頻放電電壓校驗：下限值： 上限值： ＜290kV上、下限值均滿足要求。⑤殘壓校驗：＜365KV，滿足要求。⑥沖擊放電電壓校驗：＜345KV，滿足要求。綜上，所選FCZ110 型避雷器滿足要求。（3）35KV側避雷器的選擇和校驗①型式的選擇 根據(jù)規(guī)程及本設計，選用FZ系列普通閥式避雷器。②額定電壓的選擇： 因此選FZ35避雷器，其參數(shù)如下表84：表84 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）沖擊殘壓不大于（kV）不小于不大于FZ3535418298134134③滅弧電壓校驗：最高工作電壓： 非直接接地： KV，滿足要求。④工頻放電電壓校驗：下限值： 上限值： ＜98kV上、下限值均滿足要求。⑤殘壓校驗：＜134KV，滿足要求。⑥沖擊放電電壓校驗：＜134KV，滿足要求。綜上，所選FZ35 型避雷器滿足要求。 變壓器的防雷保護三繞組變壓器在正常運行時，可能出現(xiàn)只有高、中壓繞組工作而低壓繞組開路的情況。這時，當高壓或低壓側有雷電波作用時，因處于開路狀態(tài)的低壓側對地電容較小，低壓繞組上的靜電分量可達很高的數(shù)值以致危及低壓繞組的絕緣。為了限制這種過電壓，需在低壓繞組出線端裝一組避雷器，但若在低壓繞組接有25m以上金屬外皮電纜時，因?qū)Φ仉娙菰龃?，足以限制靜電感應過電壓，故可不必再裝避雷器。主變壓器220kV、110kV側中性點是直接接地，因而需在中性點裝設雷電過電壓保護裝置，選用金屬氧化物避雷器。35kV側中性點是非有效接地，其中性點采用全絕緣，運行經(jīng)驗表明不加保護時的故障率很低，故一般不需保護。所用變壓器高、低壓側均需裝設閥式避雷器避雷器。內(nèi)部過電壓是指由于短路器操作、故障或其他原因，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，從而引起電網(wǎng)電磁能量的轉化或積累所造成的電壓升高。內(nèi)部過電壓可分為操作過電壓和暫時過電壓兩類。操作過電壓的持續(xù)時間一般很短（），采用某些限壓裝置和其他技術措施加以限制。 暫時過電壓持續(xù)的時間一般較長，應采用相應的措施加以限制。如為了限制電弧接地過電壓對設備絕緣的威脅，本設計主變壓器220kV、110kV側采用中性點直接接地的方式，這樣單相接地將會造成很大的單相短路電流，斷路器將立即跳閘而切斷故障，經(jīng)過一段短時間歇，讓故障點電弧熄滅后再自動合閘，如能成功，可立即恢復送電；如不能成功，斷路器將再次跳閘，不會出現(xiàn)斷續(xù)電弧現(xiàn)象，可限制電弧接地過電壓。 接地設計 接地概述接地就是將需要接地的部分與大地相連。根據(jù)接地目的接地可分為防雷接地、工作接地和保護接地等。而與大地的連接都是靠接地裝置來實現(xiàn)，接地裝置由埋入地中的接地體和引下線構成。變電站的接地裝置除了減小接地電阻，以降低雷電流或短路電流通過時其上的電位升高的作用，而且還有均衡地面電位分布、降低接觸電位差和跨電位差的作用。而變電所中防雷接地是關鍵，防雷設備限壓功能的發(fā)揮離不開良好的接地。防雷接地是將雷電流安全導入大地進行的姐弟，避雷針、避雷器的接地就是防雷接地。就防雷保護而言，其接地電阻都不能超過國家有關標準規(guī)定的數(shù)值。影響接地裝置接地電阻的主要因素是土壤電阻率、接地裝置的形狀和尺寸，接地電阻可通過相關的公式計算。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。 接地網(wǎng)型式的選擇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，～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)邊緣部分的電場強度比中心部分高，電位梯度較大，整個地網(wǎng)的電位分布不均勻。接地鋼材用量多，經(jīng)濟性差。在220kV及以下的變電工程中采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，因為入地故障電流相對較小，地網(wǎng)面積不大，缺點不太突出。 第9章 保護配置變電