【正文】 電波沿導線運動至變電所，需裝設閥型避雷器等保護。（3） 雷電波的危害 雷電波的電壓很高，容易將變壓器、斷路器等電氣設備的絕緣擊穿。如果在電氣設備附近裝上避雷器，對雷電波的放電電壓比電氣設備絕緣的擊穿電壓低，所以當雷電波侵襲到電氣設備的附近時，避雷器現行放電，將雷電波削弱，可以保護電氣設備的絕緣免受雷電波的損壞。（4） 變電所防雷接線的基本方式過電壓波會對電氣設備造成重大危害，必須加以限制。限制這種過電壓波的主要方法是采用性能較好的閥型避雷器。為了使閥型避雷器不致負擔過重，應在靠近變電所的一段線路上加強防雷措施，該線段就是所謂的“進線段”。閥型避雷器配合以“進線段”，是現代變電所防雷接線的基本方式。63變電所的直擊雷保護避雷針裝設的基本原則（1） 被保護設備包括露天配電裝置及變電所中一些重要的隔離設備和建筑物。所有的被保護物都應該處在避雷針的保護范圍之內，使其免遭直擊雷。（2） 在主控制室配電裝置的房頂上不宜裝設避雷針，主要原因是在這些建筑物上裝設避雷針后，防止反擊雷有很大困難。因在配電室上裝設避雷針，落雷時屋內配電裝置會發(fā)生反擊事故。尤其是有些變電所裝用了晶體管保護裝置，往往在雷直擊時發(fā)生誤動作。在有爆炸危險的建筑物上，嚴禁裝設避雷針。（3） 應避免逆閃絡或反擊。如果避雷針與被保護設備間的絕緣距離不夠，就有可能在受雷擊后電位升高，使避雷針對保護設備又發(fā)生放電，這種現象叫做避雷針對被保護設備的逆閃絡或反擊。 顯而易見，逆閃絡仍將高電位加到保護設備上，因此仍然會造成電氣設備絕緣的損壞。64 避雷針高度的確定根據變電所的平面布置圖，采用四根等高避雷針對變電站進行防直擊雷保護。根據最小安全距離確定四根避雷針的具體位置如下圖61所示：計算能有效全部保護改變電站所需的避雷針高度：門型架構高： 橋型線路高：4 主變高：3 建筑物高：6 設避雷針高度小于30，則高度影響系數取1 獨立避雷針的高度為12小于30，原假設成立。校驗：即當選擇獨立避雷針的高度為12時，能有效全保護該變電所。65 變電所入侵波的保護避雷器變電站的雷電過電壓，主要是侵入雷電波過電壓，也就是線路上的直擊雷或感應雷過電壓行波沿導線傳導至變電所，由于變配電所有大量的配電設備，侵入雷電波過電壓對這些設備的絕緣構成了威脅，由雷電過電壓行波行至變電所后，傳輸通道的特性發(fā)生變化，最明顯的變化就是電氣設備的波阻抗與傳輸線路的波阻抗不一致，使波的行為復雜化，再由于避雷針動作前后對過電壓行波產生的不同作用，更使問題變得復雜化，因此對變配電所過電壓及其防護的精確計算工是一個極為復雜的問題，因此這里化作定性的討論。避雷器的作用是限制過電壓以保護電器設備，它實質上是一個放電器，當雷侵入波或操過過電壓超過某一電壓值時，避雷器將先于與其并聯(lián)的被保護設備放電，使過電壓值被限制，從而使電氣設備得到有效保護。對避雷器的基本要求：對于大接地電流系統(tǒng)，只要有一相存在工頻續(xù)流，就相當于單相短路對于小接地系統(tǒng)，若兩相或三相同時存在工頻續(xù)流，則相當于相間短路，因此避雷器必須切斷工頻續(xù)流以消防工頻短路，才能保證系統(tǒng)迅速恢復正常運行，因此，對避雷器有以下基本要求：（1）在過電壓作用下，避雷器應該先于被保護設備放電，這主要靠兩者之間 的伏秒特性配合來實現。（2）避雷器應具有一定的熄弧能力，以使在工頻續(xù)流第一次過零點時就能夠迅速地切斷工頻續(xù)流。