【正文】 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計407防雷保護(hù) 電力系統(tǒng)過電壓及變電所防雷保護(hù)概述 電力系統(tǒng)過電壓電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備在運行過程中除了長期受到工作電壓的作用外，還會。（2）配電裝置中電氣設(shè)備的柵欄高度，不應(yīng)低于 ，柵欄最低欄桿至地面的凈距不應(yīng)大于 200mm，配電裝置中電氣設(shè)備的遮欄高度，不應(yīng)低于 ，遮欄網(wǎng)孔不應(yīng)大于 4040mm。（1）發(fā)電廠及大型變電所的屋外配電裝置，其周圍宜圍以高度不低于 的圍欄，以防止外人任意進(jìn)入。朱玉龍：110kV 黃河變電站設(shè)計39配電裝置室內(nèi)各種通道的最小寬度（凈距） ，不應(yīng)小于表 所列的數(shù)值:表 屋內(nèi)配電裝置通道的最小凈距（mm）操作通道布置方式 維護(hù)通道固定式 移動式 防爆通道一面有開關(guān)設(shè)備 800 1500 單車長+1200 1200兩面有開關(guān)設(shè)備 1000 2022 雙車長+900 1200屋外配電裝置的通道見第一節(jié)所述，通常稱為巡視小道，寬度可取 ~1m。（2）操作通道：設(shè)有斷路器隔離開關(guān)等的操作機構(gòu)就地控制屏等的通道。一般通道可分為三類：維護(hù)通道、操作通道和防爆通道。（3）道路一般采用混凝土路面。 路面設(shè)計（1）對于本所內(nèi)，主道寬度可設(shè)為 4m，次道寬度可設(shè)為 3m，巡視小道寬度可設(shè)為 ~。（4）主道與高壓線，要處于不同方向，或相互錯開，盡可能避免穿越高壓線。當(dāng)環(huán)形有困難時，應(yīng)具備回車條件，如在道路盡端設(shè)回車場（1212m） ，或設(shè)“Τ” 型或“十”字形路口，以取代回車場。 布置原則（1）道路應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)和所前區(qū)的劃分進(jìn)行布置，充分適應(yīng)各建筑物交通運輸、消防、巡視和設(shè)備檢修的使用要求，并且也作為各建筑物間的分界標(biāo)志。Ⅲ級：巡視小道。Ⅱ級：次要道路，包括環(huán)形道和其他道。 所內(nèi)道路布置 道路的分類所內(nèi)道路主要分三級：鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計38Ⅰ級：主要道路，叫主道。 主變與建筑物的距離不應(yīng)小于 ，且距主變 5m 內(nèi)的建筑物，在主變總高度以下及外廓兩側(cè)各 3m 的范圍內(nèi)，不應(yīng)有門窗和通風(fēng)孔。為了防止主變發(fā)生事故時，燃油流失使事故擴大，貯油池尺寸應(yīng)比設(shè)備外廓大 1m,貯油池內(nèi)一般鋪設(shè)厚度不小于 的卵石層，且卵石直徑為 50~80mm。 主變壓器布置變壓器一般布置在各電壓級配電裝置和無功補償裝置較為中間的位置，且布置于主道邊 1~2m 以內(nèi)，便于運輸和安裝，此外還便于和各電壓側(cè)引線的就近連接。主控室與通訊室、值班休息室、檢修和材料間等輔助室聯(lián)合成一座建筑，即主控樓。朱玉龍：110kV 黃河變電站設(shè)計37 主要建筑物布置主控樓（室）的位置應(yīng)滿足：（1）值班人員便于監(jiān)視屋外配電裝置，有利于其與各電壓級配電裝置的聯(lián)系，以便迅速進(jìn)行各種操作；（2）值班人員有良好的環(huán)境（噪聲干擾和靜電感應(yīng)較小，有較好的朝向） ，有利于安靜和專心地工作；（3）盡可能縮短主控樓與配電裝置、主變的控制電纜長度。 電氣總平面設(shè)計變電所主要由屋內(nèi)外配電裝置、主變壓器、主控樓（室）及輔助設(shè)施等組成。半高型布置適用于 110~220kV 配電裝置，在 110kV 配電裝置中應(yīng)用比較廣泛。它的特點是兩組母線高度不同，將旁路母線或一組主母線置于高一層的水平面，并于斷路器，電流互感器等設(shè)備重疊布置，從而縮小了縱向尺寸。一般在下列情況下宜采用高型：①在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)② 地形條件限制③ 原有裝置需改、擴建而場地受限制。高型配電裝置的最大優(yōu)點是占地面積少，一般比普通中型節(jié)約用地 50%左右。