某重型机械制造厂35kV总降变电所及高压配电设计

电力工程基础课程设计 1 1 某重型机械制造厂 35KV 总降压变电所电气设计原始资料 设计原始资料 1 工厂总平面布置图 2 生产任务 规模及产品规格 本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的 大 3 型电机 变压器 锅炉配件制造任务 年生产规模为制造大型电机配件 7500 台 总容量为 45 万 kw 制造电机总容量 6 万 kw 制造单机最 大容量为 5520kV A 生产电气配件 60 万件 本厂为某大型钢铁联合 企业重要组成部分 4 工厂各车间负荷情况及转供负荷情况如表 1 所示 5 供电协议 1 当地供电部门提供两个供电电源 共设计者选用 从某 220 35kV 区域 变电所提供电源 该变的所距厂南 10km 从某 220 35kV 区域变电所 提供电源 该变的所距厂南 5km 2 电力系统短路数据如表 2 所示 3 供电部门提出的技术要求 a 区域变电所 35kV 馈出线定时限过电流保护整定时间为 1 8s 某变电 所 35kV 馈出线过电流保护整定时间为 1 1s b 工厂最大负荷时功率因数不得低于 0 9 c 在总降压变电所 35kV 侧进行计量 d 供电贴费为 700 元 kV A 每月电费按两部分电价制 基本电费为 18 元 kV A 动力电费为 0 4 元 kV A 照明电费为 0 5 元 kV A e 工厂负荷性质 本厂大部分车间为一班制 少数车间为两班制或三班 制 年最大有功负荷利用小时数为 2300h 锅炉房供生产用高压蒸汽 停电会使锅炉发生危险 又由于该厂距离市区较远 消防用水需要厂 方自备 锅炉房供电要求有较高的可靠性 其中 60 为一 二级负荷 f 工厂自然条件 气象资料 年最高气温 31OC 年平均气温 20 OC 年最低气温 27 OC 年最热月平均最高气温 31OC 年最热月地下 0 7 1m 处平均温度 20 OC 常年主导风向为南风 年雷暴日 37 天 地质水文资料 平均海拔 31m 地层以沙质粘土为主且可耕地 自然 接地电阻 10 地下水位 3 5m 地耐压力为 20t m2 电力工程基础课程设计 2 2 负荷计算 2 1 负荷分级 根据用电设备在工艺生产中的作用 以及供电中断对人身和设备安全的影 响 电力负荷通常可分为三个等级 一级负荷 为中断供电将造成人身伤亡 或重大设备损坏难以修复带来极 大的政治经济损失者 一级负荷要求有两个独立电源供电 本矿属于国有能源 部门 其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失 属于一级负荷 二级负荷 为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间 才能恢复或大量产品报废 重要产品大量减产造成较大经济损失者 二级负荷 应由两回线路供电 但当两回线路有困难时 如边远地区 允许由一回架空线 路供电 三级负荷 不属于一级和二级负荷的一般电力负荷 三级负荷对供电无特 殊要求 允许长时间停电 可用单回线路供电 本例属于比较重要的工场 其供配电采用两条进线 下设两个 35KV 的电力 变压器 2 2 负荷具体计算 目前 负荷计算常用需用系数法 利用系数法和二项式法 本设计采用需 用系数法进行负荷计算 步骤如下 需用系数法 用设备功率乘以需用系数和同时系数 直接求出计算负荷 这种方法比较简便 应用广泛 尤其适用于配 变电所的负荷计算 1 用电设备分组 并确定各组用电设备的总额定容量 2 用电设备组计算负荷的确定 用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电 设备 在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组 在分别计算各用 电设备组的计算负荷 其计算公式为 2 1 Nxca PKP 2 2 tan caca PQ 2 3 22 cacaca QPS 2 4 3 ncaca USI 该用电设备组的有功 无功 视在功率计算负荷 ca P ca Q ca S 该用电设备组的设备总额定容量 N P 电力工程基础课程设计 3 功率因数角的正切值 tan 额定电压 n U 该用电设备组的计算负荷电流 ca I 需要系数 根据资料查得 x K 3 多组用电设备组的计算负荷 在配电干线上或车间变电所低压母线上 