《35kV变电站一次设计》12000字（论文）

kV变电站一次设计目录TOC\o"1-2"\h\u1、引言 21.1原始资料简介 31.2鲁班供区负荷预测 41.3工程建设必要性 42、电气主接线 53、主变压器的选择 73.1主变压器台数的确认 73.2主变压器容量的选择： 83.3主变压器的选择结果： 94、短路计算 104.1短路的原因、形成及危害 104.2短路计算的方法： 114.3本设计中短路电流的计算： 115、电气设备的选择 155.1变压器保护隔离开关、断路器的选择： 155.2电流互感器的选择 185.3电压互感器的选择： 195.4远动及通信 205.5高压熔断器的选择： 206、变电站的防雷和接地设计： 226.1变电站对直击雷的防护措施： 226.2变电站对雷电波的防护措施： 246.3避雷针保护范围的计算： 256.4接地设计 277、配电装置的设计 297.1配电装置的基本要求： 297.2配电装置的分类： 297.3各类型配电装置的特点： 308、设计总结： 31参考文献： 31摘要电力行业是发电、运送电和配电的行业。三台县芦溪镇旅游业的发展，鲁班供区负荷不断增长，本次设计主要对本地区新建35kV的变电站进行设计。由于该地区供电半径大，线损高、电压合格率低，故供区内用户电压质量得不到保证,根据本地区供电需求。减少能源供应和分配能力，减少能源损失和能源供应成本，同时减少占地面积。着重解决了配电装置的选择、防雷保护与接地保护的配置，并结合本地区的供电需求和工程实际情况选择出最合适的方案,各种电气的设备型号以及容量。关键字：35kV变电站母线配电装置避雷针1、引言电能是当今社会利用最广泛、地位最为重要同时也最为高效的能源。电能的使用直接促进了人类的进步和发展，成为最伟大的发明之一。变电站同时与发电厂和用电单位相连。它的运行状态直接影响到供电系统的整体质量，起着中间电能的积累和分配的作用。它的安全与否直接决定了整个电网的安全。电力作为一种清洁能源在使用的能源中的比重在不断增加。输电系统中重要的组成部分——变电站，它承担了电力的传输和分配。本次设计基于设计任务书设计变电站一次部分，主要分析短路计算，在此范围上选取合适的主要电气设备，设计防雷设计，绘制重要的电气接线图。原始资料简介芦溪镇位于三台腹地，属地级绵阳市政府驻地。位于北纬31.09179°，东经105.09079°。东邻老马镇，南临刘营镇，西临立新镇，北接永明镇、涪城区丰谷镇，是绵阳第一大镇。芦溪虽为镇但交通便利，G247，成万高速，成渝环线高速，西绵高速，205省道贯穿全境。芦溪镇行政面积为132.45km2，从“十而五”进入“十三五”，芦溪镇加大推进工业化进程，紧紧围绕“五个四川”建设和战略。芦溪镇新增报装容量26.94万kVA，负荷预测方法采用年均增长率法与回归模型法、灰色模型法，运用多种数学模型，取三种方法的加权平均值作为曾都区全社会用电量的预测结果。根据芦溪的实际情况，给出高、中、低三方案结果，如下表所示。推荐采用中方案预测结果，2016年最大负荷为302MW，2021年负荷即将达到489MW。芦溪镇负荷预测结果下表。表1-1用最大负荷利用小时法预测负荷结果单位：亿kWh方案20142015201620172018201920202015~2017年均增长率（%）2018~2020年均增长率（%）高方案286.5322.53369.45422.98483.34550.73625.4114.5213.75中方案286.5303353388399433.9848913.1610.71低方案286.5297.94323.42349.91377.5406.28436.348.377.51TMAX预测4960511847944760505150684911----1.2鲁班供区负荷预测鲁班供区位于绵阳芦溪镇。芦溪镇位于绵阳市南部，距绵阳市区33km，版图面积98km²，人口2.7万。