為了使避雷器可靠地保護設備，首先必須滿足以下條件：（1）避雷器的伏秒特性應能與被保護設備配合，在任何過電壓波形下，避雷器伏秒特性都應在被保護物絕緣伏秒特性之下。（2）避雷器的殘壓要低于被保護設備的沖擊擊穿電壓。 根據上面的討論可知，一般采用閥式或金屬氧化物避雷器對變電站設備進行保護，避雷器一般安裝在母線上，應晝靠近變壓器和其他設備，避雷器與所有被保護設備的電氣距離均不能超過其最大允許值，若不能滿足要求，則應增設避雷器，本設計220KV側、110KV側采用閥式避雷器，10KV側采用氧化鋅避雷器。各種避雷器的主要應用場合（1）保護間隙和管式避雷器的作用是限制線路上的雷電過電壓，主要用于線路的過電壓保護，保護間隙主要用10KV以下低壓配電網線路的保護，管式避雷器主要用于發(fā)電廠、變電站進線段保護。（2）閥式避雷器和金屬氧化物避雷器主要用于發(fā)電廠和變電站中的過電壓保護。變電站的進線段保護進線段保護是指在進入變電站有1—2km這一段架空線路上加強防雷措施，因此將這段線路稱為進線段。 進線段保護的目的，一是要降低雷電流幅值，二是要降低雷電波陡度，因閥式避雷器的通流容量是有限的，且殘壓與電流大小相關，因此減少雷電流幅值很有必要，而被保護設備上電壓高出避雷器的部分與雷電波陡度成正比，或者說保護最大允許距離與雷電波陡度成反比，因此降低雷電波陡度是有好處的。變電所中限制雷電入侵波過電壓的主要措施是裝設避雷器。（1）在變電所進出線端分別裝設一組避雷器；（2）在10母線上裝設一組避雷器；（3）在主變上分別裝設一組避雷器；（4）該變電所進線為35雙回架空線路，提高線路耐雷水平，防止由雷擊線路引起的過電壓波入侵變電所。避雷器和避雷線的型號及安裝點如下表62所示：種類避雷器避雷線型號FZ35FZ10FCZ35LGJ30安裝點35進線端10母線主變壓器35線路66 接地體和接地網的設計（1）接地體的設計避雷針的接地體采用長3 規(guī)格為 的角鋼制成獨立垂直接地體。土壤電阻率取200，則接地電阻：從安全的角度考慮，接地體電阻應小于10，故采用多根垂直接地體并聯(lián)來降低接地電阻，則需要的角鋼根數為：避雷針的獨立接地體為9根角鋼并聯(lián)制成的垂直接地體。（2）接地網的設計變電所內需要有良好的接地裝置以滿足工作接地、保護接地和防雷接地的要求，一般做法是根據保護接地和工作接地要求敷設一個統(tǒng)一的接地網，然后再在避雷器與地網的連接點增加接地體以滿足防雷接地的要求。接地網通常用的扁鋼或直徑為20的圓鋼水平敷設，埋入地下。在水平距離與避雷針相距5的地方敷設地網。敷設地網的面積：接地網的總體接地電阻：。在該范圍內，符合要求。第七章 繼電保護的配置71繼電保護的基本知識在變電所的設計和運行中，應當考慮到電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行的可能性，如設備的相間短路、對地短路及過負荷等故障。為了保證對用戶的可靠供電，防止電氣設備的損壞及事故擴大，應盡快地將故障切除。這個任務靠運行人員進行手動操作控制是無法實現的，必須由繼電保護裝置自動地、迅速地、有選擇性地將故障設備切除，而當不正常運行情況時，要自動地發(fā)出信號以便及時處理，這就是繼電保護的任務。① 繼電保護設計的方法② 設計繼電保護前首先會想到，應該采用哪些保護裝置，各種保護之間如何進行配合，這些問題處理是否合理，不僅可能影響電力系統(tǒng)的安全運行，而且還關系到有關部門的安全生產。③ 合理選擇繼電保護方式、正確進行正定計算和擬定接線圖是非常重要的。繼電保護內容設計一般分為兩個階段進行，即初步設計階段和技術設計階段。 