常有多个用电设备组同时工作 但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现 因此在求配电干线或车间变电 所低压母线的计算负荷时 应再计入一个同时系数 K 具体计算如下 i 1 2 3 m 2 5 m i iNxica PKKP 1 2 6 m i iNxica PKKQ 1 tan 2 7 22 cacaca QPS 2 8 3 cacan ISU 式中 P Q S 为配电干线式变电站低压母线的有功 无功 视在计算 负荷 同时系数 K 该干线变电站低压母线上的计算负荷电流 ca I 该干线或低压母线上的额定电压 n U m 该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数 用电设备组的需要系数 功率因数角正切值 总设备容量 iNx PK tan a 电机修理车间计算负荷 1 2550kw 1 0 25 0 77 1 0 82 e P X Kcos tan 1 1 0 25 2550 562 5kw 10 P X K e P 1 1 562 5 0 82 461 3kva 10 Q 10 Ptan 1 1 562 5 0 77 730 5kva 10 S 10 Pcos 22 1010 PQ 730 5kva 1 732 10000 42 18A 10 I 10 S3 N U 2 1190kw 2 0 2 2 0 53 2 1 58 e P X Kcos tan 2 2 2 0 2 1190 238kw 10 P X K e P 2 2 2 238 1 58 449kva 10 Q 10 Ptan 2 2 2 238 0 53 449kva 10 S 10 Pcos 2 449kva 1 732 10000 25 92A 10 I 10 S3 N U 3 650kw 3 0 35 3 0 55 3 1 51 e P X Kcos tan 3 3 0 35 650 227 5kw 10 P X K e P 3 3 5 227 5 1 51 343 5kva 10 Q 10 Ptan 3 3 3 227 5 0 55 413 6kva 10 S 10 Pcos 3 3 413 6kva 1 732 10000 23 88A 10 I 10 S3 N U 电力工程基础课程设计 4 b 机械加工车间计算负荷 1 520kw 1 0 6 1 0 6 e P X Kcos 1 0 85 tan 1 1 1 520 0 6 312kw 20 P X K e P 1 1 1 312 0 85 265kva 20 Q 20 Ptan 1 1 1 520kva 20 S 20 Pcos 1 1 828 1 732 10000 80A 20 I 20 S3 N U 同理 2 200kw 20 P 2 156 2kva 20 Q 2 250kva 20 S 2 2 14 4A 20 I 20 S3 N U 3 220kw 20 P 3 354 2kva 20 Q 3 440kva 20 S 3 3 25 4A 20 I 20 S3 N U c 新产品车间计算负荷 1 225kw 30 P 1 198kva 30 Q 1 300kva 30 S 1 1 17 3A 30 I 30 S3 N U 2 190 4kw 30 P 2 167 5kva 30 Q 2 253kva 30 S 2 2 14 6A 30 I 30 S3 N U 3 91 2kw 30 P 3 82kva 30 Q 3 123kva 30 S 3 3 7 1A 30 I 30 S3 N U 4 364kw 30 P 4 233kva 30 Q 4 433kva 30 S 4 25A 30 I 30 S3 N U 电力工程基础课程设计 5 d 原料计算负荷 1 370 5kw 40 P 1 296 4kva 40 Q 1 475kva 40 S 1 1 27 4A 40 I 40 S3 N U 2 690kw 40 P 2 517 5kva 40 Q 2 862 5kva 40 S 2 1 49 8A 40 I 40 S3 N U e 配件计算负荷 1 448kw 50 P 1 380 8kva 50 Q 1 589 5kva 50 S 1 1 34A 50 I 50 S3 N U 2 184 8kw 50 P 2 243 2kva 50 Q 2 157 