【導(dǎo)讀】早在七十年代末,日本就研制出了世界上第一套綜合數(shù)字式保護(hù)和控制系統(tǒng)。此后,美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼在此領(lǐng)域內(nèi)取得不。在八十年代初,美國(guó)一家電力公司研制了IMPac模塊化保護(hù)和控制系。美國(guó)西屋公司和EPRI聯(lián)合研制出了SPCS變電站保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。到1984年,瑞士的BBC公司首次推出了他們的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。的西門子公司又推出了他們研制的第一套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)LSA678。合自動(dòng)化目前在國(guó)外已得到了較普遍的應(yīng)用。電氣集中控制裝置和集保護(hù)、控制及信號(hào)為一體的"四合一"裝置。與此同時(shí),南京自動(dòng)化研究院也開發(fā)出了220KV梅河口變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　

【正文】 變壓器 變壓器低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同步或繼電保護(hù)的要求，設(shè)有一組電壓互感器。 根據(jù)以上配置原則和電壓互感器選擇和校驗(yàn)條件選出電壓互感器如下： 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 表 36 所選電壓互感器技術(shù)參數(shù) 安 裝 地 點(diǎn) 型 號(hào) 數(shù) 量 額 定 變 比 最 大 容 量 (VA) 110KV母線 TYD110/－ 6 3110000/3100/10 1200 35KV母線 JDJJ35 6 33500/310/10 1200 10KV母線 JSJW10 2 10000/100/100/3 960 020406080100第一季度 第三季度東部西部北部 與避雷器的選擇 一、熔斷器的選擇 由于 110KV和 35KV側(cè)電壓互感器的電壓等級(jí)很高，不宜裝設(shè)熔斷器，下面對(duì) 10KV側(cè)熔斷器進(jìn)行選擇。由于 PT 一次繞組電流很小，故熔斷器只需按額定電壓和開斷電流進(jìn)行選擇。即： UN ≥ UNS ＝ 10KV )153( ? IN ≥ Ich ＝ 選擇結(jié)果如下表： 表 37 所選熔斷器技術(shù)參數(shù) 安 裝 地 點(diǎn) 型 號(hào) 額定電壓（ KV） 額定電流（ A） 最大開斷電流（ KA） 斷流容量（ MVA） 10KV電壓互感器 RN2— 10/ 10 85 1000 二、 避雷器的選擇 根據(jù)避雷器配置原則，配電裝置的每組母線上，一般應(yīng)裝設(shè)避雷器；變壓器中心點(diǎn)接地必須裝設(shè)避雷器，并應(yīng)接在變壓器與斷路器之間； 1 35KV 線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。 本工程采用 110KV、 35KV 配電裝置構(gòu)架上設(shè)避雷針； 10KV 配電裝置設(shè)獨(dú) 立避雷針進(jìn)行直接雷保護(hù)。 為了防止反擊，主變構(gòu)架上不設(shè)置避雷針。 采用避雷器來防止雷電侵入波對(duì)電器設(shè)備絕緣造成危害。避雷器的選擇，考慮湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于碳化硅避雷器（磁吹避雷器），且沒有串聯(lián)間隙，保護(hù)特性好，沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本工程 110KV 和 35KV 系統(tǒng)中，采用氧化鋅避雷器。 由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓要長(zhǎng)期施加在金屬氧化物電阻片上，為了保證使用壽命，長(zhǎng)期施加于避雷器上的運(yùn)行電壓不可超過避雷器允許的持續(xù)運(yùn)行電壓。避雷器選擇情況見下表： 表 38 所選避雷器技術(shù)參數(shù) 型 號(hào) 安裝地點(diǎn) 額定電壓（ KV） 滅弧電壓（ KV） 工頻放電電壓（ KV） 沖擊放電電壓（ KV）不大于 不小于 不大于 FCZ110 110KV側(cè) 110 126 255 290 365 FZ35 35KV側(cè) 35 41 84 104 148 FZ110J 變壓器 110KV中性點(diǎn) 110 100 224 268 364 FZ40 變壓器 35KV中性點(diǎn) 40 50 98 121 154 FZ10 10KV母線 10 26 31 45 FS10 10KV出線 10 26 31 45 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 防雷與接地方案的設(shè)計(jì) 4． 1 接地裝置的設(shè)計(jì) 本變電站的接線裝置有以下三種： 工作接地，其作用是保證電力系統(tǒng)正常工作而接地，如變壓器的中性點(diǎn)接地； 過電壓保護(hù)接地，是過電壓保護(hù)裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)如避雷器、避雷針、避雷線接地。 保護(hù)接地，是一切正常時(shí)不帶電的電氣設(shè)備外殼、配電裝置的金屬結(jié)構(gòu)（或構(gòu)架）接地。 本次設(shè)計(jì)中，首先利用與地有可靠連接的各種金屬結(jié)構(gòu)、管道和設(shè)備作為接地體。