因設(shè)備安裝較低，施工、檢修和運行都比較方便，抗震能力較好，造價比較低。屋外配電裝置的型式除與主接線有關(guān)，還與場地位置、面積、地質(zhì)、地形條件及總體布置有關(guān)，并受材料供應(yīng)、施工、運行和檢修要求等因素的影響和限制。配電裝置室內(nèi)各種通道的最小寬度（凈距） ，不應(yīng)小于表 所列的數(shù)值。對于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間隔距離中，最基本的是帶電部分之間的空間最小安全凈距，即所謂的 A1 和 A2 值。為了滿足配電裝置運行和檢修的需要，各帶設(shè)備尖相隔一定的距離。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計34（2）屋外型配電裝置的特點：①土建工作較大和費用較小，建設(shè)周期短；②與屋內(nèi)配電裝置相比，擴建比較方便；③ 相信設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；④ 與屋內(nèi)配電裝置相比，占地面積大；⑤ 受外界環(huán)境影響，設(shè)備運行條件較差，須加強絕緣；⑥不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響。在現(xiàn)場將電器組裝而成的稱為裝配配電裝置；在制造廠按要求預(yù)先將開關(guān)電器、互感器等組成各種電路成套后運至現(xiàn)場安裝使用的稱為成套配電裝置。為此配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求：(1) 保證運行可靠(2) 保證工作人員的安全(3) 力求提高經(jīng)濟性(4) 具有擴建的可能根據(jù)《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ5－79 的規(guī)定：第 條 高壓配電裝置（簡稱配電裝置）的設(shè)計必須認(rèn)真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)條件，自然環(huán)境特點和運行、要求，合理地制訂布置方案和選用設(shè)備，并積極慎重地采用新布置、拳設(shè)備和新材料，使設(shè)計做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護(hù)方便。表 各電壓級母線的選型結(jié)果母線使用場所 導(dǎo)體型號導(dǎo)體凈截面（mm2）載流量（A） 備注110kV 主母線 LGJ500 500 1025 鋼芯鋁絞線10kV 主母線 TMY12010 2400 3770 雙條平放矩形銅導(dǎo)體10kV 側(cè)負(fù)荷出線的造型結(jié)果導(dǎo)線使用場所 導(dǎo)體型號 導(dǎo)體凈截面 （ mm2） 載流量（A） 備注棉紡廠（雙回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線印染廠（雙回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線大學(xué)城（雙回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線朱玉龍：110kV 黃河變電站設(shè)計31毛紡廠（單回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線針織廠（單回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線柴油機廠（雙回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線橡膠廠（單回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線市區(qū)（雙回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線食品廠（單回） LGJ400 400 898 鋼芯鋁絞線 高壓電器的選擇表 斷路器及隔離開關(guān)選選型結(jié)果 設(shè)備項目 斷路器 隔離開關(guān)110kV 電壓等級側(cè) LW14110/3150A GW5110ⅡD/1250A主變進(jìn)線側(cè) ZN1210/2500A 母線分段側(cè) ZN1210/2022A 10kV側(cè)負(fù)荷出線側(cè) ZN1210/1250A 表 