1kva 50 S 2 9A 50 I f 锻造车间计算负荷 2280kw 60 P 2246 4kva 60 Q 3600kva 60 S 207 8A 60 I 60 S3 N U 根据变压器损耗公式 P 0 02P10KV Q 0 1Q10KV 则有 P 248 KW Q 600 Kvar 考虑变压器损耗后全变电所计算负荷 即 35KV 母线处计算负荷 12407 248 12655 KW 35KV P 6005 600 6605 Kva 35KV Q 14274 Kva 35KV S 则自然功率因数 COS 12655 14274 0 76 电力工程基础课程设计 6 已计算出所需数据 以下是用电设备负荷表 2 1 各车间负荷情况及转供负荷情况各车间负荷情况及转供负荷情况 需用系数计算负荷 序号 车间名 称 设备 容量 KW Kdcos tan P30 KW Q30 kva r S30 KVA 25500 250 770 82562 5461 3730 5 11900 20 531 58238376449 1 电机 修理车 间6500 350 551 51227 5343 5413 6 5200 60 60 85312265 2520 5700 350 80 78200156 5250 2 机械 加工车 间8800 250 51 61220354 2440 3000 750 750 88225198300 3400 560 750 88190167 5253 1600 570 740 991 282123 3 新产品 试验车 间6500 560 840 64364233433 5700 650 780 8370 5296 4475 4 原料车 间23000 30 80 75690517 5862 5 7000 640 760 85448380 8589 5 5 备件车 间5280 350 760 85184 8243 2157 6 锻造车 间36000 80 80 7822802246 43600 表 2 1 各车间负荷情况 从表 2 1 中知本矿变电所的最大连续负荷为 15508KW 无功负荷为 6321KVar 计算有功负荷时的值相应取 0 85 计算无功负荷时的值相应xKxK 取 0 95 即 10KV 母线计算负荷 P10KV 15508x0 8 12407 KW Q10KV 6321x0 95 6005 Kvar 2 3 功率补偿 1 功率补偿因数计算 根据本矿变电所负荷统计的结果可知 35KV 侧的计算负荷 12655 6605j 其自然功率因数为 0 76 现利用电容器补偿 35KV S 假设补偿后的功率因数为 0 9 根据矿井安装电容器容量公式 电力工程基础课程设计 7 12 tantan CavQPKVar 计算负荷 avP 自然功率因数的正切值 1tan 补偿后的正切值 2tan 因此补偿的无功功率为 12655 tanarccos0 8 tanarccos0 9 2362KVar C Q 则全所总无功计算负荷为 6605 2362 4243 KVar 35KV Q 3 主变器的选择 3 1 变压器台数的选择 1 对大城市郊区的一次变电站 在中 低压侧已构成环网的情况下 变电 站以装设两台主变压器为宜 2 对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站 在设计时应考虑装 设三台主变压器的可能性 3 对于规划只装设两台主变压器的变电站 其变压器基础宜按大于变压器 容量的 1 2 级设计 以便负荷发展时 更换变压器的容量 4 本矿采用两台主变 平时只用一台 一台备用 3 2 变压器选择计算 由于 14274 KVA 所以按条件选变压器 35KV S 0 6 0 7 14274 8564 N T S S30 1 2 N T S 因此每台主变压器的容量应选 10000 KVA 故经过以上的验证 选用两台 35 10kv 额定容量为 10000KVA 的 SF7 10000 35 变压器 地面低压变压器选用 S9 500 10 0 4KV 所用变压器选 用 S9 50 35 4 电气主接线的设计 4 1 变电所的主结线方式 变电所的主接线是由各种电气设备及其连接线组成 用以接受和分配电能 是供电系统的组成部分 它与电源回路数 电压和负荷的大小 级别以及变压 器的台数 容量等因素有关 所以变电所的主接线有多种形式 确定变电所的 主接线对变电所电气设备的选择 