芦溪镇地处副热带北缘，地形以丘陵为主，杜甫草堂风景区驰名中外，吸引大批游客。成万高速公路穿境而过，交通发达。鲁班村凭借芦溪镇的交通地理优势，依靠杜甫草堂风景区等旅游资源的带动，经济不断发展，人民生活水平得到提高。绵阳经济增长、人民生活水平提高和“两改一同价”的切实实施，城乡工农业生产和人民生活用电呈现增长势头。鲁班负荷预测见下表：表1-2鲁班供电区负荷预测情况表（单位：亿kwh、MW）年份项目201420152016201720182019鲁班供区负荷1.912.102.372.662.953.25电量0.0400.0480.0540.0620.0690.078鲁班供区2014年电量0.040亿kwh，负荷达到1.91MW，预测2019年电量将达到0.078亿kwh，负荷达到3.25MW。1.3工程建设必要性根据以上分析，新建鲁班35kV配电站工程可实现以下功能：1、解决鲁班供区10kV电网供电卡口及低电压问题。目前鲁班供区在建和已有企业用电主要靠35kV芦溪变10kV芦11鲁班线供电。新建鲁班35kV配电站，可为当地用户提供电源点，减少10kV供电半径，解决当地低电压及线路重载问题。2、可以满足鲁班供区负荷发展。随着经济增长、人们日益提高的生活水准，城乡工农业生产和居民家庭能源消费快速增长，鲁班供区负荷不断增长，该工程建成后将满足该区域用电负荷的需求，促进区域的经济发展。新建鲁班35kV配电站工程，将对该区域经济快速发展提供有力支持。综上所述，根据负荷预测，针对鲁班供区缺乏35kV变电站布点的问题，为提升区域供给电可靠性，满足负荷增长需要，让35kV配电站深入到供区负荷中心，起到合理调配供区中心负荷、优化10kV网络结构、缩减供电面积、减少磨损、提升可靠性的作用。因此2021年在鲁班村开工建设鲁班35kV配电站工程是必要的。2、电气主接线2.1电气主接线设计简介高压电器之间通过称为电器主线的连接线相互连接。它们的主要功能是能量接收和分配电路，相互连接节组成一个大的网络来进行传送高电压、大电流，它们另一个名字就是电气主系统。它决定着配电装置的布置和形态，其次，它也关系着继保的布置，对电网的运行起着关键性的作用。2.2电气主接线的特点2.2.1单母分段接线的优缺点：优点：用断路器切断母线后，将断路器与母线分开，主动隔离故障。，维持正常端母线的用电。缺点：在扩建过程中，由于在两个方向同时平衡扩建，所以保持对称性。2.2.2双母线接线的优缺点：优点：供电可靠，出线或隔离开关故障只需停机，调度灵活，能快速适应系统运行方式和潮流变化，任意方向扩展方便灵活。缺点：隔离开关的数量应与母线的数量相匹配，在母线发生故障和维护时应进行切换操作，为了避免误操作需加装连锁装置[1]。2.3电气主接线的选择对原始资料的分析以及对以上几种接线方式的认知，现列出以下几种方案。方案一：单母分段接线；10kV侧进出线为8回，可对重要用电单位采用双回路供电，增加供电的可靠性。方案二：单母线接线；10kV侧单母接线，当维修出线端断路器时，会中断对该线路的用电。方案三：双母线分段接线；10kV侧双母分段接线，当任意母线分段检修其中任何线路都不需停电。项目方案可靠性灵活性经济性单母线分段接线高1、灵活的调试和维护；2、各等级电压接线便于扩建设备多，经济性能差单母线接线较高1、灵活的调试和维护好；2、方便扩建1、电气设备较少，投资小；2、减少占地面积。双母线接线可靠性高1、灵活的调试和维护2、接线较为复杂1、设备相对较多投资较大；2、占用面积过大，投资大。表2-1接线方式的比较综合以上几种方案的比较我们应选择第二个作为本变电站的主接线。3、主变压器的选择3.1主变压器台数的确认3.1.1选择原则：（1）满足供电可靠性，一般使用两台主变压器；（2）为了满足系统运行的可靠性和灵敏度，大负荷变电站一般选用两台三绕组变压器。