【正文】 32 變電站的直擊雷保護(hù) 避雷針裝設(shè)的基本原則 （ 1）被。為了使閥型避雷器不致負(fù)擔(dān)過重，應(yīng)在靠近變電所的一段線路上加強(qiáng)防雷措施，該線段就是所謂的“進(jìn)線段”。 變電所防雷接線的基本方式 過電壓波會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成重大危害，必須加以限制。 雷電波的危害：雷電波的電壓很高， 容易將變壓器、斷路器等電氣設(shè)備的絕緣擊穿。中小型 610kV 變電所的建筑不高，一般均較廠房低，通常不需令裝設(shè)避雷針保護(hù)。這些設(shè)備一旦發(fā)生雷擊破壞，將造成大面積的停電，同時(shí)這些設(shè)備比較貴重，損壞后修復(fù)又不很容易，會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此變電站的防雷保護(hù)要求十分可靠。 高壓熔斷器選擇結(jié)果 表 510 高壓熔斷器選擇結(jié)果 型號(hào) 額定電壓 (kV) 額定電流 (kA) 斷流容量 S(MVA) 備注 KN2 10 1000 保護(hù)電壓互感器 高壓熔斷器的校驗(yàn)及結(jié)果表 ? ?chZekd III 或//? 式中 ekdI —— 額定開斷電流 chI —— 沖擊電流有效值 ZI// —— 次暫態(tài)電流有效值 30 對(duì)于沒有限流作用的熔斷器選擇時(shí)用沖擊電流有效值 chI 校驗(yàn)；對(duì)于有限流作用的熔斷器選擇時(shí)，因?yàn)樵陔娏鬟^最大值之前已截?cái)?，故可不?jì)非周期分量的影響，而采用 ZI// 校驗(yàn)。 (6)對(duì)沒有限流作用的跌落式熔斷器，應(yīng)考慮短路電流的非周期分量，用全電流進(jìn)行斷流容量的校驗(yàn)。 (4)保護(hù)電壓互感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇，不必校驗(yàn)額定電流。 ②當(dāng)熔體內(nèi)通過電力變壓器的勵(lì)磁涌流時(shí)（一般按熔體通過該電流時(shí)的熔斷時(shí)間不小于 校驗(yàn)） . ③當(dāng)熔體內(nèi)通過保護(hù)范圍以外的短路電流及電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)等引起的沖擊電流時(shí)。 保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器熔體的額定電流可按下式選擇； nR KI?I 式中 K —— 系數(shù)，對(duì)于跌落式高壓熔斷器，取 ～ ；對(duì)于限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺(tái)電力熔斷器時(shí)，系數(shù)取 ～ ，當(dāng)為一組電力電容器時(shí)，取 ～ ； ncI —— 電力 電容器回路的額定電流， A。 (2)保護(hù)電力電容器的 高壓熔斷器的熔體，在下列正常情況下不應(yīng)誤熔斷： ①由于電網(wǎng)電壓升高、波形畸形等原因引起的電力電容器回路電流增大時(shí)。在此前提下，當(dāng)在本段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能在最短時(shí)間沒切斷故障。熔體額定電流選擇過大，將延長(zhǎng)熔斷時(shí)間，降低靈敏度；選擇過小，則不能保證保護(hù)的可靠性和選擇性。 (3)跌落式熔斷器在滅弧時(shí)，會(huì)噴出大量游離氣體，并發(fā)出很大的響聲，故一般只在屋外使用。 當(dāng)經(jīng)過驗(yàn)算，電器的絕緣強(qiáng)度可允許使用高一級(jí)電壓的熔斷器時(shí)，則應(yīng) 按電壓比折算，降低其額定的斷流容量。 校驗(yàn)發(fā)熱條件： Kie=0． 95*341=Igmax=,； 則發(fā)熱條件校驗(yàn)合格 高壓熔斷器的選擇及校驗(yàn) 參數(shù)的選擇 表 59 項(xiàng)目 參數(shù) 技術(shù)條件 正常工作條件 電壓、電流 保護(hù)特性 斷流容量、最大開斷電流，熔斷特性、最小熔斷電流 環(huán)境條件 環(huán)境溫度、最大風(fēng)速 ? 、污穢 ? 、海拔高度、地震烈度 當(dāng)在屋內(nèi)使用時(shí)，可不校驗(yàn)。 （ 2） 10kV 側(cè)母線 Igmax==*10=*4500/*10= (A) 28 查設(shè)備手冊(cè)可選擇 LJ95型 允許載流量為 341A。 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度： 查表 35KV 鋼芯鋁線的最小截面為 Amin=35 mm2 〈 A=70 mm2 所以機(jī)械強(qiáng)度滿足要求。 