如果這些自然接地體的電阻能夠滿足要求時(shí)，可以 不再裝設(shè)人工接地體。為了將各種不同用途和各種不同電壓的電氣設(shè)備接地，應(yīng)使用一個(gè)總的接地裝置。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。若作接地有困難時(shí)，允許用絕緣臺(tái)來維護(hù)電氣設(shè)備，但此時(shí)只能站在臺(tái)上才可以觸及到有危險(xiǎn)的未接地部分，并應(yīng)防止同時(shí)和電氣設(shè)備的不接地部分及與地有連接的建筑物相接觸。 在電壓為 1KV 以下的中性點(diǎn)直接接地的電氣裝置中，電氣設(shè)備的外殼除另有規(guī)定的外一定要與電氣設(shè)備的接地中性點(diǎn)有金屬連接，用以保證接地短路時(shí)，以最短的速斷時(shí)間將網(wǎng)絡(luò)的故障段可靠地自動(dòng)斷開。電壓為 1KV 以下的 交直流電氣設(shè)備，允許中性點(diǎn)直接接地或不接地。 電氣設(shè)備的人工接地體（如管子、扁鋼和圓鋼等）應(yīng)盡可能使用在電氣設(shè)備所在地點(diǎn)附近，以保證對(duì)地電壓分配均勻。大接地短路電流電氣設(shè)備，一定要裝環(huán)形的接地體，并加裝均壓帶。設(shè)計(jì)接地裝置時(shí)，應(yīng)考慮到一年四季都能保證接地電阻的要求值。由于是初步設(shè)計(jì)，對(duì)此，不作詳細(xì)述說。 變電站范圍內(nèi)雷擊目的物可分為 A 類、 BⅠ類、 BⅡ類、 BⅢ類和 C 類 5 等，由于是初步設(shè)計(jì)，所以只考慮 A類雷擊目的物的防雷保護(hù)，包括屋內(nèi)外配電室裝置、主控制樓、組合導(dǎo)線及母線橋等。 一、直擊雷 與感應(yīng)雷保護(hù)。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 電壓在 110KV 及以上的屋外配電裝置，可將避雷針裝在配電裝置構(gòu)架上，對(duì)于3560KV 的配電裝置，為防止雷擊時(shí)引起反擊閃絡(luò)的可能，一般采用獨(dú)立避雷針進(jìn)行保護(hù)。如果需要將避雷針裝在構(gòu)架上時(shí)，配電裝置接地網(wǎng)的接地電阻不得大于以下數(shù)值： 35KV 配電裝置為 1Ω， 60KV 配電裝置為 2Ω。 安裝避雷針的架構(gòu)支柱應(yīng)與配電裝置的接地網(wǎng)相連，在避雷針的支柱附近，應(yīng)加置輔助的集中接地裝置，其接地電阻不應(yīng)大于 10Ω。由避雷針與配電裝置接地網(wǎng)上的連接處起，至變壓器與接地網(wǎng)上的連接處起，沿接地線的距離不得小于 15m。 在變壓器門型架構(gòu)上，不得裝置避雷針。 在選擇獨(dú)立避雷針的裝設(shè)地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)盡量利用照明燈塔，在其上裝設(shè)避雷針。裝設(shè)獨(dú)立避雷針時(shí)，避雷針與配電裝置部分在地中、空氣中有一定的距離。 在地中：避雷針本身的接地裝置與最近的配電裝置接地網(wǎng)的地中距離 Sdi≥(m)，式中 R指的是獨(dú)立避雷針的接地電阻，在任何情況下， Sdi的值都不得小于3m。 在空氣中：由獨(dú)立避雷針到配電裝置導(dǎo)電部分之間，以及到配電裝置電力設(shè)備與架構(gòu)接地之間的空氣距離 Sk≥ +（ m），式中： h是被保護(hù)物考慮點(diǎn)的高度，在任何情況下， Sk的值不得小于 5m。 電壓為 110KV及以上的屋外配電裝置，可將保護(hù)線路的避雷線連接在配電裝置的出線門型架構(gòu)上。電壓在 35KV60KV的屋外配電裝置，如將保護(hù)線路的避雷線連接在出線門型架構(gòu)上，須滿足下列條件： （ 1） 、 3560KV 出線門型架構(gòu)周圍半徑 20m 范圍內(nèi)，其接地電阻不應(yīng)大于 5Ω，當(dāng)土壤電阻率 ??P 時(shí)，這個(gè)范圍的半徑可增大至 30m。 （ 2）、 線路終端桿塔的接地電阻應(yīng)不大于 10Ω； （ 3） 、在變壓器的 660KV 出口處裝設(shè)閥型避雷器。 主控制樓及屋內(nèi)配電裝置 對(duì)直擊雷的防雷措施如下： （ 1） 、若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，都將金屬部分進(jìn)行可靠接地； （ 2） 、若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地； （ 3） 、若屋頂結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體時(shí)，采用避雷帶保護(hù)，該避雷帶的網(wǎng)格應(yīng)為 810m，每隔 1020m 設(shè)引下線接地。 上述的接地可與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 不大于 10Ω。 本變電站安裝了五支避雷針。說明： 1避雷針裝在 110KV 進(jìn)線構(gòu)架上，構(gòu)架高為 ，該避雷針的有效高度為 ，則高 h=25m； 25避雷針裝在圍墻外， 距離圍墻 3m，其高度均為 30m。變電站內(nèi)有效保護(hù)高度按 =hx 和 二級(jí)計(jì)算。 經(jīng)計(jì)算和校驗(yàn)，此種避雷針布置方式能保護(hù)變電站全部范圍。本變電站在 110KV進(jìn)線和出線上均裝設(shè)了避雷線，每條回路的避雷線都為單根避雷線，避雷針與避雷線聯(lián)合起來，能夠更有效地保護(hù)設(shè)備免受雷擊侵害。 二、配電裝置對(duì)侵入雷電波的保護(hù)。 采取措施：用閥型避雷器及與閥型避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段作為侵入雷電波的保護(hù)。