三绕组变压器占地面积小，操作维护方便，价格低于四绕组双绕组变压器。因此，应选择两台三绕组变压器。（3）装有大于2台主变的变电站中，在其中任意1台事故后剩余的容量应满足大于该总负载的七成及以上，并能保证正常的供电。3.1.2主变压器台数的确认：主变压器台数的要求:对于配电网侧已形成环形网络的变电站，应为变电站设计两台主变压器。（2）对只带有二级、三级负荷的变电站，能只用1台变压器因为本变电站与电网关联较为紧密，且带有部分一级负荷，故采用2台主变压器并列运行。3.2主变压器容量的选择：3.2.1主变压器容量的确定：（1）一般按本站所在区域五到十年的规划负荷考虑，也还要思量到今后十到二十年的用电增长。根据主变压器的容量确定原则，一台主变可以保证全体负载的七成以上。结合上面的资料可知S总=800*6=6400kwA综合以上数据考虑，本变电站单站主变压器额定容量：SN=4000kVA。3.2.2绕组连接方式的选择：本次设计变电站的电压等级是35kV和10kV两级，采取双绕组变压器与变压器绕组的连接方式是Y／△。3.2.3中性点连接方式的选择：根据设计规范可知，在配电网中，公共中性点不接地。单相接地短路时，10kV侧短路电流不大于30A或者35kV侧短路电流不大于10A的时候，中性点一般通过消弧线圈接地，由于35kV侧有中性点，可直接安装在中性点上共用一套消弧线圈。所以要采用的这一特性来补偿电容电流，使其最终的电流呈感性[6]。3.3主变压器的选择结果：根据《电气工程电气设备手册》选用的变压器额容是4000kVA，其中选用双绕组变压器，所选变压器参数为：型号：GT-4000／35额定容量（kVA）：4000额定电压（kV）：高压35±8*1.25%；低压10.5连接组标号：Yd11空载损耗（kw）：4.52负载损耗（kw）：28.8阻抗电压（%）：高-低22.8最后选取两台GB-4000／35型变压器选为主变压器。与该站邻近的变电站有：110kV永安变（约28km），35kV鲁班变（约11km），35kV芦溪变（约11km）；与该站邻近的35kV线路有35kV前锋线、35kV老马线。1）110kV永安站距离本站站址较远，不推荐由110kV永安站直接引入电源。2）35kV鲁班站现为单母线接线，现有主变两台（5+10）MVA,35kV出线一回（35kV前府线），35kV鲁班站被民房包围，35kV出线较困难，不推荐由35kV鲁班站直接引入电源。3）35kV芦溪站现为单母线接线，现有主变两台（3.15+6.3）MVA,35kV出线两回（35kV前洛线与35kV前何线芦溪支线），规划出线一回（35kV芦溪-鲁班线路）；35kV芦溪站几无35kV出线廊道，不推荐由35kV芦溪站引入电源。4）35kV前锋线导线线径较细，型号为JL/G1A-70,JL/G1A-70极限输送容量为16.67MW，而府河站目前主变总容量为15MVA,已接近此极限值，因此不推荐由35kV前府线引入电源。5）35kV老马线导线型号为JL/G1A-150,JL/G1A-150极限输送容量为26.97MW，推荐由35kV老马线引入电源。结合国网四川省电力公司十三五规划技术原则，鲁班站以35kV电压等级接入系统。结合110kV永安变、35kV老马变、35kV芦溪变运行情况，本期具体接入系统方案拟定如下：新建前进—芦溪T接鲁班35kV线路，鲁班35kV配电站接入系统方案如图所示。图3.1鲁班变电站接入方案4、短路计算4.1短路的原因、形成及危害用户供配电系统应安全可靠，保证正常用电，但是由于各种原因，系统总会发生故障，最严重的是短路，是指相间或相间对地连接异常。短路形成的原因主要有：（1）设备的绝缘自然老化、机械强度的下降和损伤；（2）运行维护不当，不遵守操作规程引起的事故，管理不完善；（3）自然灾害造成的的线路坍塌，断线等。短路的危害：由于短路后线路的阻抗急剧下降，所以短路电流极具增大，在高等级电压系统中，可能达到几十万安。