风力发电站课程设计

PAGE PAGE1XXXX大学课程设计课课程工厂供电课程设计题目风力发电厂电气主接线设计院系电气信息工程学院电气工程系专业班级XXXXXX学生姓名XXX学生学号XXXXXXXXXXX指导教师XXXxxXXXXXXX大学课程设计任务书课程工厂供电课程设计题目风力发电厂电气主接线设计专业XXXXXX姓名XX学号XXXXXXX主要内容：风力发电场规划装机22台总容量为3.63万千瓦。本工程以110KV电压接入系统。风电场所发电能通过一110kv架空输电线路接入山下110kv变电所。风力发电场规划装机22台，总容量为3.63万千瓦。风电场单机容量采用1650MW，出口电压690V，每台风机配置一台箱式变电站。根据风电场装机规模及接入系统电压等级，风电场输变电系统采用二级升压方式。其它各项设计，均应根据本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求进行设计。参考资料：[1]杨建贡.电厂电器主接线设计的技术要求与分析[J].科技风.2010(21)[2]司璐璐.某工厂变电所主接线方案的设计与选型[J].科技信息.2012(36)[3]张娜.浅谈风电场电气一次系统设计[J].科技风.2009(23)[4]杨建贡.电厂电器主接线设计的技术要求与分析[J].科技风.2010(21)[5]吴浩.某终端变电所主接线方案探讨[J].科技信息(学术研究).2008(23)完成期限2014.11.17至2014.11.23指导教师专业负责人2014年11月14日工厂供电课程设计（报告） 目录TOC\o"1-2"\h\z\u1设计要求 12工程概况 12.1电力系统情况 13电气主接线 23.1风电场升高电压选择 23.2风机—箱变组合 33.3升压变电站主接线设计 43.4主变台数、容量和型式的确定 53.5场用变变台数确定及接线方式 64短路电流的计算 74.1短路电流计算的目的 74.2风电场短路计算难点 84.2短路电流的计算 95主要电气设备选择 115.1电气设备选择的一般原则 115.2集电线路 125.3高压断路器的选择 125.4隔离开关的选择 135.5电流互感器的配置和选择 135.6电压互感器的配置和选择 146防雷接地方案 156.1建筑物的防雷措施 166.2避雷器 177继电保护方案设计 187.1系统继电保护技术原则 187.2线路保护方案 207.3主变压器保护 208结论 21参考文献 22PAGE3 1设计要求（1）根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式。（2）确定风力发电机的台数与容量、类型。（3）选择风力发电厂主结线方案及高低压设备和进出线。（4）场用变变台数确定及接线方式。（5）主要电气设备选择。（6）防雷接地方案。（7）选择整定继电保护装置。2工程概况我国的风能储量丰富分布广泛，因此发展风能成为我国调整能源结构、增加能源产量的较好选择。另外，风能在解决偏远地区用电方面也有不可替代的作用。本文首先对风力发电机系统和工程概况分析，选定集电线路主接线，再由电能通过集电线路进入升压站参数，进行电气设备选型。某风力发电场座落在海拔1200多米高山区。总装机容量是3.63万千瓦。设计安装22台1.65兆瓦的风力发电机组机，年发电量将近6千万度。2.1电力系统情况该市现拥有电源装机容量2263.616MW。其中水电1467.116MW，火电796.5MW。拥有220KV变电所5座，110KV变电所10座。风力发电厂所属的县目前无火力电源,现有水电装机100MW,区内主要电源为某水电站(3³12MW)。2006年统调电量约为70MW,0.294TWh;预计到2010年为92MW,0.394TWh;2015年为147MW,0.689TWh;2020年为214MW,1.039TWh。目前拥有220kV变电所1座,110kV公用变电站3座。预计到2010年,110kV电网将新建110kV变2座,扩建110kV变1座。因此，从该县电网的整体供电趋势来看，近期县电网供电形势还将非常严峻。改变这一局面的有效办法就是在增加变电容量的同时开发新的电力资源。该风电场投产后对改善和缓解供电压力起到积极作用。风力发电场规划装机22台。总容量为3.63万千瓦。本工程以110KV电压接入系统，风电场所发电能通过一回110kv架空输电线路接入山下110kv变电所。3电气主接线现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。(1)运行的可靠断路器检修时是否影响供电气设备和线路故障检修时停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。(2)具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式达到调度的目的。