【正文】 避雷針是對(duì)雷電場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)附加電場(chǎng)，使雷電場(chǎng)畸變，從而將雷云放電的通道，由原來(lái)可能向被保護(hù)物體發(fā)展的方向，吸引到避雷針本身，然后經(jīng)與避雷針相連的引下線和接地裝置，將雷電流泄放到大地中去。setI石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)37第 8 章 變電所的防雷與接地 概述雷電過(guò)電壓又稱大氣過(guò)電壓，也稱外部過(guò)電壓，它是由于電力系統(tǒng)中的設(shè)備、線路等遭受來(lái)自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過(guò)電壓，其電壓幅值高達(dá) 1 億伏，其電流幅值可高過(guò)幾十萬(wàn)安，因此對(duì)供電系統(tǒng)危害極大，必須加以防護(hù)。保護(hù)的啟動(dòng)電流按照躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即 (76)?式中， —可靠系數(shù)，取 ；relK —返回系數(shù)，取 ；r —變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流(A)。后備保護(hù)的作用是為了防止由外部故障引起的變壓器繞組過(guò)電流，并作為相鄰元件保護(hù)的后備以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障時(shí)主保護(hù)的后備。變壓器發(fā)生輕微故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體較少且速度慢，由于油枕處在油箱的上方，氣體沿管道上升，使氣體繼電器內(nèi)的油面下降，當(dāng)下降到動(dòng)作門檻時(shí)，輕瓦斯動(dòng)作，發(fā)出警告信號(hào) [2]。利用這種氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置，稱為瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)存在故障時(shí)，在故障電流和故障點(diǎn)電弧的作用下，變壓器油和其他絕緣材料會(huì)因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。relK帶入得 ，折算到二次側(cè)為 ，取最大值 。?? ?(2)應(yīng)躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流，即 (74)???式中， —可靠系數(shù)，可取 到 ；relK—變壓器一次側(cè)電流， ?求得 ，折算到二次側(cè)為 。1 2TA ??zaf式中， —有變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差，由于本設(shè)計(jì)沒(méi)有分接U頭，所以取 0；—非周期分量系數(shù)，取 ；npK—電流互感器同型系數(shù)，取 1；st—外部短路故障時(shí)最大短路電流(kA)。石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)35 (73) )(kstnpzaIKUfI???是由于電流互感器計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引|3/1| 2TATAzanf???起的相對(duì)誤差。為了保證正常運(yùn)行及外部故障情3況下差動(dòng)回路沒(méi)有電流，該側(cè)電流互感器的變比也要增加 倍，即兩側(cè)電流互3感器變比的選擇應(yīng)該滿足： (71)312TAn?變壓器兩側(cè)電流互感器采取不同的接線方式，Y 側(cè)采用 Y，d11 接線方式，將兩相電流差接入差動(dòng)繼電器內(nèi)，將各相電流直接接入差動(dòng)繼電器內(nèi)。石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)34第 7 章 繼電保護(hù) 電力變壓器保護(hù)GB500621992《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 》規(guī)定：對(duì)電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置：①繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路；②繞組的匝間短路；③外部相間短路引起的過(guò)電流；④過(guò)負(fù)荷；⑤中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓；⑥油面降低；⑦變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障 [2]。2min35A?電纜的選擇石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)33按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算導(dǎo)線截面，查相關(guān)資料得 ,因此2ec73A/?22ec ??選最接近的標(biāo)準(zhǔn)截面 95 ，即選 YJV95 型交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。校驗(yàn)發(fā)熱條件，查得 LGJ150 的允許載流量 ,因此滿172AI5I30al ??足發(fā)熱條件。本開(kāi)關(guān)柜能滿足 GB390DL40IEC298 等標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且具有防止誤操作斷路器、防止帶負(fù)荷推拉手車、防止帶電關(guān)合接地開(kāi)關(guān)、防止接地開(kāi)關(guān)在接地位置時(shí)送電和防止誤入帶電間隔等“五防” 功能，主要技術(shù)參數(shù)如表 65。表 64 開(kāi)關(guān)柜項(xiàng)目 單位 參數(shù)額定電壓 kV 額定電流 A 1600額定短路開(kāi)斷電流 kA 25額定短路關(guān)合電流（峰值） kA 63續(xù)表 64項(xiàng)目 單位 參數(shù)額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值） kA 634s 熱穩(wěn)定電流（有效值） kA 25外殼防護(hù)等級(jí) kA IP4X外形尺寸（寬深高） mm 14002200262510kV 側(cè)采用 KYN28 鎧裝移開(kāi)式金屬封閉開(kāi)關(guān)柜，這種開(kāi)關(guān)柜系額定電壓～12kV 三相交流 50Hz 的戶內(nèi)成套配電裝置。固定式高壓開(kāi)關(guān)柜系 三相交流 50Hz 成套配電裝置，主要用于發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)等的配電室接受和分配電能，對(duì)電路的控制、保護(hù)及監(jiān)測(cè)之用。 (4)具有抑制內(nèi)部故障的功能， “內(nèi)部故障”是指開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電弧短路引起的故障，一旦發(fā)生內(nèi)部故障要求把電弧故障限制在隔室以內(nèi) [7]。