35KV变电站设计 毕业论文.doc

《35KV变电站设计 毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《35KV变电站设计 毕业论文.doc（44页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、35KV 变电站总体设计 I 摘 要 设计说明书内容共分为，包括主接线的设计、负荷计算与变压器选择、高压电器的选 择、变电所的防雷及变电所的布置等。本设计以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为 基础，按照有关规定和规范，完成了满足该企业供电要求的 35kV 变电所初步设计。 设计中先对负荷进行了统计与计算，选出了所需的主变型号，然后根据负荷性质及对 供电可靠性要求拟定主接线设计，考虑到短路对系统的严重影响，设计中进行了短路计算。 设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电 流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。 关键词：35

2、KV 变电站 总体设计 35KV 变电站总体设计 II 目 录 1 变电站站址的选择原则和作用 .- 1 - 1.1变电站的选择原则 - 1 - 1.2变电所在电力系统的地位 - 2 - 1.3 电力系统供电要求 .- 2 - 1.4电力系统运行的特点 - 3 - 1.5电力系统的额定电压 - 3 - 2 主接线设计 .- 4 - 2.1对电气主接线的基本要求 - 4 - 2.2 所要选择的主接线形式 .- 4 - 3 负荷计算 .- 5 - 3.1计算负荷 - 6 - 4 变电站主变压器的选择 .- 7 - 4.1 绕组数量和连接方式的确定 .- 7 - 4.2主变阻抗及调压方式选择 - 7

3、 - 4.3电容电流的计算 - 8 - 4.4 变压器中性点接地方式和中性点设计 .- 8 - 4.5 主变容量选择原则 .- 9 - 5 短路电流的计算 .- 10 - 5.1计算短路电流的意义 - 10 - 5.2短路电流计算的规定 - 11 - 5.3 本次设计中短路电流的计算 .- 11 - 6 高压电器设备的选择 .- 14 - 6.1电器设备选择的一般原则 - 15 - 6.2高压断路器的选择原则 - 15 - 6.3 各电压等级侧断路器的选择 .- 17 - 6.4 隔离开关的选择 .- 18 - 6.5 电压互感器和电流互感器的选择 .- 20 - 6.6 电抗器的选择 .-

4、21 - 6.7 高压熔断器的选择 .- 22 - 7 变电站的防雷保护 .- 23 - 7.1 变电站对直击雷的的防护 .- 23 - 7.2 避雷针保护范围的计算方法 .- 25 - 7.3 对雷电入侵波的防护 .- 27 - 8 配电装置的平面设计 .- 29 - 8.1 配电装置的要求 .- 29 - 35KV 变电站总体设计 III 8.2 配电装置设计的基本步骤 .- 29 - 8.3 配电装置型式的选择原则选择 .- 29 - 8.4各种配电装置的特点 - 29 - 8.5 本设计中配电装置的选择 .- 30 - 结论 .- 40 - 参考文献 .- 41 - 致 谢 .- 42

5、 - 35KV 变电站总体设计 - 1 - 前言 本论文35KV 变电站总体设计以实际工程技术水平为基础，以变电站资料为背景， 从原始资料的分析做起，内容涵盖发电厂电气部分 、 变电站综合自动化 、 供电技术 、 高电压技术等主要专业课。目的是通过变电站设计，综合运行所学知识，结合实际工 作贯彻执行我国电力工业有关方针政策及技术标准，做到理论联系实际。培养独立分析和 解决实际工程技术问题的能力,同时也为今后工作打下良好的基础。在写作过程中，初步体 现了工程设计的精髓内容，如根据规程选择方案、用对比的方法对方案评价等。锻炼了我 们用实际工程的思维方法去分析和解决问题的能力,为今后工作奠定基础。

6、1 变电站站址的选择原则和作用 1.1变电站的选择原则 变电所的设计应根据工程 年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，510 正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能；变电所的设计，必须从全局 出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地 确定设计方案；变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位 置，这样可以节省线材，降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要 原则。变电所的总平面布置应紧凑合理，依据 变电站设计规范第 条，3510KV2.01 变电站站址的选择，根据下列要求综合考虑确定： （1）靠近负荷

