[精品][资料][论文]220KV变电站设计论文

'摘要31引言42负荷计算及主变选择52.1原始资料及分析52.2电气主接线62.3主变压器的选择62.4主变压器的参数计算63电气主接线确定93.1变屯站电气主接线的设计原则93.2电气主接线的设计步骤93.3电气主接线的选择114主要电气设备的选型144.1高压断路器的选择计算144.2隔离开关的选择164.3互感器的选择185主要配电装置的选择206继电保护的简单设计217防雷保护的简单设计23参考文献31 致谢32220kV变电站设计木设计书主要介绍了220RV区域变电站的设计内容和设计方法。设计的内容有220RV变电站的电气主接线的确定，主变压器、所用变压器的选择，母线、断路器和隔离刀闸的选择，互感器的配置，220kV、llOkV、35kV线路的选择和短路电流的计算。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：变电站；主接线；变压器 220KV变电站设计引言20世纪末到21世纪初，由于半导体芯片技术、通信技术以及计算机技术飞速发展，变电站自动化技术也已从早期、中期发展到当前的变电站自动化技术阶段。口前国际上关于变电站自动化系统和通讯网络的国际标准还没有正式公布，国内也没有相应的技术标准出台。标准和规范的击台远落后于技术的发展，导致变电站自动化系统在通讯网络的选择、通讯传输协议的釆用方而存在很大的争议，在继电保护和变电站121动化的关系及变电站0动化的概念上还存在分歧。市场竞争□益激烈，不同厂家的设备质量和技术（软硬件方面）差异英大，各地方电力公司的要求也不尽相同，导致口前国内变电站自动化技术千差万别。改革开放以来，随着我国国民经济的快速增电力系统也获得了前所未有的发展，电网结构越来越复杂，各级调度屮心需要获得更多的信息以准确掌握电网和变电站的运行状况。同时，为了提高电力系统的可控性，耍求更多地采用远方集中监视和控制，并逐步采用无人值班管理模式。显然传统的变电站已经远远不能满足现代电力系统管理模式的需求。我国对变电站的技术研究的其中一个主要方面是在220RV及以下中低压变电站屮采用综合自动化技术，全而捉高变电站的技术水平和运行管理水平，而且技术不断得到完善和成熟。总体来说，实现变电站综合口动化，其优越性主要有：提高了供电质量、变电站的安全可靠运行水平，降低造价，减少了投资，促进了无人值班变电站管理模式的实行。本设计中变电站的设计思路是紧跟现代化国内外变电站综合自动化技术的发展趋势，根据最新和最权威的设计规程和规范，釆用先进的原理技术，摒弃落后和即将淘汰的技术，确定科学的模式和结构，选择质量优良和性能可靠的产品，因此， 在学习借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，全面系统地研究探讨符合国情的变电站系统设计模式，完成本次毕业设计。二负荷计算及主变选择2.1设定原始资料并简要分析建设规模：该变电所主变采用2X120MVA,其电压等级为220/110/38.5kV的变压器，220RV进出线四回,110kV进出线八回,35kV进出线八回。该地区的负荷预测情况及发展：现状负荷统计为86810KW；2005年统计负荷为89260KW；2010笛计负为118840KW。负荷水平年增长率为4.9%。220kV系统短路容量为5600MVA,llOkV系统短路容量为600MVA。本设计中各级电压侧年最犬负荷利用小吋数为：220kV侧Tmax=3600小时/年llOkV狈9Tmax=4600小时7年35kV侧Tmax=4000小时/年所用负荷有：主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为60KW,锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为250KW。负荷统计如下：（表2-1）单位：KW序号用电单位现状负荷2005年统计负荷2010年统计负荷1U南区甲线1680016800246002U南区乙线1450014500204003U北区甲线1370014200167004U北区乙线1200012100165001S水厂4200440056802S矿冶厂296031603580 3S化肥厂3300360051804S建材厂1850190024506S制药厂1190012700151507S医院1320122026208S火车站428046805980合计86810892601188402.2电气主接线:220KV采用双母线带简易旁路110KV采用双母线接线10KV采用双母线接线2.3主变压器选择主变参数：型号SFPSZ8—90000/220额定电压220/121/11KV额定容量90000/90000/90000KVA△P‘k(1-2)=395AP7K(1-3>=414AP7K(3-2>=280最大负荷:H0KVSmax=15+j810KVSmax=5+j2最小负荷:110KVSmin=8+j210KVSmin=2+jl高压侧的电压为：Vlmax=231KV VImin=220KV要求中压侧电压不超过110"121KV范围，低压侧电压不超过10^10.8KV范围。