【正文】 （423） （424）式中 —導(dǎo)線截面(mm2) —送電容量(KW)—線路額定電壓(KV) —經(jīng)濟(jì)電流密度(A/mm2)（1）500KV架空線的選擇500KV母線有5回架空線，負(fù)荷變化為600～800MVA，所以每回出線承擔(dān)最大負(fù)荷=，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。500KV輸電線一般采用四分裂，分裂間距可取200400mm，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6800小時(shí)，由《發(fā)電廠電氣部分》圖64查表得經(jīng)濟(jì)電流密度=(A/mm2) 。 （A） 查《電力系統(tǒng)設(shè)備選擇與實(shí)用計(jì)算》表235選擇LGJ—400四分裂鋼芯鋁鉸線。選用LGJQ4004表430 500KV架空線型號(hào)型號(hào)標(biāo)稱截面（mm2）股數(shù)/股徑（mm）計(jì)算外徑（mm）直流電阻（20℃，/km）安全電流（A）鋁鋼LGJQ40040028/19/840（2）220KV架空線的選擇220KV母線有10回架空線，負(fù)荷變化為200～300MVA，所以每回出線承擔(dān)最大負(fù)荷=，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。220KV輸電線一般采用二分裂，分裂間距可取100200mm，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6800小時(shí)，由《發(fā)電廠電氣部分》圖64查表得經(jīng)濟(jì)電流密度=(A/mm2) 。 查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》附表121選擇LGJ—630/45二分裂鋼芯鋁鉸線。表431 220KV架空線型號(hào)型號(hào)標(biāo)稱截面（mm2）股數(shù)/股徑（mm）計(jì)算外徑（mm）直流電阻（20℃，/km）安全電流（A）鋁鋼LGJ630/45630/4545/7/1187（3）35KV架空線的選擇35KV母線有12回架空線，負(fù)荷變化為300～600MVA，所以每回出線承擔(dān)最大負(fù)荷P=，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5800小時(shí)，由《發(fā)電廠電氣部分》圖64查表得經(jīng)濟(jì)電流密度=(A/mm2) 。 查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》附表121選擇LGJ800/100鋼芯鋁鉸線。表432 35KV架空線型號(hào)型號(hào)標(biāo)稱截面（mm2）股數(shù)/股徑（mm）計(jì)算外徑（mm）直流電阻（20℃，/km）安全電流（A）鋁鋼LGJ800/100800/10054/19/1402 電纜的選擇電力電纜用于發(fā)電機(jī)，電力變壓器，配電裝置之間的連接，電動(dòng)機(jī)與自用電源的連接，以及輸電線路的引出。(1)電纜應(yīng)按下列條件進(jìn)行選擇及校驗(yàn)① 型式：應(yīng)根據(jù)敷設(shè)環(huán)境及使用條件選擇電纜型式。② 按額定電壓選擇： （425）③ 按最大持續(xù)工作電流選擇電纜截面： （426） （427）上式中 —溫度修正系數(shù)；—電纜芯最高工作溫度（℃）；—對(duì)應(yīng)于額定載流量的基準(zhǔn)環(huán)境溫度（℃）；—實(shí)際環(huán)境溫度；—對(duì)應(yīng)于所選用電纜截面環(huán)境溫度為+25oC時(shí)，電纜長(zhǎng)期允許載流量(A)④ 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面及允許電壓降的校驗(yàn)，與裸導(dǎo)體計(jì)算相同⑤ 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： （428）—熱穩(wěn)定系數(shù)(2)電纜的選擇① 結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇 根據(jù)本設(shè)計(jì)內(nèi)容，選擇的型（交聯(lián)聚乙烯絕緣，聚氯乙烯護(hù)套、鋼帶凱裝、鋁芯）電纜。