在电流飞速加大的时间内，系统电压却在降落，所以短路的后果一般都是破坏性的。因此可见，短路的后果十分严重，为了保证电气设备和电力系统的稳定运行，首先应尽可能的消除引起短路的一切原因，其次还应该在短路发生后尽可能快的切除故障，恢复电网的安全运行。4.2短路计算的方法：短路计算的方法有单位值法、短路容量法、欧姆法。欧姆法是短路计算中最基本的，但单位值法在实际中使用更为广泛。短路计算步骤：（1）绘制出电路图进行短路计算，确定计算点。（2）确定参考值，Sd=100MVA，Ud=Uav，计算短路设计点所有电压下的Id。（3）计算出各元件标幺值电抗。（4）显示与短路电流相等的电路图，并标记短路计算点。（5）简化电路，计算单位总电抗的短路容量。4.3本设计中短路电流的计算：计算回路电抗：S图4-1短路计算图根据前面变压器参数可得：X1-系统电抗X2-变压器电抗X3-线路电抗X4-线路电抗计算各短路点短路电流（1）K点发生三项短路时图4-235kV侧K点短路时网络简化图（2）点发生三项短路时图4-3点短路时网络简化图（3）点发生三相短路时图4-4点短路时网络简化图5、电气设备的选择本工程所在地区为Ⅲ级污秽地区，因此，根据《国家电网公司物资采购标准》，所有室外电气设备的外绝缘设计应符合三级污染标准，35kV和10kV系统设备的具体爬电距离应≥3.1cm/kV。5.1变压器保护隔离开关、断路器的选择：5.1.1隔离开关的选择：隔离开关的要求：（1）电路断开后，隔离开关应该有清晰可见的断开点，来判断电路是否有电。（2）分断点之间有充足的绝缘距离，保证不发生闪络危及操作人员的人身安全。（3）隔离开关操作时同期性要好，具有合理的合、跳闸速率。（4）隔离开关结构构造简单，动作迅速可靠，带接地刀闸的因装设闭锁装置，保证正确的操作。35kV侧隔离开关的选择：35kV主变进线设备：选用35kV户外组合电器，包括隔离开关、接地开关、电流互感器、断路器等，性能优良，可靠性高，维护工作量小。额定电压必须大于QUOTE3535kV，最大持续电流QUOTE。因此选择GN27-40.5型设备，且它配备手动式杠杆操作机构。表5-135kV隔离开关参数型号额定电压（kV）额定电流（A）最大工作电压（kV）极限通过电流（kA）2S热稳定电流（kA）接地刀闸（A）有效值峰值GN27-40.540.5125040.52850202000 短路时冲击电流为QUOTE动稳定电流的峰值Idw=50KA，所以动稳定性满足要求。短路时的热效应为QUOTE*2.08=54.1kA2.s，隔离开关允许的热效应Ir2t=202*2=800kA2.s，因为800QUOTE>>54.1，所以能得出该隔离开关满足热稳定的需求。10kV侧隔离开关的选择：该线路的QUOTE，所选隔离开关不应小于通过断路器的最大直流电流Imax=1.05*12.52/（√3*10）=722.8A，故选用高压隔离开关GN30-12。表5-210kV隔离开关参数型号额定电压（kV）额定电流（A）允许的热效应动稳定电流（kA）GN30-121212503200100短路时断路冲击电流是QUOTE隔离开关的动稳定电流的峰值QUOTE为100kA，所以动稳定满足要求。短路时的热效应为QUOTE*2.08=147.11kA2.s，隔离开关允许的热效应Ir2t=402*2=3200kA2.s，因为3200QUOTE>>147.11，故选取该型隔离开关。5.1.2断路器的选择：正常时起着投退线路和电气设备的作用，故障时，及时切断连接的故障部位，保证电网安全。目前来看，SF6断路器是市面上主流的选择。断路器的基本要求：（1）他是优良导体，应该有充足的动、热稳定性。（2）在跳闸时有好的绝缘效果。（3）有充足的遮断容量和尽量少的分开闸刀时间。（4）电气寿命和机械强度符合要求，易维护。