电气工程电力系统专业毕业设计,电站、变电所毕业设计论文

1、 ZHEJIANG WATER CONSERVANCY AND HYDROPOWER COLLEGE 毕业设计(论文题目:某企业实验厂变电所设计系(部:电气工程系专业班级:电力000班姓名:某某某学号:11111111指导教师:某某某2010年05月22日摘要本次设计的主要内容是小型变电所的设计,相当于是本专业学生毕业前的最后一次综合性课程设计。同时,由于其深度和广度,又成为课程设计中最重要的一次设计。此次设计以实际工程技术水平为基础,以实际的变电所的资料为背景,从原始资料的分析做起,内容涵盖发电厂变电所电气设备、电力系统基础、电力系统继电保护、高电压技术等电力系统教育期间的主要专业课。通过设

2、计,将书本上的知识融入到工程设计的实际运用之中。拉进了理论与实际的距离,同时也为今后走向工作岗位奠定了坚实的基础。在设计过程中,初步体现了工程设计的精髓内容,如根据规程选方案、用对比的方法对方案评价等。教会了我们在工程中运用所学专业的知识,锻炼了我们用实际工程的思维方法分析和解决问题的能力。关键词电力系统;短路电流;变电所;电气部分;继电保护AbstractThe design of the main contents of a small substation design,is the professional students before graduation last compreh

3、ensive curriculum design.At the same time,because of its depth and breadth of the curriculum design has become the most important design.The design of the actual level of engineering and technology-based, practical information on substation as the background,the analysis of raw data from the start,c

4、overingelectrical part of power plant,Power System Analysis,Relay Protection Principleand electrical engineering, power system during the main courses of education.Through the design,so that students will be book knowledge into practical application of engineering design are.Into the theory and prac

5、tice of distance,but also for the future to work towards laying a solid foundation.During the design process,preliminary engineering design embodies the essence of the content,such as options based on a point of order,using the method of comparison for program evaluation.We taught in engineering sch

6、ool to use the professional knowledge,exercise of our thinking with practical engineering analysis and problem-solving abilities.Key wordspower system;short-circuit substation;power plants;electrical parts; relay protection目录摘要 (1关键词 (1Abstract (2Key words (21变压器台数和容量的选择 (41.1工厂变电所常用的变压器类型 (41.2变压器台

7、数的选择 (41.3变压器容量选择 (51.4变压器型号的选择 (62变电所主接线方案选择和确定 (62.1变电所主接线设计原则、基本要求 (62.2变电所主结线方案的选择 (72.3主接线方案技术经济比较 (93短路电流计算 (133.1系统在最大运行方式下的短路电流计算 (143.2系统在最小运行方式下的短路电流计算100OC MVAS= (163.3两相短路电流的计算 (163.4单相短路电流的计算(K-1点 (174变电所主要设备选择和校验 (174.1低压配电屏设备选择、整定和校验 (184.2变压器二次侧低压电气开关的选择和校验 (215变电所所址型式的确定 (225.1变电所总体

8、布置的一般原则 (225.2工厂变电所常用的结构型式 (235.3变电所结构型式的选择 (246变电所防雷与接地设计 (246.1变电所防雷 (246.2接地的设计 (267小结 (288参考文献 (299附图 (301变压器台数和容量的选择1.1工厂变电所常用的变压器类型电力变压器按变压功能分,有升压变压器和降压变压器。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器,也称配电变压器。电力变压器按相数分,有单相和三相两大类。工厂变电所大多采用三相电力变压器。电力变压器按调压方式分,有无载调压和有载调压两大类。工厂变电所大多采用无载调压变压器。电力变压器按绕组导体材质分,有铜绕组变压器和铝绕