② 截面選擇因5000小時(shí)，按最大持續(xù)工作電流選擇，即 根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》式，表和附表，可計(jì)算溫度修正系數(shù)，得： 根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》圖取，可得： 根據(jù)所算載流量和截面積，根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》附表，可選表433 電纜參數(shù)纜芯截面額定電壓敷設(shè)方式載流量3535置空氣中110第五章 接地裝置的設(shè)計(jì) 接地裝置的布置 接地裝置布置的一般原則（1）一般原則為了將各種不同用途和各種不同電壓的電氣設(shè)備接地，一般應(yīng)使用一個(gè)總的接地裝置（其他規(guī)定中有不同要求時(shí)除外）。接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足其中接地電阻最小的電氣設(shè)備的要求。發(fā)電廠、變電所的接地裝置，除充分利用直接埋入地中或水中的自然接地體外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地體。對(duì)于3～10KV變、配電所，當(dāng)采用建筑物的基礎(chǔ)作接地體且接地電阻滿足規(guī)定值時(shí)，可不另設(shè)人工接地。在中性點(diǎn)直接地的低壓電力網(wǎng)中，電力設(shè)備的外殼應(yīng)采用低壓接零保護(hù)。在中性點(diǎn)非直接接地的低壓電力網(wǎng)中，變壓器低壓側(cè)的中性線或一個(gè)相線上，必須裝設(shè)擊穿保險(xiǎn)器。電氣設(shè)備的人工接地體應(yīng)盡可能是在電氣設(shè)備所在地點(diǎn)附近對(duì)地電壓分布均勻。大接地短路電流電氣設(shè)備，一般裝設(shè)環(huán)形接地體，并加裝均壓帶。在確定發(fā)電廠、變電所接地裝置的型式和布置時(shí)，應(yīng)降低接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)，使其不超過(guò)規(guī)定值。（2）接地范圍 ① 應(yīng)當(dāng)接地的部分：電機(jī)、變壓器、電氣，攜帶式及移動(dòng)式用電氣的底座和外殼；電氣設(shè)備傳動(dòng)裝置；互感器的二次線組，但繼電保護(hù)方面另有規(guī)定除外；配電屏與控制屏框架；屋外配電裝置的金屬構(gòu)架以及靠近帶電部分的金屬。② 接地電阻值工頻接地電阻允許值，大接地短路電流系統(tǒng)在一般電阻率地區(qū)或（表示流進(jìn)接地裝置的入地短路電流，單位A） 接地電阻的計(jì)算（1）工頻接地電阻允許值有效接地系統(tǒng)的接地電阻允許值① 一般情況下，接地裝置的接地電阻應(yīng)符合 （51）——計(jì)算用流經(jīng)接地裝置的入地短路電流② 當(dāng)時(shí)，要求（2）土壤電阻率 土壤電阻率在一年中是變化不定的，設(shè)計(jì)中采用的計(jì)算值為： （52）式中 ──實(shí)測(cè)土壤電阻率 ──季節(jié)系數(shù)根據(jù)內(nèi)蒙古地區(qū)土壤的特點(diǎn)為黃砂，經(jīng)參考土壤的電阻率參考值，查的土壤電阻率近似為。當(dāng)有三種電壓配電裝置時(shí)采用型布置，根據(jù)《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)參考資料》，變電站面積通過(guò)進(jìn)出線回?cái)?shù)及配電裝置布置初步估算：500KV配電裝置：長(zhǎng) 200m 寬 180m220KV配電裝置：長(zhǎng) 280m 寬 55m35KV配電裝置： 長(zhǎng) 180m 寬 60m（3）自然接地體接地電阻的估算 埋地管道 （管道系統(tǒng)長(zhǎng)度2km時(shí)） = （53）式中 ──管道的外半徑（ m ） ──接地體幾何中心埋深（ m ） ──接地體長(zhǎng)度（ m ） ──土壤電阻率（m）已知：=50m，設(shè)選取管道為水管其r=、h=2m=（4）人工接地體接地電阻的計(jì)算人工接地體通常是由垂直埋設(shè)的棒形接地體和水平接地體組合而成。以水平接地體為主，且邊緣閉合的復(fù)合接地體的接地電阻，此站分別采用環(huán)形接地網(wǎng)，兩接地網(wǎng)用2根接地干線連接。垂直體用=40，管距取10m，其間以mm的扁鋼連成環(huán)行。 （54）式中 ──閉和接地網(wǎng)的總面積； ──等值圓的半徑 接地網(wǎng)總面積為：接地網(wǎng)環(huán)總長(zhǎng)：所需鋼管根數(shù)：（根）垂直接地體總長(zhǎng)：500KV環(huán)內(nèi)均壓帶根數(shù)：（根）500KV環(huán)內(nèi)均壓帶總長(zhǎng)：220KV環(huán)內(nèi)均壓帶根數(shù)：（根）220KV環(huán)內(nèi)均壓帶總長(zhǎng)：35KV環(huán)內(nèi)均壓帶根數(shù)：（根）350KV環(huán)內(nèi)均壓帶總長(zhǎng)：接地體總長(zhǎng)：人工接地電阻：=接地裝置接地電阻： =本站為大接地系統(tǒng)，接地裝置采用水平接地體為主的復(fù)合接地裝置，接地電=，滿足要求。