【導(dǎo)讀】本課題實現(xiàn)了某機械修造廠全廠總降壓變電所的設(shè)計。首先確定總體放案，的電容器，再確定變壓器的接線方式。第三章對短路電流進行計算，以確定電。器設(shè)備，然后進行校驗，用以確定高壓開關(guān)柜的型號，高壓側(cè)采用JYN1-35型，低壓側(cè)選用JYN2-10型，且均能滿足要求，性能較為優(yōu)良。護、差動保護，并對保護進行了整定計算，做出保護設(shè)計圖。圖，最后對接地防雷進行了設(shè)計。定和電網(wǎng)的波動。

　　

【正文】 定的空間作為備用。 高壓配電室的門應(yīng)向外開，相鄰配電室之間有門時，應(yīng)雙向開啟，長度超過 7m時，應(yīng)設(shè)兩個門。設(shè)不能開啟的自然采光窗，防雨、雪及蛇鼠等小動物進入，耐火登記不應(yīng)低于二級。下圖是幾種布置方案。 第六章 配電裝置設(shè)計 31 第六章 配電裝置設(shè)計 32 開關(guān)柜的布置方式分為單列和雙列。其布置如下圖所示： 開關(guān)柜布置方式 i 柜后維護通道 柜前操作通道 固定式柜 手車式柜 單列布置 800 1500 單車長度 +1200 雙列面對面布置 800 2021 雙車長度 +900 雙列背對背布置 1000 1500 單車長度 +1200 靠墻布置 柜后與墻凈距應(yīng)大于 50mm，側(cè)面應(yīng)大于 200mm 本廠采用雙列布置節(jié)省建筑面積，兩端各有一個門，向外開啟。 （ 3）、低壓配電室 開關(guān)柜采用雙列布置，配電室高度最好為 。兩端各有一門，一個向外開啟，與控制室相連的雙向開啟。低壓配電室的防火登記不應(yīng)低于三級。 (4)高壓電容器室 本廠電容器采用雙列布置，兩柜之間的距離應(yīng)大于 2 米。電容器室設(shè)有通風窗采用自然通風，因為長度小于 7 米，因此只設(shè)有一個門。設(shè)有防雨、雪等小動物進入的設(shè)施。 (5)、控制室 控 制室通常與值班室合在一起，但本廠采用雙層布置，值班室與控制室分開，不但安全性提高，工作環(huán)境大為改善?？刂破?、中央信號屏、繼電器屏、變電所用電屏都安裝在控制室?？刂剖业奈恢玫脑O(shè)置應(yīng)朝南，且有良好的自然采光，室內(nèi)布置應(yīng)滿足控制操作人員進行出的方便，并應(yīng)設(shè)有兩個可向外開的出口，門應(yīng)向外開。值班室與高壓配電室宜直通或經(jīng)過通道相通。 值班室內(nèi)還應(yīng)考慮通信、照明問題。 (6)、在設(shè)計配電所時，還應(yīng)考慮節(jié)約土地和建筑費用，本廠采用雙層設(shè)計，在建筑面積增大很小的情況下，節(jié)約了土地面積，且工作環(huán)境大為改善，布線更為方便 ，更為安全。具體布置圖如下： 第六章 配電裝置設(shè)計 33 35 千伏總降壓變電站平面布置圖 第七章 防雷接地設(shè)計 34 第七章 防雷接地設(shè)計 供配電系統(tǒng)正常運行時，首先必須要保證人身安全和設(shè)備安全，由于供配電所內(nèi)存在跨步電壓和雷電過電壓，因此要進行防雷和接地保護，以保證其安全性。 防雷設(shè)計 過電壓的種類 過電壓是指在電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)的超正常工作要求并對其構(gòu)成威脅的電壓。過電壓按產(chǎn)生原因可分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓。 （ 1） 內(nèi)部過電壓 內(nèi)部過電 壓是由于電力系統(tǒng)正常操作、事故切換、發(fā)生故障或負荷驟變時引起的過電壓，可分為操作過電壓、弧光接地過電壓即諧振過電壓。 