变电所防雷保护毕业论文

电气工程及其自动化毕业论文：220KV降压变电所电气一次部分设计（220降为110和10kV），有开题报告PPT、论文、答辩报告PPT、设计图纸（CAD)QQ：1159407631前言. 1第一章概述. 21. 待建变电所基本资料. 22. 220KV、110KV和10KV用户负荷统计资料. 22.1 110KV和10KV用户负荷统计资料见表1和表2. 22.2 系统阻抗. 23.设计任务. 3第二章 电气主接线的设计. 41.电气主接线的基本要求. 41.1安全性. 41.2可靠性. 41.3灵活性. 41.4经济性. 42.母线接线方式. 52.1单母线接线. 52.2单母线分段接线. 52.3单母线分段带旁路母线的接线. 52.4双母线接线. 52.5双母线分段接线. 52.6双母线带旁路母线的接线. 62.7桥形接线. 63.电气主接线的选择. 6第三章 主变压器的选择. 91.主变压器的选择原则. 91.1相数的选择. 91.2绕组数的选择. 91.3绕组接线组别的选择. 91.4调压方式的选择. 91.5冷却方式的选择. 101.6负荷规划. 102.变电所主变压器台数的选择. 103.变电所主变压器容量的选择. 10第四章 短路电流计算. 121.短路电流计算的内容. 122.短路电流计算目的. 123.短路电流计算方法. 124短路电流的计算和结果. 124.1计算各元件参数标幺值，作出等值电路。. 124.2计算各短路选取点的短路电流. 14第五章 导体和电气设备的选择. 191.一般原则. 192.选择导体和电器的技术条件. 192.1按长期工作条件选择. 192.2按短路状态校验. 203.断路器的选择. 213.1 220kV线路侧及变压器侧. 213.2 110kV线路侧及变压器侧. 213.3 10kV线路侧及变压器侧. 224.隔离开关的选择. 235.电流互感器的选择. 255.1 220kV侧电流互感器的选择. 255.2 110kV侧电流互感器的选择. 265.3 10kV侧电流互感器的选择. 276电压互感器的选择. 286.1 220kV母线侧电压互感器选择. 286.2 110母线侧电压互感器选择. 286.3 10母线侧电压互感器选择. 29第六章 配电室设计. 301.概述. 302.配电装置设计的原则. 303. 型式选择. 304.配电装置类型及应用. 304.1屋内配电装置的特点. 314.2屋外配电装置的特点. 314.3成套配电装置的特点. 314.4各电压等级配电设置. 31第七章 防雷保护的配置. 341.概述. 342防雷保护设计原则. 342.1变电所的雷害可能来自两个方面. 342.2对直击雷、侵入波防护的主要措施. 342.3避雷针的配置. 342.4避雷器的作用. 363.避雷器的选择. 36参考文献. 40致谢. 41

5.1主变压器保护5.1.1 概述电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次变电所设计的变电所是市区220kV降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，甚至影响到下一级降压变电所的供电可靠性。变压器的故障可分为内部和外部两种故障。内部故障是指变压器油厢里面的各种故障，主要故障类型有：1）各绕组之间发生的相间短路；2）单相绕组部分线区之间发生的匝间短路；3）单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地短路；4）铁芯烧损。变压器的外部故障类型有：1）绝缘套管网络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路；2）引出线之间发生的相间故障。变压器的不正常运行情况主要有：1）由于外部短路或过负荷而引起的过电流；2）油箱漏油而造成的油面降低；3）变压器中性点电压升高或由于外加电压过高而引起的过励磁。为了防止变压器发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证 系统安全连续运行，故变压器应装设一系列的保护装置。5.1.2变电所主变保护的配置5.1.2.1主变压器的主保护1）瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。如图5-1所示为瓦斯保护的原理接线图。2) 差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。5.1.2.2主变压器的后备保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。而本次所设计的变电所，电源侧为220kV，主要负荷在110kV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧110kV侧并装设方向元件，电源侧220kV侧装设一套，并设有两个时限 和 ，时限设定原侧为 ≥ ＋△t，用一台变压器切除三侧全部断路器。5.1.2.3过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。 5.1.2.4 变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。5.2限流电抗器的选择为了选择10kV侧各配电装置，因短路电流过大，很难选择轻型设备，往往需要加大设备型号，这不仅增加投资，甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器，选择应采取限制短路电流，即在10kV侧需装设电抗器。一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定来进行选择和检验。