【正文】 遭受直接或間接雷擊引起的過(guò)電壓波，沿線路或管道侵入變配電所或其它建筑，這稱為雷電波侵入。 雷電的危害雷電的破壞作用主要是雷電波過(guò)電壓引起的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)雷電的熱效應(yīng)。雷電流產(chǎn)生的熱量，可能燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；(2)雷電的機(jī)械效應(yīng)。雷電流產(chǎn)生的電動(dòng)力，可摧毀設(shè)備、桿塔、建筑物和傷害人；(3)雷電的電磁效應(yīng)。雷電過(guò)電壓將會(huì)使電氣絕緣被擊穿，甚至引起火災(zāi)和燃燒，造成人身傷亡和設(shè)備損壞。另外雷電的閃落放電，可能燒壞絕緣子，使斷路器跳閘，造成停電事故。 雷電流的幅值和陡度(1)雷電流：是指流入雷擊點(diǎn)的電流，它是一個(gè)幅值很大、陡度很高的沖擊電流。 如圖101所示。雷電流幅值Im,與雷云中的電荷量及雷電放電通道的阻抗有關(guān)。雷電流一般在1～4μs內(nèi)增長(zhǎng)到幅值Im。雷電流在幅值以前的一段波形稱為波頭，而從幅值起到雷電流衰減到Im/2的一段波形稱為波尾。圖51 雷電波的波形(2)雷電流的陡度：是指雷電流波頭部分增長(zhǎng)的速率。用表示。其表達(dá)式為= di/dt電流的陡度據(jù)測(cè)定可達(dá)50KA/μs及以上。對(duì)于電氣配電設(shè)備絕緣來(lái)說(shuō)，值越大，由UL=L di/dt電壓越高，破壞性也越強(qiáng)。 防雷保護(hù)的裝置防雷設(shè)備從類型上看大體可以分為：電源防雷器、電源保護(hù)插座、天饋線保護(hù)器、信號(hào)防雷器、防雷測(cè)試工具、測(cè)量和控制系統(tǒng)防雷器、地極保護(hù)器。一套完整的防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。上述的針、線、網(wǎng)、帶都只是接閃器，而避雷器是一種專門(mén)的防雷裝置。接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護(hù)器及其它連接導(dǎo)體的總和。下面分別是防雷保護(hù)的裝置的介紹：(1)接閃器：避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)和避雷帶都是接閃器，它們都是利用其高出被保護(hù)物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過(guò)引下線和接地裝置，把雷電流泄入大地，以此保護(hù)被保護(hù)物免受雷擊。接閃器所用材料應(yīng)能滿足機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕的要求，還應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定性，以能承受雷電流的熱破壞作用。 (2)避雷器：避雷器的作用是用來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、工頻暫態(tài)過(guò)電壓沖擊而損壞的一個(gè)電器。避雷器的類型主要有保護(hù)間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護(hù)間隙主要用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進(jìn)線段保護(hù)。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)，在500KV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過(guò)電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來(lái)限制內(nèi)過(guò)電壓或作內(nèi)過(guò)電壓的后備保護(hù)。避雷器并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備或設(shè)施上，正常時(shí)裝置與地絕緣，當(dāng)出現(xiàn)雷擊過(guò)電壓時(shí)，裝置與地由絕緣變成導(dǎo)通，并擊穿放電，將雷電流或過(guò)電壓引入大地，起到保護(hù)作用。過(guò)電壓終止后，避雷器迅速恢復(fù)不通狀態(tài)，恢復(fù)正常工作。避雷器主要用來(lái)保護(hù)電力設(shè)備和電力線路，也用作防止高電壓侵入室內(nèi)的安全措施。避雷器有保護(hù)間隙、管型避雷器和閥型避雷器和氧化鋅避雷器。(3)引下線：防雷裝置的引下線應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕和熱穩(wěn)定的要求。(4)電源防雷器：電源防雷器是防止雷電和其它內(nèi)部過(guò)電壓侵入設(shè)備造成損壞，從室外防雷與線路防雷相結(jié)合的綜合防雷方案，介紹了外部避雷和內(nèi)部避雷、保護(hù)區(qū)、防雷等電位連接等概念。分析了電源防雷工作原理。