KD變電所各級(jí)電壓負(fù)荷情況分析

1、 變電站群系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)及優(yōu)化調(diào)度(一)KD變電所各級(jí)電壓負(fù)荷情況分析由于某市經(jīng)濟(jì)園區(qū)建設(shè)的需要，為滿足經(jīng)濟(jì)園區(qū)用電需要，決定建立一個(gè)110/10KV的降壓變電所，簡(jiǎn)稱KD變電所。要求保證地區(qū)供電質(zhì)量，減少供電損失，滿足該地區(qū)的負(fù)荷增長(zhǎng)需要為目的，本著經(jīng)濟(jì)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于本地人口集中，工業(yè)負(fù)荷比重較大，以及各種用電較多，此變電所就要求各種配套設(shè)備齊全，變電所的設(shè)計(jì)嚴(yán)密。一、滿足系統(tǒng)的技術(shù)要求 1、主變?nèi)萘浚罕酒?31.5MVA遠(yuǎn)景規(guī)模為250MVA。 2、電壓等級(jí)：110/10.5KV。 3、主變形式：三相繞組有載調(diào)壓電力變壓器，有載調(diào)壓范圍11081.25%/10.5KV。 4、進(jìn)出線回路

2、數(shù)：110KV二回，10KV本期6回，遠(yuǎn)期14回。 5、無功補(bǔ)償：12MVAR，最終規(guī)模為每段10KV母線各接兩組3000KVAR電容電阻共4組。 6、本變電所主變中性點(diǎn)直接接地方式。 7、接地變：最終規(guī)模為每段各接一臺(tái)，共兩臺(tái)，本期不上。二、供電方式1、110KV側(cè)：共有兩回路進(jìn)線，由系統(tǒng)連接宜枝變電所通過雙回路對(duì)KD變電所供電。 2、10KV側(cè)：本期出線6回，遠(yuǎn)期出線14回，由KD變電所降壓供電。三、負(fù)荷資料負(fù)1、全區(qū)用供電負(fù)荷本期為27MW，6回，每回按4.5MW設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)期用電負(fù)荷為50MW，14回，每回按3.572MW計(jì)，最小負(fù)荷按70%計(jì)算，供電距離2KM。 2、負(fù)荷同時(shí)率取0.85

3、，COS =0.8，年最大利用小時(shí)數(shù)Tmax=4250小時(shí)/年。 3、所用電率取1%(二)主變壓器臺(tái)數(shù)容量型式的選擇一、主變壓器的選擇原則 1、主變壓器的臺(tái)數(shù) （1）為保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器 （2） 當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所可由低側(cè)電網(wǎng)取得所用電源給重要負(fù)荷供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)。 （3）對(duì)于大型樞紐變電所，根據(jù)工程具體情況，可安裝24臺(tái)變壓器。 2、主變壓器容量 （1）主變壓器的容量應(yīng)根據(jù)510年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，并考慮變壓器正常運(yùn)行和事故時(shí)的過負(fù)荷能力。 （2）對(duì)裝一臺(tái)變壓器的變電所，變壓器額定容量應(yīng)滿足容量用戶電負(fù)荷的需要，選擇遵循式子。SnKPm/COS式子中：Sn變壓

4、器額定容量（KVA）：Sm，Pm變電所最大負(fù)荷的視在功率和有功功率（KVA,KW)；COS負(fù)荷功率因數(shù)；K負(fù)荷率，可取0.85 (3)對(duì)裝有兩臺(tái)變壓器的變電所中，當(dāng)一臺(tái)斷開時(shí)，另一臺(tái)變壓器的容量一般保證60%全部負(fù)荷的供電，但應(yīng)保證用戶的一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷。每臺(tái)變壓器容量一般遵循下式選擇：SnKSm/2 (4)主變壓器容量選擇還應(yīng)考慮周圍的環(huán)境溫度影響：Sn0.6Sm/K式中，K周圍環(huán)境溫度修正系數(shù) 3.主變壓器的型式 （1）一般情況下采用三相等級(jí)的變壓所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到15%Sm以上時(shí)，可采用三相繞組變壓器。 二、計(jì)算、選擇和校驗(yàn) 1、經(jīng)濟(jì)園區(qū)的負(fù)荷計(jì)算 （1）近期