7、中心。 （2）节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。 （3）与乡或工矿企业规划相协调，便于架空线和电缆线路的引入和引出。 交通运输方便。 （4）具有适应地形，地貌，地址条件。 1）当地最热月平均最高温度 31，最低温度-6.5，最热月地面 0.8m 处土壤平均温 35KV 变电站总体设计 - 2 - 度 26.5。 2）电缆出线净距 100mm 3）当地海拔高度 520m，雷暴日数 35 日/年；无空气污染。变电所地处 的m.50 黄土上。 1.2变电所在电力系统的地位 电力系统是由变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或 机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统

8、中的这些互联元件可以分为两类，一类是 电力元件，它们对电能进行生产（发电机） ，变换（变压器，整流器，逆变器） ，输送和分 配（电力传输线，配电网） ，消费（负荷） ；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态， 如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。 其中变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。 1.3 电力系统供电要求 （1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设 备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。 因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。 （2）保证良好的电能质量：电能质量

9、包含电压质量，频率质量，和波形质量三个方面， 电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量，例如给定的允许电压偏移为额定值 的 ，给定的允许频率偏移为 等，波形质量则以畸变率是否超过给定值5%0.2-5%HZ 来衡量。所有这些质量指标，都必须采取一切手段来予以保证。 （3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次 能源总消耗占的比重约为 1/3，而且电能在变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当客观。 因此，降低每生产一度电能消耗的能源和降低变换，输送，分配时的损耗，有极其重要的 意义。 1.4电力系统运行的特点 （1）电能生产的重要性：电能与其它能量之间转换方便，

10、易于大量生产，集中管理， 远距离输送，自动控制，因此电能是国民经济各部门使用的主要能源，电能供应的中断或 35KV 变电站总体设计 - 3 - 这就要求系统运行的可靠性 （2）系统暂态过程的快速性：发电机，变压器，电力线路，电动机等原件的投入和退 出，电力系统的短路等故障都在一瞬间完成，并伴随暂态过程的出现，该过程非常短促， 这就要求系统有一套非常迅速和灵敏的监视，检测，控制，和保护装置。 （3）电能发，输，配，用的同时性： 电能的生产，分配，输送和使用几乎是同时进 行，即发电厂任何时候生产的电能必须等于该时刻用电设备使用的电能与分配，输送过程 中损耗的电能之和，这就要求系统结构合理，便于运行

11、调度。 1.5电力系统的额定电压 （1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各部分电压等 级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率 S=3UI。当输出功率一定时，电压越高，电 流越小，线路，电气等的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小，同是由 于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损失也较小。另一方面，电压越高，对绝缘水平 的要求则越高，变压器，开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送 功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，但从设备制造角度考虑，为保证产品 的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压。 （2）用电设备的额定电压：经线路向用电

12、设备输送电能时，由于用电设备大都是感性 负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端， ，系统标称电压于用电设备的额定电压取值 一致，使线路沿线的实际电压于用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。 （3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负荷供电， 又相当于电源，因此变压器一次侧额定电压应等于用电设备额定电压。由于变压器二次侧 额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为 ，当供电线路5% 较长时，为使正常运行时变压器二次测电压较系统标称电压高 ，以便补偿线路电压损 失。变压器二次测额定电压应较用电设备额定电压高 ，只有当变压器二次测与用电设10 备间

13、电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的 倍。1.0 2 主接线设计 35KV 变电站总体设计 - 4 - 2.1对电气主接线的基本要求 电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成 为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主接线设计代表了变电 所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性， 灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的抑定都有决定 性的关系，对电气主接线的基本要求，概括的说包括可靠性，灵活性和经济性三方面。 电气主接线的设计原则是以设计任务书为依据，以国家经

14、济建设的方针，政策，技术 规定为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足多项技术要求的前提 下，兼顾运行维护方便，尽可能节省投资，就地取材，力争设备元件先进性和可靠性，坚 持可靠，先进，适用，经济，美观的原则。 2.2 所要选择的主接线形式 由负荷资料知，35KV 上近期无负荷。而 10KV 的负荷中有企业负荷，若断电将造成较 大的经济损失和资源浪费，因而需要保证供电的可靠性；同时，由于 10KV 承担着企业用电， 对电力供应的可靠性要求也是较高的，综合考虑 35KV 站的投资规模，故而在设计过程中应 在保证供电的可靠性的基础上考虑经济因素。 2.2.1 35KV、10KV 接线