2.4主变压器参数计算2.4.1阻抗值计算△Pk(i・2〉=P"k(i-2〉x(S1n/S2n)「395KW,同理APk(i-3)=414KWAPk(2-3>=280KW△Pk1=1/2(△Pk(I-2)+△Pk(1-3)—△Pk〈2-3))=1/2(395+414-280)=264.5KW,同理△Pk2=130.5KW△Pk3=149.5KWVki=1/2(Vk(i-2)+Vk(i-3)-Vk<2-3>)=14.75KV,同理Vk2=・0.5KVVk3=&25KVRti=APkivn2/1000Sn2=(264.5*200*200)/(1000*90*90)=1.58Q,同理Rt2=0.78QRt3=0.89QXti=Vn2VkiVn2/100Sn=(14.75*220*220)/100x90=79.32QXt2=・2.69QXt3=44.3902.4.2选择分接头最大、最小负荷时的电压损耗：△Wmax=(PlRl+QlX])/V|max=2.99KVAV2max=(P2R2+Q2X2)^2max=-0.04KVAV3max=(P3R3+Q3X3)A^3niax=1.67KV AVlmin=(PiR1+Q1X1)/Vlmin=0.76KVAV2nlin=(P2R2+Q2X2)/V2nlin=0.004KVAV3min=(P3R3+Q3X3)A^3min=0.43KV最大、最小负荷时，各绕组归算至高压母线电压最大负荷吋：Vimax=225KVV2max=224.996KVV3max=224.566KV最小负荷时：Vlmin=220KVV2min=217.01KVV3min=215.34KV选择高压侧分头电压Vflniax—V3maxV3max=224.566*10.5/10.8=218.3KVVflmin—V3minV73N3min=215.34*10.5/10=226KVVn=(Vnmax+Vnmin)/2=222.15于是可选220-2.5%的分接头，其中V=225.5KV校验低压母线实际电压V3max—V3niaxVf|=224.566*10.5/225.5=10.03>10KVV3min=V3minV3A^fl=215.34*10.5/225.5=10.411OKVAV2»max=(113.9-110)/110*100%=3.5%<5%可见所选屮压侧分接头满足调压要求。2.4.3无功补偿的计算最大和最小负荷时变压器阻抗中的电压损耗分別为：△Umax=(15*1.58+8*79.32)/110=5.98KVAUmin=(8*1.58+2*79.32)/110=1.56KVUf2=116.05KV,取与其最接近的分接头电压:110*(l+6%)=116.6KV,从而可得电压比为:k=l16.6/10=11.66则补偿容量为：Qc=U"2Cmax(U"2Cmax・U2Cmax/k)k1IX=10*[10-(110-5.98)/11.66]*11.66*11.66/79.32=18.85Mvar当Qcmax=18.9Mvar,验算最人负荷时二次侧母线的实际电压：STmax=STmax-JQc=15+J8・18.9=15・J10.9补偿后变压器阻抗中电压损耗变为：(15*1.58・10.9*79.32)/110=7.6KV变电站二次侧母线实际电压为:(110+76)/11.66=10.09KV三电气主接线确定3.1变电站电气主接线的设计原则变电站主接线的设计必须满足上述四个基木要求，以设计任务书为依据，一国 家经济建设方针、政策及有关技术规范为准则，结合工程具休特点，准确地掌握基础资料，做到既要技术先进，又要经济实用。3.2电气主接线的设计步骤电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计，即按照工程基木建设程序，经历可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计等四个阶段。 在齐阶段屮随要求、任务的不同，其深度，广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相同。3.2.1对变电站建设情况进行综合分析3.2.1.1变电站的情况，包括变电所的类型，在电力系统中的地位和作用，近期及远景规划容量，近期和远景与电力系统的连接方式和齐级电压中性点接地方式、最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。3.2.1.2负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料室设计主接线的基础数据，应在电力负荷预测的基础上确定，其准确性直接影响主接线的设计质量。