额定电压:UNQUOTEU；额定电流：INQUOTEIarm；热稳定校验满足：I2ts.Q*tts.QQUOTEIQUOTE2ti；短路电流作用下持续工作时间：tis=tse+tbrtse：保护动作时间，一般为0.15s左右，tbr：固有分闸时间，一般为0.25s左右。35kV侧断路器的选择：该回路的电压的等级为35kV，其额定电流大于等于通过断路器的最大直流电流QUOTEImaxImax=1.05*12.03/（√3*10.5）=690A。所以选取ZN12型断路器。表5-335kV断路器参数型号额定电压（kV）额定电流（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（S）合闸时间（S）ZN123512502550250.150.12电路中通过断路器的电流IK=15.8A,断路器额定分断电流为QUOTE25KA25KA，短路电流分断能力能满足要求。通过断路器的短路冲击电流为QUOTE40.29KA40.29KA，动稳定的限定值为QUOTE50KA50KA。满足动稳定的要求。最后进行断路器的热稳定性校验，短路持续时间为QUOTE。短路的热效应为QUOTE。断路器允许的热效应为QK=I”2t=31.52*4=3969kA2.s，因为3969＞54.1，所以热稳定性满足要求，最终选择ZN12型设备。10kV侧断路器的选择：Imax=1.05*12.52/（√3*10.5）=720A，所以10kV侧选择的断路器型号为ZN66A-12/T660-24。表5-410kV断路器参数型号额定电压（kV）额定电流（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（S）合闸时间（S）ZN66A-12/T660-241263031.54031.50.150.12断路器短路冲击电流16.91kA，动态稳定电流50kA，满足动态稳定要求。短路持续时间为QUOTE。短路的热效应为QUOTEQUOTE。各项实验数据都符合要求，所以最终选择该型设备。5.2电流互感器的选择5.2.1电流互感器的基本须知首先应考虑安装位置，35kV变电站配电装置一般选用瓷绝缘结构和树酯绝缘结构。电流互感器的精度等级不得低于所提供的测量仪表的精度等级。变电站的测量和控制仪表通常使用0.5至1.0级的电流互感器。电能表中使用的电流互感器变电站电气等级不低于0.5级。其次，他们还需进行动热稳定的检验，以保证使用时的安全。5.2.235kV侧电流互感器的选择：一次回路最大持续工作电流A一次回路必须满足：Un＞Unet=35kVIn＞Iw.max=693.64A由于安装地点在室外，电流互感器选取油浸瓷结构，精度等级为0.5。表5-535kV电流互感器参数型号额定电流（A）级次组合准确次级二次负荷（Ω）10%倍数1S热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级3级二次负荷（Ω）倍数LCWD1-35/120012000.5/B0.5/B2215452.5*4.5热稳定校验：QUOTE2=2916QUOTE134.92，因此，满足要求。动稳定校验：内部动稳定QUOTEQUOTE。外部动稳定QUOTEQUOTEkA。综合上述条件，查阅设备表可优先使用LCWD1-35／12005.2.310kV侧电流互感器的选择：35kV侧的流过回路的最大持续工作电流为Un=Unet=10kVIn＞Iw.max=2427AIN.OC＞IK2”=1.62kA由于安装地点在室内，因此采用电流互感器为树脂浇注绝缘结构。表5-610kV电流互感器参数型号准确级次额定二次负荷（VA）1S热稳定电流（kA）动稳定电流（kA）0.20.5LZZB10-10/30000.2/0.510152152.5热稳定校验：QUOTEIt2t>QKIt2t>QK,QUOTE动稳定校验：QUOTE满足要求。