采用電源防雷能在最短時(shí)間內(nèi)釋放電路上因雷擊感應(yīng)而產(chǎn)生的大量脈沖能量短路泄放到大地，降低設(shè)備各接口間的電位差，從而保護(hù)電路上的設(shè)備。電源防雷器分為B、C、D三級(jí)。依據(jù)IEC(國(guó)際電工委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的分區(qū)防雷、多級(jí)保護(hù)的理論，B級(jí)防雷屬于第一級(jí)防雷器，可應(yīng)用于建筑物內(nèi)的主配電柜上；C級(jí)屬第二級(jí)防雷器，應(yīng)用于建筑物的分路配電柜中；D級(jí)屬第三級(jí)防雷器，應(yīng)用于重要設(shè)備的前端，對(duì)設(shè)備進(jìn)行精細(xì)保護(hù)。 正確安裝電源防雷器，設(shè)備因雷擊導(dǎo)致電源損壞的機(jī)會(huì)，可以減少到接近零，即可免除更換設(shè)備之費(fèi)用，保障系統(tǒng)不間斷連續(xù)運(yùn)行。并可減少建筑物因雷擊所引起的電源火警機(jī)會(huì)，確保人身及其它財(cái)產(chǎn)的安全。 (5)防雷接地裝置：接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。接地裝置向大地泄放雷電流，限制防雷裝置對(duì)地電壓不致過(guò)高。除獨(dú)立避雷針外，在接地電阻滿足要求的前提下，防雷接地裝置可以和其它接地裝置共享。防雷接地裝置包括以下部分：①雷電接受裝置：直接或間接接受雷電的金屬桿(接閃器)，如避雷針、避雷帶(網(wǎng))、架空地線及避雷器等；②接地線(引下線)：雷電接受裝置與接地裝置連接用的金屬導(dǎo)體；③接地裝置：接地線和接地體的總和。 防雷設(shè)計(jì) 對(duì)改造后的變電所的防雷保護(hù)(1)直擊雷防護(hù)：在總降壓變電所屋頂可裝設(shè)避雷帶，避雷帶采用直徑8mm的圓鋼敷設(shè)，并引出兩根接地線(直徑8mm)與變電所公共接地裝置相連。在各變電所屋頂裝設(shè)避雷針?lè)雷o(hù)直擊雷，其采用直徑20mm的鍍鋅圓鋼，也引出兩根接地線(直徑8mm)與變電所公共接地裝置相連。(2)雷電波入侵的防護(hù)1)在35kV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FZ35型閥式避雷器。其引下線采用25mm4mm鍍鋅扁鋼，下邊與公共接地網(wǎng)焊接相連，上邊與避雷器接地端螺栓相連。2)在35kV總降壓變電所的高壓配電室中，裝設(shè)JYN135102型高壓開(kāi)關(guān)柜，其中配有FZ35型避雷器，靠近主變壓器配置。3)在10kV變電所的高壓配電室中，裝設(shè)GG1A(F)54型高壓開(kāi)關(guān)柜，其中配有FS410型避雷器，靠近各個(gè)變壓器配置。聯(lián)系我校的實(shí)際情況，在5變配電所屋頂裝設(shè)直徑為20mm的鍍鋅圓鋼，并引出兩根接地線(直徑8mm)與變電所公共接地裝置相連，進(jìn)行直擊雷防護(hù)；在5變配電所的高壓配電室中，裝設(shè)GG1A(F)54型高壓開(kāi)關(guān)柜，其中配有FS410型避雷器，進(jìn)行雷電波入侵的防護(hù)。 對(duì)改造后的變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)(1)接地電阻的要求按相關(guān)資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：， ，式中的計(jì)算為：式中，為與10kV側(cè)有點(diǎn)聯(lián)系的電纜線路，其長(zhǎng)度取為0。綜上可知，變電所公共接地裝置接地電阻應(yīng)為。(2)接地裝置的設(shè)計(jì)1)現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2～3m，垂直打入一圈直徑50mm、管距5m，管間用404mm2的鍍鋅扁鋼焊。2)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給定的地質(zhì)水文資料，經(jīng)查相關(guān)資料得砂質(zhì)粘土土質(zhì)的電阻率為，則單根鋼管接地電阻3)確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù)，考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初選6根直徑50mm、。以和再查有關(guān)資料可得：。因此可得：因此，結(jié)合我校實(shí)際情況選擇接地裝置，交流電器設(shè)備可采用自然接地體，如建筑物的鋼筋和金屬管道。變配電所接地體先考慮圍繞變電所建筑四周， 距墻腳2—3米，打入一圈直徑50mm、每隔5m打入1根，管子之間用404mm2的鍍鋅扁鋼焊接，環(huán)形布置。(5)避雷針保護(hù)設(shè)計(jì)根據(jù)建筑物的特點(diǎn)，一般都應(yīng)采用避雷針保護(hù)，因?yàn)樽冸娝O(shè)計(jì)的地理位置決定的，直擊雷和感應(yīng)雷無(wú)法對(duì)其造成危害，但是侵入波卻可以沿架空線進(jìn)入變電所，因此對(duì)雷電的危害，設(shè)計(jì)中可選擇了避雷針保護(hù)。