因此要求它應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，保證裝置的穩(wěn)固性，當(dāng)柜內(nèi)產(chǎn)生故障時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)變形、折斷等外部效應(yīng)。 (2)開(kāi)關(guān)柜具有一定的操作程序及機(jī)械或電氣聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，實(shí)踐證明：無(wú)“五防”功能或“五防功能不全”是造成電力事故的主要原因。 開(kāi)關(guān)柜的主要特點(diǎn)： (1)有一、二次方案,這是開(kāi)關(guān)柜具體的功能標(biāo)志，包括電能匯集、分配、計(jì)量和保護(hù)功能電氣線路。既可根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需要將一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行，也可在電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)將故障部分從電網(wǎng)中快速切除，從而保證電網(wǎng)中無(wú)故障部分的正常運(yùn)行，以及設(shè)備和運(yùn)行維修人員的安全。 高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇 開(kāi)關(guān)柜的概念與特點(diǎn)高壓開(kāi)關(guān)柜是金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的俗稱，是按一定的電路方案將有關(guān)電氣設(shè)備組裝在一個(gè)封閉的金屬外殼內(nèi)的成套配電裝置。因此電壓互感器的二次側(cè)都必須裝設(shè)熔斷器以進(jìn)行短路保護(hù)；(2)電壓互感器的二次側(cè)有一端必須接地。石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)30電壓互感器的使用注意事項(xiàng)(1)電壓互感器在工作時(shí)其二次不得短路。工作時(shí)，一次繞組并聯(lián)在一次電路中，而二次繞組并聯(lián)儀表、繼電器的電壓線圈。K?? 電流互感器使用注意事項(xiàng)(1)電流互感器在正常工作時(shí)其二次側(cè)不得開(kāi)路；(2)電流互感器的二次側(cè)有一端必須接地；(3)電流互感器在連接時(shí)，要注意其端子的極性，按照規(guī)定，我國(guó)互感器和變壓器的繞組端子，均采用“減極性”標(biāo)號(hào)法 [1]。????電氣設(shè)備 [(kA)2S]，滿足要求。???動(dòng)穩(wěn)定度要求，該型號(hào)電流互感器的額定動(dòng)穩(wěn)定電流 110kA 大于 ，可見(jiàn)??3shi滿足動(dòng)穩(wěn)定度要求。K?? 10kV 電流互感器的選擇選擇 LZZBJ910 型的戶內(nèi)電流互感器，額定電壓 10kV 滿足要求。???電氣設(shè)備 [(kA)2S]，滿足要求。???動(dòng)穩(wěn)定度要求，該型號(hào)電流互感器的額定動(dòng)穩(wěn)定電流 90kA 大于 ，即滿??3shi足動(dòng)穩(wěn)定度要求。35kV 級(jí)電流互感器分為戶外型和戶內(nèi)型兩類。而且由于采用互感器，可使二次儀表、繼電器等的設(shè)備的規(guī)格統(tǒng)一，有利于這些設(shè)備的批量生產(chǎn)。通過(guò)采用不同變流比的電流互感器，用一只 5A 量程的電流表就可以測(cè)量任意大的電流。這既可避免主電路的高電壓直接引入儀表、繼電器等二次設(shè)備，又可防止儀表、繼電器等二次設(shè)備的故障影響主電路，提高一、二次電路的安全性和可靠性，并有利于人身安全。熱穩(wěn)定度的最小截面為： ?? 2323ima3min ??????tCIS可見(jiàn)滿足要求。熱穩(wěn)定度校驗(yàn)，熱穩(wěn)定要求最小截面，查手冊(cè)得 2/ms87AC??? 2323ima3min ?????tCIS由于母線實(shí)際截面 , ?S熱穩(wěn)定度要求。35kV 母線固定間距取 l=1000mm，相間距取 a=250mm，母線短路沖擊電流=，計(jì)算母線受到的電動(dòng)力，即shi ????2723sh3N/A10aliF??? .計(jì)算母線受的彎曲力矩：N石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)27則母線的實(shí)際載流量為： 536A27054542KI0al39。K????式中， —導(dǎo)線額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度(℃)；al? —導(dǎo)線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度( ℃) ；0 —導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際環(huán)境溫度(℃)。al? 35kV 母線的選擇與校驗(yàn)35kV 側(cè)的長(zhǎng)期工作持續(xù)電流為： ???35kV 主母線選用矩形的硬母線，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面，其中電流密度 與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)有關(guān)，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)越大，負(fù)荷越平ecJ穩(wěn)，損耗越大，經(jīng)濟(jì)界面因而也就越大，經(jīng)濟(jì)電流密度就會(huì)變小，查詢相關(guān)數(shù)據(jù)當(dāng)鋁母線的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)在 3000～5000h，經(jīng)濟(jì)電流密度。(3)F母線材料在彎曲時(shí)最大相間計(jì)算應(yīng)力為：石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)26 (610)WMc??式中，W— 母線對(duì)垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)，又稱抗彎矩(m 3)，其值與母線截面形狀及布置方式有關(guān)。(3)shi母線通常每隔一定距離由絕緣瓷瓶自由支撐著。2/sA 母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)各種形狀的母線通常都安裝在支持絕緣子上，當(dāng)沖擊電流通過(guò)母線時(shí)，電動(dòng)力將使母線產(chǎn)生彎曲應(yīng)力， 因此必須校驗(yàn)?zāi)妇€的動(dòng)穩(wěn)定性。 母線熱穩(wěn)定校驗(yàn)按正常電流及經(jīng)濟(jì)電流密度選出母線截面后，還應(yīng)按熱穩(wěn)定校驗(yàn)。