9、组变压器两大类。现在的工厂变电所大多采用铜绕组变压器。电力变压器按绕组型式分,有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。工厂变电所大多采用双绕组变压器。电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分,有油浸式、干式和充气式(SF等变6压器。工厂变电所大多采用油极自冷式变压器。电力变压器按用途分,有普通电力变压器、全封闭变压器和防雷变压器等。工厂变电所大多采用普通电力变压器。1.2变压器台数的选择a.当一、二级负荷数量较大,对可靠性要求较高时;b.当工厂有大型冲击负荷,为了减少冲击负荷对其它负荷的影响需要单独设置变压器时;c.当工厂负荷极不均衡,选两台主变压器可以大量降低电能损耗,而且装设两台变压器增多的设备

10、投资,可在35年内通过节约电能收回时;d.分期建设的大型企业,为节省初期投资,提高变压器运行效率,可分期投入23台主变压器来代替一台大型变压器。对于总降压变电所来说变压器对变电所的投资影响很大,变压器台数越多,开关电器及辅助材料消耗就越多,并使接线复杂,增加运行维护工作量。因此,总降压变电所一般装设12台主变压器。当选用一台变压器时,其容量根据全厂总视在计算负荷留15%裕量,以提高运行效率。当装设两台主变压器时,其容量应满足一台变压器停止工作时,另一台仍能对一、二级负荷可靠供电。因为该企业为化工企业,对供电要求较高。而其负荷多为二级负荷,所以选择两台变压器较为合适。1.3变压器容量选择变压器容

11、量选择的条件:30(0607N T S S ,21(30+S S T N 式中,T N S 单台变压器容量30S 变电所总的计算负荷21(30+S 变电所一、二级负荷的计算负荷30P =1034.530Q =913.44 30(2S =30(0607N T S S =(06071499.51=828.04966kVA查负荷表可得,在本企业的负荷中无一级负荷,二级负荷的总计算负荷如下:2(30P =744.265kW 2(30Q =604.37kvar30(2S =kVA 30(12958.75N T S S +=取N T S =1000kVAN S =(1-8%N T S =920kVA1.4

12、变压器型号的选择根据变压器的容量和工厂变电所常用变压器类型,查阅相关设计手册、资料可以选择S11-M-1000/10系列的电力变压器。2变电所主接线方案选择和确定2.1变电所主接线设计原则、基本要求以设计任务书为依据,以国家相关的方针、政策、法规、规程为准则,结合工程实际情况的具体特点,全面、综合地加以分析,力求保证供电的可靠性、电镀灵活,操作方便、节约投资的原则。a.保证必要的供电可靠性和电能的质量。保证供电可靠性和电能质量是对主接线的基本要求,当系统发生故障时,要求停电范围小,恢复供电快;电压、频率和供电连续可靠是表征电能质量的基本指标,主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。b.具

13、有一定的灵活性和方便性。主接线应能适应各种运行状态,灵活地的进行方式切换;能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化;在改变运行方式是操作简单,便于变电所的扩建。c.具有经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下,要尽量节省建设投资和运行费用,减少用地面积。d.简化主接线。配网自动化、变电所无人是现代电网发展的必然趋势,简化主接线为这一技术的全面实施创造了更为有利的条件。e.设计标准化。同类变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标准化、有利于系统运行和设备检修。f.具有发展和扩建的可能性。变电所电气主接线应根据发展的需要具有一定的扩建性。2.2变电所主结线方案的选择变电所的高压侧接线方

14、式,既可以采用单母线接线,也可以采用单母线分段接线。根据变电所变压器台数和电源回路数确定。装设有两台主变压器的小型变电所的主接线方案有以下几种:方案一:高、低压侧都采用单母线分段这种主接线的两段高压母线,在正常时可以同时运行,也可分段运行。当其中一台主变压器或其中一路电源进线停电检修或发生故障时,可以通过倒闸操作,迅速恢复整个变电所的供电,因此供电可靠性相当高,可供一、二级负荷。如下图: 方案二:高压无母线、低压单母线分段这种主接线的供电可靠性较高。当其中一台主变压器或其中一路电源线停电检修或发生故障时,该变电所通过闭合低压母线分段开关,即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器低压侧主