圖102 避雷器與被保護(hù)設(shè)備的連接1——相線；2——被保護(hù)設(shè)備；3——避雷器；4——過(guò)電壓波聯(lián)系我們學(xué)校的情況，4和5變配電所都在防雷的保護(hù)范圍內(nèi)，在本次設(shè)計(jì)中就不在考慮對(duì)避雷針保護(hù)設(shè)計(jì)。 防雷保護(hù)措施 變配電所建筑物防雷保護(hù)(1)裝設(shè)避雷針。室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來(lái)防護(hù)直接雷。如果變配電所處在附近更高的建筑物上的防雷設(shè)施的保護(hù)范圍內(nèi)或變配電所本身為車(chē)間內(nèi)型，則不考慮直接雷的防護(hù)，結(jié)合我校5個(gè)配電所的實(shí)際地理位置，均在建筑物的防雷設(shè)施的保護(hù)范圍內(nèi)，不需要考慮直接雷的防護(hù)。(2)裝設(shè)避雷線。處于峽谷地區(qū)的變配電所，可利用避雷線來(lái)防護(hù)直接雷。35kv及以上的變配電所架空進(jìn)線上，架設(shè)1～2km的避雷線，以消除一段進(jìn)線上的雷擊網(wǎng)絡(luò)，避免其引起的雷電波侵入對(duì)變配電所電氣裝置的危害。(3)裝設(shè)避雷器。用來(lái)防止雷電波侵入對(duì)變配電所電氣裝置特表是對(duì)主變壓器的危害。變配電所對(duì)高壓側(cè)雷電波侵入防護(hù)的接線圖如圖103所示。在每段進(jìn)線終端和每段母線上，均裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器。如果進(jìn)線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭相連后接地。 變配電所的防雷措施為了有效地保護(hù)主變壓器，閥式避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至3～10kv主變壓器的最大電氣距離如表 51所示。表51避雷器與變壓器的最大電氣距離雷季經(jīng)常運(yùn)行的進(jìn)出路數(shù)123大于4最大空氣距離m15232730必須注意：避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起接地。3—10KV高壓配電裝置中裝設(shè)避雷器以防雷電波侵入的接線圖如圖105所示。圖103 高壓配電裝置中避雷器的裝設(shè)FV—閥式避雷器 FE—排氣式避在每路進(jìn)行終端和每段母線上，均裝設(shè)閥式避雷器。如果進(jìn)線是具有一段引入電纜的加空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。改造后的5個(gè)變配電所高壓側(cè)，可仿照以上防雷措施，裝設(shè)閥式避雷器。 雷電侵入波過(guò)電壓保護(hù)改造后的5個(gè)變配電所，高壓側(cè)都為10kV變電所，它們的架空進(jìn)線應(yīng)全線裝設(shè)避雷線，若未沿全線裝設(shè)，應(yīng)在變電所12km所進(jìn)線段架設(shè)避雷線如圖54所示。變電所310kV配電裝置（包括電力變壓器）應(yīng)在每組母線和每回架空線路上裝設(shè)發(fā)行避雷器，見(jiàn)圖55所示。 圖54 架設(shè)避雷線圖55 架空線路上裝設(shè)發(fā)行避雷器第六章 工程造價(jià) 工程造價(jià)的概述和分類 工程造價(jià)的概念及其特點(diǎn)(1)廣義概念：投資人預(yù)期或者實(shí)際發(fā)生的投資費(fèi)用。 (2)狹義概念：某一建設(shè)領(lǐng)域發(fā)生的承包價(jià)格。 (3)工程造價(jià)的特點(diǎn)：1)工程造價(jià)的大額性；2)工程造價(jià)的個(gè)別性、差異性；3)工程造價(jià)的動(dòng)態(tài)性；4)工程造價(jià)的層次性；5)工程造價(jià)的兼容性。 工程造價(jià)的分類 圖61 工程造價(jià)的分類圖 改造后工程造價(jià)分析學(xué)校此次改造主要涉及以下幾個(gè)方面的改造工程費(fèi)：(1)配電所變壓器留有足夠的余量，而且它所供區(qū)域用電量不大，由紅河學(xué)院供配電平面圖可知它的供電地點(diǎn)直達(dá)金達(dá)學(xué)生樓，金達(dá)學(xué)生樓又與1變電所供電區(qū)域1，2，3，4，5學(xué)生樓緊跟。可將1變電所供電區(qū)域1，2，3，4，5學(xué)生樓分配至由2變電所供電。采用配電線路切改，直接從金達(dá)學(xué)生樓分一條線路到1，2，3，4，5學(xué)生樓。需要新建的電纜溝距離約為150米。其余的利用原來(lái)已經(jīng)建好的電纜溝以減少工程造價(jià)。(2)新校區(qū)的改造因?yàn)?變電所負(fù)荷過(guò)重，從紅河學(xué)院平面圖可知，它的供電區(qū)域音樂(lè)樓和新校區(qū)體育館與5變電所靠近，而5變電所負(fù)荷有足夠余量。采用配電線路的切改，利用附近存在可以利用的電源點(diǎn)，將線路一部分負(fù)荷倒向新的電源點(diǎn)。將音樂(lè)樓和新校區(qū)體育館分擔(dān)給5變電所供電。