5.2.1额定电压和额定电流的选择 、 — 电抗器的额定电压和额定电流 、 — 电网额定电压和电抗器的最大持续工作电流5.2.2 电抗器百分数的选择1）电抗器的电抗百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择，设要求短路电流限制到 ，则电源至短路点的总电抗标幺值为： / — 基准电流 —电源至电抗器前系统电抗标幺值电抗器在其额定参数下的百分电抗 2）电压损失检验：普通电核器在运行时，电抗器的电压损失不大于额定电压的5%，即： — 负荷功率因数角一般取0.83）母线残压检验，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压不能低于电网额定值的60～70%即： 5.2.3热稳定和动稳定的检验热稳定和动稳定检验应满足下式: ≥ 、 — 电抗器后短路冲击电流和稳态电流 、 — 电抗器的动稳定电流和短时热电流（t =1s） 5.3防雷及接地体设计5.3.1 概述电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型。按其产生原因，它们又可分为以下几类：直击雷过电压 雷电过电压 感应雷过电压 侵入雷电流过电压 长线电容效应 工频过电压 不对称接地故障 甩负荷 消弧线圈线性谐振过电压 暂时过电压 线性谐振 传递过电压 线路断线 谐振过电压 铁磁谐振 电磁式电压互感器饱和 参数谐振发电机同步或异步自励磁 开断电容器组过电压 操作电容负荷过电压 开断空载长线过电压 关合空载长线过电压 开断空载变压器过电压 操作过电压 操作电感负荷过电压 开断并联电抗器过电压 开断高压电动机过电压 角列过电压 间歇电弧过电压5.3.2 防雷保护的设计变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复并严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电所的雷击害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波的防护主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。5.3.2.1 避雷针的配置原则：1)电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω.cm的地区，宜装设独立的避雷针。2)独立避雷针（线）宜装设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。3)35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。40)在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小于15米的要求。5.3.2.2 避雷器的配置原则1）配电装置的每组母线上均应装设避雷器。2）旁路母线上是否应装设避雷器，应视当旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。3）330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并应尽可能靠近设备本体。4）220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。5）三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器。6）110kV~220kV线路侧一般不装设避雷器。5.3.3 接地装置的设计接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。本变电所采用棒形和带形接地体联合组成的环形接地装置。接地装置应尽可能埋在地下，埋设深度一般为0.5~1米，围绕屋内外配电装置，主控楼、主厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互联接线不应少于两根干线。接地网的外像应闭合，外像各角做成圆弧形，圆弧半径不宜小于均压带间距离的一半，在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。5.3.4 主变压器中性点放电间隙保护为了保护变压器中性点，尤其是不接地高压器中性点的绝缘，通常在变压器中性点上装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序电流保护起作用，动作保护接地变压器，避雷器作后备；变压器不接地时，放电间隙和零序过电压起保护作用，大气过电压时，线路避雷器动作，工作过电压时，间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低，无法与放电间隙无法配合，故选用阀型避雷器。5.3.5变电所的防雷保护设计由于本次所设计选择变压器为分级绝缘，即220kV中性点绝缘等级为110kV，110kV中性点绝缘等级为35kV，所以220kV中性点应与中性点绝缘等级相同的避雷器，故220kV中性点装设FZ－110，110中性点装设FZ－40避雷器。

变电站的防雷接地技术摘要:详细分析了雷击发生时，变电站电气设备可能受到的干扰和损害，提出了在变电站设计时应采取的防雷保护措施。关键词:变电站、雷击、电磁干扰、等电位、接地装置1、提出问题沿海地区的年雷暴日高，发生雷击事故的概率大。因此，在变电站的设计过程中，为保护变电站的设备安全，提高其供电可靠性，优化防雷设计方案，加强变电站的防雷安全措施，最大程度的减少雷击事故的发生，有着极其重要的意义。本文仅对变电站内的电气设备、控制保护系统的防雷保护、防静电和防干扰屏蔽措施进行探讨。2、接地装置保护和屏蔽措施都要求有科学可靠的接地装置。2.1 接地体接地体可分为自然接地体和人工接地体，设计中通常采用人工接地体，以便达到所规定的接地电阻，并避免外界其他因素的影响。人工接地体又可分为水平接地体和垂直接地体。接地体的接地电阻值取决于接地体与大地的接触面积、接触状态和土壤性质。垂直接地体之间的距离为5cm 左右，顶部埋深0.5-0.8m,接地体与道路或通道出入口的距离不小于3m,当小于3m 时，接地体的顶部处应埋深1m 以上，或采用沥青砂石铺路面，宽度超过2m。埋在土壤中的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。焊接部位应作防腐处理。