5、：根據(jù)符合資料，近期6回出線，每回4.5MW計(jì)，近期總負(fù)荷Pm=64.5MW （2）遠(yuǎn)期：很據(jù)符合資料，遠(yuǎn)期14回出線，每回按3.572MW計(jì)，遠(yuǎn)期總負(fù)荷Pm=14 4.5=27MW 二、用電負(fù)荷總視在功率Sm近期：Sm=Pm/cos=27/0.8=33.75MVA 三、選擇變壓器容量、臺(tái)數(shù) a.主變?nèi)萘浚篠nKSm=0.8533.75=28.6875MVA 其中K為同時(shí)率，根據(jù)資料取0.85 b.選一臺(tái)主變壓器時(shí)，選主變?nèi)萘縎n=31.5MVA；選兩臺(tái)主變壓器時(shí)，因?yàn)槊颗_(tái)主變壓器容量應(yīng)滿足SnKSm/2=14.3438MVA，則選每臺(tái)主變壓器容量Sn=16MVA (3)校驗(yàn) A.選一臺(tái)主變壓

6、器時(shí)，主變?nèi)萘縎n=31.5MVA28.6875MVA，滿足容量選擇 B.選兩臺(tái)主變壓器時(shí)，根據(jù)每臺(tái)主變壓器容量Sn(0.60.7）KSm，來進(jìn)行校驗(yàn)。由于0.628.6875=17.2125MVA16MVA,0.728.08125MVA16MVA，所以選擇兩臺(tái)主變壓器的容量不滿足要求，需重選，同時(shí)為滿足系統(tǒng)要求，則重選定本期主變?nèi)萘繛?31.5MVA. C.考慮周圍環(huán)境溫度的影響： p=(max+min)/2=21.25 K=(20-p)/100+1=0.9875 根據(jù)Sn0.6KSm/K,可知0.628.6875/0.9875=17.4304MVA ，即 Sm=31.5MVA17.4304

7、MVA，滿足要求 （4）通過計(jì)算和校驗(yàn)，最終選擇KD變電所的主變壓器為兩臺(tái)，每臺(tái)容量為31.5MVA 3、3、主變壓器型式的選擇 為了滿足系統(tǒng)對(duì)本變電所的技術(shù)要求并查110KV變電所設(shè)計(jì)指導(dǎo)，近期選擇SFZT31500/110的主變壓器，其調(diào)壓范圍為11081.25%/10.5KV ; 遠(yuǎn)期選擇SFPZT50000/110的主變壓器，其調(diào)壓范圍為11081.25%/10.25KV； 其技術(shù)參數(shù)如下 所用變壓器臺(tái)數(shù)、容量的選擇一、所用變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 所用變壓器臺(tái)數(shù)選擇的原則：保證供電的可靠性。 按設(shè)計(jì)原則選用2臺(tái)所用變壓器互為備用。 二、所用變壓器容量的選擇 根據(jù)負(fù)荷資料，所用電率取1%。 主

8、變?nèi)萘浚?近期：231500=63000KVA 遠(yuǎn)期：250000=100000KVA 所用電負(fù)荷： 近期：Sj1=630001%=630KVA 遠(yuǎn)期：Sj2=1000001%=10000KVA 選擇 所選用的所用變?nèi)萘縎nSj 型式的選擇：查110KV變電站設(shè)計(jì)指導(dǎo)，近期選用SC315/10/400型電力變壓器作為所用變壓器，遠(yuǎn)期選用SC500/10/400型電力變壓器作為所用變壓器（三）電氣主接線設(shè)計(jì)方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較與確定 一、各級(jí)電壓配電裝置接線方式的擬定 1、把對(duì)電氣主接線設(shè)計(jì)的五點(diǎn)基本要求作為依據(jù)及電能資料的分析來擬定各級(jí)電壓配電裝置接線方式。 2、10KV電壓母線接線方式（1）