初步設計根據電力網的結構，為保護系統(tǒng)安全運行和生產單位用電可靠，從保護裝置的快速性、選擇性、靈敏性、可靠性出發(fā)，選定保護方式，確定整定值。因此，初步設計是確定繼電保護設計方案是否合理的重要階段。⑵技術設計在核準初步設計的基礎上進行技術設計，主要任務是擬定保護和自動裝置的原理接線圖，選定所用繼電器和輔助裝置的型號，并提出設備訂貨清單。⑶兩個設計階段結合根據工程需要，在某些情況下也可以把初步設計和技術設計兩個設計階段結合起來進行。⑷繼電保護設計應力求簡單在設計繼電保護時應力求簡單，采用簡單的保護裝置來達到系統(tǒng)所提出要求。只有當簡單保護不能滿足要求時，才考慮采用復雜的保護。運行經驗證明：保護裝置越簡單，調整試驗也越簡單，而工作可靠性越高。72輸電線路的保護配置10~35KV中性點非直接接地電網中，輸電線路的相間短路保護必須動作于斷路器跳閘。單相接地時，由于故障點的接地電流很小（因而該電網又稱為小電流接地系統(tǒng)），三相之間的線電壓仍然保持對稱，對負荷供電沒有影響，因此，在一般情況下允許再繼續(xù)運行1~2h，而不必立即跳閘，這也是采用中性點非直接接地運行的主要優(yōu)點。但是在單相接地以后，其他兩相對地電壓要升高倍。為了防止故障進一步擴大成兩點接地或相間短路，應及時發(fā)出信號，以便運行人員采取措施予以消除。因此，在單相接地時，一般只要求繼電保護能有選擇性地發(fā)出信號，而不必跳閘。但當單相接地對人身安全和設備安全構成威脅時，則應動作于跳閘。10~35KV中性點非直接接地電網，其輸電線路應針對相間短路和單相接地故障配置相應的保護裝置。721相間短路保護的配置相間短路保護一般均采用兩相式電流保護。對單側電源線路，一般裝設兩段式電流保護。第Ⅰ段為不帶時限的電流速斷保護，第Ⅱ段為待時限的過電流保護。對于35KV的線路，必要時也可采用三段式電流保護，即在上述兩段式保護的基礎上，再增設一段帶時限的電流速段保護。無論兩段式或三段式電流保護，均可稱作為階段式電流保護。也可根據需要對35KV線路采用階段式的電流、電壓保護。對雙側電源線路，一般裝設帶或不帶方向元件的階段式電流電壓保護。當電流電壓保護不能滿足靈敏性要求時，可采用簡化的距離保護對短線路（＜4km），當采用電壓電流保護不能滿足選擇性、靈敏性和速動性要求時宜采用縱聯(lián)差動保護作為主保護，以帶方向或不帶方向的電流保護作為后備保護。對平行線路，可裝設橫聯(lián)方向差動保護或電流平衡保護作為主保護，以接于兩回線路電流之和的電流保護作后備保護。722過負荷保護的配置對可能時常出現過負荷的電纜線路，或電纜與架空混合線路，應裝設過負荷保護。保護宜帶時限動作與信號，必要時可動作于跳閘。723單相接地保護由于中性點非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時電氣量的特殊性，對單相接地故障可采用無選擇性的絕緣檢視信號裝置或有選擇性的小電流接地信號裝置。對于出線較少的中性點不接地電網，可采用無選擇性的絕緣監(jiān)視信號裝置。該裝置動作后，靠人工選線找出故障線路。有條件的應裝設具有選擇性、動作于信號的單相接地保護。對于出現較多的中性點不接地電網，可采用零序電流保護及零序功率方向保護等有選擇性的小電流接地信號裝置。目前，有選擇性的接地保護廣泛采用微機選線裝置，其原理是利用基波零序電流的數值大小和方向做自動接地選線的依據。另外，根據人身和設備安全的要求，必要時應裝設動作于跳閘的單線接地保護。