【正文】 形尺寸、檢修和運輸?shù)陌踩嚯x等因素確定的。變電所電氣總平面設(shè)計應(yīng)考慮各種電氣設(shè)備之間的有機(jī)聯(lián)系和一些特殊要求，還應(yīng)考慮與外界（出線方向、出線走廊和市政設(shè)施等）的配合。7 防雷保護(hù)設(shè)計本設(shè)計中過電壓保護(hù)僅研究雷電過電壓保護(hù)，進(jìn)行防雷保護(hù)設(shè)計。變電所中出現(xiàn)的雷電過電壓有兩個來源：（1）雷電直擊變電所，即直擊雷過電壓；（2）沿輸電線路入侵的雷電過電壓，即侵入雷電波過電壓。雷電放電所引起的雷電過電壓的幅值可高達(dá)數(shù)十萬伏、甚至數(shù)兆伏，電氣設(shè)備絕緣一般是難以耐受的，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障和停電事故的主要原因之一。變電所是多條輸電線路的交匯點和電力系統(tǒng)的樞紐，因此變電所的雷害事故比一般輸電線路上的要嚴(yán)重得多，往往導(dǎo)致大面積停電。此外，變電設(shè)備（主要是電力變壓器）的內(nèi)絕緣水平往往低于線路絕緣，而且不具有自恢復(fù)能力，一旦因雷電過電壓而發(fā)生擊穿，后果十分嚴(yán)重。因此，變電所的防雷保護(hù)設(shè)計是十分必要的，并且比輸電線路要更嚴(yán)格、措施更嚴(yán)密、可靠。 直擊雷保護(hù)設(shè)計 直擊雷保護(hù)裝置 直擊雷過電壓保護(hù)裝置，主要有避雷針避雷線避雷帶和鋼筋焊接成網(wǎng)等。我國大多數(shù)變電所采用的是避雷針，僅有少數(shù)變電所采用的有避雷線。因此，本所主要采用避雷針進(jìn)行直擊雷保護(hù)設(shè)計。避雷針是一類使雷電流順利瀉入地下和減低雷擊點的過電壓的保護(hù)裝置，它們必須有可靠的引下線和良好的接地裝置。按照安裝方式的不同，可將避雷針分為獨立避雷針和架構(gòu)避雷針。獨立避雷針是指具有自己專用的支座和接地裝置的避雷針，構(gòu)架避雷針是指裝設(shè)在配電裝置構(gòu)架上的避雷針。 避雷針的裝設(shè)原則 （1）獨立避雷針在非高土壤電阻率地區(qū)，其接地電阻不宜超過10Ω。獨立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石或瀝青地面。 （2）110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率大于1000Ωm的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立避雷針。否則，應(yīng)通過驗算，采取降低接地電阻或加強(qiáng)絕緣等措施。 （3）60kV的配電裝置，允許將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率大于500Ωm的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立避雷針。 （4）35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝避雷針。 （5）在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針（線）。 （6）獨立避雷針與配電裝置帶電部分、變電所電力設(shè)備接地部分、架構(gòu)接地部分之間的空氣中距離，應(yīng)符合式（）求： ≥ （）式中 —— 空氣中距離，m； —— 獨立避雷針的沖擊接地電阻，Ω； —— 避雷針校驗點的高度，m。 在一般情況下，空氣中距離不應(yīng)小于5m。 （7）獨立避雷針的接地裝置與變電所接地網(wǎng)間的地中距離，應(yīng)符合式（）要求： ≥ （）式中 —— 地中距離，m。 在一般情況下，地中距離不應(yīng)小于3m。 避雷針保護(hù)范圍計算為了表示避雷裝置的保護(hù)效能，通常采用“保護(hù)范圍”這個概念。所謂“保護(hù)范圍”只具有相對的意義，它只是對應(yīng)某一繞擊率而言的。%的繞擊率。這樣小的繞擊率一般可認(rèn)為其保護(hù)作用已是足夠可靠的了。 單支避雷針的保護(hù)范圍 它的保護(hù)范圍是一個以其本體為軸線的曲線圓錐體，像一座圓帳篷。 （1）避雷針在地面上的保護(hù)半徑應(yīng)按式（）計算： （）式中 ——保護(hù)半徑，m； ——避雷針高度，m。（2）在被保護(hù)物高度水平面上的保 護(hù)半徑應(yīng)按式（）確定： 單支避雷針的保護(hù)范圍 當(dāng)≥時， （）式中 ——避雷針在水平面上的保護(hù)半徑，m； ——被保護(hù)物的高度，m； ——避雷針的有效高度，m； ——高度修正系數(shù)，是考慮到避雷針很高時不與針高成正比增大而引入的一個修正系數(shù)。