2.2 接地线接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。防静电保护和防干扰屏蔽装置的主接地线一般采用多股铜芯电缆，分接地线采用多股铜芯软线。3、防雷保护措施防雷措施总体概括为2 种：①避免雷电波的进入；②利用保护装置将雷电波引入接地网。防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点安装适宜的保护装置。3.1 避雷针或避雷线雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电所大多采用独立避雷针，大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流线和接地装置都有严格的要求。3.2 避雷器避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要是采用金属氧化物避雷器西方国家除用外，还在所有电气装置上安装空气间隙，作为失效后的后备保护3.3 浪涌抑制器采用过压保护器防雷端子等提高电气设备自身的防护能力，防止电气设备、电子元件被击坏。在重要设备的电源配入、配出口均应加装电源防雷器，选用的电源防雷器具有远传通讯接点，接入后台管理机。当发生雷击事故时，如电源防雷模块遭到损坏，在后台监控机上就能显示其状态。在控制、通讯接口处加装浪涌抑制器。3.4 接地装置独立避雷针要求单独设置接地装置；建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋及建筑物的环状基础钢筋焊接，并与室外的人工接地体相连，与工作接地共地，形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠，引下线应不少于2 根，在高土壤电阻系数地区，可采用多根引下线以降低冲击接地电阻，引下线要求机械连接牢固，电气接触良好。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。4、防雷电感应现代变电站都有较完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭雷击损坏的概率较小。但雷击防雷系统时所产生的雷电放电及电磁脉冲，以及雷电过压通过金属管道、电缆会对变电站控制室内各种弱电设备产生严重的电磁干扰，从而影响整个系统的正常运行。个方面的影响：①雷电流要通过站内接地网主要靠集中接地装置泄入大地，在地网上产生一定的冲击电位，严重时会在一些部位产生反击，甚至产生局部放电现象，危及电气设备绝缘；②雷电流通过避雷针的接地引下线入地时，会在周围空间产生强大的暂态电磁场，从而在各种通讯、测量、保护、控制电缆、电线，甚至户内弱电设备的部件上产生暂态电压，影响这些设备的正常运行。4.1 雷击时暂态感应电压分析雷击厂站有2 种情况：①雷击站内的构架或独立避雷针；②雷击站内所在建筑物的防雷系统。雷电放电会对周围空间，包括控制室内造成传导或幅射的电磁干扰。在雷电波等值频率范围内，这些干扰主要是电感耦合型的。从户外设备引入控制室的各种电缆、电线，在户外绝大部分是走地下电缆沟的，雷电放电形成的空间电磁场对其影响不大，这主要是因为线的走向与避雷针是垂直的。但在建筑物内走线时就容易产生感应回路，而且这些回路的一端接入输入阻抗大的电子设备，相当于开路，穿透建筑物钢筋水泥墙壁的电磁脉；中会在这些回路中感应出幅值较高的暂态电压。雷击变电站内靠近控制室的避雷针时，情况相当复杂，因为整个建筑物的各个导电构件，包括防雷系统、水泥墙及地板中的钢筋、金属横粱等的影响都需要考虑。建筑物防雷系统除避雷针外还包括由接地引下线、水平连接母线及引下线下的接地装置构成的泄流系统。雷击时，雷电流经过离室内务回路相当近的各接地引下线泄入地网，在各回路周围空间产生很强的暂态电磁场。因接地引下线紧贴墙壁，故此时墙中的钢筋甚至墙上专门设置的屏蔽网已基本不起屏蔽作用。因为只有处于非磁饱和状态的屏蔽材料才能具备预期的屏蔽效果，而由于强辐射源离屏蔽层很近，若屏蔽层又不是用饱和电平较高的磁性材料做成，则其屏蔽效果是很差的。另外磁通也可以穿过较大的孔眼直接与较近处的回路耦合。4.2 防护措施为保证弱电设备的正常运行，可从以下几方面采取措施：采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小。改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽。改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用。除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置。<所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网。在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接。5、微机保护防干扰屏蔽措施变电站的微机保护设备容易受到电磁干扰，由于受到电磁感应，在被测信号上产生叠加的串模干扰由于受到静电感应、地电位差异的影响，在信号线任一输入端与地之间产生叠加的共模干扰防干扰措施通常采取屏蔽和接地相结合，将所有屏蔽电缆分屏屏蔽，用截面积<多股铜芯软线作为接地线，分别与汇流接地母排电连接，汇流接地母排与屏体绝缘，并采用单芯屏蔽电缆与室外接地体做一点连接。6、结束语根据防雷设计的整体性、结构性、层次性、目的性，及整个变电站的周围环境、地理位置、土质条件以及设备性能和用途，采取相应雷电防护措施。对处在不同区域的设备系统进行等电位连接和安装电源防雷装置及浪涌电压保护装置，使得处在不同层次的设备系统达到统一的防雷效果变电站设计时应尽可能使象微波塔这样有引雷作用的建筑物远离控制室和通讯室，特别是当其周围没有更高的屏蔽物时。建筑物防雷系统，尤其是泄流系统的设计对感应电压的幅值有明显的影响。在设计时应根据实际情况采用最优方案，尽量减少感应，同时也要采取其他措施以保护敏感的弱电设备。信息来源：电工技术张晓波

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