內(nèi)部過電壓的能量來自電力系統(tǒng)本身，經(jīng)驗表明，內(nèi)部過電壓一般不超過系統(tǒng)正常運行時額定相電壓的 34 倍，對電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。 （ 2） 雷電過電壓 雷電過電壓亦稱外部過電壓或大氣過電壓，是電力系統(tǒng)中的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。 雷電沖擊波的電壓幅值可高達一億伏，其電流幅值可高達幾十萬安，對電力系統(tǒng)的危害遠超過內(nèi)部過電壓。其可能毀壞電氣設(shè)備和線 路絕緣，燒毀線路，造成大面積長時間停電。因此必須采取有效措施加以防范。 雷電過電壓可分為直擊雷過電壓、感應(yīng)過電壓、和雷電侵入波。直擊雷過電壓是黨雷電直接擊中電氣設(shè)備、線路或建筑物時，強大的雷電流通過其流入大地，在被擊物上產(chǎn)生較高的電位降。感應(yīng)雷過電壓主要是雷電在架空線路上第七章 防雷接地設(shè)計 35 產(chǎn)生的大電流，流向兩端，造成極大的危害。雷電侵入波是由于直擊雷或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的高電壓雷電波，沿架空線路或金屬管道侵入變電所或用戶，成為雷電侵入波。這種雷電波侵入造成的危害占總數(shù)的一半以上。 防雷設(shè)備 一個完整的防雷設(shè)備由接閃 器或避雷器、引下線和接地裝置 3 部分組成。 （ 1）接閃器 接閃器是用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器的金屬桿稱為避雷針，主要用于保護露天變配電設(shè)備及建筑物；接閃器的金屬線稱避雷線或架空地線，主要用于保護輸電線路；接閃器的金屬帶、金屬網(wǎng)稱避雷帶、避雷網(wǎng)，主要用于保護建筑物。它們都是利用其高出被保護物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過引下線和接地裝置把雷電引向大地，使被保護的線路、設(shè)備、建筑物免受雷擊。 （ 2） 避雷器 避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。 避雷針的類型有閥型避雷器、排氣式避雷器、金屬氧化物避雷器、保護間隙。 變配電所的防雷保護 （ 1）防直擊雷 裝設(shè)避雷針以保護整個變配電所建筑物免遭直擊雷。 避雷針可以單獨立桿，也可利用戶外配電裝置的構(gòu)架。當雷擊避雷針時，強大的電流通過引下線和接地裝置泄入大地，避雷針及引下線上的高電位可能對附近的建筑物和變配電所設(shè)備發(fā)生“反擊閃絡(luò) ” . 為防止”反擊“事故的發(fā)生，應(yīng)注意以下規(guī)定與要求： a、獨立避雷針與被保護建筑物之間應(yīng)保持一定的距離，此距離與建筑物的第七章 防雷接地設(shè)計 36 防雷等級有關(guān)，但通常應(yīng)大于 5 米。 b 、獨 立避雷針應(yīng)裝設(shè)獨立的接地裝置，其接地體育被保護物的接地體之間也應(yīng)保護一定的地中距離，通常大于 3 米。 c 、獨立避雷針及接地裝置不應(yīng)設(shè)在人員經(jīng)常出入的地方。其與建筑物的出入口及人行道的距離不應(yīng)小于 3米，以限制跨步電壓。 （ 2）進線防雷保護 35 千伏電力線路一般不采用全線裝設(shè)避雷針來防止雷擊，但為了防止變電所附近線路上受到雷擊時，雷電壓沿線路侵入變電所內(nèi)損壞設(shè)備，需在進線 1— 2 千米段裝設(shè)避雷線，使該段線路免受直接雷擊。