當(dāng)≤m時，；當(dāng)30m＜≤120m時，以下各式中值均同此。當(dāng)時， （） 多支等高避雷針的保護(hù)范圍 （1）三支等高避雷針的保護(hù)范圍：三支等高避雷針?biāo)纬傻娜切?的外側(cè)保護(hù)范圍，應(yīng)分別按兩支等高避雷針的計算方法確定；在三角形內(nèi)，只要在被保護(hù)物最大高度hx的水平面上，各相鄰避雷針間保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度bx≥0，那么三針組成的三角形中間部分都能受到三針的聯(lián)合保護(hù)。（2）四支及以上等高避雷針?biāo)纬傻乃慕切位蚨嘟切?，可先將其分成兩個或幾個三角形，然后分別按三支等高避雷針的方法計算，如各邊保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度bx≥0，則多邊形中間全部部分都處于聯(lián)合保護(hù)范圍之內(nèi)。 三支等高避雷針的保護(hù)范圍 四支等高避雷針的保護(hù)范圍 變電所直擊雷保護(hù)設(shè)計根據(jù)本所電氣總平面的布置情況，結(jié)合以上有關(guān)避雷針保護(hù)范圍計算的內(nèi)容，本所直擊雷保護(hù)設(shè)計中確定選用5支等高的同型號的獨立避雷針。計算過程詳見計算書，變電所避雷針平面及其保護(hù)范圍詳圖見附圖。 雷電侵入波保護(hù)設(shè)計 雷電侵入波保護(hù)裝置 即使采用了避雷針（線）對直擊雷進(jìn)行防護(hù)，仍不能排除電氣設(shè)備絕緣上會出現(xiàn)危險過電壓的可能性。首先，上述避雷裝置并不能保證100%的屏蔽效果，仍有一定的繞擊率；另外，從輸電線路上也可能有危及設(shè)備絕緣的過電壓波（雷電侵入波）傳入變電所。所以還需要另一類與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)的能限制過電壓波幅值的保護(hù)裝置，統(tǒng)稱為避雷器。按其發(fā)展歷史和保護(hù)性能的改進(jìn)過程，避雷器可分為：保護(hù)間隙、管式避雷器、普通閥式避雷器、磁吹避雷器、金屬氧化物避雷器等類型。除以上避雷器外，雷電侵入波保護(hù)通常還采用與避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段（用于架空線不設(shè)避雷線的情況）。 避雷器的配置原則 （1）避雷器的安裝位置和相數(shù)，應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并結(jié)合配電裝置的接線方式確定。 （2）避雷器至電氣設(shè)備的允許距離還與雷雨季節(jié)經(jīng)常運行的進(jìn)線回數(shù)有關(guān)。進(jìn)線回數(shù)越多，則允許距離可相應(yīng)增大。 （3）斷路器、隔離開關(guān)、電容器等電器的絕緣水平比變壓器為高。因此，避雷器至這些設(shè)備的最大允許電氣距離可增大。上述允許電器距離應(yīng)在各種長期可能的運行方式下都符合要求，但一般不考慮事故或檢修的短時運行方式。 雷電侵入波保護(hù)的具體設(shè)計根據(jù)雷電侵入波保護(hù)設(shè)計的經(jīng)驗，以及本所的具體情況，變電所雷電侵入波保護(hù)裝置主要采用閥式避雷器（變電所專用）；因本所110kV架空出線采用全線架設(shè)避雷線，且10kV出線為電纜下線，故本所不需采用保護(hù)進(jìn)線段?，F(xiàn)將分別針對不同設(shè)備來進(jìn)行具體防雷電侵入波保護(hù)設(shè)計。防雷設(shè)計計算結(jié)果:，35KV，10KV每段母線上均裝一個避雷器，10KV側(cè)一相上裝一個避雷器，故需裝一個避雷器避雷器選擇結(jié)果：110KV：FZ100J 組合方式: 4FZ30J35KV： FZ35 組合方式: 2FZ1510KV： FZ10 小結(jié)雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障和停電事故的主要原因之一。因此本設(shè)計中防雷保護(hù)是必須的，本章主要進(jìn)行了防直擊雷保護(hù)設(shè)計的計算，并詳細(xì)進(jìn)行了避雷針的布置及其保護(hù)范圍等方面的計算。第二篇 電氣二次部分8 變電所保護(hù)配置變電所中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運行的繼電保護(hù)裝置和自動裝置。