15、开关都装设有互为备用的电源自动投入装置(BZT,则任意一台主变压器低压主开关因电源断电(失压而跳闸时,另一台主变压器低压侧的主开关或低压母线分段开关将在BZT作用下自动合闸,恢复整个变电所的正常供电。这种主接线可供一、二级负荷。如下图: 方案三:高压采用单母线、低压单母线分段这种主接线适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所。其供电可靠性也较高。任意一台主变压器检修或发生故障时,通过切换操作,可很快恢复整个变电所的供电,但在高压母线或电源进线检修或发生故障时,整个变电所都要停电。如果有与其他变电所相连的低压或高压联络线时,则供电可靠性可大大提高。无联络线时,可供二、三级负荷,而有

16、联络线时,则可供一、二级负荷。根据本厂情况不能用该方案。如下图: 对方案一和方案二进行比较,根据工厂的负荷和变压器的容量可知,选择方案二较为合适,所以本变电所采用高压无母线、低压单母线分段的主接线形式。2.3主接线方案技术经济比较变电所设计不仅要满足主接线设计的基本要求,保证安全可靠地提供电能,而且力求经济合理,投资少,运行费用低。这就需要对几个切实可行的设计方案进行技术和经济的比较,选择一个技术上最佳和最经济合理的方案。技术经济比较,一般包括技术指标、经济计算等方面。a.供电的可靠性与运行的灵活性;b.电能质量;c.运行管理、维护检修条件;d.交通运输及施工条件;e.有无发展条件;f.其他方

17、面的有利及不利条件。经济计算包括基本建设投资和年运行费用两大项:在经济比较中,我们考虑的是变压器,对于两者区别如下表:产品型号11S -M-1000/1011S -M-1250/10空载损耗(W11551365负载损耗(W915010870空载电流(% 1.1551365短路阻抗(%9.15010870参考价格(万元9.4110.85基建投资包括变压器本体费用、辅助设备及配件费用、设备的安装调试费,土建安装费,运输费等。基建投资可按下式计算:b lZ Z Z =+式中,b Z 变电所综合投资,包括变压器、开关设备、配电装置等综合投资(万元l Z 线路综合投资(万元具体的基建投资如下:10009

18、.41Z =万元125010.85Z =万元设备的折旧费用Fz 表示,变电所的各种设备在运行期间将逐年陈旧、老化,因此,每一个设备过了一定的使用年限,就需要更换性的设备,更新设备的费用,要靠工厂在原设备使用年限内逐年积累。对每一设备每年所必须提存的资金称为折旧费,折旧费一般按设备投资的一个百分点提取。这个百分比称为折旧率1C 。折旧费可按下式计算:1Z F Z C =(万元/年式中,1C 为折旧率查,查设计手册和相关资料可知1C =5.8%具体的设备折旧费如下:1000Z F =9.415.8%=0.54578万元/年1250Z F =10.855.8%=0.6293万元/年b.设备维护管理费

19、WF 为使变电所保持良好的性能和正常运行,必须对各项设备经常进行维护检修和管理,为此需配备各种维修管理人员。设备维修管理所需的设备及交通工具等所需的费用统称为设备的维修管理费,一般也按设备投资的百分数计算,这个百分比称为维修管理费率C 2。维修管理费可按下计算:2W F Z C =万元/年式中,C 2为维修管理费率,其应该根据设备的新、旧程度来估算,本次设计假设C 2为100%。具体的维修管理费如下:1000Z F =0.54578100%=0.54578万元/年1250Z F =0.6293100%=0.6293万元/年c.年电能损耗AF 年电能损耗包括各变压器年电能损耗费和线路年损耗费,可

20、按下式计算:4(10A b x F W W =+万元/年式中,每度电价(元/度,按当地电业局规定定价计算b W 全厂供电配电系统变压器全年电能损耗总和(千瓦-小时x W 全厂1千伏以上配电线路全年电能损耗总和(千瓦-小时2(js b o d es W P t P s =+千瓦小时式中,o P 变压器空载有功损耗千瓦d P 变压器短路有功损耗千瓦x x W P =千瓦小时t 变压器全年内投入运行小时数,可取8760小时。js s 变压器计算负荷千伏安e s 变压器额定容量千伏安x P 三相线路中有功功率损耗千瓦最大负荷年损耗小时数,可按工厂最大负荷利用小时数Tmax 及功率因数cos 求得:A