為了避雷線保護段以外的線路受雷擊時侵入變電所內(nèi)的過電壓有所限制，一般可在避雷線兩端處的線路上裝 設(shè)管型避雷器。進線段防雷保護接線方式如下圖所示： 當保護段以外的線路受雷擊時，雷電博導(dǎo)管型避雷器 F1 處，即對地放電，降低了雷電過電壓值。管型避雷器 F2 的作用是防止雷電侵入波在斷開的斷路器 QF產(chǎn)生過電壓擊壞斷路器。 （ 3） 配電裝置的防雷保護 為防止雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，對所內(nèi)的設(shè)備造成危害，特別是價值最高但絕緣相對薄弱的電力變壓器，在變配電所每段母線上裝設(shè)一組閥型避雷器，并盡量靠近變壓器，距離小于 5米。避雷針的接地線英語變壓器低壓側(cè)接地中性點及金屬外殼連在一起接地。如下圖所示： 第七章 防雷接地設(shè)計 37 建筑物 防雷接裝置的選擇與布置 （ 1）接閃器 接閃器的選擇應(yīng)準旬以下原則： a、避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管。 b、避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼。 c、避雷線一般采用鍍鋅鋼絞線，截面 235mm? 。 d、接閃器應(yīng)熱鍍鋅獲涂漆，但利用鋼筋混泥土構(gòu)件內(nèi)鋼筋作接閃器者除外。 （ 2）引下線 a、明裝引下線一般采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。 b、采用多根引下線時，為了便于測量接地電阻以及檢查引下線、接地 線的連接狀況，應(yīng)在各引下線距地面 米處接卡。 c、在易受機械損傷的地方，地面上約 保護設(shè)施。 （ 3）接地裝置 a、垂直埋設(shè)接地體一般采用角鋼、鋼管、圓鋼等，水平埋設(shè)的接得體采用扁鋼、圓鋼等。 b、垂直接地體的長度一般采用 米，為減小相鄰接地體的屏蔽效應(yīng)，垂直接地體的距離一般為 5 米，當受場地限制時，可適當減少。 c、接地體的埋深不應(yīng)小于 米，接地體應(yīng)遠離由于高溫影響等使土壤第七章 防雷接地設(shè)計 38 電阻升高的地方。 d、在土壤高電 阻率地區(qū)，為降低接地裝置的接地電阻，可采用下列措施 :換土、采用多地線外引接地裝置、接地體埋于地電阻率的較深土壤中、采用降阻劑。 e、埋設(shè)在土壤中的裝置，其連接應(yīng)采用焊接，并在焊接處作防腐處理。 避雷針的保護范圍 避雷針能否對被保護物進行保護，被保護物是否再起有效的保護范圍內(nèi)是很重要的，特別是對于供配電站來說。避雷針的保護范圍，以其能防護直擊雷的空間來表示，按國家新頒標準采用“滾球法”來確定。 由下圖來計算變電所需要的保護半徑： 避雷針的接地裝置 避雷針以裝設(shè)獨立的 接地裝置 防雷的接地裝置及避雷針引入線的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)符合接地體的規(guī)格要求。 為了防止雷擊情況下雷電流在接地裝置上產(chǎn)生的高電位對被保護建筑物和配電裝置及其接地裝置進行“反擊閃絡(luò)”，危及建筑物和配電裝置的安全，防直擊雷的接地裝置與建筑物和配電裝置及其接地體之間，應(yīng)有一定的安區(qū)距離，此距離與建筑物的防雷等級有關(guān)，但空氣中安全距離應(yīng)大于 5 米，地下的安全距離應(yīng)大于等于 3 米。 避雷針保護范圍的計算 避雷針能否對被保護建筑物進行保護，被保護建筑物是否再起有效的保護范圍內(nèi)是很重要的，避雷 針的保護范圍，以其能防護直擊雷的空間來表示，按新頒國家標準采用“滾球法”來確定。 