【正文】 雷擊線路時(shí)無(wú)論發(fā)生繞擊還是反擊，都會(huì)自雷擊點(diǎn)產(chǎn)生向變電站方向傳播的入侵電壓波，入侵電壓波。 變電 站 的侵入雷電波保護(hù) 配置原則 ： 變電站采用避雷針保護(hù)后，電氣設(shè)備幾乎可以免受直接雷擊。引下線數(shù)目盡可能多 些； （ 2）防止反擊：設(shè)備的接地點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離避雷針接地引下線的入地點(diǎn)，避雷針接地引下線盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備； （ 3）裝設(shè)集中接地裝置：上述接地應(yīng)與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其工頻接地電阻應(yīng)不大于 10Ω。 直擊雷保護(hù)的措施 對(duì)主廠房需裝設(shè)的直擊雷保護(hù)，或?yàn)榱吮Ｗo(hù)其他設(shè)備而在主廠房上裝設(shè)的避雷針，應(yīng)采取如下措施： 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ 1）加強(qiáng)分流：用扁鋼將所有避雷針?biāo)竭B接起來(lái)，并與主廠房?jī)?nèi)鋼筋焊接成一體。 變電站的直擊雷保護(hù) 為了避免變電站的電氣設(shè)備及其他建筑物遭受直接雷擊，需要裝設(shè)避雷針或避雷線，使被保護(hù)物體處于避雷針或避雷線的保護(hù)范圍之內(nèi)；同時(shí)還要求雷擊避雷針或避雷線時(shí) ，不應(yīng)對(duì)被保護(hù)物發(fā)生反擊。 所謂避雷針的保護(hù)范圍是指被保護(hù)物在此空間范圍內(nèi)不致遭受雷擊而言。因氧化鋅避雷器殘壓低，無(wú)法與放電間隙無(wú)法配合，故選用閥型避雷器。 避雷器的作用 專門(mén)用以限制過(guò)電壓的一種電氣設(shè)備，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作用電壓超過(guò)一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過(guò)電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備。單層式占地面積較大，通常采用成套開(kāi)關(guān)柜，以減 少占地面積。與三層式相比，它的造價(jià)較低，運(yùn)行和檢修較方便，但占地面積有所增加。三層式是將所有電器依其輕重分別布置在各層中，它具有安全、可靠性高，占地面積少等特點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工時(shí)間長(zhǎng)，造價(jià)較高，檢修和運(yùn)行不大方便。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個(gè)回路合用一個(gè)間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的 5%，但其耗鋼多，安裝檢修及運(yùn)行中條件均較差，一般適用下列情況： 1)配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)； 2)原有配電裝置需要擴(kuò)速，而場(chǎng)地受到限制； 3)場(chǎng)地狹窄或需要大量開(kāi)挖。缺點(diǎn)：上層隔離開(kāi)關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺(tái)，檢修不夠方便。這種布置是我國(guó)屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運(yùn)行方面和安裝搶修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。 (1)中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對(duì)地保持必要的高度，以 便工作售貨員能在地面安全地活動(dòng)，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。 成套配電裝置一般布置在屋內(nèi)，目前我國(guó)生產(chǎn)的 3～ 35kV的各種成套配電裝置，在發(fā)電廠和變電所中已被廣泛采用， 110～ 500kV的 SF6 全封閉組合電器也得到應(yīng)用。如有，在配電裝置結(jié)構(gòu)和占地面積等方面要留有余地。 (4)力求提高經(jīng)濟(jì)性 在滿足上述要求的前提下，電氣設(shè)備的布置應(yīng)緊湊，節(jié)省占地面積，節(jié)約鋼材、水泥和有色金屬等原材料，并降低造價(jià)。配電裝置的結(jié)構(gòu)和布置應(yīng)力求整齊、清晰，便于操作巡視和檢修；還應(yīng)裝設(shè)防誤操作的閉鎖裝置及連鎖裝置，以防帶負(fù)荷拉合隔離開(kāi)關(guān)、帶電拉接地線、誤拉合斷路器、誤入屋內(nèi)有電間隔。因此，要按照系統(tǒng)和自然條件以及有關(guān)規(guī)程要求合理選擇電氣設(shè)備，使選用電氣設(shè)備具有正確的技術(shù)參數(shù)，保證具有足夠的安全凈距；還應(yīng) 采取防火、防爆、蓄油和排油措施，考慮設(shè)備防水、防風(fēng)、抗震、耐污等性能。為此，配電裝置應(yīng)滿足下述基本要求。 屋外配電裝置的特點(diǎn)： (1)土建工程量和費(fèi)用較小，建設(shè)周期短 (2)擴(kuò)建比較方便； (3)相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)； (4)占地面積大； (5)受外界空氣影響，設(shè)備運(yùn)行條件較差，順加絕緣； (6)外界氣象變化對(duì)設(shè)備維修和操作有影響。按其組裝方式，又可分為：由電氣設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)組裝的配電裝置，稱為配式配電裝置和成套配電裝 置。它是按主接線的要求，由開(kāi)關(guān)設(shè)備，保護(hù)和測(cè)量電器，母線裝置和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成，用來(lái)接受和分配電能。對(duì)于母線型穿墻套管，應(yīng)校 核窗口允許穿過(guò)的母線尺寸 (2)具有倒替的穿墻套管額定電流 NI 應(yīng)大于回路中最大持續(xù)工作電流 maxgI 。 (2)額定電壓選擇：無(wú)論支柱絕緣子或套管均要符合產(chǎn)品電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求。在需要倒裝時(shí)，宜用懸掛式支柱絕緣子。用于屋內(nèi)時(shí)，一般采用聯(lián)合膠裝的多棱式支柱絕緣子。 (2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低，對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù) maxT 將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度 —經(jīng)濟(jì)電流密度 ),(J 導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式： JIS gmax? (3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按上 述情況選擇的導(dǎo)體截面 S ，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。 接 線 型 式 電網(wǎng)電壓 , kV 型 式 二次繞組電壓 ,V 接成開(kāi)口三角形輔助繞組電壓 ,V 一臺(tái) PT 不完全符形接線方式 3～ 35 單相式 100 無(wú)此繞組 Y0/Y0/? 110J～ 500J 單相式 100/ 3 100 3～ 60 單相式 100/ 3 100/3 3～ 15 三相五柱式 100 100/3（相） 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 母線及電纜截面的選擇 除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體截面，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 (2)配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無(wú)線電干擾等條件，確定導(dǎo)體的截面和導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)型式。 回路正常工作電流在 4000A 及以下時(shí)，一般選用矩形導(dǎo)體。常用的硬母線截面有矩形、槽型和管型。母線一般按母線材料、類型和布置方式；導(dǎo)體截面；電暈；熱穩(wěn)定；動(dòng)穩(wěn)定等項(xiàng)進(jìn)行選擇與校驗(yàn)。 110～ 220kV配電裝置中一般采 用半級(jí)式電磁式電壓互感器。 (3)按二次回路電壓選擇 電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測(cè)量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求，電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按下表選擇。 由于電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān)，所以用一臺(tái)電壓互感器對(duì)于不同 的準(zhǔn)確級(jí)有不同的容量，通常額定容量是指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確級(jí)的容量。 (5)種類和型式的選擇 : 選擇電流互感器種類和形式時(shí)，應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求，再根據(jù)安裝地點(diǎn)（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入式等）來(lái)選擇。 (3) 為保證互感器的準(zhǔn)確級(jí)，其二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量。對(duì)測(cè)量級(jí)電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確級(jí)，而當(dāng)其通過(guò)故障電流時(shí)則希望早已飽和，以便保護(hù)儀表不受短路電流的損害，保護(hù)級(jí)電流互感器主要在系統(tǒng)短路時(shí)工作，因此準(zhǔn)確級(jí)要求不高，在可能出現(xiàn)短路電流范圍內(nèi)誤差限制不超過(guò)10%。 電壓互感器的特點(diǎn)： (1)容量很小，類似于一臺(tái)小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上需要 有較高的安全系數(shù)； (2)二次側(cè)所接測(cè)量?jī)x表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)運(yùn)行，即開(kāi)路狀態(tài) 電流互感器的選擇條件 (1)電流互感器由于本身存在勵(lì)磁損耗和磁飽和的影響，使一次電流 1I 與 lI2 在數(shù)值和相華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 位上都有差異，即測(cè)量結(jié)果有誤差，所以選擇電流互感器應(yīng)根據(jù)測(cè)量時(shí)誤差的大小和準(zhǔn)確度來(lái)選擇。 (2)使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。本設(shè)計(jì) 220kV、 110kV 和 35kV側(cè)為屋外布置。 隔離開(kāi)關(guān)的類型很多，按安裝地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。 隔離開(kāi)關(guān)也是發(fā)電廠和變電所常用的電器，它需與斷路器配套使用。 隔離開(kāi)關(guān)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等要 素，進(jìn)行綜合的技華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定。 63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)和線路的隔離開(kāi)關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。 其中 ??? zdz tt ， 由??II? 和短路電流計(jì)算時(shí)間 t， 從《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料》圖 51 中查出短路電流周期分量等值時(shí)間 zt ，從而算出 dzt 。 (4) 動(dòng)穩(wěn)定： maxiich? 式中 chi ——三相短路電流沖擊值； maxi ——斷路器極限通過(guò)電流峰值。 (3) 開(kāi)斷電流（或開(kāi)斷容量） kddt II ? 式中 dtI ——斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間 t 秒的短路電流周期分量； kdI ——斷路器的 額定 開(kāi)斷 電流 ； 斷路器的實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間 t ,為繼電保護(hù)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器固有分閘時(shí)間之和。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 (2) 電流： maxgI （最大持續(xù)工作電流） NI? 。真空斷路器只適應(yīng)于 10kV電壓等級(jí)， 10kV采用真空斷路器。 斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和維護(hù)，并以技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確認(rèn)。其最大特點(diǎn)是能斷開(kāi)電路中負(fù)荷電流和短路電流。 高壓斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)，用它來(lái)倒換運(yùn)行方式，把 設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或電路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，能起保護(hù)作用。高壓斷路器的工作最為頻繁，地位最為關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。 1T 為額定載流量基準(zhǔn)下的環(huán)境溫度（ C ） 。 當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流 yI 可按下式修正 yI ，華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 21MMTTK TT?? ? 基中 K 為溫度修正系數(shù) 。 技術(shù)條件 (1)按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 電壓： 所選電器和電纜允許最高工作電壓 .maxgU 不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 nU 即 maxgN UU ? 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在 110kV及以下時(shí)為 NU ，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的 .maxgU 一般不超過(guò) NU 。 電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下保持正常運(yùn)行。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 短路計(jì)算基本假設(shè) (1)正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行； (2)所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同； (3)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； (4)不考慮短路 點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； (5)元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響； (6)系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路； 短路電流計(jì)算的步驟 (1)計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下； (2)給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖； (3)選擇短路點(diǎn)； (4)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。 (3)選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn) 行的接線方式。 (4)按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。 (2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保 證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。因此，我們都采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路 和單相接地短路。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 短路電流計(jì)算 概述 在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和 系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。 5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。 (2)電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過(guò)電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。所以，本次設(shè)計(jì)的變電所，選擇普通三繞組變壓器。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所，受功率端的負(fù)荷 大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。 分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢(shì)平衡