21、F =4(10b x W W +=410b W =2430(10o K NS P t P S +其中为电度电价为0.49元/千瓦时;t 为变压器全年内投入运行小时数,可取8760小时;为最大负荷年损耗小时数,可按工厂最大负荷利用小时数Tmax 及功率因数cos 求得,可取4500。具体的年电能损耗如下:2424d.年基本电价费JF 年基本电价费是根据与供电部门鉴定的计费办法协议收取。可按下式计算:J F =12基本电价总降压变电所主变压器总容量410(万元/年Z W A JF F F F F =+具体的年基本电价费如下:1000J F =12181000410=21.6万元1250J F =1

22、2181250410=27万元整个供电系统年运行费:Z W JF F F F F =+1000F =0.54578+0.54578+2.2+21.6=24.89156万元1250F =0.6293+0.6293+1.88+27=30.1386万元对以上两中方案进行比较,可利用JS BZ F F T =+来计算,B T 按5年计算:10001250JS JS F F 从以上计算分析可以看出,采用容量为1000kvar 的变压器明显比容量为1250kvar 的变压器投资少。另外1000kvar 的容量相比于全厂总负荷920kvar 留有一定的余量,因此本厂选用的变压器容量为1000kvar。根据以

23、上的经济比较,本次设计采用111000/10S M 。3短路电流计算短路电流的计算,首先要绘出计算电路图,确定与短路电流有关的运行方式,计算出各元件的电抗(阻抗,然后绘制相应的短路电流计算阻抗图,最后根据需要取不同的短路点进行短路电流的计算,绘制出等效的电路图。计算方法所求物理量计算公式欧姆法阻抗电力系统OCC S S U X /2=线路L R R O W L =LX X O W L =变压器2/(N c k T S U P R 100/(%2N c k T S U U X 三相短路电流周期分量3/(3Z U I c k =其他3(3(3(k I I I =冲击值高压3(3(55.2I i s

24、h =3(3(51.1I I sh =低压3(3(84.1I i sh =3(3(09.1I I sh =三相短路容量3(113(13=K C K I U S以下为全厂短路电流的具体计算。根据分析,短路计算电路图如下: 3.1系统在最大运行方式下的短路电流计算MVA=63.0175/5.10(/2211MVA kV S U X oc c 电缆线路的电抗:查设计手册和相关资料可知kmX O /08.0=(1K X=X 1+X 2=0.71(31(11 U I =三相短路次暂态电流和稳态电流(3318.55K KAII I =3三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值(3(3(3(3KA KAi

25、 I II=三相短路容量(3(3 (22412=电缆线路的电抗:(2242L C C U U XX=电力变压器的电流:查设计手册和相关资料可知% 4.5K U =因此(23226K U U S X =绘出K-2点的等效电路图如(b所示,计算其总电抗为:3(11237.3310K XX X X =(32(220.4( U I =三相短路次暂态电流和稳态电流(33231.67K KAI I I =3三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值(3(3(3(3KA KAiIII=三相短路容量(3(322221.94K K C MVA S U I =所以,在最大运行方式下,短路电流计算结果如下:短路计算

26、点三相短路电流计算/KA三相短路容量/MVA(3KI(3I(3I (3shi(3shI(3KS12.9105155.31K-2点49.9449.9449.9491.954.4434.563.2系统在最小运行方式下的短路电流计算100OCMVAS=其计算方法与最大运行方式的计算方法一样,其计算结果如下表所示:短路计算点三相短路电流计算/KA三相短路容量/MVA(3KI(3I(3I(3shi(3shI(3KS43.4143.4143.413.083.3两相短路电流的计算两相短路电流的计算公式:(2(3(30.8662KK K II I = =所以在最大运行方式下:K-1点:(2(3I I =K-2