9、單母線接線，其簡(jiǎn)圖見圖一； （2) 單母線分段接線，其簡(jiǎn)圖見圖三； 3、3、110KV電壓母線接線方式： （1）單母線接線，其簡(jiǎn)圖見圖一； （2）單母線分段接線，其簡(jiǎn)圖見圖三； （3）橋式接線，由于線路故障和操作的機(jī)會(huì)比變壓器多，所以選用橋式時(shí)一般選用內(nèi)橋式，其簡(jiǎn)圖見圖二； 4、主變壓器臺(tái)數(shù)：為了保證供電可靠性，故裝設(shè)兩臺(tái)主變。 二、本變電所可能的電氣主接線方案的擬定本變電所可能的電氣主接線方案的擬定本變電所可能的電氣主接線方案的擬定本變電所可能的電氣主接線方案的擬定 （一）方案擬定（三）方案的技術(shù)比較 1、單母線接線： 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、操作簡(jiǎn)便、所用設(shè)備少、不易誤操作； 節(jié)省投資和占地

10、 易于擴(kuò)建 缺點(diǎn)：母線停運(yùn)（母線檢修、故障，線路故障后線路保護(hù)或斷路器拒動(dòng)）將使全部支路停運(yùn)，即停電范圍為該母線段的100%，且停電時(shí)間長(zhǎng)，若母線自身?yè)p壞需待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運(yùn)行。 通過該接線優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可見，KD變電所在系統(tǒng)中為終端變電所，對(duì)于110KV側(cè)若采用該接線方式，一旦母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修，將造成全站停電，而KD變電所所處地柯達(dá)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，全所停電將在經(jīng)濟(jì)上及政治上造成較大影響，故110KV不宜采用此接線；對(duì)于10KV側(cè)若采用該接線方式，在母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)將中斷對(duì)用戶的全部供電，且這種接線方式不利于向重要用戶雙電源供電，故10KV也不宜采用此接線。

11、 2、母線分段接線 優(yōu)點(diǎn)： 母線經(jīng)斷路器分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電； 一段母線故障時(shí)(或檢修），公停故障（或檢修）段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。 缺點(diǎn)： 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，接在該母線上的電源和出線，在檢修期間必須全部停電；任一回路的斷路器檢修時(shí)，該回路必須全部停止工作。 通過該接線優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可見，對(duì)于110KV側(cè)若采用該接線方式，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器能自動(dòng)把故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不至于造成用戶停電；缺點(diǎn)是當(dāng)一段母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，接在該母線上的回路都要在檢修期間停電，所以該接線方式對(duì)于110KV側(cè)可

12、以考慮。對(duì)于10KV側(cè)若采用該接線方式，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)重要用戶可以從不同段母線引出兩回路，有兩個(gè)電源供電，增加了供電的可靠性；缺點(diǎn)是但一段母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，接在該母線上的回路都要在檢修期間停電，所以該接線方式對(duì)于10KV側(cè)可以考慮。 3、橋形（內(nèi)橋）接線： 優(yōu)點(diǎn)： 兩臺(tái)線路上裝一臺(tái)斷路器，因此線路的投入和切除比較方便，當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，僅故障線路斷路器跳開，僅停該線路，其它三回路仍可繼續(xù)工作。 高壓斷路器數(shù)量少，容易發(fā)展為單母線分段接線。 缺點(diǎn):變壓器的投入和切除比較復(fù)雜，需要操作兩臺(tái)斷路器并影響一回線路暫時(shí)停運(yùn)。 通過該線路優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可見，在KD變電所首期負(fù)荷較少，引出線數(shù)目

