【導讀】早在七十年代末,日本就研制出了世界上第一套綜合數(shù)字式保護和控制系統(tǒng)。此后,美國、英國、法國、德國等一些發(fā)達國家也相繼在此領域內(nèi)取得不。在八十年代初,美國一家電力公司研制了IMPac模塊化保護和控制系。美國西屋公司和EPRI聯(lián)合研制出了SPCS變電站保護和控制綜合自動化系統(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化系統(tǒng)LSA678。合自動化目前在國外已得到了較普遍的應用。電氣集中控制裝置和集保護、控制及信號為一體的"四合一"裝置。與此同時,南京自動化研究院也開發(fā)出了220KV梅河口變電站綜合自動化系統(tǒng)。

　　

【正文】 變壓器 變壓器低壓側有時為了滿足同步或繼電保護的要求，設有一組電壓互感器。 根據(jù)以上配置原則和電壓互感器選擇和校驗條件選出電壓互感器如下： 湖南鐵路科技職業(yè)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（論文） 29 表 36 所選電壓互感器技術參數(shù) 安 裝 地 點 型 號 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側電壓互感器的電壓等級很高，不宜裝設熔斷器，下面對 10KV側熔斷器進行選擇。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行選擇。即： UN ≥ UNS ＝ 10KV )153( ? IN ≥ Ich ＝ 選擇結果如下表： 表 37 所選熔斷器技術參數(shù) 安 裝 地 點 型 號 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，一般應裝設避雷器；變壓器中心點接地必須裝設避雷器，并應接在變壓器與斷路器之間； 1 35KV 線路側一般不裝設避雷器。 本工程采用 110KV、 35KV 配電裝置構架上設避雷針； 10KV 配電裝置設獨 立避雷針進行直接雷保護。 為了防止反擊，主變構架上不設置避雷針。 采用避雷器來防止雷電侵入波對電器設備絕緣造成危害。避雷器的選擇，考慮湖南鐵路科技職業(yè)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（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期施加在金屬氧化物電阻片上，為了保證使用壽命，長期施加于避雷器上的運行電壓不可超過避雷器允許的持續(xù)運行電壓。避雷器選擇情況見下表： 表 38 所選避雷器技術參數(shù) 型 號 安裝地點 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 110 126 255 290 365 FZ35 35KV側 35 41 84 104 148 FZ110J 變壓器 110KV中性點 110 100 224 268 364 FZ40 變壓器 35KV中性點 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)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（論文） 31 防雷與接地方案的設計 4． 1 接地裝置的設計 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，如變壓器的中性點接地； 過電壓保護接地，是過電壓保護裝置或設備的金屬結構如避雷器、避雷針、避雷線接地。 保護接地，是一切正常時不帶電的電氣設備外殼、配電裝置的金屬結構（或構架）接地。 本次設計中，首先利用與地有可靠連接的各種金屬結構、管道和設備作為接地體。如果這些自然接地體的電阻能夠滿足要求時，可以 不再裝設人工接地體。為了將各種不同用途和各種不同電壓的電氣設備接地，應使用一個總的接地裝置。接地裝置的接地電阻，應滿足其中接地電阻最小的電氣設備的要求。若作接地有困難時，允許用絕緣臺來維護電氣設備，但此時只能站在臺上才可以觸及到有危險的未接地部分，并應防止同時和電氣設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 以下的中性點直接接地的電氣裝置中，電氣設備的外殼除另有規(guī)定的外一定要與電氣設備的接地中性點有金屬連接，用以保證接地短路時，以最短的速斷時間將網(wǎng)絡的故障段可靠地自動斷開。電壓為 1KV 以下的 交直流電氣設備，允許中性點直接接地或不接地。 電氣設備的人工接地體（如管子、扁鋼和圓鋼等）應盡可能使用在電氣設備所在地點附近，以保證對地電壓分配均勻。大接地短路電流電氣設備，一定要裝環(huán)形的接地體，并加裝均壓帶。設計接地裝置時，應考慮到一年四季都能保證接地電阻的要求值。由于是初步設計，對此，不作詳細述說。 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，由于是初步設計，所以只考慮 A類雷擊目的物的防雷保護，包括屋內(nèi)外配電室裝置、主控制樓、組合導線及母線橋等。 一、直擊雷 與感應雷保護。 湖南鐵路科技職業(yè)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（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架上，對于3560KV 的配電裝置，為防止雷擊時引起反擊閃絡的可能，一般采用獨立避雷針進行保護。如果需要將避雷針裝在構架上時，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。 安裝避雷針的架構支柱應與配電裝置的接地網(wǎng)相連，在避雷針的支柱附近，應加置輔助的集中接地裝置，其接地電阻不應大于 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。 在變壓器門型架構上，不得裝置避雷針。 在選擇獨立避雷針的裝設地點時，應盡量利用照明燈塔，在其上裝設避雷針。