27、点:(2(32而在最小运行方式下:K-1点:(2(310.866 4.45124K K KA I I =K-2点:(2(3I I =3.4单相短路电流的计算(K-1点 查设计手册和相关资料可知:a.变压器短路时:2.3Tm R=6.8Tm X=b.线路短路时: (1Z m KAI=所以K-2点的单相短路电流为21.6KA。4变电所主要设备选择和校验变电所主要装置是低压配电屏,对于低压配电屏本次设计选择浙江开关有限公司生产的“MNS(Z低压抽出式开关柜”。本装置是一种用标准模件由工厂组装的组合式低压开关柜,本装置适用于交流50-60HZ。额定工作电压660V 及以下的供电系统,用于发电、输电、配

28、电、电能转换和电能消耗设备的控制。4.1低压配电屏设备选择、整定和校验低压断路器俗称空气开关,其主要功能是确保电路的顺利通断,并在电路出现短路、欠压,或电气设备出现过载时,自动切断电路,起到保护作用。低压短路器具有多种功能、其是通过脱扣器或附件的形式来实现的。30I I OR N b.瞬时过流脱扣器动作电流(o op I 应躲过线路的尖峰电流PK I ,即relPK o op K I I (rel K 为可靠系数,对动作时间在0.02S 以上的万能式断路器DW 取1.35,对动作时间在0.02S 以下的塑料外壳式断路器CM1型,宜取22.5倍。c.短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定短延时

29、过流脱扣器的动作电流(s op I 应躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流。rel PK s op K I I (,其中rel K 为可靠系数,一般取1.2。d.长延时过流脱扣器主要用来保护过负荷,因此其动作电流(l op I 需躲过线路的最大负荷电流,既计算电流30I 30(I K I REL l op 式中,rel K 为可靠系数,取1.1。e.低压断路器的保护灵敏度必须满足条件:KI I S op k P =min式中,op I 为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流;min k I 为低压断路器保护的线路末端在系统最小运行方式下的单相短路电流;K 为比值,取1.3。f.低压断路器的选择和校验a

30、.低压断路器的额定电压应不底于保护线路的额定电压。b.低压断路器的额定电流应不小于它所安装的脱扣器额定电流。c.低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作分式的要求,因应同时选择其操作机构型式。oc i 3(sh i 本次设计中,主要用到了CM1-63L 型低压断路器。查产品样本知,CM1-63L 型低压断路器的额定电流有6、10、16、20、25、32、40、50、63几档,根据用电设备真空泵的计算电流为A I 4.330=A 所以选择CM1-63L (6型低压断路器。笼型电机的的st K 为5,单台用电设备的尖峰电流为N st pk I K I =53.4A=17A rel PK o

31、op K I I (=217A=34A动作电流整定为40A。b.短延时过流脱扣器动作电流整定:rel PK s op K I I (=1.217A=20.4A短延时过流脱扣器动作电流整定为30A,动作时间为0.2s。c.长延时过流脱扣器动作电流整定:30(I K I REL l op =1.117A=18.7A长延时过流脱扣器动作电流整定为30A。d.校验电缆与低压断路器保护的配合:AA I K A I al ol op 126285.440=1.3满足条件。b.断流能力的校验额定极限短路的分断能力:=oc I 35kA 大于3(sh I =54.44kA满足条件。接触器是一种适用于在低压配电

32、系统中远距离控制、频繁操作交、直流住电路及大容量控制电路的自动控制开关电器。接触器具有强大的执行机构,大容量的主触头及迅速熄灭电弧的能力。当系统发生故障时,能根据故障检测元件所给出的动作信号,迅速,可靠地切断电源,并有低压释放功能。与保护电器组合可构成各种电磁启动器,用于电动机的控制及保护。在本次设计中,选用常熟开关厂生产的CK1系列交流接触器。CK1系列交流接触器适用于交流50Hz,主触头额定工作电压至660V,额定工作电流至500A 的电力系统中用以接通和分断电路,并可与适当的热过载继电器或电子式保护装置组合成电动机启动器,以保护操作运行中可能发生过载的电路。真空泵的计算电流为4.330=