15、形式的选择 本期从网里变电站出 35KV 线路 2 回，根据设计原则可采用外桥的接线形式。 本期 10KV 出线回路数为 6 回，可采用单母线分段。 表 2.1 接线形式方案对比 单母线分段 双母线分段 供电可靠 性 对重要用户可以从不同分段 引出两回馈电线路，由两个电 源供电。当一条母线发生故障 是还能保证另一条母线的正常 供电。供电可靠性较高。 供电可靠，母线分段使检修任一 回路都不用停电。 运行灵活 性 接线简单清晰，运行操作方 便。 接线相对复杂，调度灵活 35KV 变电站总体设计 - 5 - 节约投资 少用了断路器、隔离开关， 占地面积小，较经济。 双母分段占地面积大，土建投资 大，

16、所用的隔离开关多。不够经济。 1 画出主接线图，本设计中电气总设计图见大图所示。 3 负荷计算 表 3.1 负荷原始资料： 序号 车间名称 计算用有功功率（KW） 计算用无功功率 （Kvar） 负荷性质 1 一车间 1046 471 1 2 二车间 735 487 1 3 机加工车间 808 572 2 4 装配车间 1000 495 2 5 锻工车间 920 280 3 6 高压站 1350 283 2 7 高压泵房 737 498 3 8 其他 931 687 3 4 变电站主变压器的选择 35KV 变电站总体设计 - 6 - 4.1 连接方式的确定 4.1.2连接方式的选择 依据电力工程

17、设计手册规定指出： 第 条 在具有三种电压等级的变电所中，如通过各侧绕组的功率均达到该变压容2.14 量的 15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。 第 条 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电. 力系统采用的绕组连接方式只有和型两种。高中低三侧绕组如何组合，要根据具体工 程来定。我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用0 连接，35KV 亦采用型，其中性 点通过消弧线圈接地。35KV 以下电压变压器绕组都采用连接。本设计中变电站电压等级 为 35/10KV，接线方式采用 YN/d11 的接线方式。 4.2主变阻抗及调压方式选择 4.2.1主变阻抗的选择 根据

18、 电力工程电气设计手册 （电气一次部分） ，变压器的阻抗实质就是绕组间的漏 抗，阻抗的大小主要取决于变压器的结构和采用的材料。从系统稳定和供电电压质量考虑， 希望主变压器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系统短路电流增加，高、低压电器设备选 择遇到困难；另外阻抗的大小要考虑变压器并联运行的要求。 主变阻抗选择原则：各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、无功分配、 继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；对普通两绕 组变，目前有“降压型”一种； 4.2.2调压方式的选择 为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方式有两种， 一种称为无激磁调压，

19、调整范围在22.5%以内；另一种成为有载调压，调整范围达 30%，其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用：接于时而为送端，时而为受端，具有可 逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展， 为了保证电压质量及提高变压器分接头质量。所以选用有载调压。 4.3电容电流的计算 35KV 变电站总体设计 - 7 - 电网的电容电流计算应包括电气连接的所有架空线路、电缆回路、发电机、变压器以 及母线和电器的电容电流，并考虑电网 510 年的发展。 架空线路的电容电流可按下式计算： 3(2.7)10ceIUL 式中 2.7适用于无架空地线的线路； 3.3适用于有架空地线的

20、线路。 同杆双回线路的电容电流为单回路的 1.31.6 倍。 由电气工程手册变电所增加的接地电容电流 35KV：附加值 13；10KV：附加值 16。 4.3.1 10KV侧电容电流的计算 由于出线上为架空出线： 16.07.2%)16(3 LUIeC =2.710(5.1+8.108+13.436+13.404+9.968+11.627)10-31.16 =1.93A6KV 的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流 ，所以 10KV 段选择的断路器型号为 ZN65A-12/T630-KAI72.0513.0.max 25，其基本参数如下表 6.2： 型号 额定电压 （KV） 额定