第七章 防雷接地設(shè)計 39 “滾球法”就是選擇一個半徑為 rh 的滾球，沿需要防護直擊雷的部分滾動，如果球體只觸及接閃器或接閃器和地面，而不觸及需要保護的部位時，則該部位就在這個接閃器的保護范圍之內(nèi)，滾球半徑是按建筑物防雷類別確定的，見下表： 建筑物防雷類別 滾球半徑rh （ m） 避雷網(wǎng)格尺寸（ m） 第一類建筑物 30 55??或 64?? 第二類建筑物 45 10 10??或 12 8?? 第三類建筑物 60 20 20??或 24 16?? 變配電所屬于第一類建筑物。因此，滾球半徑為 30米。 （ 1）單只避雷針的保護范圍 單 只 避 雷 針 針 的 保 護 范 圍 如 下 圖 所 示 ： 按 下 列 方 法 確 定 。 當避雷 針高度 h rh? 時 a、距地面 rh 處作以平行于地面的平行線； b、以避雷針的針尖為圓心、 rh 為半徑，做弧線交平行線于 A、 B兩點； c、以 A、 B為圓心， rh 為半徑作弧線，該弧線與針尖相交，并與地面相切。由此弧線起到地面為止的整個錐形空間，就是避雷針的保護范圍。 避雷針在被保護物高度 xh 的 39。xx 平面上的保護半徑 xr 按下式計算： 第七章 防雷接地設(shè)計 40 xr ( 2 ) ( 2r x r xh h h h h h? ? ? ? 式中， rh 為滾球半徑，第一類建筑物為 30米。 當避雷針的高度 hrh 時，在避雷針上取高度 rh 的一點代替避雷針的針尖作圓心。余下的做法與避雷針高度 hrh 時相同。因此，本設(shè)計中變配電所當采用一只避雷針時，由上式知，保護半徑需 45 米，有計算知， xr = 米。不能滿足其保護范圍，單只避雷針不能滿足要求。 （ 2）兩只避雷針保護范圍 若單只避雷針不能滿足要求時，采用兩只避雷針進行保護，兩只避雷針的保護范圍如下圖所示。 在避雷針高度 h rh? 的情況下，當兩只避雷針之間的距離 D 2 (2 )rh h h??時應(yīng)按單只避雷針保護范圍計算，當 D 2 (2 )rh h h??時應(yīng)按上圖的方法計算。 a、每只避雷針保護范圍外側(cè)同單只避雷針一樣計算 b、兩只被雷針之間 C， E兩點位于兩針之間的垂直平分線上。在地面每側(cè)的最小保護寬度為： 20 2 ( 2 ) ( )2r Db h h h? ? ? 第七章 防雷接地設(shè)計 41 在 AOB 軸線上，距中心線任一點距離 x處，在保護范圍上邊線上的保護高度 xh為 39。xx 2 2 2( ) ( )2rr Dh h h x? ? ? ? ? 該保護范圍上邊線是以中心線距地面 rh 的一點 39。O 為圓心，以 22( ) ( )2r Dhh??半徑所作的圓弧 AB。 c、兩針間 AEBC 內(nèi)的保護范圍。 ACO， BCO， BEO， AEO部分的保護范圍確定方法相同，以 ACO 保護范圍為例，在任意保護 高度 xh 和 c點所處的垂直平面上以 rh作為遐想避雷針，按單只避雷針的方法計算。 d、確立 39。xx 平面上保護范圍。一單只避雷針的保護半徑 xr 為半徑，以 A， B 為圓心作弧線與四邊形相交。同樣以單只避雷針的（ 0 xrr? ）為半徑，以 E， C 為圓心作弧線與上述弧線相接，即為保護范圍。 本 設(shè)計若選用來那個只避雷針保護，根據(jù)避雷針裝設(shè)條件確定其合理的安裝位置。由此可以算出所需要的保護半徑為 22米。若選用兩只 30米高的避雷針，建筑物的高度 xh =9m， rh = 21 米，兩避雷針的保護邊緣的最低高度為 0h ， D= 米，因此， 0h ==, 0b =, 而 xh =15m, 因此保護半徑 xr = =27m最小保護半徑 21m. 及選用兩只 30 米高的避雷針可以滿足保護的要求。 總降壓變電站的防雷布置圖如下圖所示。