33、I A,查常熟开关厂的“CK1系列交流接触器”样本,选CK1-10,其额定电流为10A,满足条件。热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器,具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性,主要用于三相异步电动机的过载保护。在本次设计中,选用T 系列热继电器用于交流50Hz 或60Hz,电压660V 及以下电流500A 及以下的电力线路中,一般作为交流电动机的过载保护。真空泵的计算电流为4.330=I A,查设计手册和相关资料可知,选T16(2.74.0满足条件。电流互感器用于额定频率为50HZ 的交流电力系统中,将高压系统中的电流或低压系统中的大电流转换成标准的小电流(一般为5A 或1A,以便

34、连接测量仪表和继电器,供测量电流,计量电能及继电保护。电流互感器应装设地点的条件及额定电压、一次电流、二次电流(一般5A、准确度等级条件进行选择,并校验其短路动稳定度和热稳定度。必须注意:电流互感器的准确度级与其二次负荷容量有关。互感器二次负荷2S 不得大于其准确度多限定的额定二次负荷N S 2,即互感器满足准确度级要求的条件为:22S S N 。一般电流互感器的热稳定试验时间为t=1s。选LMZJ1-0.5-2000/5型电流互感器的校验:AI A I N 5.1519200030=查设计手册和相关资料可知:50t K =70es K =动稳定:(370219891.9es N sh K i

35、 KA t N i K I t I t =动热稳定均满足故选LMJ1-0.5-2000/5型电流互感器。4.2变压器二次侧低压电气开关的选择和校验和该型号开关柜配合的低压断路器选择DW15-2500/3型,校验与整定:A I A I OR N 5.1519200030.=短延时过流脱扣器动作电流的整定:PK rel s op I K I (=51.21519.5A=9117A选(s op I =1000A。长延时过流脱扣器动作电流的整定:30(I K I REL l op =1.11519.5=1671.45A选(l op I =1700A。过流保护灵敏度的校验:opk P I I S min

36、 =21600/10000=2.161.5满足灵敏度要求。断流能力的校验:kA I kA I k OC 94.49603(=满足条件。AI A I N 5.1519200030=查设计手册及相关资料可知:50t K =70es K =动稳定:(370219891.9es N sh K i KA t N i K I t I t =动热稳定均满足。故选LMJ1-0.5-2000/5型电流互感器。5变电所所址型式的确定5.1变电所总体布置的一般原则a.各项电气间距、围栏、道路等均应负荷规定的要求。b.应有相应的安全防火设施和安排。c.能满足正常时,短路和过电压时工作条件的要求,不会危及人身安全和周围

37、设备的安全。d.各回路、各相序应有标示,以防误操作。e.各主控室及室内高压配电装置室等的门应向外开。户内、外应有装们的巡视通道;主控室的位置布置要便于运行人员和巡视人员的相互联系并且进出方便;应考虑检修时户外的场地需要。整体布置应符合进出线的方向。正常情况下的35110kV配电装置,主变压器尽可能采用户外安装方式;有污染、有腐蚀性气体、导电粉尘多及沿海盐雾地区的35110kV配电装置全部应安装于室内。610kV及以下配电装置全部应安装于室内。总降压变电所的布置应紧凑,经技术经济比较合理时可采用23层的主建筑,以节约土地。无论是分期建设的企业或一次性建设的企业,均应视企业的近远期发展规划在室内外

38、预留一定的空间。5.2工厂变电所常用的结构型式序号类型型式优缺点适用范围1室外型独立式不受车间生产影响,不占车间生产面积,但建筑总降压变电所,高压配电所及下列情况的车间(或小型工厂变电所,各车间负荷小而分散,或需远离有易燃易爆危险及有腐蚀性车间时2附设式内附建筑费较低,且能保持车间建筑外观整齐,但站车间生产面积车间面积不太大,且车间内设备布置不很稳定的车间变电所3外附不占或少占车间生产面积,建筑费也较低,但有碍车间建筑的外观整齐基本上与内附式相同,而在考虑内附式有困难时4车间内式深入负荷中心,技术经济性好,但占车间生产面积,且防火安全要求大大提高车间面积大,负荷重,且车间内大容量设备布置相当稳