综合以上条件，查阅设备表初步选择LZZB10-10/3000型作为最终的设备选择。5.3电压互感器的选择：5.3.1电压互感器的基本要求：电压互感器在电网的每组母线上都安装使用，一般都是按电压等级来进行选择。一般一次绕组所接的Uns满足（0.9-1.1）Un的范围内浮动。35kV-110kV一般采用电磁式电压互感器。当需要检查单相接地故障时，应选用三元件五柱电压互感器或三绕组单相电压互感器。电压互感器在哪一等级的准确级下工作要按照全体电气设备的准确级来共同确定。5.3.235kV侧的电压互感器Un1=35/kVUn2=35/kV它的作用是测量电压、电能测控，因此，因为选取的是串级绝缘箱式电压互感器，精度较高，一般为0.5级。综合以上条件，查阅设备表可初步选择JDX6-35型。进行动热稳定校验后得到数据满足以上要求。所以选择该型号设备为变电站35kV侧的电压互感器。5.3.310kV侧的电压互感器Un1=Un2=10kV它的作用有测量电压、电能和功率的测量及继电保护装置的使用，具有隔油结构的电磁式电压互感器精度要求高，一般为0.5。综合以上条件，查阅设备表可初步选择JDX-10型。进行动热稳定检验后得到数据符合以上条件。因此，选择该设备作为变电站10kV侧的电压互感器。5.4远动及通信系统采用远动通信，通过GPRS无线传输方式实现对变电站的遥信、遥测等信号上传，将信号分别传送到配网自动化主站和营销电量采集系统上。5.5高压熔断器的选择：5.5.1高压熔断器的作用：它由溶体、外壳、支座组成，熔体材料有不同的熔断特性曲线，可以对各种不同的设备进行保护[5]。熔管和熔件都有他们各自本身材质的属性决定他们的额定电流大小，通常熔断器通过的电流大小不能超过该型号的限定值，他们的排序应该是由此可知，限位溶液应在最大工作电流下长期稳定，短路后迅速断开，熔断器与保护装置兼容，以免发生误动作。查阅设备表可知，选择的设备类型为RN2型高压熔断器。表5-7高压熔断器的参数型号额定电压（kV）额定电流（A）三相断续容量（MVA）最大断开电流有效值（kA）开端最大短路电流时，最大峰值（A）熔体管阻值（Ω）RN2-35350.5100017700100±7RN2-660.5100085300142±14根据绵阳电网发展规划，推荐本线路导线采用JL/G1A-95/20型钢芯铝铰线。导线机械物理特性见下表：表5-8导线机械物理特性表型号结构（mm）计算截面外径拉断力自重弹性系数膨胀系数铝钢mm2mmNKg/KmN/mm2×10-5/℃JL/G1A-95/207/4.167/1.85113.9613.8737200408.9760001.85本工程线路，在芦溪变电站侧、鲁班配电站侧分别安装单根2km的避雷线，避雷线采用GJ-35镀锌钢。表5-9GJ-35镀锌钢绞线主要参数如下：型号计算截面外径拉断力自重弹性模量膨胀系数mm2mmNKg/KmGpa×10-5/℃GJ-3537.177.847200295.1185.01.15（1）导线用悬垂绝缘子串和耐张绝缘子串悬垂串采用单根FXBW4-35/70复合绝缘子串，但当线路穿越主干道、河流及密集居民区时，直线悬挂绝缘子串按照国家电网公司《十八大事故处理办法》的有关规定，采用双独立两点悬挂绝缘子串。门框耐张绝缘子串采用XWP-70型耐污瓷绝缘子单串4根，其他FXBW4-35/70型复合绝缘子。根据塔型和导线排列方式的要求，本线路在单回转角（耐张）杆塔的中相、转角大于40度外角侧边相均装设跳线悬垂绝缘子串，单串跳线悬垂绝缘子使用FXBW4-35/70型绝缘子。表5-10导线绝缘子的主要参数如下：型式项目XWP-70FXBW4-35/70结构高度（mm）146650±15瓷件盘径(mm)255/爬电距离（mm）4001015额定机电破坏负荷（Kn）7070工频湿耐受电压（kV）4595雷电冲击耐受电压（kV）135230工频击穿电压（kV）1201086、变电站的防雷和接地设计：6.1变电站对直击雷的防护措施：直击雷的防护一直都是电力系统设计的重点，根据《高压配电装置设计技术规程》规定的第70条、第71条、第72条、第78条、第83条的要求来进行的防护6.1.1装设避雷针的原则：（1）避雷针防护范围应该覆盖被保护设备的位置。