3.2.1.3环境条件，包括当地的气温、湿度、污秽、覆冰、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素。这些对主接线屮电器的选择和配电装置的实施均有影响，必须予以重视；此外，对重型设备的运输，也应充分考虑。3.2.1.4设备情况。为使所设计的主接线可行，必须对各主要电器的性能、制造能力、供货情况和价格等资料汇集并进行分析比较，保证设计具有先进性、经济性和可行性。3.2.2确定主变压器的容量和台数变电所主变压器的容量，一般应按5~10年规划负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定。对重要变电所，应考虑当1台主变压器停运时,其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内，应满足I类及II类负荷的供电；对一般性变屯所，当1台主变压器停运吋，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%至80%。3.2.3主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源盒出线冋路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等，可拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基木要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2〜3 个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。3.2.4所用电源的引接确定所用电源的引接方式。3.2.5短路电流计算和主要电气选择对所选的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。3.2.6绘制电气主接线图对最终确定的主接线，按工程要求绘制工程图。3.3电气主接线的选择根据对原始资料的分析以及对主接线的认识，现列出以下三种主接线方案。方案一：220KV.110KV侧侧双母线带旁路母线接线，35KV侧单母线分段接线。220kV进出线四回，而双母接线带旁路母线使用范围是110〜220KV出线数为5冋及以上时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。110kV进出线八回，llOkV侧出线可向远方大功率负荷用户供电，其他岀线可作为一些地区变电所进线。根据条件选择双母接线带旁路母线方式。35kV进出线八回，可向重耍用户采用双回路供电。选择单母线分段接线方式。方案主接线图如图2-1所示方案一 图3-1方案一的电气主接线方案二：220KV侧双母线带旁路接线，110KV、35KV侧单母线带旁路母线接线。220RV进出线四回，由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修屮的回路断路器工作,使该冋路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并H对供屯可靠性有特姝需耍的场合是十分必要的。110KV、35KV侧单母线带旁路母线接线,检修出线断路器时,可不中断对该出线的供电，提高了供电的可靠性。主接线如图2-2所示：220KV35KV飞GGVVG刁方案二图3-2方案二的电气主接线 方案三：220KV侧双母线带旁路接线，110KV侧双母接线、35KV侧单母线分段接线。主接线如图2-3所示:现对三种方案列表3-1比较如下:表3-1电气主接线方案比较目方八、可靠性灵活性经济性方案一：220KV、110KV侧双母带带旁路母线接线、可靠性高1・检修、调试相对灵活；2.各种电压级接线都便丁扩建和设备相对多，投资较大，经济性较差，但对供屯可靠性的特殊需要是必耍的。 35KV侧单母线分段接线发展。方案二220KV侧双母线带旁路接线，110KV、35KV侧单母线带旁路母线接线。1.可靠性较高；2.单母线带旁路母线接线，检修母线或母线故障期间中断供电。1.灵活性较好；2.扩建方便1・设备相对多，投资较大;2.旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化方案三:220KV侧双母线带旁路接线，110KV侧双母接线、35KV侧单母线分段接线。1•可靠性高；2.冇两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧停电，提高了可靠性。1.各电压级接线方式灵活性都好；2•各种电压级接线都便于扩建和发展。1・设备相对多，投资较大；2•母线采用双母线带旁路，占地面积增加。