配电装置的配置及运行的可靠性等都有密切 的关系 是变电所设计的重要任务之一 1 线路 变压器组接线 电力工程基础课程设计 8 发电机与变压器直接连接成一个单元 组成发电机 变压器组 称为单元 接线 它具有接线简单 开关设备少 操作简便 以及因不设发电机电压级母 线 使得在发电机和变压器低压侧短路时 短路电流相对而言于具有母线时 有所减小等特点 这种单元接线 避免了由于额定电流或短路电流过大 使得 选择出口断路器时 受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难 2 桥式接线 为了保证对一 二级负荷进行可靠供电 在企业变电所中广泛采用有两回 路电源受电和装设两台变压器的桥式主接线 桥式接线分为内桥 外桥和全桥 三种 其接线如图 4 1 所示 图 4 1 桥式接线 图中 WL1和 WL2为两回电源线路 经过断路器 QF1和 QF2分别接至变压器 T1 和 T2的高压侧 向变电所送电 断路器 QF3犹如桥一样将两回线路联在一起 由于断路器 QF3可能位于线路断路器 QF1 QF2的内侧或外侧 故又分为内桥和 外桥接线 3 单母线分段式结线 电力工程基础课程设计 9 有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所 其受 配电母线以及桥式接线 变电所主变二交侧的配电母线 多采用单母分段 多用于具有一二级负荷 且 进出线较多的变电所 不足之处是当其中任一段母线需要检修或发生故障时 接于该母线的全部进出线均应停止运行 4 双母线接线 这种接线方式有两组母线 两组母线之间用断路器 QF 联络 每一回线路都通过 一台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上 因此 不论哪一回线路电源 与哪一组母线同时发生故障 都不影响对用户的供电 故可靠性高 运行灵活 双母线接线的缺点是设备投资多 接线复杂 操作安全性较差 这种接线主要 用于负荷容量大 可靠性要求高 进 出线回路多的重要变电所 电 机 修 理 车 间 机 械 加 工 车 间 产 品 试 验 车 间 原 料 车 间 备 件 车 间 锻 造 车 间 WL1WL2 QS121 QF12 QS112QS122 QS111 QF11 T1 T2 10KV母线 QF21 QF22 QS211 QS221 QS113 QS123 QF10 QF20 QS101QS102 35KV母线 Y0 YO V V V V 电 容 器 组 所 用 变 Y0 YO Y0 YO Y0 YO 电力工程基础课程设计 10 图 4 2 电气主接线方案 该方案中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源 提高了供 电的可靠性 可以保证当任一母线发生故障或检修时 都不会中断对 类负荷 的供电 综合比较本矿的 35kv 侧采取全桥形式的主接线 全桥型接线灵活可靠 10 千伏侧则选用单母线分段接线 5 5 短路电流计算短路电流计算 5 2 短路回路参数的计算 在进行短路电流计算时 首先需要计算回路中各元件的阻抗 各元件阻 抗的计算通常采用有名值和标么值两种计算方法 前一种计算方法主要适用 于 1KV 以下低压供电系统的网路中 后一种计算方法多用在企业高压供电系 统以及电力系统中 对较复杂的高压供电系统 计算短路电流时采用标么制 进行计算比较简便 标么制属于相对电位制的一种 在用标么制计算时 各 电气元件的参数都用标么值表示 5 2 1 标么值 标么值一般又称为相对值 是一个无单位的值 通常采用带有 号的下标 以示区别 标么值乘以 100 即可得到用同一基准值表示的百分值 在标么 值计算中 首先要选定基准值 虽然基准值可以任意选取 但实际计算中往 往要考虑计算的方便和所得到的标么值清晰可见 如选取基值功率为 100MVA 和短路点所在网路的平均额定电压为基准电压 尚须指出 在电路的计算中 各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式 也就是说在三相电 路中 电流 电压 阻抗 和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关 系 5 1 d S3 d U d I d U3 d I d Z 式中 功率 电压 电流 阻抗的基准 d S d U d I d Z 