電流互感器及電壓互感器的選型結(jié)果電壓級設(shè)備類型 110kV 10kV電壓互感器 主變引下線電流互感器LCWB4—1102300/5LMZJ1102500/5分段電流互感器 LCWB41102200/5 LMZJ1102022/5表 10kV 側(cè)支柱絕緣子和穿墻套管選型結(jié)果設(shè)備名稱 設(shè)備型號 機械破壞負(fù)荷 絕緣子高度 或H鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計32（kN）deF套管長度 （mm）caL屋內(nèi) ZS10/5 5 200支柱絕緣子屋外 ZS20/8 8 350穿墻套管 CWLC2—10 435朱玉龍：110kV 黃河變電站設(shè)計336 配電裝置與電氣總平面設(shè)計 配電裝置基本要求配電裝置是根據(jù)電氣主接線的連接方式由開關(guān)電器、保護(hù)和測量電器，母線和必要的輔助設(shè)備組建而成的總體裝置。鋁合金在鋁基礎(chǔ)上提高了機械強度和抗腐蝕性。銅的電阻率低、機械強度大、抗腐蝕性強，是很好的導(dǎo)體材料；但其儲存量不多，價格貴。硬導(dǎo)體主要有矩形、槽形、管形等形狀；軟導(dǎo)線有鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線及擴徑導(dǎo)線等形式。 導(dǎo)體的選擇導(dǎo)體分為裸導(dǎo)體和電力電纜兩種。maxUmaxcr?在海拔不超過 1000m 的地區(qū)，下列情況可不進(jìn)行電暈電壓校驗： 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計30110kV 采用了不小于 LGJ70 型鋼心鋁絞線和外徑不小于 φ20 型管形導(dǎo)體時。prt（6）電暈電壓校驗1）導(dǎo)體的電暈放電會產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無線電干擾和金屬腐蝕等不良影響。()max0??????lallal K??式中 K——修正系數(shù)；——導(dǎo)體或電器長期發(fā)熱允許最高溫度；al?——安裝地點周圍環(huán)境溫度；——定環(huán)境溫度0其中周圍環(huán)境溫度 的確定?裸導(dǎo)體（屋外：最熱月平均最高溫度；屋內(nèi)：最熱月平均最高溫度+5 度）電器（屋外：年最高溫度；屋內(nèi)：最熱月平均最高溫度+5 度）（4）按短路情況校驗1）動穩(wěn)定校驗 電器： 或　 ()eshi?eshI式中　 （ ）—— 動穩(wěn)定電流峰值（有效值） ，kA ；esiI　　　 （ ）—— 短路沖擊電流峰值（有效值） ，kA ；h導(dǎo)體： ()maxl??式中 、 —— 導(dǎo)體允許應(yīng)力、最大應(yīng)力，Pa；al?max2）熱穩(wěn)定校驗朱玉龍：110kV 黃河變電站設(shè)計29電器：()2tKIQ??式中 —— t 秒時的短路電流，kA；tI導(dǎo)體： minKSSQC??（或 鋼芯鋁絞線采用） ()式中 、 —— 導(dǎo)體的實際截面、允許最小截面（mm 2）： min　　 —— 短路熱效應(yīng)， （kA） 2即： maxISJ?（3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗海拔條件：海拔在 1000m 以下時，可不考慮海拔條件；海拔在 1000m 及以上時，需考慮海拔對電氣設(shè)備選擇的影響。高壓母線：()max(/(3)TNNInSU??穿 越 高 壓 負(fù) 荷 ）出線回路：單回線：()(~8)maxTNII雙回線：().8/(3cos)(1%axaxIPU????選分段回路：　 ()(~8)maxTNII母聯(lián)回路：取母線上最大一臺主變的最大持續(xù)工作電流。新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。110kV K1 10kV 并列 K2 10kV 分列 K2 短路電流計算過程見附錄。在本設(shè)計計算中，考慮了遠(yuǎn)期發(fā)展中兩臺主變低壓側(cè)是并列運行還是分列運行，將兩種運行情況均考慮在內(nèi)。表 網(wǎng)絡(luò)變換的圖形和公式表變換名稱 變換前網(wǎng)絡(luò) 變換后網(wǎng)絡(luò) 變換后等值電抗串聯(lián) 12eqnxx???并聯(lián) 12()eq nxx?△→Ｙ1231231()xx???3231231? 