综合考虑三种电气主接线的可靠性，灵活性和经济性，结合实际情况，确定第一种方案为设计的最终方案。四主要电气设备的选型4.1高压断路器的选择计算：2.1.1220kV电压级：电压：Ue>Ug=220kV电流：UIgmax=131.2*0.7=91.84(KA)开断电流：Iekd>In=1.67(KA)选用断路器型号SW6-220额定开断电流31.5kA额定电流1250KA动稳定电流峰值为80kA,热稳定电流为31.5kA(4S) 校验：热稳定校验:Ioox^/tj/tUg=110KV电流:：IeNlgmax=147.4*0.7=103.18(KA)开断电流：Ickd>In=3.33kA选用断路器型号LW6-110额定开断电流40kA额定电流2000KA动稳定电流峰值为IOOkA,热稳定电流分别为31.5kA(4S)校验：热稳定校验：IooX^tj/tUg=10KV电流：Ie>Igmax=739*0.7=517.3(A) 开断电流:且拦I”=23.91kA选用断路器型号：ZN-10/3150-40额定开断电流40KA额定电流3150A其极限通过电流峰值为100KA,热稳定电流分别为40kA(4S)校验：热稳定校验：LoX^tj/tIgmax==158*0.7=l10.6(A)选用隔离开关为GW17-220,其动稳定电流峰值为125KA,热稳定流为50kA(3S)校验：热稳定校验：Utj/0(设tj=5S)T=3S秒时IooxPtj/t=1.67*75/3=2.2kAVh(125kA)・••热稳定校验合格动稳定校验：idwAch ・.・ich=2.53kAUg=10KV电流：Ie>Igmax=1732*0.7=1212.4(A)选用隔离开关为GN10-10T/4000,其动稳定屯流峰值为160KA,热稳定流为80kA(5S)校验：热稳定校验：Utj/0(设tj=5S)T=5S秒时L.xtj/t=23.91*^5/5=23.91kAK*Il式中Ir—互感器额定一次电流；K——可靠系统，对于发电机，变压器和输电线路；IL——电气设备额定一次屯流和屯器元件的最大负荷；正常情况下,K一般可取1.2—1.5;对于直接启动的发电机，取1.5—2;对于S级电流互感器取3—5o电流互感器的选择：220KV级：LCWB—220,额定电流比为2*750/5；准确级组合5P/5P/5P/5P/0.2/0.2；准确次级0.2,5P；二次负荷60VA；短时热稳定电流20—50KA(3S)；动稳定电流62.5—125KA。该系列为多匝油浸式瓷绝缘电流互感器。其性能符合国标和IEC的有关标准，貝有结构严密、绝缘强度高、介质损耗率和局部放电量低、可靠性高以及运行维护简便等优点。110KV级：LCWB—110,额定屯流比2*1000/5；准确级组合P/P/P/0.2；准确次级5P,0.2；二次负荷50VA；短时热稳定电流31.5—5KA；动稳定电流80—145KA。 10KV级：LMZJ—10,额定电流比6000/5；准确级0.2,0.5,3,B。该型电流互感器为母线式环氧树脂全浇注绝缘户内型产品，适用于交流50HZ、10、20KV及以下线路中做电流、电能测量和继电保护用，它采用环氧树脂混合浇注成型，绝缘性能和防潮、防霉性能良好，机械强度高，适用于湿热带地区。电流互感器选择结果如下表：（4-3）电圧等级220kV110kV10kV电流互感器型号LCWB-220LCWB-110LMZJ-104.3.2电压互感器参数的选择4.3.2.1参数选择电压互感器应按下表所列技术条件选择：（4・4）项丨丨参数技术条件正常工作条件一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级承受过电压能力绝缘水平、泄露比距环境条件环境温度、相对湿度、海拔高度、最大风速、污秽4.322型式选择①6〜20KV配屯装置一•般采用汕浸绝缘结构;在高压开关柜中或布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。②35〜U0KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。③220KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求吋，一般采用电容式电压互感器。电压互感器选择结果：（4-5）型号额定电压（KV）二次负荷（VA）最大容量（VA）初级绕组次级绕组剩余电压绕组0.5级1级3级 TYD220/V3-0.0045200/730.1/V30.1300600JCC2-110110/V30.1/V30.150010002000JDZX6-1010/V30.1/V30.10.580200400220KV等级选择TYD220系列电容式电压互感器，该系列互感器冇电容分压器、电磁装置及阻尼器组成，户外型产品，适用于交流50HZ、中性点接地系统，作电压、电能测量及继电保护用，并兼作电力线载波耦合电容器用。