13、不多，考慮到變壓器的故障及操作比線路少的情況下，110KV側(cè)可以考慮采用此接線。一旦母線或母校側(cè)隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，將造成全站停電，二KD變電所所處柯達(dá)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，全所停電將在經(jīng)濟(jì)上及政治上造成重大影響，故110KV不宜采用此接線；對(duì)于10KV側(cè)采用該接線方式，在母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)將中斷對(duì)用戶的全部供電。且這種接線方式不利于向重要用戶雙電源供電，故10KV也不宜采用此接線。 4、選用兩臺(tái)主變的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：可以滿足全部用電負(fù)荷的需要，提高供電可靠性，當(dāng)一臺(tái)故障，另一臺(tái)可以繼續(xù)供電。 缺點(diǎn)：投資大、占地面積大。 5、從上述分析比較出兩個(gè)技術(shù)上較好的方案： 方案：110KV電壓母線采

14、用單母線分段接線，10KV電壓母線采用單母線分段接線； 方案：110KV電壓母線采用內(nèi)橋接線，10KV電壓母線采用單母線分段接線（四）方案、方案的經(jīng)濟(jì)比較1、從電氣設(shè)備數(shù)目及配電裝置上進(jìn)行比較2、計(jì)算綜合投資Z Z=Z0(1+a/100)(元），式中Z0為主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)及配電裝置等設(shè)備的投資；a為不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù)，一般110KV取90%。 主體設(shè)備的綜合投資如下:3、計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用 U=aA+U1+U2(萬元） 式中U1檢修、維護(hù)費(fèi)，一般為（0.0220.058）Z； U2折舊費(fèi)，一般為（0.050.058）Z； A電能電價(jià)，一般可取0.1元/

15、KWH(也可取各省、市的實(shí)際電價(jià)）； A變壓器電能損失（KWH)（一年） 雙繞組變壓器： A=n(P0+KQ0)+1/n(P+Q)(S/Se)t(KWH) 式中n臺(tái)數(shù)，n=2；t對(duì)應(yīng)負(fù)荷運(yùn)行S運(yùn)行時(shí)的小時(shí)數(shù)，t=4250h； P0、Q0每臺(tái)變壓器的空載有功損耗，無功損耗Q0=0(%)Se/100; 0(%)臺(tái)變壓器的空載電流百分值； P、Q每臺(tái)變壓器的短路有功損耗，無功損耗Q=U0(%)Se/100； U0(%）變壓器的短路電壓百分值； K無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，系統(tǒng)中的變壓器取0.1 則Q0=0%(Se/100)=1.1(31500/100)=346.5(kvar) Q=U0%(Se/100)=10.

16、5(31500/100)=3307.5(kvar) A=2(42.20.1346.5)+1/2(148+0.13307.5)(27000/0.80.85/31500)1250=149.7(萬KWH) 方案與方案的年運(yùn)行費(fèi)如下： 方案：U1=aA+0.1Z=0.1149.7+0.12193.987=234.27(萬元） 方案：U2=aA+0.1Z=0.1149.7+0.11459.2=160.89(萬元） （五）最佳方案的確定最佳方案的確定最佳方案的確定最佳方案的確定 1、從技術(shù)上比較：?jiǎn)文妇€分段的接線方式可靠性較高，而當(dāng)采用內(nèi)橋接線時(shí)，重要有一臺(tái)變壓器故障就會(huì)影響到線路停電，單變壓器故障的幾率

17、較小，其壽命也就相對(duì)較長(zhǎng)，一般為20年。 2、從經(jīng)濟(jì)上比較：因?yàn)閆1Z2,U1U2；所以最后選擇方案為最佳方案，即110KV母線采用內(nèi)橋接線，10KV母線采用單母線分段接線變電所電氣主接線特點(diǎn) （一）110KV母線接線：110KV母線采用內(nèi)橋接線，其優(yōu)點(diǎn)是：高壓斷路器少，四個(gè)元件只需三個(gè)斷路器。缺點(diǎn)是：變壓器的切除和投入較為復(fù)雜，需操作兩臺(tái)斷路器并影響一回路暫時(shí)停運(yùn)：連接橋斷路器檢修時(shí)兩回路需解列運(yùn)行；出線斷路器檢修時(shí)，線路需要在此期間停運(yùn)。 （二）10KV母線接線：10KV母線采用單母線分段接線，其優(yōu)點(diǎn)是：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生