進(jìn)線保護(hù)段的作用在于利用本身的阻抗來限制雷電流幅值，利用本身的雷暈衰耗來降低雷電 流陡度。通過上述絕緣配合所需要的數(shù)值。 進(jìn)線保護(hù)： （ a） 、 110220KV 及以上鐵塔、水泥混凝土電桿，沿全長(zhǎng)架設(shè)避雷線，包括其出線； （ b） 、 35110KV 線路末端全線架設(shè)避雷線時(shí)，在變電站進(jìn)線段 12km內(nèi)應(yīng)進(jìn)行直擊雷保護(hù)。 變壓器中性點(diǎn)的保護(hù)：為減少短路電流、大電流系統(tǒng)內(nèi)變壓器中性點(diǎn)可能斷開運(yùn)行，若該變壓器中性點(diǎn)的絕緣不是按驪電壓設(shè)計(jì)，應(yīng)在中性點(diǎn)裝閥型避雷器。該避雷器的滅弧電壓不應(yīng)低于變壓器運(yùn)行相電壓的 倍，工頻擊穿電壓應(yīng)不低于最大允許電壓的 倍，沖擊擊穿電壓和殘壓與變壓器中性點(diǎn)絕緣的 沖擊強(qiáng)度可靠地配合。 對(duì)變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈，為消除消弧線圈端部可能出現(xiàn)的過電壓，應(yīng)與消弧線圈并聯(lián)安裝一個(gè)閥型避雷器，該避雷器的選擇條件為：滅弧電壓不低于 倍相電壓；工頻放電電壓應(yīng)不低于 倍相電壓。 根據(jù)以上條件及有關(guān)規(guī)定，將避雷器選擇結(jié)果列表如下： 表 41 避雷器的選擇 電壓等級(jí) 型號(hào) 主變壓器中性點(diǎn) 2XFZ20 母線及出線 FZ110J 35KV母線及出線 FZ35 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 母線及出線 FZ10 室內(nèi) FS10 避雷器安裝地點(diǎn)參見電氣主接線圖 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 參考文獻(xiàn) [1] 西北、東北電力設(shè)計(jì)院編《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [M] 上海人民出版社 1970 [2] 《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [M]（電氣一次部分）水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編 [3]《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [M]（電氣二次部分）水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編 [4] 《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》 [M]（電氣一次部分）水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編 [5] 《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》 [M]（電氣二次部分）水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院編 [6] 丁毓山 雷振山 《中小型變電所實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [M] 中 國(guó)水利水電出版社 [7]《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（ SDJ2— 79）》 水利電力出版社 [8]《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（ SDJ2— 79）》 水利電力出版社 [9]《電氣測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（ SDJ2— 79）》 水利電力出版社 [10]《電力牽引供變電技術(shù)》中國(guó)鐵道出版社 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 致 謝 在本次設(shè)計(jì)中，王向東老師對(duì)我們的設(shè)計(jì)進(jìn)行了精心的指導(dǎo)和大力的幫助，使我們能順利的完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)，首先，我們致以衷心的感謝和敬意！此外，本次設(shè)計(jì)也自始至終得到了電信學(xué)院各方的大力支持，在此表示感謝！ 通過本次設(shè)計(jì)，使我既鞏固了自己學(xué)過的專業(yè)知識(shí)，又學(xué)到了許多新知識(shí)。通過理論和實(shí)踐相結(jié)合，使得我們?cè)谛Ｆ陂g所學(xué)到的各方面知識(shí)得以融會(huì)貫通。在體會(huì)實(shí)際工作困難的同時(shí)，也深深的體會(huì)到實(shí)踐與理論的差距。設(shè)計(jì)中，既要全面掌握理論知識(shí)，又要結(jié)合于實(shí)際 。既要有信心，又要有耐心。通過查閱資料和請(qǐng)教老師，豐富了自己的理論知識(shí)，開闊了見識(shí)，對(duì)實(shí)際問題也有了全面的了解和掌握。在設(shè)計(jì)的過程中，在此，對(duì)全體老師的幫助表示衷心的感謝 !向各位老師致以最崇高的敬意 !我的本科生活也圓滿結(jié)束。 由于本人水平有限，加之時(shí)間倉促，設(shè)計(jì)中疏漏和錯(cuò)誤 之處在所難免，希望老師給予諒解，同時(shí)也希望老師加以批評(píng)和指正，使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中取得更大的成績(jī)。