110KV等级选择JCC系列电压互感器，它分为单相、三绕组、串级绝缘、户外安装互感器，适用于交流50HZ电力系统，作电压、电脑测量和继电保护。它可用于中性点直接接地系统，也可用于中性点不宜接接地系统，并可在110%额定电压下长期运五主要配电装置的选择本变电站三个电压等级：即220kV、110kV、35kV,根据《电力工程电气设计手册》规定，llOkV及以上多为屋外配电装置，35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220kV.llOkV侧釆用屋外配电装置，35kV采用屋内配电装置。5.1220KV配电装置本设计中220RV采用屋外高型配电装置。它的主要优点是节约用地的效果显著,其占地而积约为普通屮型的50%左右；布置紧密，可节省较多的电缆、钢芯铝绞线及绝缘子串。通过多年的实践与改进，高型布置的耗钢量已下降到接近普通中型布置，上层母线及母线隔离开关的检修也有了很多的改善，同吋在运行维护等方面也做了较多的考虑，满足运行安全、检修方便的要求。对于双母线带旁路母线的高型配电装置，采用三框架双列式布置，将两组主母线及其隔离开关上下重叠布置，旁路母线设在主母线两侧，与上层主母线并列布置,其构架与主母线构架合并，构成三框架结构，断路器为双列布置。5.2110KV配电装置本设计中llOkV采用分相中型配电装置，将母线隔离开关宜接布置在各相母线 的下方。分相中型配屯装置硬管母线配合剪刀式（或伸缩式）隔离开关方案，布置清晰、美观，可省去大量构架，较普通中型配电装置节约用地31.6%左右，节省钢材16.7%左右，运行维护和安装检修均比较方便，并具有较高的可靠性和较强的抗震能力。5.335KV配电装置35kV屋内配电装置与屋外配电装置相比较，在经济上两者总投资基本接近，因屋内式电气投资较屋外式略少，而土建投资又稍高于屋外式；但屋内式具有节约用地（较屋外普通中型配电装置可节约70%〜75%的土地）、便丁•运行维护、防污性能好等优点，因此在选型时一般采用屛内配电装置。布置型式采用两层式，所用设备分别布置在两层屮，第一层布置断路器，第二层布置母线、隔离开关等较轻设备，这种布置方式与三层式相比，其造价较低、运行和检修较方便，但占地面积有所增加，根据本变电所的具体情况，选择两层式布置合理。六继电保护的简单设计6.1定时限过电流保护该保护装置的动作时间是恒定的，与通过该保护装置的电路屯流的大小无关。该保护装置的动作屯流按下式整定。I=心心op-rrL.maxKreKi式中，K胡为可靠系数，对DL型电流继电器，取1.2；Kw为接线系数，取1；K“为返回系数，DL型电流继电器，取0.85；0为电流互感器的电流比；I.•唤为被保护线路在正常情况下的最大负荷电流，按下式计算：1皿=（1・5〜3）I1NT式屮,I1NT为被保护变压器的一次额定电流。 该保护装置的灵敏度应按被保护线路末端在系统最小运行方式下的两和短路电流来校验: Swkinin>1.5PK」°p已知Ki(220)=750/5=150,Ki(110)=1000/5=200,Ki(10)=6000/5=1200IL.max(220)=449.8,ILmax(110)=899.8,IL.max(10)=1732校验：220KV级：I°p(220)=(1.2*1)/(0.85*150)*449.8=4.2整定为5ASp(220)=(l*1670)/(l50*5)=2.2>l.5校验合格110KV级：Iop(110)=(1.2*1)/(0.82*200)*899.8=6.35整定为7ASp(110)=(l*3330)/(200*7)=2.4>1.5校验合格10KV级：Iop(10)=(1.2*1)/0.85*1200)*1732=12.2整定为13ASp(10)=(1*23910)/1200*13)=1.53>1.5校验合格6.2电流速断保护变压器的电流速断保护的速断电流按下式整定:qb—«k.max式小1皿=卜Ku为变压器的电压比。电流速断保护的灵敏度按下式校验:6・3瓦斯保护:瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸凹路组成。变压器内部发生轻微故障时， 继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器。变压器严重漏油使油而降低时，继电器动作，同样发出“轻瓦斯动作”信号。七防雷保护的简单设计7.1变电站的直击雷保护为了避免变电站的电气设备及其他建筑物遭受直接雷击，需要装设避雷针或避雷线，使被保护物体处于避雷针或避雷线的保护范围Z内；同时述要求雷击避雷针或避雷线时，不应对被保护物发生反击。