S= Igmax/J=查設(shè)備手冊(cè)表選擇標(biāo)準(zhǔn)截面 70 mm2的 LGJ70 鋼芯鋁絞線，載流量為 289A（ 20℃ ,70℃）其綜合矯正系數(shù)為 K=0． 95。部分導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度，見下表 53 導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式?jīng)Q定： JIS gmax? 式中 maxgI — 正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流。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。例如 35 kV 及以下，一般采 用三相鋁芯電纜； 110 kV 及以上采用單相充油電纜；直埋地下，一般選用鋼帶鎧裝電纜；敷設(shè)在高差較大地點(diǎn)，應(yīng)采用不滴流或塑料電纜。鋁的電阻率雖為銅的 倍，但密度只有銅的 %30 ，我國鋁的儲(chǔ)量豐富，價(jià)格較低，一般都采用鋁質(zhì)材料。銅的電阻率低，抗腐蝕性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度大，是很好的導(dǎo)體材料。 表 5— 7 電壓互感器選擇表 安裝地點(diǎn) 型號(hào) 額定電壓 /KV 各級(jí)次額定容量 /VA 原線圈 副線圈 輔助線圈 1級(jí) 3級(jí) 35KV JDJJ35 35/ 3 10KV JDZJ10 10/ 3 進(jìn)線與出線的選擇與校驗(yàn) 母線及電纜的選擇原則 敞露母線一般按下列各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)：（ 1）導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式；（ 2）導(dǎo)體截面；（ 3）機(jī)械強(qiáng)度；（ 4）電暈；（ 5）熱穩(wěn)定；（ 6）動(dòng)穩(wěn)定；電纜則按額定電壓和上述（ 1）、（ 2）、（ 4）項(xiàng)及允許的電壓降選擇和校 驗(yàn)。 35KV 母線電壓互感器的選擇： （ 1）一次電壓 U1： 〉 U1〉 U1=35kv Un=35kv （ 2）二次電壓 U2n=100/√ 3 （ 3）準(zhǔn)確等級(jí) : 1 級(jí) 選擇 JDJJ35 型電壓互感器 ,連接方式采用 V/V，分段母線上安裝兩臺(tái)。 根據(jù)上述條件，選擇如下： 26 35kV：母線選單相、戶外式電壓互感器。 （ 3） 10kV 側(cè)電流互感器： Igmax==*10=(KA) Ue=10KV 由于 10KV 選用為戶內(nèi)成套設(shè)備，所以選取和開關(guān)柜配套使用的型號(hào)： LMZ— 12/1500/5 電流互感器參數(shù)： 雷電沖擊耐受電壓（ kV）， 75 短時(shí)工頻耐受電壓（ kV）， 42 表 56電流互感器選型表 安裝地點(diǎn) 型號(hào) 35kV LVQB— 35 10kV LMZ— 12/1500/5 電壓互感器的選擇： 電壓互感器的選擇應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求，對(duì)于： （ 1） 320kV 配電裝置，宜采用油絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。 S) Q承受 =1**(kA2 （ 1） 35kV 側(cè)電流互感器： Igmax==*35=(A) Ue=35 KV 選?。?LVQB— 35， 600/5， （ 2）電流互感器參數(shù)：短時(shí)熱穩(wěn)定電流： ，動(dòng)穩(wěn)定電流： 80KA 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ich=(kA) ＜ 80 kA 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。 （ 3）差動(dòng)保護(hù) 對(duì)于差動(dòng)保護(hù)，要求在大電流、小電流接地系統(tǒng)中都要裝設(shè)電流互感器。 通常的配置要求 （ 1）測(cè)量?jī)x表和過流保護(hù)裝置 測(cè)量?jī)x表和過流保護(hù)裝置，要求在大電流接地系統(tǒng)中三相都裝設(shè)電路互感器。 （ 2）電流互感器 變電站中的各種測(cè)量?jī)x表、過流保護(hù)裝置與差動(dòng)保護(hù)等，都與電流互感器相連接，并且各種儀表和繼電保護(hù)對(duì)電流互感器的準(zhǔn)確 度等級(jí)及接線要求不同。 （ 3）按準(zhǔn)確度等級(jí)選擇 除以上兩點(diǎn)，選擇電壓互感器時(shí)還注意其準(zhǔn)確度等級(jí)及二次負(fù)荷容量。按額定電壓選擇，應(yīng)滿足 NTV UU ? 式中 TVU —— 電壓互感器銘牌標(biāo)出的額定電壓， kV； NU —— 電壓互感器安裝點(diǎn)的額定電壓， kV。 電壓互感器的選擇不需要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，選擇應(yīng)滿足一下條件。 電壓互感器的選擇 電壓互感器的選擇與配置，除應(yīng)滿足一次回路的額定電壓外，其容量與準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)滿足測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置的要求。如果容 量不足，可將兩個(gè)二次繞組串聯(lián)。 （ 3）開關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn)：對(duì)要求能開斷短路電流的開關(guān)設(shè)備，如斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即 maxOFF kSS?? 或 (3)maxOFF kII?? （ ） (3)maxkI? 、 maxkS? —— 三相短路電流與最大短路容量； OFFI 、 OFFS —— 斷路器的開斷電流與開斷容量。 按正常工作條件選擇設(shè)備 電氣設(shè)備的額定電壓 NU 不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 maxwU? ，即 maxNwUU?? （ ） 電氣設(shè)備的額定電流 NI 不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 maxwI ? 或計(jì)算電流 caI ，即 maxNwII?? （ ） 或 N caII? （ ） 按短路情況進(jìn)行校驗(yàn) （ 1）短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，有短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，導(dǎo)體和電氣各部件溫度（或熱量）不應(yīng)超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件，有 22 timaI t I t? ? （ ） I? —— 短路電流 的穩(wěn)態(tài)值； imat —— 短路電流的假想時(shí)間； tI —— 設(shè)備在 t 秒內(nèi)允許通過的短時(shí)熱穩(wěn)定電流； t —— 設(shè)備的熱穩(wěn)定時(shí)間。 電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不完全一樣，具體選擇方法也不完全相同，但其基本要求是一致的。安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理是選擇電氣設(shè)備的基本要求。在短路的實(shí)際計(jì)算中，常只用次暫態(tài)短路電流來計(jì)算短路功率，稱為次暫態(tài)功率 S ，即 3 avS U I? (） 無窮大容量電源系統(tǒng)三相短路電流 計(jì)算 無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流周期分量的幅值保持不變，又因?yàn)闊o窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三 相短路時(shí)，電源母線電壓不變，則有 3avp kUI X?? （ ） avU —— 計(jì)算點(diǎn)所在電壓級(jí)的平均額定電壓； kX? —— 歸算到電壓 avU 的短路回路總阻抗。對(duì)于周期分量，無論是否為無窮大容量電源系統(tǒng)，在短路后第一個(gè)周期內(nèi)都可以認(rèn)為是幅值恒定的正弦量，所以有 ? ?2 1 2 1s h s hI I K? ? ? （ ） 同樣，在高壓系統(tǒng)中通常取 ? ，則 ? 。無窮大容量電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流周期分量的幅值恒定不變，則有 pI I I??? (） (3)短路電流沖擊值 shi ：短路電流沖擊值，即在發(fā)生最大短路電流的條件下，短路發(fā)生后約半個(gè)周期出線短路電流最大可能的瞬時(shí)值，得 2sh shi K I? (） 15 式中 shK 稱為沖擊系數(shù)，是一個(gè)大于 1 小于 2 的系數(shù)，一般在高壓供電系統(tǒng)中通常取 ? ，故 ? 