中性點經消弧線圈接地的電網，故障線路的零序電流方向與非故障線路的零序電流方向完全相同，而數值大小也無明顯差異。所以在中性點經消弧線圈接地的電網中，就不能利用基波零序電流的數值大小和方向來構成接地保護的依據，也不能利用基波零序電流的數值大小和方向做自動接地選線的依據。故中性點經消弧線圈接地的電網，可采用無選擇性的絕緣監(jiān)視信號裝置，但不可采用零序電流保護及零序功率方向保護等小電流接地信號裝置。中性點經消弧線圈接地電網發(fā)生單相接地時，比較有效的判別接地的方案是5次諧波判別法和有功分量判別法。故一般采用5次諧波判別法與基波零序電流判別法構成的接地選線裝置。為了提高接地判別的準確率，當消弧線圈采用自動跟蹤消弧線圈并經阻尼電阻接地時，系統(tǒng)單相接地選線可采用基波有功分量判別法原理構成的接地選線裝置724輸電線路的保護配置結果待設計變電站35KV和10KV側的線路相間短路保護應配置三段式電流保護；單相接地保護應配置絕緣監(jiān)視信號裝置。輸電線路保護配置結果表：35KV進線10KV出線相間短路保護三段式電流保護三段式電流保護單相接地保護絕緣監(jiān)視信號裝置絕緣監(jiān)視信號裝置73變壓器的保護 變壓器的保護分為電量保護和非電量保護。反應變壓器故障的保護動作于跳閘，反應變壓器不正常工作狀態(tài)的保護動作于發(fā)信號。 對于上述故障和不正常工作狀態(tài)，變壓器應裝設如下保護：(1) 氣體保護。反應油箱故障和油面降低。(2) 縱差保護或電流速斷保護。反應變壓器繞組和引出線的相間短路、中性點直接接地側繞組和引出線的接地短路。電流速斷保護適用于以下場合：，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，應裝設電流速斷保護。縱差保護適用于以下場合：1)。2)容量為10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器。3)容量為2MVA及以上的變壓器，當采用電流速斷保護靈敏度不滿足要求時，應采用縱差保護。(3)相間短路后備保護。反應外部相間短路引起的過電流和作為氣體保護、縱差保護或電流速斷保護的后備保護。例如：過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護、負序過電流保護等。(4)零序保護。用于反應變壓器高壓側（或中壓側），以及外部元件的接地短路。變壓器中性點直接接地運行，應裝設零序電流保護；變壓器中性點可能接地或不接地運行時，應裝設零序過電流、電壓保護。(5)過負荷保護。反應變壓器過負荷。(6)過勵磁保護。反應500kV及以上變壓器過勵磁。待設計變電站主變壓器的保護配置如下：主保護：瓦斯保護和縱聯(lián)差動保護相間后備保護：過電流保護和復合電壓啟動的過流保護接地短路保護：零序電流保護其他保護：過負荷保護所用變的保護配置與主變壓器基本相同。由于所用變的容量較小，其住保護為瓦斯保護和電流速斷保護。變壓器的保護配置結果表：主變所用變主保護瓦斯、縱聯(lián)差動瓦斯、電流速斷保護相間后備保護復合電壓啟動過電流復合電壓過電流接地后備保護零序過電流、電壓零序過電流、電壓其他保護過負荷、過勵磁保護過負荷保護74母線保護母線保護的方式通常分為兩種：一是利用供電元件的保護兼作母線故障的保護；二是采用專用的母線保護。利用供電元件的保護兼作母線故障的保護在不太重要的較低電壓的廠、站中可以利用供電設備（發(fā)電機