7.1.1变电站应装设直击雷保护装置的设施7.1.1.1屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道；7.1.1.2油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装设油台、大型变压器修理间、易燃材料仓库等建筑物；7.1.1.3雷电活动特殊强烈地区的主厂房、主控制室和高压屋内配电装置室。7.1.2直击雷保护的措施7.1.2.1对主厂房需装设的直击雷保护，或为了保护其他设备而在主厂房上装设的避雷针，应采取如下措施：（1）加强分流：用扁钢将所冇避雷针水平连接起来，并与主厂房内钢筋焊接成一体。在适当地方接引下线，一般应每隔10〜20m引一根。引卜•线数目尽可能多些;（2）防止反击：设备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点，避雷针接地引下线尽量远离电气设备；（3）装设集中接地装置：上述接地应与总接地网连接，并在连接处加装集中接地装置，其工频接地电阻应不大于10Qo7.1.2.2主控制室及屋内配电装置直击雷的保护措施：（1）若冇金属屋顶或屋顶上冇金属结构时，将金属部分接地； （2）屋顶为钢筋混泥土结构，将其钢筋焊接成网接地。 综上，对变电所必须进行防雷保护的对彖和措施，可见下表:表7・1变电所必须进行防雷保护的对象和措施建筑物及构筑物名称建筑物的结构特点防雷措施llOkV及以上配电装置金属结构在架构上装设避雷针或独立避雷针钢筋混泥土结构在架构上装设避雷针或独立避雷针。当在架构上装设避雷针时，可将架构支柱主钢筋作引下线接地，作引下线的钢筋不少2根屋外安装的变压器装设独立避雷针屋外组合导线及母线桥装设独立避雷针；在不能装设独立避雷针时，考虑在附近主厂房屋顶装设避雷针主控制楼（室）金厲结构金属架构接地但在雷电活动特殊强烈地区应设独立避雷针钢筋混泥土结构钢筋焊接成网并接地屋内配电装置钢筋混泥上结构钢筋焊接成网并接地变压器检修间钢筋混泥土结构钢筋焊接成网接地本设计中采用220KV、110KV配电装置构架上装设避雷针，35KV屋内配电装置上装设独立避雷针进行直接保护，钢筋混泥土结构焊接成网并接地，为了防止反击,主变构架上不设置避雷针。 7.2变扳占的侵入雷旺皮保^7.2.1配置原则变电站采用避雷针保护后，电气设备儿乎可以免受直接雷击。而在与变电站相连的长达数十、数百公里的输电线路上，虽然有避雷线保护，但由于雷电的绕击和反击，仍然会危及变电站中的电气设备。雷击线路时无论发生绕击还是反击，都会自雷击点产生向变屯站方向传播的入侵电压波，入侵电压波的最大幅值等于线路绝缘的冲击放电电压，而变电站电气设备的绝缘水平通常低于低压线路的绝缘水平，因此入侵波对变电站的电气设备会构成严重威胁。变电站中限制雷屯入侵波过电压的主耍措施是装设避雷器。在母线上装设避雷器是限制雷电入侵波过电压的主要措施。对于220kV及以下的一般变电站，无论变电站的电气主接线形式如何，实际上只要保证每一段可能单独运行的母线上都装有一组避雷器，就可以使整个变电站得到保护。只有当母线或设备连接线很长的大型变电站，或靠近大跨越、高杆塔的特殊变电站，经过计算或验证证明以上布置不能满足耍求吋，才需耍考虑是否在适当位置增设避雷器。根据避雷器的配置原则，本设计屮配电装置的每组母线上，应装设避雷器。此外，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间。避雷器的类型选择为阀式避雷器。7.2.2避雷器的选择7.2.2.1磁吹阀式避雷器的电气参数如下：（1）额定电压U防避雷器的额定电压应与其安装地点系统的额定电压等级相同。（2）灭弧电压U沖对35kV及以下的小性点不接地系统，灭弧电圧取为最高工作线电压的100%〜110%；对110kV及以上的中性点宜接接地系统，灭弧电压取为系统最人工作线电压的80%o（3）工频放电电压U,f：指在工频电压作用下，避雷器发生放电的电压值。在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最人运行相电压的3.5倍；在小性点直接接地的电网小，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工 频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。(4)残压％c：按Ubc=235xy/2xUmi计算來确定。(5)冲击放电电压Uchfi：我国生产的避雷器其冲击放电电压与5kA的残压基本相同。7.2.2.2避雷器的选择与校验(1)220KV侧避雷器的选择与校验①型式的选择根拯规程及本设计，选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。②额定电压的选择：J二U=220kV因此选FCZ-220避雷器，其参数如下表8・2所示。③灭弧电压校验:最高工作电压：t/max=A5UN.net=252kV直接接地:Umi>cdU^=0.8x252=200^V,满足耍求。