第六章 電力電容器保護(hù) 概述過(guò)去，在電力系統(tǒng)中，電力電容器作為無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，只裝在二次變電所和企業(yè)變電所中。在一次變電所一般是裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)作為無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，很少用電力電容器。近年來(lái)，由于電力電容器制造技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)單臺(tái)電容器的容量不斷增大，每千乏容量的造價(jià)不斷降低；電力電容器運(yùn)行的可靠性也在逐年提高。和同步調(diào)相機(jī)相比，電力電容器投資省、安裝快、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越突出。因此，在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中，在一次變電所也開(kāi)始大量采用電力電容器作為無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。新近投入運(yùn)行的220～500KV變電所，絕大多數(shù)都采用電力電容器和電抗器補(bǔ)償無(wú)功功率。一般將電容器分成若干組，每組容量為10～60Mvar。電力電容器在電力系統(tǒng)中的作用越來(lái)越大。電力電容器是一種靜止型無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，其主要缺點(diǎn)是它的調(diào)節(jié)特性不好。近年來(lái)，大容量高電壓晶閘管技術(shù)又獲得了新的發(fā)展。用晶閘管來(lái)控制輸出的靜止補(bǔ)償裝置已投入運(yùn)行。另外，有微處理機(jī)構(gòu)成的電容器自動(dòng)投切的控制裝置已經(jīng)制成。這些靜止補(bǔ)償裝置控制設(shè)備的出現(xiàn)，有效的改善了靜止補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)特性。這又為電力電容器在電力系統(tǒng)中的大量使用開(kāi)辟了新的途徑。對(duì)電力電容器運(yùn)行情況的調(diào)查資料表明，過(guò)去電力電容器在運(yùn)行中發(fā)生損壞的部分原因就是電力電容器的保護(hù)不夠完善。有的是保護(hù)配置不合理，有的是保護(hù)整定值不當(dāng)，也有的是保護(hù)間配合不好。所以，為了提高電力電容器運(yùn)行的可靠性，除了提高電容器本身的質(zhì)量，采用合理的接線和布置之外，配備完善的保護(hù)裝置是非常重要的。 電力電容器的故障和不正常運(yùn)行方式一組電容器是由若干臺(tái)電容器通過(guò)串并聯(lián)組合成的。電容器裝置常見(jiàn)的故障形式有單臺(tái)電容器的內(nèi)部故障，電容器的引線、套管對(duì)地和相間的短路故障。常見(jiàn)的不正常運(yùn)行方式有；由于系統(tǒng)電壓升高或因個(gè)別電容器切除后引起的過(guò)電壓；高次諧波引起的過(guò)電流；電源斷開(kāi)引起的失壓等。 電容器的內(nèi)部故障在一臺(tái)電容器的箱殼內(nèi)部，是由若干個(gè)芯子組成的。芯子又由若干個(gè)元件和絕緣件疊壓而成。元件是由電容器紙或聚丙烯膜紙復(fù)合或純膜作介質(zhì)，鋁箔作極板卷構(gòu)成。為適應(yīng)各種電壓和容量的需要，在芯子中元件之間接成串聯(lián)或并聯(lián)。電容器內(nèi)部故障一般是這樣形成的：電容器投入運(yùn)行后，極板之間的絕緣在高電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下，在制造過(guò)程中留下的某些薄弱環(huán)節(jié)處，開(kāi)始過(guò)熱、游離、直到局部擊穿。在運(yùn)行中，一臺(tái)電容器中的這種局部擊穿是很難發(fā)現(xiàn)的，個(gè)別元件的擊穿使得與之并聯(lián)的元件被短路。此時(shí)總的故障電流不大，絕緣分解的氣體也較少，箱殼內(nèi)壓力升高的不多。個(gè)別元件擊穿后引起與之串聯(lián)的元件電壓升高，絕緣紙間的電場(chǎng)強(qiáng)度加大，這就可能引起新的元件擊穿。再有元件擊穿后，剩余元件上的電壓就會(huì)進(jìn)一步升高，結(jié)果產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，最后導(dǎo)致一臺(tái)電容器的貫穿性短路。