裝設獨立避雷針時，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：由獨立避雷針到配電裝置導電部分之間，以及到配電裝置電力設備與架構接地之間的空氣距離 Sk≥ +（ m），式中： h是被保護物考慮點的高度，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，可將保護線路的避雷線連接在配電裝置的出線門型架構上。電壓在 35KV60KV的屋外配電裝置，如將保護線路的避雷線連接在出線門型架構上，須滿足下列條件： （ 1） 、 3560KV 出線門型架構周圍半徑 20m 范圍內(nèi)，其接地電阻不應大于 5Ω，當土壤電阻率 ??P 時，這個范圍的半徑可增大至 30m。 （ 2）、 線路終端桿塔的接地電阻應不大于 10Ω； （ 3） 、在變壓器的 660KV 出口處裝設閥型避雷器。 主控制樓及屋內(nèi)配電裝置 對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構時，都將金屬部分進行可靠接地； （ 2） 、若屋頂為鋼筋混凝土結構時，應將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地； （ 3） 、若屋頂結構為非導電體時，采用避雷帶保護，該避雷帶的網(wǎng)格應為 810m，每隔 1020m 設引下線接地。 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，其接地電阻應湖南鐵路科技職業(yè)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（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 進線構架上，構架高為 ，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)有效保護高度按 =hx 和 二級計算。 經(jīng)計算和校驗，此種避雷針布置方式能保護變電站全部范圍。本變電站在 110KV進線和出線上均裝設了避雷線，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，能夠更有效地保護設備免受雷擊侵害。 二、配電裝置對侵入雷電波的保護。 采取措施：用閥型避雷器及與閥型避雷器相配合的進線保護段作為侵入雷電波的保護。進線保護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。 進線保護： （ a） 、 110220KV 及以上鐵塔、水泥混凝土電桿，沿全長架設避雷線，包括其出線； （ b） 、 35110KV 線路末端全線架設避雷線時，在變電站進線段 12km內(nèi)應進行直擊雷保護。 變壓器中性點的保護：為減少短路電流、大電流系統(tǒng)內(nèi)變壓器中性點可能斷開運行，若該變壓器中性點的絕緣不是按驪電壓設計，應在中性點裝閥型避雷器。該避雷器的滅弧電壓不應低于變壓器運行相電壓的 倍，工頻擊穿電壓應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絕緣的 沖擊強度可靠地配合。 對變壓器中性點的消弧線圈，為消除消弧線圈端部可能出現(xiàn)的過電壓，應與消弧線圈并聯(lián)安裝一個閥型避雷器，該避雷器的選擇條件為：滅弧電壓不低于 倍相電壓；工頻放電電壓應不低于 倍相電壓。 根據(jù)以上條件及有關規(guī)定，將避雷器選擇結果列表如下： 表 41 避雷器的選擇 電壓等級 型號 主變壓器中性點 2XFZ20 母線及出線 FZ110J 35KV母線及出線 FZ35 湖南鐵路科技職業(yè)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（論文） 34 母線及出線 FZ10 室內(nèi) FS10 避雷器安裝地點參見電氣主接線圖 湖南鐵路科技職業(yè)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（論文） 35 參考文獻 [1] 西北、東北電力設計院編《電力系統(tǒng)設計手冊》 [M] 上海人民出版社 1970 [2] 《電力工程電氣設計手冊》 [M]（電氣一次部分）水利電力部西北電力設計院編 [3]《電力工程電氣設計手冊》 [M]（電氣二次部分）水利電力部西北電力設計院編 [4] 《電力工程電氣設備手冊》 [M]（電氣一次部分）水利電力部西北電力設計院編 [5] 《電力工程電氣設備手冊》 [M]（電氣二次部分）水利電力部西北電力設計院編 [6] 丁毓山 雷振山 《中小型變電所實用設計手冊》 [M] 中 國水利水電出版社 [7]《變電所設計技術規(guī)程（ SDJ2— 79）》 水利電力出版社 [8]《高壓配電裝置設計技術規(guī)程（ SDJ2— 79）》 水利電力出版社 [9]《電氣測量儀表裝置設計技術規(guī)程（ SDJ2— 79）》 水利電力出版社 [10]《電力牽引供變電技術》中國鐵道出版社 湖南鐵路科技職業(yè)技術學院電子電氣系畢業(yè)設計（論文） 36 致 謝 在本次設計中，王向東老師對我們的設計進行了精心的指導和大力的幫助，使我們能順利的完成本次設計任務，首先，我們致以衷心的感謝和敬意！此外，本次設計也自始至終得到了電信學院各方的大力支持，在此表示感謝！ 通過本次設計，使我既鞏固了自己學過的專業(yè)知識，又學到了許多新知識。通過理論和實踐相結合，使得我們在校期間所學到的各方面知識得以融會貫通。在體會實際工作困難的同時，也深深的體會到實踐與理論的差距。設計中，既要全面掌握理論知識，又要結合于實際 。既要有信心，又要有耐心。通過查閱資料和請教老師，豐富了自己的理論知識，開闊了見識，對實際問題也有了全面的了解和掌握。在設計的過程中，在此，對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束。 由于本人水平有限，加之時間倉促，設計中疏漏和錯誤 之處在所難免，希望老師給予諒解，同時也希望老師加以批評和指正，使我在以后的學習和工作中取得更大的成績。