电力工程基础课程设计 11 5 2 2 短路回路中各元件阻抗的计算 图 5 1 等 效 短 路 电 流 计 算 选 取 序 号 元件 名称 标幺值有名值 短路功率 MVA 1 发电 机 或 电动 机 dg X NG d dg S S X NG NG G S U X 2 100 G NT K X S S 2 变压 器 NT dK dT S SU X 100 100 K dT U X NT NR S U RT 2 2 NR NR S PU XT NR NRK S UU 100 2 100 K NT K U S S 3 电抗 器 NR av av NRR R I I U UX X 100 NR NRR R I UX X 3100 NRR avNR K UX UI S 3100 4 线路 1 2 av d OLdL U S XX OL av K X U S 2 电 机 修 理 车 间 机 械 加 工 车 间 新 产 品 试 验 车 间 原 料 车 间 备 件 车 间 锻 造 车 间 X S X L X T1 X T2 S 35KV 10KV K1 电 容 器 组 K2 电力工程基础课程设计 12 选基准容量取 100MVA d S 计算点 35kV 1 K 1d U 则 1 65KA Id1 353 100 计算点及其其它短路点时 选取 10kV 2 K 2d U 则 5 8KA Id2 103 100 主变压器电抗 0 075 100 10 0 75 1T X 2T X 1 KdN T USS 35KV 架空线路电抗 10 0 4 100 0 33 2 1 LO dd XLX SU 35 2 5 3 短路电流的计算过程 一般选取各线路始 末端为短路计算点 线路时段的最大三相短路电流常 用来校验电气设备的动 热稳定性 并作为上一级继电保护的整定参数之一 电力工程基础课程设计 13 线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度 在接下来的 计算中可选 35KV 母线 6KV 母线和各 6KV 母线末端为短路计算点 1 K1 短路电流的计算 最大运行方式下的三相短路电流 0 17 0 33 0 5 1 m X mins X L X 1 2 Xm 3 1Xm 1 2 1 65 3 3 KA 3 1 m I 3 1 m I 1d I 2 55 7 43 KA 35sh i 3 1 m I 1 52 5 0 Ish35 3 1 m I 2 100 200 MV A 35 S 3 1 m I d S 2 K12 点短路电流计算 K12 K2 最大运行方式下的三相短路电流 0 5 0 375 0875 12 1 1mmT XXX 1 1 14 Im 12 12 m X 1 14 5 8 6 6 KA 3 12 m I 12 m I 2d I 2 55 14 85 kA 12sh i 3 12 m I 电力工程基础课程设计 14 1 52 10 kA 12sh I 3 12 m I 114 MV A 12 S 12 m I d S 6 6 电气设备的选择和校验电气设备的选择和校验 6 1 母线的选择 6 1 1 35KV 母线的选择 35kV 母线 在室外一般选用钢芯铝绞线 母线截面按经济电流密度选 按 常时负荷电流校验 此设计的供电系统是采用的分列运行 当一台变压器故障 时候另一台变压器应承担全部负荷 本矿的总负荷电流为 1 05 max1 I NT S 1 05 14974 35 259A 查表得知经济电流密度 J 1 15 因此截面 3 1N U3 S J 225 mm2 所以选取 LGJ 185 型钢芯铝绞线 载流量 515A 40 C 时 max1 I 候的载流量是 446A 259A 校验合格 6 1 2 10KV 母线的选择 已知 6KV 侧最大长时负荷电流 k 为分配系数取 0 8 1 05 10000 10 907 7A max2 I NT S3 2N U3 k 0 8 907 7 726A lo m I max2 I 查得铝母线 LMY 100 8 平放在 40 其最大允许载流量为 1210A N I 所选型号满足要求 N I lo m I 热稳定校验 A c i It 已知 1 8s 6 6KA i tI 查得 C 95 93 2mm 因此符合技术条件 N I max1 I 3 63kA 7 43kA max i sh i 满足动稳定校验 maxsh ii 5 由于变压器容量为 