表7-2避雷器参数型号额定电压(kV)灭弧电压有效值(kV)工频放电电压冇效值(kV)冲击放电电峰值(1.5/20/zy)不大丁(kV)8/20/zv冲击残压不大于(kV)不小于不大于FCZ-220220252503580710740④工频放电电压校验: U少=503kV>K°J=436.53下限值:上限值：t/烧=1.2〃炽=1.2x436.5=523.8伙V)<580kV上、下限值均满足要求。⑤残压校验：Uhc=2.35xV2xUmi=2.35x^2x200=664(itV)<140kV，满足要求。⑥冲击放电电压校验：/协=0.95(/庆=0.95x664=630伙U)v7102,满足要求。综上，所选FCZ-220型避雷器满足耍求(3)110KV侧避雷器的选择和校验①型式的选择根据规程及本设计，选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。②额泄电压的选择：因此选FCZ-110避雷器，其参数如下表8・3所示。③灭弧电压校验：最高工作电压:Umax=lA5UN.net=1.15x110=126(^7)直接接土也：=0.8xl26=100.8^VKV,j前足要求。表7-3避雷器参数型号额定电压(kV)灭弧电压有效值(kV)工频放电电压有效值(kV)冲击放电电峰值(1.5/20^)不大于(kV)8/20//5冲击残压不人于(kV)不小于不大于FCZ-110110126255290345365④工频放电电压校验: 下限值：Ue=255kV>K°U*=3x^=218RV上限值：UKfs=1.2(/^=1.2x218=261伙V)<290kV上、下限值均满足要求。⑤残压校验：Uhc=2.35x72xUini=2.35x^2x100.8=334(jtV)<365KV,满足要求。⑥冲击放电电压校验：Uchfx=0.95Uhc=0.95x334=317(JIV)<345KV,满足要求。综上，所选FCZ-110型避雷器满足要求。(3)35KV侧避雷器的选择和校验①型式的选择根据规程及本设计，选用FZ系列普通阀式避雷器。②额定电丿玉的选择：uhc=UN.nel=35kV因此选FZ・35避雷器，其参数如下表8・4：表7-4避雷器参数型号额定电压(kV)灭弧电压有效值(kV)工频放电电床有效值(kV)冲击放电电峰值(1.5/20严)不大于(kV)8/20/av冲击残压不大于(kV)不小于不大于 FZ-3535418298134134①灭弧电压校验：最高工作电压：umax=1.1=1.15x35=40.25(m非直接接土也：Ult,>cdUm3X=1.0x40.25=40.25RVKV,丫前足要求。②工频放电电压校验：卜•限值:=82kV>K.Uxs=3.5x40.25=81(2)上限值：(/炉=1.2"炽.=1.2x81=97伙V)<98kV上、下限值均满足耍求。③残压校验：Uhc=2.35XV2XUmi=2.35xVIx40.25=133.7(kV)<134KV,满足要求。④冲击放电电压校验：Uchfs=0.95Uhc=0.95x133.7=127(ZrV)<134KV,满足要求。综上，所选FZ-35型避雷器满足要求。7.3变压器的防雷保护三绕组变压器在正常运行时，可能出现只有高、中压绕组工作而低压绕组开路的情况。这吋，当高压或低压侧有雷电波作用吋，因处于开路状态的低压侧对地电容较小，低压绕组上的静电分量可达很高的数值以致危及低压绕组的绝缘。为了限制这种过电压，需在低压绕组岀线端装一组避雷器，但若在低压绕组接有25m以上金屈外皮电缆时，因对地电容增大，足以限制静电感应过电压，故可不必再装避雷器。主变压器220kV.110kV侧屮性点是直接接地，因而需在中性点装设雷电过电压保护装置，选用金屈氧化物避雷器。35kV侧中性点是非有效接地，其中性点采用全绝缘，运行经验表明不加保护时的故障率很低，故一般不需保护。 所用变压器高、低压侧均需装设阀式避雷器避雷器。7.4内部过电压保护内部过电压是指由于短路器操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，从而引起电网电磁能量的转化或积累所造成的电压升高。内部过电压可分为操作过电压和暂时过电压两类。操作过电压的持续时间一般很短（0.1s以内），采用某些限压装置和其他技术措施加以限制。暂吋过屯压持续的时间一般较长，应采用相应的措施加以限制。如为了限制电弧接地过电压对设备绝缘的威胁，木设计主变压器220kV>UOkV侧采用屮性点直接接地的方式，这样单相接地将会造成很大的单相短路电流，断路器将立即跳闸而切断故障，经过一段短时间歇，让故障点电弧熄灭后再□动合闸，如能成功，可立即恢复送电；如不能成功，断路器将再次跳闸，不会出现断续电弧现象，可限制电弧接地过电压。 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