18、故障時(shí)，分段斷路器能自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不至于使重要用戶停電。缺點(diǎn)是：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，連接在該段母線的回路都要在檢修期間停電；當(dāng)母線為雙回路時(shí)，常使架空線出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需要兩個(gè)方向均衡進(jìn)行（四）短路電流的計(jì)算條件因?yàn)橄到y(tǒng)電壓等級(jí)較高，輸電導(dǎo)線的界面較大、電阻較小、電抗較大，因此在短路電流的計(jì)算過程中忽略R及X。 計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 計(jì)算容量按無窮大系統(tǒng)容量進(jìn)行計(jì)算。 短路種類一般按三相短路進(jìn)行計(jì)算。 短路計(jì)算點(diǎn)如下： a 、d11

19、10KV母線短路時(shí)的短路計(jì)算點(diǎn)； b 、d2兩臺(tái)主變并列運(yùn)行時(shí)10KV母線短路時(shí)的計(jì)算點(diǎn)； c 、d3兩臺(tái)主變分列運(yùn)行時(shí)10KV母線短路時(shí)的計(jì)算點(diǎn)； d 、d4所用電系統(tǒng)并列運(yùn)行時(shí)母線短路的計(jì)算點(diǎn)； e 、d5所用電系統(tǒng)分列運(yùn)行時(shí)母線短路的計(jì)算點(diǎn)。一、短路電流的計(jì)算方法短路電流的計(jì)算方法短路電流的計(jì)算方法短路電流的計(jì)算方法 方法：在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算通常采用運(yùn)算曲線法。 二、短路電流的計(jì)算步驟短路電流的計(jì)算步驟短路電流的計(jì)算步驟短路電流的計(jì)算步驟 選擇計(jì)算短路點(diǎn)； 畫出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖： 首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)用次暫態(tài)電抗議Xd； 選取基準(zhǔn)

20、容量Sj和基準(zhǔn)電壓Uj(KV)(一般取各級(jí)的平均電壓），計(jì)算基準(zhǔn)電流Ij=S/U； 計(jì)算各元件換算為統(tǒng)一基準(zhǔn)的標(biāo)幺值； 繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件統(tǒng)一編號(hào)，分子標(biāo)各元件編號(hào)，分母標(biāo)各元件電抗標(biāo)幺值； 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)圖： 為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射型的等值網(wǎng)絡(luò)； 求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗Xdn； 求計(jì)算電抗Xjs,即將各轉(zhuǎn)移電抗換算為各電源容量（等值發(fā)電機(jī)容量）為基準(zhǔn)的計(jì)算電抗Xjs1,Xjs2.； 由Xjs1,Xjs2.值從適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算曲線中查出各電源供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值（運(yùn)算曲線只作到Xjs=3)； 計(jì)算無限大容量（Xjs3)

21、的電源供給的短路電流周期分量； 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量； 計(jì)算短路電流沖擊值； 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。三、變電所三相短路電流計(jì)算（1）電力系統(tǒng)與KD變電所接線（2）選取基準(zhǔn)值 Sj=100MVA Uj=Up, Uj1=115KV, Uj2=Uj3=10.5V, Uj4=Uj5=0.4KV, Ij=Sj/ 3Uj, Ij1=Sj/ 3Uj1 （3）網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗標(biāo)幺值計(jì)算 X1=0.04519（已知） X2=X3=0.40.8(100/1152)=0.0145 X4=X5=10.5%(100/31.5)=0.3333 X6=X7=6%100/(31510)=19.0476 （4）