21、电流 （A） 额定开断 电流 （KA） 动稳定 电流 （KA） 4S 热稳 定电流 （KA） 固有 分闸 时间 合 闸 时 间 ZN65A- 12/T630- 25 12 630 31.5 40 31.5 0.15 0.12 35KV 变电站总体设计 - 17 - 下面对所选的断路器进行校验，通过断路器的短路电流 Ik=6.63A，所选断路器的额定 开断电流为 31.5KA，故断流能力满足要求。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为 40KA，流过断路器的冲击电流为 16.91KA，所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因 而动稳定也满足要求。最后进行热稳定校验，设后备保护动作时间为 1.9

22、s，所选断路器的 分闸时间为 0.15s，选择熄弧时间为 0.03s，则短路持续电流时间 短路热效应 1.905.32.08t s“2228.41.07.1.kQIt KAs 所选断路器允许的热效应 ，即 ，热稳定也满足要2231.596ItKAs2ItQ 求，以上各种参数校验均满足要求，故选择 ZN65A-12/T630-25 断路器。 6.4 隔离开关的选择 6.4.1 隔离开关的作用 它的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的断口。隔离 开关无灭弧装置，和断路器配合使用时，合闸操作应先和隔离开关，后合断路器，分闸操 作应先断开断路器，后断开隔离开关。运行中必须严格遵

23、守“倒闸操作规定” ，并应在隔离 开关与断路器之间设置闭锁机构，以防止误操作。隔离开关按电网电压，长时最大工作电 流及环境条件选择，按短路电流校验其动、热稳定性。 6.4.2 35KV侧隔离开关的选择 为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关安 装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为 ，因此所选的隔离开关的额定电压35KV ，而且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流35eUKV ，因此选择 GN27-40.5 型接地高压隔离开AI .6945.013.20.max 关，其主要参数如下表 6.3： 极限通过电流 （KA） 型号 额定电 压 （KV）

24、额定电 流 （A） 最大工作 电压 （KV） 有效值 峰值 2S 热稳 定电流 （KA） 接地刀 闸 （A） 35KV 变电站总体设计 - 18 - GN27-40.5 40.5 1250 40.5 28 50 20 2000 下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔离开关的短路冲击电流 ish=40.29KA ， 所选择的隔离开关的动稳定电流即极限通过电流的峰值 50KA，即 ，因此动稳定满足dwshi 要求。该隔离开关允许的热效应 短路时的热效应2208.IrtKAs 即 ，热稳定满足要求，经过以上校验，所“25.1084.1kQItKAs54.1 选隔离开关满足要求，故确定选用 GN27

25、-40.5 型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠 杆操作机构。 6.4.3 10KV侧隔离开关的选择 为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关 安装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为 ，因此所选的隔离开关的额定电压6KV Ue10KV，而且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流 ，因此选择 GN30-12 型接地高压隔离开关，AI 8.72.05132.0.max 其主要参数如下表 6.4： 型号 额定电压KV额定电流 允许的热效应 2KAs动稳定电流 A GN30-12 12 1250 3200 100 下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔

26、离开关的短路冲击电流 ish=16.91KA， 所选择的隔离开关的动稳定电流为 ， 即 ，因此动稳定满足要求。该隔离开关10Adwshi 允许的热效应为 短路时的热效应 ，即230.Ks“2228.41.07.1.kQIt KAs ，热稳定满足要求，经过以上校验，所选隔离开关满足要求，故确定选用320147. GN30-12 型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。 6.5 电压互感器和电流互感器的选择 35KV 变电站总体设计 - 19 - 互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线 圈和电压线圈供电，正确反应电气设备的正常运行和故障情况。 互感器的

27、作用是：（1） 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和 小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内 安装。 （2） 使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二侧均接地，从而保证了设备和人身 的安全。 6.5.1 电压互感器的选择 变电站的每组母线上均安装电压互感器，电压互感器应按工作电压来选择：一般电压 互感器一次绕组所接电网的电压 应在（0.81.2） 范围内变动，即应满足：NsU1NU ，本设计中根据主变的参数 110.8.2NsNU 选择的电压互感器的型号为： 35KV 电压互感器选择 JDZX9-35Q，10KV 电压互感器选择 JDZX9