10000KVA 变压器设有差动保护 在差动保护范围内 短路 其为瞬时动作 继电器保护动作时限为 0 短路持续时间小于 1s 需要 考虑非周期分量的假想时间 此时假想时间由断路器的全开断时间 0 1s 和非 周期分量假想时间 0 05s 构成 当断路发生在 6KV 母线上时 差动保护不动作 此时过电流保护动作时限为 2s 短路持续时间大于 1s 此时假想时间由继电 保护时间和断路器全开断时间构成 即 2 1s i t 热稳定电流 3 3 0 64 KA Imax2 因此符合技术条件 N I 3 63kA 14 85kA max i sh i max i sh i 满足动稳定校验 max i sh i 4 热稳定电流 6 6 1 3 KA 7 43KA es i sh i 符合要求 热稳定校验 短路发生后 事故切除靠上一级的变电所的过流保护 继电器的动作时限 比 35KV 进线的继电保护动作时限 2 5s 大一个时限级差 故 2 5 0 5 3s 0 1 3 3 1s pr t k t i t br t pr t 相当于 5s 的热稳定电流为 ts I 3 3 2 6KA 259A N I max1 I 符合要求 动稳定性校验 42 8KA 7 43KA es i sh i 符合要求 热稳定校验 17 1 4 1170 3 3 3 3 3 1 101 2 ts I ts t 2 I i t 符合要求 此外根据需要 10KV 侧选择有 LA 10 200 5 LA 10 500 5 型电流互感器 所选电流互感器参数如下表技术参数如下表 表 6 6 LA 10 200 5 型电流互感器技术参数 变比 准确级 次组合 二次负载 值 0 5 级 1S 热稳 定倍数 动稳定 倍数 200 5 0 5 3 1 3 0 817 114 表 6 7 LA 10 500 5 型电流互感器技术参数 变比 准确级 次组合 二次负载 值 0 5 级 1S 热稳 定倍数 动稳定 倍数 500 5 0 5 3 1 3 0 460110 电力工程基础课程设计 19 经过动热稳定校验均符合要求 6 2 4 电压互感器的选择 该变压器不进行绝缘检测 只需测量线路电压 可选两台 JDJ 35 型单相 双绕组油浸式户外电压互感器 分别接在 35KV 两段母线上 10KV 母线上选用 两台 JSJW 10 三相屋内式电压互感器 以及两台单相屋内式电压互感器 JDZ 10 其主要技术数据如下表 表 6 8 JDJ 35 型电压互感器技术参数 型号额定电压 工频试验 电压 二次电压极限容量 JDJ 35 35KV95KV0 1KV1000 V A 表 6 9 JDZ 10 型电压互感器技术参数 型号 额定 电压 额定变 压比 额定变压 比 0 5 级 极限容量 JDZ 10 10KV10000 10080500 V A 表 6 10 JSJW 10 型电压互感器技术参数 型号 额定 电压 额定变 压比 额定变压 比 0 5 级 极限容量 JSJW 10 10KV 1000 1000 100 3 120960 V A 6 2 5 高压熔断器的选择 电力工程基础课程设计 20 本设计 35 千伏高压侧采用 RW5 35 200 800 型户外高压跌落式熔断器和 RN1 6 室内高压熔断器 其技术参数如下表 表 6 11 RW5 35 200 800 型熔断器技术数据 额定电 压 KV 额定 电 流 A 断流容 量上限 MV A 断流容 量下限 MV A 3520080030 经校验符合条件 表 6 12 RN1 10 高压熔断器技术数据 额定电 压 KV 额定电 流 A 三相最 大断流 容量 MV A 最大开 断电流 KA 最小开 断电流 KA 过电压 倍数 1010010002001 32 5 经校验符合条件 10kV 侧高压熔断器的选择 RN3 10 型户内高压熔断器 其技术参数如下表 6 13 表 6 13 RN3 10 型高压熔断器技术数据 型号额定电压熔断器额定电流最大断流容量三相 RN3 1010 KV50 200 A200 MVA 经校验符合条件 6 2 6 开关柜的选择 开关柜是金属封闭开关设备的俗称 是按一定的电路方案将有关电气设备 组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电设备 金属封闭开关设备分为三种类型 铠装式 即各室间用金属板隔离且接地 如 KYN 型和 KGN 型 间隔式 