39、定的车间变电所5室外型露天式较为简单经济,但变压器露天装设,安全可靠性差,且运行维护不够方便负荷不很重要,且环境正常的车间变电所6半露天式基本上与露天式相同,但运行维护条件有所改善,可避免强烈日照和暴雨影响同露天式7杆上式最为简单经济,但运行维护条件差变压器容量小(315kVA 以下、负荷不重要的场所,一般供生活区用电 说明图5.3变电所结构型式的选择结合工厂的实际情况和工厂变电所常用的结构型式及使用范围,本次设计选择独立式。6变电所防雷与接地设计6.1变电所防雷主要用来保护主变压器,以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所。要求避雷器应尽量靠近变压器安装,其接地线应与变压器低压侧中性点及金属外壳连

40、在一起接地。如果进线具有一段引入电缆的架空线路,则阀式避雷器或排气式避雷器应装在架空线路终端的电缆头处。这主要是在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿变压器的绝缘,低压中性点接地时宜选用低压无间隙金属氧化物避雷器。先计算建筑物的年预计雷击次数,用下列公式来计算:N KT A =式中:N建筑物的年预计雷击次数(次/年;a T 年平均雷暴日数,按当地气象台、站资料确定;e A 与建筑物截收雷击次数相同的等效面积(2Km ;而6 2(20010e A LW L W H H =+式中L、W、H 分别为建筑物的长、宽、高(单位:m,L=20m,W=9m,H=8m.所以6 32查设计手册和相关资料可知

41、,建筑物年预计雷击次数N0.06的一般性工业建筑物,属于第三类防雷建筑物。而现在N=0.015,所以该建筑物为第三类防雷建筑物。查设计手册和相关资料可知,对平面屋面的建筑物,当宽度不大于20m 时,可沿周边敷设一周避雷带。a.避雷带采用截面为48mm 2的扁钢,厚度为4mm 2,沿屋顶周围装设,高出屋面150mm,支持卡间距为1.5m。b.防雷接地装置与电气设备的接地装置及埋地的金属管道相连。c.引下线一般不能少于两根,采用6mm 的圆钢,下面确定变电所的保护范围: 16.515x r m m=能对变压器起到保护作用。a.高压阀式避雷器的选择校验:额定电压:按电网额定电压选择;灭弧电压:在中性

42、点非直接接地系统中,不得低于设备最高运行线电压;在中性点直接接地系统中,取为设备最高运行相电压的80%。工频放电电压:在中性点非直接接地系统中,一般大于设备最高运行相电压的3.5倍;在中性点直接接地系统中,应大于设备最高运行相电压的三倍。绝缘配合:被保护设备绝缘的基本冲击电压水平(约为设备冲击试验电压的90%应大于避雷器残余的15%,不过一般满足条件,可不再校验。b.我国生产的FS 系列310KV 配电用阀式避雷器用做保护变配电所设备和线路免受大气过电压的损害。选择校验如下:对于FS2-10,避雷器额定电压为12.7KV,查设计手册和相关资料可知其灭弧电压是12.7KV,满足条件。工频放电电压

43、为2631KV ,而设备最高运行时的相电压的 3.5倍 由此选择FS2-10型阀式避雷器6.2接地的设计a.工作接地:为保护电力系统和设备达到正常工作要求而进行接地b.保护接地:为保障人身安全防止间接触电而将设备的外围可导电部分进行接地。其形式有两种:一种是设备的外露可导电部分经各自的PE 线分别直接接地。另一种是设备的外露可导电部分经公共接的PE 线或PEN 线接地。c.重复接地:将零线上的多点与大地多次做金属性连接。对于大接地电流系统,不论自然接地体是否符合要求,仍应装设人工接地体,本设计中采用垂直接地体。查设计手册和相关资料可知,人工接地体中的垂直接地体采用直径为50mm,长度为2.5m 的钢管