(3)1（兩個(gè)變壓器）、5配電室的3臺(tái)變壓器的容量調(diào)節(jié)的工程費(fèi)；(4)對(duì)紅河學(xué)院的3配電室和5的連接線（約600米）的工程費(fèi)。綜合以上分析并結(jié)合紅河學(xué)院的實(shí)際情況，以節(jié)約成本為目標(biāo)，對(duì)于改造前音樂(lè)演播廳和健翔體育館的電纜仍繼續(xù)。具體的工程造價(jià)清單表如下：1)建筑工程項(xiàng)目劃分表61。表61 建筑工程項(xiàng)目劃分表電纜線路工程（音樂(lè)樓到檸檬時(shí)代電纜溝約100米）紅河州網(wǎng)上估價(jià)1電纜溝工程包括材料運(yùn)輸、路面處理及土石方工程10元／米2電纜隧道工程包括材料運(yùn)輸、路面處理及土石方工程20元／米3電纜排管工程包括材料運(yùn)輸，排管敷設(shè)、混凝土澆制等15元／米合計(jì)總價(jià)（元）4500元2)要材料費(fèi)劃分表62。表62 主要材料費(fèi)劃分表序號(hào)名稱型號(hào)及規(guī)格單位數(shù)量單價(jià)（元）總價(jià)（元）1補(bǔ)償電容器個(gè)3610036002高壓聯(lián)絡(luò)柜JYN210臺(tái)160000600003電纜支架()中山電纜支架江門(mén)梅州/珠海電纜溝支架件50221100合計(jì)647003)施工費(fèi)用估計(jì)見(jiàn)表63。表63 主要材料費(fèi)劃分表名稱單位施工時(shí)間(天)施工人數(shù)(人)總價(jià)(元)施工費(fèi)80元/天/人10108000合計(jì)8000通過(guò)對(duì)學(xué)校5個(gè)變配電所的改造，得出改造前與改造后工程造價(jià)與節(jié)省的基本電費(fèi)情況如下：1)對(duì)紅河學(xué)院此次的改造，總的預(yù)算為 77200元，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)校的雙回路供電。2)由計(jì)算可知對(duì)紅河學(xué)院5個(gè)配電所改造后，變壓器在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)年約的總電能。，則5個(gè)變電所1年能節(jié)省的基本電費(fèi)為：。如果變壓器以一年12個(gè)月來(lái)計(jì)算，1年能節(jié)省的基本電費(fèi)為：元。根據(jù)以上的分析，一年大概能節(jié)省的基本電費(fèi)總計(jì)為：+174960=。綜上可知，對(duì)紅河學(xué)院的改造具有很強(qiáng)的實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)意義，能為學(xué)校節(jié)約更多的電能和經(jīng)濟(jì)成本開(kāi)支。第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)題目為紅河學(xué)院電網(wǎng)改造初步設(shè)計(jì)(改造后的短路計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、保護(hù)及工程造價(jià))。在設(shè)計(jì)中本著 “安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”基本原則這一主線來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)學(xué)校的供電情況的了解，負(fù)荷分析和改造后的方案。對(duì)改造后的變配電所，應(yīng)進(jìn)行短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、繼電保護(hù)、防雷保護(hù)及工程造價(jià)分析。本次設(shè)計(jì)也是對(duì)改造后的方案加以完善和確定。提高了電網(wǎng)的供電能力、供電質(zhì)量、供電可靠性，從而滿足用戶用電的需求。通過(guò)設(shè)計(jì)能了解整個(gè)校區(qū)的電能需求，最重要的是使我們所學(xué)的知識(shí)能應(yīng)用在實(shí)際中。培養(yǎng)了我們的綜合應(yīng)用知識(shí)能力，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。聯(lián)系我校的實(shí)際情況，進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，本次設(shè)計(jì)采用電氣主接線改造的方案一來(lái)計(jì)算，由于里仁校區(qū)和明德校區(qū)不是同一個(gè)電源系統(tǒng)供電。因此，短路計(jì)算分054線路和058線路來(lái)進(jìn)行。電氣設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)，是圍繞著短路電流來(lái)整定和計(jì)算的。任一變配電所發(fā)生故障或不正常運(yùn)行，將對(duì)校區(qū)部分用電區(qū)域造成很大影響，嚴(yán)重影響學(xué)生的生活及正常的教學(xué)秩序。從改善后的電網(wǎng)系統(tǒng)，可靠性和經(jīng)濟(jì)性考慮，對(duì)學(xué)校的電氣設(shè)備的選擇、繼電保護(hù)、