（2）一旦出线闪络，等于被保护物直接加了一个高电位，会对被保护物造成损害。因此，防护反击与保护范围尽可能大同样重要，即在保护范围内的保护物不会因为受到雷电的直接击中和雷电引起的反击而损坏，这样才可以称之为可靠有效的的避雷针、避雷线。（3）当雷击防雷设备时，避雷针通过排水作用将雷击流经避雷针接地。为避免避雷针的反作用，使得避雷针与保护对象间有合适的安全距离。（4）框架避雷针为35kV及以上的电气设备，对地电阻率不大于1000Ω·m时，不易产生反击。此时，避雷针必须选择具有最佳效果和功能的建筑使用形式。同时，结构避雷针投资少。安装方便[12]。为了确保主变压器（变电站中最重要和最不绝缘的设备）的绝缘不受反击威胁，除水电站外，避雷针与安装在构筑物上的主接地网地下连接点、变压器接地线与主接地线的地下连接点沿接地体的长度不应小于15m。也就是说，当避雷针被击中时，当沿接地体传播时，接地装置的电位会增加和减少。距离15m后，通常不会对变压器进行反击。6.1.2直击雷的防护原理:就是让雷电从事先设计好的的通道中流向地面，避免造成被保护设备和建筑物的损坏。由以下几个设备组成防护直击雷电的装置：（1）照明：避雷器、避雷线等最先接闪的金属部件。一般由钢管、钢筋、扁钢组成。（2）引下线：将照明端子接地的导体。通常用钢筋制成。（3）接地装置：一般为各种形式的接地体和钢丝接地线。图6.1直击雷防护装置的组成在雷电流的刚发生的阶段，先导最初的方向不收地面物体的影响，当它下降到一定高度的时候，大地上避雷针中的接闪器首先开始把雷电流像自身的方向吸引，从而在其表面产生静电感应，产生相反极性的电荷，这时雷电流中的电荷（一般都为负电荷）就被接闪器所产生的正电荷相中和，因此，雷电电流通过接地装置通过防雷端子流向接地，从而保护范围内的所有设备和建筑物。6.2变电站对雷电波的防护措施：变电站在装设避雷针后，电气设备遭受雷击的概率小到可以忽略不计，但侵入波产生的过电压将对电站的电气设备造成很大的危害。35kV小容量变电站，本段根据供电规模和局部雷电活动强度，采用简化的进线端保护，由于接线简单，35kV小容量变电站规模小，避雷器与变压器之间的电气距离一般小于10m，允许有较大的侵入波斜率，所以能够缩短进线长度。6.2.1避雷器的基本要求：避雷器的主要功能是抑制雷电侵入波产生的过电压。当避雷器放电时，即对地短路。当强脉冲电流进入地面时，，阻抗很小，工频电流一般较大。也叫工频直流。避雷器必须迅速消除工频直流，以消除短路的存在。在这方面，避雷器有以下要求：（1）在过电压情况下，避雷器的伏特-秒特性曲线应优先于被保护对象的伏特-秒特性曲线的击穿，从而起到保护作用。（2）避雷器应具有一定的灭弧能力。图6.2伏秒特性的配合6.2.2避雷器的选择：变电站内最重要的设备是主变压器，它通常是最昂贵、绝缘等级最低的。为了更好地保护主变压器，阀式避雷器的安装应靠近同一城市的主变压器。理想情况下，阀式避雷器和主变压器直接并联。然而，电气设备的布置往往需要留有一定的安全距离，因此母线上安装的阀式避雷器与主变压器之间仍有一定的距离。当侵入波斜率和与连接线的距离较大时，绝缘损坏，主变压器损坏，本设计35kV母线采用的避雷器型号为FZ-15，10kV母线上安装HY5WZ-9.9/27，所有类型的避雷器均为合成绝缘氧化锌避雷器。6.3避雷针保护范围的计算：6.3.1单支避雷针的保护范围：单支避雷针的保护范围如图所示：图6.3单根避雷针的保护被保护物体在高度的水平面以上，保护半径当当 h≤30m时，P=1；30<h≤120时，P=6.3.2两支等高避雷针:两个等高避雷针大于两个避雷针的保护范围，见下图：图6.4两根避雷针的保护用单针法计算室外保护范围，用单针法计算两针之间的保护范围：,。