28、-12G。 下面以 JDZX9-35Q 为例，该互感器用于 35KV、50HZ 输电线路作电压测量和接地保护用。 JDZX9-35Q 为接地电压互感器，该二型产品均由器身、储油柜、高低压引出瓷套、二次接 线盒、变压器油等组成，系油纸绝缘结构。一次、二次线圈为宝塔结构，铁芯由冷轧硅钢 片叠成壳式，整个器身固定在箱盖上，置于变压器油中。该互感器参数如下表 6.5： 二次绕组额定输出（VA）型号 额定一次 电压 （KV） 额定二 次电压 （KV） 0.2 0.5 3P 极限 输出 额定绝缘 水平 （KV） 油 重 Kg 总重 Kg JDZX9- 35Q 35 0.1 75 150 500 1000

29、40.5/95/ 185 35 115 根据变电站的设计要求，选择准确级为 0.5 级的。 6.5.2 电流互感器的选择 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的 要求。 （1）35KV 电流互感器的选择型号为 LZZBJ7-35，变比选择 800/5。 （2）10KV 电流互 感器的选择型号为 LZZBJ9-12，变比选择为 300/5。10KV 电流互感器参数如下表 6.6： 35KV 变电站总体设计 - 20 - 型号 额定工作 电压 额定最 大电压 频率 额定一次 电流 额定二 次电流 1S 短时 电流 动稳定 电流 LB7- 110W 35/3 12

30、6KV 50HZ 600-800A 5A 45KA100KA 6.6 电抗器的选择 6.6.1 普通电抗器的选择原则 （1）电抗器几乎没有过负荷的能力，所以主变压器或出线回路的电抗器，应按回路最 大工作电流选择，而不能用正常工作电流选择。 （2）变电站母线分段回路的电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求。 6.6.2 本设计中电抗器的选择 根据本设计中，在 10KV 母线段加装型号为 OKSQ-87.5(45)/11-4.5%的电抗器。 先进行电压损失校验： ，即满足max20%sin1%.6453KNIUXA 要求。热稳定应满足： ，其中 tjItjbdtt 式中 给定的热稳定电流

31、；tI 给定的持续电流； 短路电流的稳定值；I 短路电流假想作用时间；jt 保护装置动作时间；b 断路器分断时间；dt 根据计算， ，即满足要求。20.48.412.t jIIt 动稳定校验： 即满足要求。3195dfchii 35KV 变电站总体设计 - 21 - 6.7 高压熔断器的选择 6.7.1 熔断器的作用 高压熔断器是一种过流保护元件，由熔件与熔管两部分组成。当过载或短路时，电流 增大，熔件熔断，达到切除故障保护设备的目的。 熔件通过的电流越大，其熔断时间越短。 电流与熔断时间的关系曲线叫熔件的安-秒特性曲线。在选择熔件时，除保证在正常工作条 件下熔件不被熔断外，为了使保护具有选择

32、性，还应使其安-秒特性符合保护选择性的要求。 户外式高压熔断器在变电站中常用与保护电力电容器、配电线路和配电变压器。 6.7.2 熔断器的选择 熔断器的选择主要指标是指选择熔件和熔管的额定电流，熔断器额定电流按下式选取 NFUeII 式中 熔管额定电流（即熔断器额定电流） ；. 熔件额定电流；.NFeI 通过熔断器的长时最大工作电流。 所选熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不熔断，在短路电流作用下 可靠熔断；要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限相配合，以免保护装置越级动作， 造成停电范围的扩大。本设计中 35KV 和 6KV 中加装高压熔断器，用来保护变压器和电压互 感器，采用

33、高压熔断器的型号为 RN2 型户外高压熔断器，其基本参数如下表 6.7： 型号 额定电 压 （KV） 额定电流 （A） 三相断流 容量 （MVA） 最大开断 电流有效 值（KA） 开断最大 短路电流 时，最大 电流峰值 （A） 熔体管电 阻值 （ ） RN2-35 35 0.5 1000 17 700 100 7 RN2-6 6 0.5 1000 85 300 142 14 35KV 变电站总体设计 - 22 - 7 变电站的防雷保护 7.1 变电站对直击雷的的防护 变电站对直击雷防护主要措施是装设避雷针或避雷线，并配以良好的接地体。根据 高压配电装置技术规程 规定：SDJ7-9 第 70 条