22、繪制等值電路圖（5）化簡(jiǎn)等值電路 在d-1發(fā)生斷路時(shí)：X8=0.01452+0.0451=0.05235（6）計(jì)算三相短路電流及短路沖擊電流 在d-1發(fā)生三相短路時(shí)： X8=0.05235 I=1/X8=1/0.05235=19.102 I1=I0.2=I=IIj1=19.102100/( 3115)=9.5(KA) Ich*=2.55I=2.5519.102=48.71 Ich=Ich*Ij1=48.71100/( 3115)=24.45（KA） Sd= 3I1Uj1= 39.59115=1910.2(MVA) 在d-2發(fā)生三相短路時(shí)： X9=0.219 I=1/X9=1/0.219=4.5

23、662 I1=I0.2=I=IIj2=4.5662100/( 310.5)=25.11(KA) Ich*=2.55I=2.554.5662=11.64 Ich=Ich*Ij2=11.64100/( 310.5)=64（KA） Sd= 3I1Uj2= 325.1110.5=456.66(MVA) 在d-3發(fā)生三相短路時(shí)： X10=0.038565 I=1/X10=1/0.03865=2.593 I1=I0.2=I=IIj3=2.593100/( 310.5)=14.26(KA)Ich*=2.55I=2.552.593=6.612 Ich=Ich*Ij3=6.612100/( 310.5)=36.

24、36（KA） Sd= 3I1Uj3= 314.2610.5=259.34(MVA) 在d-4發(fā)生三相短路時(shí)： X11=9.7428 I=1/X11=1/9.7428=0.103 I1=I0.2=I=IIj4=0.103100/( 30.4)=14.87(KA) Ich*=2.55I=2.550.103=0.263 Ich=Ich*Ij4=0.263100/( 30.4)=37.96（KA） Sd= 3I1Uj4= 314.870.4=10.3(MVA) 在d-5發(fā)生三相短路時(shí)： X12=19.266 I=1/X12=1/19.266=0.0519 I1=I0.2=I=IIj5=0.051910

25、0/( 30.4)=7.49(KA) Ich*=2.55I=2.550.0519=0.132 Ich=Ich*Ij5=0.132100/( 30.4)=19.05（KA） Sd= 3I1Uj5= 37.490.4=5.19(MVA)（7）三相短路電流計(jì)算結(jié)果表（五）繼電保護(hù)與二次回路設(shè)計(jì) （六）防雷與接地設(shè)計(jì)一.變電所的設(shè)備一旦遭受直接雷擊，就有可能造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，引起長(zhǎng)時(shí)間的停電，其后果是十分嚴(yán)重的。因此，變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物必須有完善的直擊雷保護(hù)裝置。變電所內(nèi)如下設(shè)備和建筑物應(yīng)該有直擊雷保護(hù)裝置： 屋外的配電裝置（包括母線廊道、架空母線橋、軟連線等）； 遭受雷擊后可能引起火災(zāi)的建筑物

26、，例如露天的油箱和油務(wù)設(shè)備等建筑物以及易燃材料的倉(cāng)庫(kù)； 有爆炸危險(xiǎn)的建筑物，例如氫氣設(shè)備和乙炔發(fā)生裝置等； 雷擊后可能引起機(jī)械破壞的高大建筑物，例如煙囪、冷卻塔和變壓器修理間等。 變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物可以用避雷針、避雷線，應(yīng)根據(jù)具體條件合理選擇。避雷針是我們最熟悉的防雷裝置之一，它可分為單支的，雙支的和多支的避雷針，它的作用是使雷電流按照預(yù)定的通路泄入大地。在一定高度的避雷針下面，有一個(gè)安全區(qū)域，在這區(qū)域中的物體基本上不致遭受雷擊，這個(gè)安全區(qū)域一般叫做避雷針的保護(hù)范圍。此外，避雷線裝在發(fā)變電所內(nèi)，便于進(jìn)行定期的檢查。 1、 避雷針位置的確定： 本站為100100m2的正方形，被保護(hù)物的高度為