。 三相短路的有關(guān)物理量 （ 1）短路電流次暫態(tài)值 I ：短路電流次暫態(tài)值是指短路以后幅值最大的一個(gè)周期的短路電流周期分量的有效值。所謂無窮大容量電源系統(tǒng)知識(shí)一個(gè)相對(duì)概念，指電源系統(tǒng)的容量相對(duì)于用戶容量大得多，在發(fā)生三相短路時(shí)電源系統(tǒng)的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于短路回路的總阻抗，以致無論用戶負(fù)荷如何變化甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)的母線電壓都能基本維持不變。短路電流變化的暫態(tài)過程是很復(fù)雜的，與電源系統(tǒng)的容量有關(guān)。 （ 4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。 （ 2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 14 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 （ 1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5～ 10年）。 （ 5）各元件的電阻比電抗小得多，可以忽略不計(jì)，所以各元件均可用純電抗表示。即系統(tǒng)中各元件呈線性，參數(shù)恒定，可以運(yùn)用疊加原理。 （ 2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。 短路電流的計(jì)算條件 短路電流計(jì)算的目的 短路電流計(jì)算是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的基礎(chǔ)，主要用于解決以下問題； （ 1）選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備，如斷路器、互感器、電抗器、母線等； （ 2）合理配置繼電保護(hù)盒自動(dòng)裝置； （ 3）作為選擇和評(píng)價(jià)電氣主接線方案的依據(jù)； （ 4）接地裝置的設(shè)計(jì)及確定中性點(diǎn)接地方式。但是由于三相短路的短路電流最大，危害最嚴(yán)重；并且從計(jì)算方法上看，一切不對(duì)稱短 路的計(jì)算，都以對(duì)稱短路計(jì)算為基礎(chǔ)。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，不對(duì)稱短路發(fā)生的概率要比對(duì)稱短路的概率要大得多。其中三相短路也成為對(duì)稱短路，發(fā)生該種故障后系統(tǒng)與正常運(yùn)行一樣仍保持三相對(duì)稱。綜合比較 A、 B 兩方案 ,并考慮本變電站 10KV出線為 6 回，所以選擇 B 方案單母線分段 . 13 第 四章 短路電流計(jì)算 概述 所謂短路，是指電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之發(fā)生通路的情況。 B 方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)： （ 1）母線發(fā)生故障時(shí) ，僅故障母線停止工作，另一母線仍繼續(xù)工作； （ 2）對(duì)雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上，以保證對(duì)重要用戶的供電 （ 3）當(dāng)一段母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，必須斷開在該段母線上的全部電源和引出線，樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線路供電的用戶停電； （ 4）任一出線的開關(guān)檢修時(shí)，該回線路必須停止工作； （ 5）當(dāng)出線為雙回線時(shí)，會(huì)使架空線出現(xiàn)交叉跨越。 10KV 側(cè)主接線方案 A 方案：?jiǎn)文妇€接線 (見圖 31) B 方案：?jiǎn)文妇€分段接線 (見圖 32) 分析： A 方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)： （ 1）接線簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少、投資小、運(yùn)行操作方便且利于擴(kuò)建