各短路點的短路電流計算本設(shè)計僅有兩個電源，且它們距本所的電氣距離差別較大，故采用個別法來計算各短路點的短路電流。X（2） 線路電抗標(biāo)幺值：()*02BLSXU?式中 —— 線路單位長度的電抗值，110kV 及以下一般為單根導(dǎo)線，為0X； —— 線路的長度，km。在此計算中，選取基準(zhǔn)容量 SB=1000MVA，基準(zhǔn)電壓 UB 為各電壓級的平均額定電壓（115kV、） 。標(biāo)幺制中各物理量均用標(biāo)幺值來表示，此方法使運算步驟簡單、數(shù)值簡明便于分析。然后根據(jù)這兩個短路點來依次計算對應(yīng)點的短路電流值，并利用這兩個短路點的短路電流值來校驗電氣設(shè)備和繼電保護(hù)。電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定校驗，一般按短路情況最嚴(yán)重的短路形式計算，而電氣距離距電源較遠(yuǎn)的變電所，一般三相短路最嚴(yán)重，故本設(shè)計中短路電流均按三相短路的情況進(jìn)行計算。該運行方式主要針對近期系統(tǒng)規(guī)模而言，主要用在保護(hù)的靈敏度校驗當(dāng)中。該運行方式主要用在電氣設(shè)備的選擇校驗和保護(hù)的整定計算中。 系統(tǒng)最大運行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的所有可以投入的發(fā)電設(shè)備都投入運行，以及所有線路和規(guī)定接地的中性點全部投入運行的方式。(1)電氣主接線比選(2)選擇導(dǎo)體和電器(3)確定中性點接地方式(4)計算軟導(dǎo)體的短路搖擺(5)確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距(6)驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓(7)選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算 系統(tǒng)運行方式的確定系統(tǒng)運行方式主要有三種，即系統(tǒng)最大運行方式、系統(tǒng)最小運行方式和系統(tǒng)正常運行方式。4 短路電流計算 短路電流計算概述 短路電流計算的目的在變電所電氣設(shè)計中，短路電流計算是一個重要環(huán)節(jié)。單臺電容器的容量選擇按電容器組單相容量和每相電容器的串、并聯(lián)臺數(shù)確定，每相各串聯(lián)段中電容器的并聯(lián)臺數(shù)宜小于最大并聯(lián)臺數(shù)。小電流接地系統(tǒng)的電容器裝置應(yīng)采用中性點不接地的星形或雙星形接地。 補償電容器選擇根據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ25—85電容器裝置的總?cè)萘繎?yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)無功規(guī)劃設(shè)計，調(diào)相調(diào)壓計算及技術(shù)經(jīng)濟比較確定，對 35～110kV 變電所中電容器裝置的總?cè)萘?，按照無功功率就近平衡的原則，可按主變壓器容量的 10%～30%考慮。其中，串聯(lián)補償主要是采用串聯(lián)電容器裝置；并聯(lián)補償主要采用并聯(lián)電容器裝置、靜止補償裝置和并聯(lián)電抗器裝置等。無功補償原則：對無功電源與無功負(fù)荷采取在各級電壓電網(wǎng)中分級補償、就地平衡的原則。5%/ 4 2 Yyn0 無功補償設(shè)計 無功補償設(shè)計意義與原則電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量對電力網(wǎng)絡(luò)安全經(jīng)濟運行，對保證用戶的安全用電和產(chǎn)品質(zhì)量是非常重要的，根據(jù)統(tǒng)計，用戶消耗的無功功率是它的有功功率的 50—100%，同時電力系統(tǒng)本身消耗的無功功率可達(dá)到用戶的 25—75%。此外，所用變二次側(cè)采用三相四線制接線，給本所所用低壓負(fù)荷供電。所用變壓器臺數(shù)選擇：變電所宜從主變低壓側(cè)分別引接兩臺容量箱體可互為備用的所用工作變壓器每臺所用變的容量按全所計算負(fù)荷選擇，本所所用變選擇2 臺。③當(dāng)兩臺主變壓器合用一臺消弧線圈時，應(yīng)分別經(jīng)隔離開關(guān)與變壓器中性點相連。2）主變壓器 6~63kV