27、6米，為了在布置中力求既經(jīng)濟(jì)又合理，所以采用四針等高避雷針來防止直擊雷，同時(shí)為了電氣設(shè)備布置方便，避雷針的裝置位置，應(yīng)盡可能放在該變電站的邊角，因此選擇每針從它所相靠的兩側(cè)圍墻分別往里挪2米的等距離避雷針來防護(hù)。 2、 避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算： D1=96m=D12=D23=D34=D41 D2=962+962=962m hx=6m 確定避雷針的高度范圍： 因?yàn)橐?guī)定一般兩避雷針間的距離與針高之比D/h不宜大于5，即D/h5，則h/5，避雷針的高度應(yīng)取最小值，所以D962+962=962m，即h 27.152m 取值計(jì)算，畫圖校驗(yàn)避雷針的高度將針高增至35m,針的位置不變。D1/h=96/35=2

28、.745，D2/h=135.76/35=3.875，符合兩避雷針間的距離之比不宜大于5,滿足要求。因?yàn)閔=35m30m,所以P=5.5/h=5.5/35=5.5/5.92=0.93, hx=6 mh/2 (注：以下計(jì)算公式的采用及說明均同于方案一) rx=(1.5h-2hx)P=(1.535-26)0.93=37.67m h01=h-D1/7p=35-96/7*0.93=35-14.75=20.25m h02=h-D2/7p=35-135.76/7*0.93=35-20.85=14.15m bx1=1.5(h01-hx)=1.5(20.25-6)=1.514.25=21.375m bx2=1.

29、5(h01-hx)=1.5(14.15-6)=1.58.15=12.225m 此方案，經(jīng)畫圖驗(yàn)證（參看圖3），我們可以看出保護(hù)范圍沒有出現(xiàn)空白且有一點(diǎn)保護(hù)重復(fù)，由于考慮到畫圖驗(yàn)證時(shí)可能出現(xiàn)一些測(cè)量上的誤差。所以重復(fù)一點(diǎn)是可取的，但不能重復(fù)大多，以免增加投資，該方案并向站外35KV線路延伸保護(hù)范圍，以保護(hù)35KV線路的終端桿到站內(nèi)35KV設(shè)備區(qū)架構(gòu)間的導(dǎo)線，所以此方案成立。另外，避雷針與變壓器的地上空氣距離由下圖可知8m,肯定小于14m，符合有關(guān)規(guī)定，再次證明此方案是可取的。 S=（20-2）2+（15-2）2 =182+132 =22.2m 說明：若4針滿足條件，則其它3針都會(huì)符合條件，因?yàn)獒?/p>

30、4是距變壓器最近的。二. 除了直擊雷保護(hù)以外，當(dāng)線路上落雷時(shí)，雷電進(jìn)行波會(huì)沿著線路向變電所襲來，由于線路的絕緣水平比較高，這樣入侵變電所的進(jìn)行波的幅值往往很高，就有可能使主變壓器和其它電器設(shè)備發(fā)生絕緣損壞事故。如果是終端變電所，則雷電進(jìn)行波到達(dá)變電所時(shí)其電壓還會(huì)因反射而升高，那么危險(xiǎn)性就更大了。此外，由于變電所和線路直接相連，線路分布廣，長(zhǎng)度大，遭到雷擊的機(jī)會(huì)很多，所以對(duì)變電所的每個(gè)進(jìn)線段必須具有完善的保護(hù)，這是能否保證安全運(yùn)行的關(guān)鍵。 對(duì)由線路侵入變電所的雷電波的保護(hù)，主要依靠進(jìn)線保護(hù)段上的各種保護(hù)措施和變電所母線上的閥型避雷器或金屬氧化物避雷器。 對(duì)于35110KV無避雷線的線路，當(dāng)雷擊于