2A/石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)25在選擇母線截面時(shí)，應(yīng)盡量接近式(65)計(jì)算所得到的截面，當(dāng)無(wú)合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，為節(jié)約投資，允許選擇小于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。綜合這些因素，使年綜合費(fèi)用最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的母線截面稱為母線的經(jīng)濟(jì)截面，對(duì)應(yīng)的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。(2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面可使年綜合費(fèi)用最低，年綜合費(fèi)用包括電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費(fèi)、導(dǎo)體投資和折舊費(fèi)、利息等。電壓降小也就意味著能量損耗小，最終節(jié)約用戶的投資。母線分為硬母線、軟母線、封閉母線等幾種。shidfi熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Q k=[(kA)2S]，設(shè)備 = =3969[(kA)2S]，滿足要tI24?求。 10kV 側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)選擇 GN1910/1000/ 型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)關(guān)額定電壓為10kV，系統(tǒng)電壓 10kV 滿足要求，隔離開(kāi)關(guān)額定電流 1000A，滿足要求。表 63 ZN2812 真空斷路器參數(shù)項(xiàng)目 單位 數(shù)據(jù)額定電壓 kV 12額定電流 A 1250額定頻率 Hz 50額定短路開(kāi)斷電流 kA 20額定動(dòng)穩(wěn)定度電流（峰值）kA 504s 熱穩(wěn)定電流 kA 20動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足要求????熱穩(wěn)定度校驗(yàn)：由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分》知，選用高速斷路器，取繼電保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 ，斷路器分匝時(shí)間 ，則校驗(yàn)熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間為 。shidfi熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Q k=[(kA)2S]，設(shè)備 =202 =1600[(kA)2S]，滿足要求。選用的隔離開(kāi)關(guān)額定電流 630A，滿足要求。但是隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負(fù)荷操作。 35kV 側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓隔離開(kāi)關(guān)的功能，主要是隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ????熱穩(wěn)定度校驗(yàn)：由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分》知，選用高速斷路器，取繼電保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 ，斷路器分匝時(shí)間 ，則校驗(yàn)熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間為 。該斷路器適用于三相交流 50Hz、 系統(tǒng)可供工礦企業(yè)、發(fā)電廠及變電站作為分合負(fù)荷電流、過(guò)載電流、故障電流之用。表 62 型斷路器參數(shù)項(xiàng)目 單位 數(shù)據(jù)額定電壓 kV 額定電流 A 1250額定頻率 Hz 50額定短路開(kāi)斷電流 kA 25額定短路持續(xù)時(shí)間 kA 4額定峰值耐受電流 kA 50斷路器采用復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，有效地減小了斷路器的體積。對(duì)安裝在海拔高度超過(guò) 1000m 地區(qū)的電器外絕緣一般應(yīng)予加強(qiáng)，可選用高原產(chǎn)品或選用外絕緣提高一級(jí)產(chǎn)品。(3)海拔，電器的一般使用條件為海拔高度不超過(guò) 1000m。但高壓電器的發(fā)熱試驗(yàn)是在避免陽(yáng)光直射的條件下進(jìn)行的。當(dāng)電器安裝點(diǎn)的環(huán)境溫度高于+40℃（但不高于+60 ℃）時(shí)，每增高+1 ℃，建議額定電流減少 %；當(dāng)?shù)陀?+40℃，每降低+1 ℃建議額定電流增加 %，但總的增加值不超過(guò)額定電流的 20%。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過(guò)絕緣配合計(jì)算，選用適當(dāng)?shù)倪^(guò)電壓保護(hù)設(shè)備。df石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)20 絕緣水平在工作電壓和過(guò)電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。(2)短路的熱穩(wěn)定條件 (63)ktQI?2 式中， —在計(jì)算時(shí)間 t 秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng) (kA S)；kQ2I —t 秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值(kA)； t—設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間(s)。② 用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 短路穩(wěn)定條件(1)校驗(yàn)的一般原則①電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。高壓電器沒(méi)有明確的過(guò)載能力，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件選擇的高壓電器，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。 電氣設(shè)備選擇的一般原則導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)、必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需求。環(huán)境條件就是指電氣裝置所處的位置、環(huán)境溫度、海拔以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。表 51 三相短路電流計(jì)算短路點(diǎn)沖擊電流短路點(diǎn)額定電壓 平均工作電壓 短路電流周期分量有效值 有效值 最大值短路點(diǎn)/kV