電力設(shè)備和線路的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時可再增設(shè)輔助保護(hù)。主保護(hù)是為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求，有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和全線路故障的保護(hù)；后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，用以切除故障的保護(hù)，可分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種方式；輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡單保護(hù)。繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足“四性”要求，即可靠性、選擇性、靈敏性和速動性?？煽啃裕褐副Ｗo(hù)該動作時應(yīng)可靠動作，不該動作時應(yīng)可靠不動作；選擇性：指首先由故障設(shè)備或線路的保護(hù)切除故障，當(dāng)保護(hù)或斷路器拒動時，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)切除故障；靈敏性：指對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或異常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力；速動性：指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，限制故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍。變電所的繼電保護(hù)裝置和自動裝置，主要分為重要電力設(shè)備（主變壓器、電容器、母線和所用變等）和線路的保護(hù)裝置，現(xiàn)分別進(jìn)行各個的配置和整定計算。 主變壓器的保護(hù)配置 主變壓器是變電所中十分重要的電力設(shè)備，它的故障將對供電可靠性和變電所的正常運行帶來十分嚴(yán)重的負(fù)面影響。同時大容量的變壓器也是十分貴重的元件。因此，必須根據(jù)本所主變的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好、工作可靠的保護(hù)裝置。電力變壓器經(jīng)常發(fā)生的故障及異常運行方式，主要有以下類型： （1）繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地側(cè)的單相接地短路； （2）繞組的匝間短路； （3）外部相間短路引起的過電流； （4）中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓； （5）過負(fù)荷； （6）油面降低； （7）變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障。針對以上變壓器的常見故障及異常運行方式，結(jié)合本所具體情況，按照有關(guān)規(guī)程須配置以下保護(hù)裝置。 瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)是反應(yīng)于變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低而動作的變壓器主保護(hù)之一。它是反應(yīng)于油箱內(nèi)所產(chǎn)生的氣體或油流而動作的。其中，輕瓦斯保護(hù)反應(yīng)于油箱內(nèi)部故障所產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時產(chǎn)生的氣體而動作于發(fā)信號；重瓦斯保護(hù)反應(yīng)于油箱內(nèi)部故障所產(chǎn)生大量瓦斯時產(chǎn)生的油流而動作于跳開變壓器各側(cè)斷路器。瓦斯保護(hù)裝置的主要元件是瓦斯繼電器，它安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道上，油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體必須通過瓦斯繼電器才能流向油枕。目前，國內(nèi)廣泛應(yīng)用的是開口杯擋板式瓦斯繼電器，有兩對觸點引出，可以并聯(lián)使用。瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點是動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。同時，與縱聯(lián)差動保護(hù)同時作為變壓器的主保護(hù)，相互配合、補(bǔ)充，實現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)外及引出線上發(fā)生的各種故障。 縱聯(lián)差動保護(hù)縱聯(lián)差動保護(hù)是反應(yīng)于變壓器繞組和引出線的相間短路而動作于跳開變壓器各側(cè)斷路器的變壓器主保護(hù)之一。對其中性點直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用?？v聯(lián)差動保護(hù)裝置的主要元件是差動繼電器。國內(nèi)廣泛采用的有以下兩種類型：BCH—2型差動繼電器：它是帶短路線匝的速飽和變流器。它躲變壓器勵磁涌流的效果較BCH—1型好，且接線較簡單，但靈敏度較BCH—1型低。BCH—1型差動繼電器：它是在速飽和變流器的基礎(chǔ)上，增加了一組制動線圈。它躲外部故障時的不平衡電流效果較BCH—2型好，且靈敏度較之高?？v聯(lián)差動保護(hù)最大的特點就是能夠可靠地躲過各種不平衡電流而不致誤動作，且其保護(hù)范圍包括變壓器套管及其引下線，正好與瓦斯保護(hù)相配合，很好地對變壓器進(jìn)行了保護(hù)。 復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)反應(yīng)于變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流而動作的，在變壓器內(nèi)部故障時，作為瓦斯保護(hù)和縱聯(lián)差動保護(hù)的后備保護(hù)。本所主變?yōu)閱蝹?cè)電源的三繞組變壓器，該保護(hù)裝于主變電源（110kV）側(cè)和中壓（35kV）側(cè)。中壓側(cè)保護(hù)作為外部短路的后備保護(hù)，以較短時限跳開該側(cè)斷路器；高壓側(cè)保護(hù)作為變壓器內(nèi)部故障及低壓側(cè)外部短路的后備保護(hù)，帶兩個時限，以第一段時限（大于中壓側(cè)）跳開低壓側(cè)斷路器，以第二段時限跳開各側(cè)斷路器。復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)裝置區(qū)別于一般過電流保護(hù)的元件就是負(fù)序電壓繼電器和低電壓繼電器。負(fù)序電壓繼電器是反應(yīng)負(fù)序電壓增大而動作的過量繼電器；而低電壓繼電器是反應(yīng)線電壓降低而動作的欠量繼電器。與一般低電壓起動的過電流保護(hù)相比，復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)具有以下優(yōu)點： （1）在不對稱短路時，負(fù)序電壓繼電器的靈敏系數(shù)高； （2）當(dāng)經(jīng)變壓器后面發(fā)生不對稱短路時，電壓元件的工作情況與變壓器采用的接線方式無關(guān)； （3）在三相短路時，低電壓繼電器的靈敏系數(shù)也有所提高； （4）接線較簡單。 零序電流保護(hù)零序電流保護(hù)主要反應(yīng)于變壓器外部單相接地短路時引起的過電流而動作的后備保護(hù)。本所主變的110kV和35kV側(cè)引線上裝設(shè)零序電流保護(hù)裝置。零序電流保護(hù)可由兩段組成，每段各帶兩個時限，并均以較短的時限動作于縮小故障影響范圍，以較長的時限有選擇性地動作于跳開變壓器各側(cè)斷路器。當(dāng)有選擇性要求時，應(yīng)增設(shè)方向繼電器。零序Ⅰ段由靈敏Ⅰ段和不靈敏Ⅰ段組成。靈敏Ⅰ段是按躲過下一條線路出口出單相或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流和躲過斷路器三相觸頭不同期合閘時所出現(xiàn)的最大零序電流整定。靈敏Ⅰ段是對全相運行狀態(tài)下的接地故障起保護(hù)作用，具有較大的保護(hù)范圍；不靈敏Ⅰ段是為了在單相重合閘過程中，其它兩相又發(fā)生接地故障時，用以彌補(bǔ)失去靈敏Ⅰ段的缺點，盡快地將故障切除。零序Ⅱ段也有兩段組成。第一個是定值較大，能在正常運行方式和最大運行方式下，以較短的延時切除本線路上所發(fā)生的接地故障（Ⅱ段，按與下條線路的零序Ⅱ段相配合來整定）；第二個是具有較長的延時，能保證在各種運行方式下線路末端接地短路時，保護(hù)裝置具有足夠的靈敏