31、變電所附近線路的導(dǎo)線上時(shí)，沿線路入侵流經(jīng)避雷器的雷電流可能超過5KA，而且陡度也可能超過允許值，因此對(duì)35110KV無避雷線的線路，在靠近變電所的一段進(jìn)線上，必須裝設(shè)避雷線，在進(jìn)線段內(nèi)出現(xiàn)雷電波的概率將大大減小，保證雷電波只能在進(jìn)線段以外出現(xiàn)。架設(shè)避雷線的這段進(jìn)線，稱為變電所進(jìn)線保護(hù)段，其長(zhǎng)度一般取為12KM。 1、 進(jìn)線保護(hù)設(shè)計(jì)： 進(jìn)線保護(hù)的構(gòu)成：進(jìn)線保護(hù)由避雷線（分為全線有避雷線和未沿全線架設(shè)避雷線）和氧化鋅避雷器構(gòu)成。 如圖a.未沿全線架設(shè)避雷線的進(jìn)線保護(hù)（35KV）b. 全線有避雷線的進(jìn)線保護(hù)（110KV） 進(jìn)線保護(hù)的作用： 利用進(jìn)線導(dǎo)體本身的阻抗，使流經(jīng)避雷器的雷電流受到限制，使其幅

32、值不超過5KA（在電壓為330KV級(jí)時(shí)，為10KA），當(dāng)雷電流很大時(shí)，利用導(dǎo)線上的沖擊電暈來影響入侵波的陡度及其幅值下降。并通過進(jìn)線段上氧化鋅避雷器的作用使侵入波幅值，陡度不超過變電所的設(shè)備絕緣配合的要求，限制在避雷器所允許的范圍內(nèi)。 各元件的作用： 避雷線：（也叫架空地線），在近變電站的線路上，架設(shè)12KM避雷線作為進(jìn)線保護(hù)段（本設(shè)計(jì)只有0.88KM,近乎于1KM所以取1KM,見(4)進(jìn)線保護(hù)長(zhǎng)度計(jì)算）在110KV及以上電壓等級(jí)中,一般都是全線都裝設(shè)避雷線,其作用有以下三點(diǎn)： a. 在避雷線保護(hù)范圍及進(jìn)線保護(hù)段以內(nèi)的導(dǎo)線免受直擊雷； b. 在最不利的情況下,即線路首端受到直擊雷時(shí),由于避雷線

33、本身阻抗的作用,沿線路傳達(dá)的雷電波幅值受到限制； c. 線路發(fā)生雷擊后，入侵的雷電波最大值為線路的50%沖擊電壓，且具有直角波頭。此電壓已超過導(dǎo)線的臨界電暈電壓，因此在入侵波作用下，導(dǎo)線將發(fā)生電暈，由于電暈要消耗能量，可以使入侵波衰減與變形，這樣就降低了入侵波的陡度，幅值也有所降低。 氧化鋅避雷器的作用：（參看圖a） YW1：在線路絕緣水平很高的情況下，限制入侵雷電波的幅值。（此氧化鋅避雷器的接地電阻要求不大于10）。 YW2：在雷雨季中如變電所35110KV進(jìn)線的隔離開關(guān)或斷路器，可能經(jīng)常處于斷開狀態(tài)，且線路側(cè)又帶電的情況下，當(dāng)沿線路有50%幅值的雷電波入侵時(shí)，在斷開點(diǎn)將發(fā)生全反射使電壓升高一倍，可能發(fā)生沖擊閃絡(luò)而產(chǎn)生工頻電弧，使開路的斷路器或隔離開關(guān)燒毀，因此靠近隔離開關(guān)或斷路器處，加裝YW2。在斷路器閉合運(yùn)行時(shí)，入侵雷電波不應(yīng)使YW2動(dòng)作，即此時(shí)YW2在變電所閥型避雷器保護(hù)范圍之內(nèi)，退出運(yùn)行，在斷路器斷開后，應(yīng)將YW2投入運(yùn)行。 YW3：(a)保護(hù)母線； (b)在斷路器閉合運(yùn)行時(shí)YW3保護(hù)YW2不誤動(dòng)作。 2、該站進(jìn)線保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算： 該站所有線路均順設(shè)置進(jìn)線保護(hù)。 進(jìn)線保護(hù)長(zhǎng)度計(jì)算： 母線架構(gòu)高h(yuǎn)d=6m,入侵波陡度a=0.75