34、 独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，独立避雷针不应设在人经常通行的 地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜超过 ，否则应采取均压措施，3m 或铺设砾石或沥青地面 第 71 条 及以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。35KV 第 72 条 配电装置，在土壤电阻率不大于 的地区，允许将线路的避50M 雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。 第 78 条 变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电装置的主 接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。 第 80 条 大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计， 应在中性点装设保护装置

35、。 第 83 条 连接的三绕组变压器的 绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电10KV 感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。 7.1.1 装设避雷针（线）的原则 1.所保护对象均应在避雷针（线）的保护范围之内。 2.防止避雷针（线）现在受到雷击时对保护对象的闪络（即反击） 。此类放电现象不但 会在避雷针（线）与被保护对象之间的空气中发生，而且还会在它们的地下接地装置间发 生。一旦出现反击，高电位就将加到被保护对象（如电器设备）上。因此，防止反击与保 护范围同样重要。也就是说，被保护对象既要在保护范围内，又不会发生避雷针（线）对 它们的反击，这样避雷针（线）的保护才

36、是可靠的（运行经验表明，100 个变电所每年发 生绕击和反击约 0.3 次） 。出于对反击问题的考虑，避雷针按安装方式可分为独立式避雷针 和架构式避雷针两种。 a独立式避雷针 由于避雷针的引雷作用，当雷击避雷针时，雷电流经避雷针及其接地体流入大地。为了防 35KV 变电站总体设计 - 23 - 止避雷针对被保护对象发生反击，避雷针与被保护对象之间的空气间隙应具有足够的距离， 两者接地体之间的间距也应具有足够的距离。 b 架构式避雷针 对于 35kV 及以上的配电装置，由于电气设备的绝缘水平较高，在土壤电阻率不太高（不大 于 1000m）的地区，不易发生反击，可采用架构式避雷针，即把避雷针装于配

37、电装的 架构上，这样可以节省投资，也便于布置。 架构式避雷针同样需要考虑防止反击问 题。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部 分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度。 同时此架构应就近埋设辅助接地装置，此接地 装置与变电所接地网的连接点离主变压器接地 装置与变电所接地网的连接点之间的距离不应 小于 。这样雷击避雷器时，在避雷针接15m 地装置上产生的高电位电压波，沿接地网向变 压器连接点传播过程中逐渐衰减，到达变压器 接地点时才不会造成对变压器的反击。 7.1.2 直击雷防护装置的原理 对直击雷的防护措施是让雷电在人为设置 的直击雷防护装置上放电置泻入地中，以免被 保护的设备或建筑物受到损坏。

38、如图 7.1 所示， 直击雷防护装置由二个主要的部分组成。 1.接闪器 直接截受雷击的避雷针、避雷带(线)、避雷网以及作接闪的金属屋面和金 属构件等。避雷针、避雷带(线)、避雷网一般以钢管、钢筋或扁钢等制成。 2.引下线 连接接闪器和接地装置的金属导体。一般以钢筋或扁钢等制成，也可以利 用建筑物结构柱内的钢筋兼作。 3.接地装置 接地体与接地线的总和。可以以钢筋、扁钢和各种型钢制成，也可以利 用建筑物基础内的钢筋荣作。 其防护原理是：在雷电先导的初始阶段因先导离地面较高故先导发展的方向不受 地面物体的影响，但当其向下至某一高度时，地面上的接闪器将会影响先导的发展方向， 使先导向接闪器方向发展这

39、是由于接闪器较高并具有良好的接地，在其上因静电感应而 接闪器 引下线 接地装置 图 7.1 直击雷防护装置的组成 35KV 变电站总体设计 - 24 - 积聚了与先导相反极性的电荷使其附近的电场强度显著增强的缘故，此时先导放电电场即 开始被接闪器所歪曲，将先导放电的途径引向接闪器本身，从而达到保护被保护物的目的。 7.2 避雷针保护范围的计算方法 7.2.1 单支避雷针的保护范围 单支避雷针的保护范围如图 7.2 所示。在被保护物高度 hx水平面上、其保护半径 rx可按下式计算 当 hx 时， r x(h hx)P 2 当 hx 时, r x(1.5h 2hx)P 式中 h避雷针高度，单位为