這種貫穿性擊穿后，通過(guò)箱殼內(nèi)部的故障電流較大，絕緣分解的氣體增多，使電容器箱殼內(nèi)壓力增高，常出現(xiàn)“鼓肚”或漏油現(xiàn)象。如果在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生貫穿性擊穿，內(nèi)壓力增高而來(lái)不及釋放，就有可能導(dǎo)致箱體爆裂、爆炸起火，擴(kuò)大事故。電容器內(nèi)部故障是電容器組最常見(jiàn)的一種故障。盡管電容器質(zhì)量在不斷的提高，故障率在不斷下降，但電容器的內(nèi)部故障仍然是電容器保護(hù)的主要目標(biāo)。 電容器外部的相間和接地故障電容器外部故障主要指的是電容器組和斷路器之間的引線、絕緣子、套管間的相間短路和對(duì)支架閃絡(luò)造成的接地故障。一次變電所，變壓器容量較大，其低壓側(cè)電容器回路的短路，因短路電流很大，如不加限制措施，有可能造成短路回路設(shè)備和導(dǎo)體的動(dòng)、熱穩(wěn)定被破壞。 電容器的工頻過(guò)電壓電容器的工頻過(guò)電壓，其中一個(gè)原因可能是由于系統(tǒng)電壓升高。例如，在變壓器輕負(fù)荷時(shí)，低壓側(cè)母線電壓升高而引起電容器承受的電壓過(guò)高；另一原因是一組電容器中個(gè)別電容器損壞切除或內(nèi)部擊穿，使串聯(lián)的電容器之間的電壓分布發(fā)生變化，剩余的電容器承受過(guò)電壓。電容器耐受過(guò)電壓的能力比較低，這是由電容器本身的特性決定的。電容器輸出的無(wú)功功率和內(nèi)部有功功率損耗均與兩端電壓的平方成正比，即輸出無(wú)功功率；內(nèi)部有功功率損耗。當(dāng)超過(guò)電容器的額定電壓時(shí)，箱殼內(nèi)的有功損耗增加的很快，溫度升高，游離增大，壽命降低。所以，電容器需裝設(shè)較完善的工頻過(guò)電壓保護(hù)，確保電容器在不超過(guò)最高允許電壓下和規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)運(yùn)行。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)，“（過(guò)度過(guò)程除外）下連續(xù)運(yùn)行”。我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定。 電容器組的暫態(tài)過(guò)電壓電容器組的暫態(tài)過(guò)電壓，主要是由于雷電產(chǎn)生的沖擊過(guò)電壓和在投切操作時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)電壓。由于這兩種原因產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)電壓必須用標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)電壓保護(hù)裝置予以消除。例如，配備避雷器，放電間隙等。一般來(lái)說(shuō)，電容器組具有吸收雷電沖擊過(guò)電壓的能力。在母線上接有并聯(lián)電容器組時(shí)，可以大幅度降低雷電沖擊過(guò)電壓的幅值。但電容器組并不是一個(gè)完善的過(guò)電壓保護(hù)裝置，電容器吸收雷電沖擊過(guò)電壓效果取決于電容器與雷電沖擊電壓引入點(diǎn)之間的電路參數(shù)和沖擊電壓作用的時(shí)間。投切操作產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)電壓主要是由于斷路器觸頭間產(chǎn)生電弧重燃現(xiàn)象，在投切控制回路設(shè)計(jì)上也要考慮這一問(wèn)題。對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓的保護(hù)問(wèn)題已經(jīng)超出了繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)范圍。 暫態(tài)過(guò)電流（涌流）在電容器投入時(shí)往往產(chǎn)生充電涌流，在電容器組段開(kāi)操作時(shí)，斷路器觸頭的重燃也能產(chǎn)生涌流。涌流的幅值、頻率、衰減時(shí)間常數(shù)等與回路的電容、電感、電阻，合閘瞬間電容器組的充電狀態(tài)、合閘回路的阻尼電阻等參數(shù)有關(guān)。在嚴(yán)重情況下涌流幅值可達(dá)電容器組額定電流的數(shù)十倍。涌流一般能在幾分之一的工頻周期內(nèi)衰減至零。涌流產(chǎn)生的電動(dòng)力，可能造成設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定的破壞，產(chǎn)生不良的電磁干擾和引起繼電保護(hù)的誤動(dòng)作。因此，一般采用串聯(lián)限流電抗器，降低涌流的幅值。 電容器組的失壓從電容器本身特