即各室间是用一个或多个非金属板隔离 如 JYN 型 箱式 即具有金属外壳 但间隔数目少于铠装式或间隔式 如 XGN 型 从 电力工程基础课程设计 21 中压断路器的置放方式来看 分为 落地式 即断路器手车本身落地推入柜内 中置式 即手车装于开关柜中部 主要根据负荷等级选择高压开关柜的型号 一般情况下 一 二级负荷选 择移开式开关柜 如 KYN2 JYN1 型开关柜 三三级负荷选择固定式开关柜 如 KGN 型开关柜 所选开关柜技术参数如下表 表 6 14 JYN1 35 型开关柜技术参数 型号额定电压 KV 额定电流 A 类别形式 JYN1 35351000单母线移开式 表 6 15 KYN 10 型开关柜技术参数 型号额定电压 KV 额定电流 A 类别形式 KYN 1010630 2500单母线移开式 表 6 16 KGN 10 型开关柜技术参数 型号额定电压 KV 额定电流 A 类别形式 KGN 1010630 1000单母线固定式 7 变电所的防雷保护 8 1 变电所防雷概述 雷电引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害 因此 在变电所和高压输电线路中 必须采取有效的防雷措施 以保证电器设 备的安全 运行经验表明 当前变电所中采用的防雷保护措施是可靠的 但是 雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有统计性 故防雷措施也是相对的 而 不是绝对的 变电所的雷电危害主要来自两个方面 一个是直接雷击变电所的建筑物 构筑物或装设在露天的设备 强大的雷电冲击电流通过被击物泄放入地时 引 起机械力破坏和热破坏 另外一个是雷电感应产生的高电压波沿输电线路侵入 变电所内 使主要电气设备对地绝缘击穿或烧毁 所以对于直接雷击破坏 变 电所一般采用安装避雷针或者避雷线保护 对于沿线路侵入变电所的雷电侵入 波的防护 主要靠在变电所内合理地配置避雷器 8 2 避雷针的选择 防直击雷最常用的措施是装设避雷针 它是由金属制成 比被保护设备高 电力工程基础课程设计 22 并具有良好的接地装置 其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中 从而 保护了附近比它矮的设备 建筑免受雷击 避雷针的设计一般有以下几种类型 1 单支避雷针的保护 2 两针避雷针的保护 3 多支避雷针的保护 本次设计采用单支避雷针进行防直击雷的保护 避雷针的保护范围是指被保护物在此空间范围内不致遭受雷击而言 单支 避雷针的保护范围是一个旋转的圆锥体 避雷针的保护半径 rx可按下式计算 即 当时 phhr xx hhx5 0 9 1 当时 phhr xx 25 1 hhx5 0 9 2 式中 h 避雷针高度 单位 m hx 被保护物的高度 单位 m p 高度影响因数 当时 p 1 当时 mh30 mh30 h p 5 5 这次选择在距变电所外 10m 的地方装设单支避雷针 安装在进线终端塔顶 塔顶高度为 21m 针高 12m 取 33m 作为计算高度 表 9 1 避雷针保护范围计算表 h m p m x h m x r 针号 避雷针高度 高度影响因 数 被保护物高 度 保护半径 保护范围 1330 9617 015 36 1 1330 968 032 16 1 1330 964 039 84 1 8 3 避雷器的选择 目前在新建或技术改造的变电所中 一般都选用氧化锌避雷器 作为电力 变压器等电气设备的大气过电压 操作过电压及事故过电压的保护设备 氧化 电力工程基础课程设计 23 锌避雷器与阀型避雷器相比 具有残压低 无续流 通流容量大 性能稳定和 动作迅速等优点 1 35kV 侧避雷器的选择 1 按额定电压选择 35kV 系统最高电压 40 5kV 相对地电压为 40 5 23 4kV 避雷器相对地电压为 1 25U 1 25 40 5 50 6kV 取避雷器3 额定电压为 53kV 2 按持续运行电压选择 35kV 系统相电压 23 4kV 选择氧化锌避雷器持续 运行电压 40 5kV 此值大于 23 4kV 3 标称放电电流的选择 35kV 氧化锌避雷器标称放电电流选择 5A 4 雷电冲击残压的选择 35kV 额定雷电冲击外绝缘峰值耐受电压为 185kV 内绝缘耐受电压为 200kV 计算避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残