当0时，两针的保护范围要比各自保护范围加一起略大。由此可以看出，为了两根等高避雷针能起到联合作用，加大两针间的距离是不够的。即使被保护物体就在地面位置，两针之间的距离也一定要不超过7hp。当被保护物体的高度不为0而是时，两根避雷针之间的距离也就要必须不超过。6.3.3避雷针的选择：雷击输电线路时将会产生正极性的波，该波很有可能沿着输电线路传输进入到变电站，在最不好的状况下，侵入波的最大幅值为冲击闪络电压的50%。该值远高于线路耐受电压值，因此要在进线段架设避雷线保护。根据公式：——侵入雷电波陡度,KV/;——进线段导线悬挂平均高度，m;l——进线段长度，Km;——避雷器的冲击放电电压或残压。得出雷电波陡度接近于2.7KV/，再有；——进波陡度，KV/m;——波的传播速度；得出进波陡度为0.0.35KV/m小于0.5KV/m，符合35kV变电站侵入波陡度规定。7.2.2变电站的避雷针选择有上面数据可知，变电站大小D=38.94m，站内最高点为=7.5m，去避雷针高度h=30m。我们采用2支等高的避雷器进行站内保护。=7.5mmmm经过上述计算，采用两支30米高度的避雷针能安全保护全站。变电站避雷针分布及保护范围图6.4接地设计它们通过接地装置接地。接地装置通常由埋地接地体和引下线组成。变电站接地装置不仅可以降低接地电阻，还可以降低雷电电流和短路引起的电位升高。它们还可以减小接地电位分布、接触电位差和步进电位差。接地电位的升高和电位的分配不应造成人员伤害和设备损坏，配电装置的构造应使操作集中，避免人员走太远而无法完成操作一个回路，同时配电装置的结构和布置应整洁、清晰、便于操作和维护，并应防止误操作。支架、框架采用引下线与主接地网可靠连接，主接地网水平接地体及主接地线采用热浸镀锌扁钢。竖向集中接地体采用镀锌角钢，接地网材质为（∠5）×50.×2500）角钢、（-60）×扁钢，埋深0.8m。接地网接地电阻R≤4，如《交流电气装置接地》所示，场地平整后站址土壤电阻率ρ取100.Ω•敷设接地网合闸面积S=225m²－主接地网接地电阻接地R=3.33Ω，符合要求。复合接地网的接地电阻;7、配电装置的设计7.1配电装置的基本要求：前期的设计建造要遵循有关部门规程、规范，并根据电力系统的要求，自然环境特点合理制定和选用方案设备变电站应根据本地区的位置和用电情况来决定，在确定配电装置形式时必须遵守以下条件：（1）节约用地（2）运行安全、维护方便（3）减少材料使用，降低整体建筑价格。它同时还是连接发电厂和变电站之间的重要一环。其作用是在正常运行时作为配电装置使用，故障时能快速排除故障。配电装置的构造应使操作集中，避免人员走太远而不能操作电路，同时，配电装置的结构和布置应整洁。清晰、易于操作和维护，并配有必要的联锁装置和联锁保护装置，以防止误操作，防止误打开隔离开关、断路器和电源间隔。在满足以上要求的情况下，电气设备的布置要紧凑，节省原材料和资金，降低整体造价。最后，根据电站和变电站的具体情况，分析改造和扩建的可能性。如果将来有这方面的考虑，还要给今后的建设留下足够的的预备空地。7.2配电装置的分类：根据现场用电设备情况，配置有内外配电机的配电装置，采集方式可全分布采集。用电设备的采集称为后台采集，总的用电单位在转移到确定的地点前采集，供生产厂家使用。屋内配电装置的特点：（1）净安装距离小，电气设备可分层布置，占地面积小。（2）在室内进行巡逻和维护，工作量小，对气候影响小。（3）房屋的基建部分投资大，建设周期长。屋外配电装置的特点：（1）电气设备之间的距离较大，能进行带电操作。（2）外部环境影响较大，设备运行条件恶劣，可以加强绝缘。（3）占地面积大，比户内配电装置更便于扩展。（4）房屋的基建部分投资小，建设周期短，工作量小。成