40、m； Hx被保护物高度，单位为 m； P高度修正系数当 h30m 时,P=1；当 30mh120m 时，P 。 5.h 35KV 变电站总体设计 - 25 - =45 h r hx h h/2 rxhP hP rx 图 7.2 单根避雷线的保护范围 7.2.2 两支等高避雷针 两支等高避雷针联合的保护范围要比两针各自保护范围的叠加还要大。两针联合保护 范围如图 7.3 所示。两针外侧的保护范围按单针的方法确定。两针之间的保护范围由通过 1、0、2 三点的圆弧画出，O 点的高度 h0按下式计算： 7DP 式中 D两针之间的距离，m P高度影响系数，其值的确定同上。 在 OO截面上高度为 hx的水

41、平保护宽度为 2bx, bx由下式计算 01.5()xbh 35KV 变电站总体设计 - 26 - hx 水平面上保护范 围的截面 1.5hPD bx bx rx h/2O O h0 D/7P rxh h x ha Ha 图 7.3 两等高避雷针的保护范围 当 bx 0 时，两针联合保护范围比两单针保护范围叠加还有所扩大。由此可见，要使 两针能有效构成联合保护，两针间的距离太大是不行的。即使被保护高度为 0，两针的距 离必须小于 7hP，而当被保护物高度为 hx时，两针间的距离必须小于 7(h-hx)P。 7.2.3 本设计中避雷针的选择 根据本设计变电站的大小 D=38.94m；所内最高建筑

42、物高度 hx=7.5m；取避雷针的高度 为 h=30m。 保护简图如图 7.3 所示，我们采用两支等高的避雷器对建筑物进行保护。保护计算： 得：p=1mhp h1203,5.0,1 hx=7.5m ho=h-D/7=30-38.94/7=24.43m 则：b x=1.5(ho-hx)=1.5(24.43-7.5)=25.395m rx=(1.5h-2hx)P=1.530-27.5=30m 经过上述计算，采用两支等高的避雷针可保护变电站全站。 7.3 对雷电入侵波的防护 7.3.1 避雷器的作用 35KV 变电站总体设计 - 27 - 变电站内安装着类型繁多的高、低压变、配电设备，这些设备均直接

43、和供电系统的线 路相连，而线路上发生雷电过电压的机会较多，因此入侵波常常是变电站的主要雷害，所 以必须对入侵波有足够的防护措施。变电站中防护入侵波的主要装置是安装阀型避雷器， 避雷器的作用是限制过电压以保护电器设备，它实质上是一个放电器，当雷电入侵波或操 作过电压超过某一电压值时，避雷器将先于与其并联的被保护设备放电，使电压值被限制， 从而使电气设备得到有效保护。 7.3.2 对避雷器的基本要求 避雷器放电时，相当于对地短路，当强大的冲击电流泄入大地后，短路通道在工频电 压作用下又会成为工频电流通过的通道，由于短路通道阻抗很低，这时的工频电流往往很 大，称之为“工频续流” 。对于大接地电流系统

44、，只要有一相存在工频续流，就相当于单相 短路；对于小接地电流系统，若有两相或三相同时存在工频续流，则相当于相间短路。因 此，避雷器必须迅速切断工频续流以 消除工频短路，才能保证系统迅速恢 复正常运行。因此，对避雷器有以下 基本要求： (1)在过电压作用下，避雷器应该 先于被保护设备放电，这主要靠两者 之间的伏秒特性配合来实现，如图 7.4 所示。 (2)避雷器应具有一定的熄弧能力 以便在工频续流第一次过零点时就能 迅速可靠地切断工频续流。 7.3.3 避雷器的选择 变电站内最重要的设备是主变压器，它的价格高，绝缘水平又很低，为了减少变压器 所受过电压幅值，阀型避雷器应尽量安装在电气距离靠近主变压器的地方。从保证保护的 可靠性来说，最理想的结线方式是把避雷器和变压器直接并联在一起，但是考虑变电站的 电气设备具体布置时，由于变压器和母线之间还有开关设备，按照设备相互之间应留有一 定的安全间距的要求，所以安装在母线上的避雷器和主变压器之间必然会出现一段距离 L，当入侵波的波陡度和联线距离较大时，则绝缘被击穿而使变压器破坏。本设计中 图 7.4 避雷器与被保护 设备伏秒特性的配合 u/V O t/s 避雷器伏秒特性 被保护物伏秒特 性