而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。(3)操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。(4)经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。变电站电气主接线的选择主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。3.1风电场升高电压选择风电场单机容量采用1650MW，出口电压690V。每台风机配置一台箱式变电站。根据风电场装机规模及接入系统电压等级，风电场输变电系统采用二级升压方式。箱变电压有两个电压等级可供选择。箱变高压侧为10kv风电机出口电压690经箱式变电站升压至10kv后接入风电场升压站。经升压站主变压器二次升压至110kv接入系统箱变高压侧为35kv。风电机出口电压690v经箱式变电站升压至35kv后接入风电场升压站。经升压站主变压器二次升压至110kv接入系统。下面对两种箱式升压站进行经济性比较细见表1。表1电能损耗（折算为经济）比较表10kw35kw备注序号名称规格（万元）/年（万元）/年110kv箱变损耗YBF-10/0.69-180046.722台235kv箱变损耗YBF-40.5/0.69180050.4822台3110/10k主变损耗SFZ9-40000/110/1025.21台4110/35k主变损耗SFZ9-40000/110/3533.3510kv线路损耗10kvLGJ-12061.0635kv线路损耗35kvLGJ-12028.4合计132.9112.18差价0-20.72说明：1.变压器负载损耗GB/T6451,线路参数查手册。2.10kv线路电流取3台风力发电机电流。3.35kv线路电流取8台风力发电机电流。4.最大运行时间取2200h损耗时间取1000h。5.电价取0.5元/kwh。比较结论：箱变高压选择10kv设备投资小，年运行费用大。箱变高压选择35kv设备投资大，年运行费用小。经综合比较，本工程箱式变电站高压采用35kv电压等级。3.2风机—箱变组合风力发电机单机容量1650kw，出口电压为690v箱变升高电压为35kv。一机一变组合具有投资低、电能损耗少、接线简单、操作方便等特点当一台箱变或一台风机故障时不影响其他风机正常运行。根据风电场单机容量小，数量多的特点为减少集电线路回路数来降低投资。本工程箱变高压侧采用联合单元接线，按风机的布置及线路走向划分风电场共设两组联合单元每11台一组。3.2.135kv箱变选择（1）台数的确定，根据一台风力发电搭配一台箱式变电站的方案。共需22台箱式变电站。（2）容量的确定单元接线中的箱式变电站容量应按发电机额定容量扣除本机组的负荷后，预留10％的裕度选择为=1.1(1-)/—风力发电机容量—通过箱式变电站的容量—风力发电机组用电（=10%）发电机的额定容量为1650kW，扣除机组用电后经过变压器的容量为：=1.1(1-)/QUOTE=1.65³0.9/0.85=1.747MVA由上计算结果选取容量为1800KVA的箱式变电站。3.3升压变电站主接线设计3.3.1升压变电站主接线设计的原则及基本要求（1）可靠性，供电可靠性是电力生产和分配的首要任务，主接线应首先满足这个要求。（2）灵活性，主接线应满足在调度运行、检修和扩建时的灵活性。（3）经济型，主接线在满足可靠性、灵活性等要求的前提下应做到经济合理。3.3.2升压变电站主接线方案的确定通过综合分析，确定35kV进线2回，出线1回。35kV采用单母线接线，110kv出线一回，110kv采用变压器线路主接线。详见图二图1升压变电站一次部分主接线3.4主变台数、容量和型式的确定3.4.1选择变压器的一般原则(1)相数的确定：330KV及以下的电力系统中，一般都选用三相变压器，因为单相变压器投资大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，500KV及以下电力系统中主变相数的选择，更重要的是考虑负荷和系统情况，保证供电可靠性，一般选用单相变压器。(2)绕组数的确定：发电厂以升高级向用户供电，或于系统连接时，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器，按发电机的额定容量也可采用自耦变压器，一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂，多采用三绕组变压器。(3)接线组别和调压方式的确定：有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。(4)升，降压结构的确定：分升压结构和降压结构，发电厂一般采用升压结构，即低压绕组在中间。3.4.2台数的确定本风力发电场总装机容量为36.3MW，根据容量主变压器可选择两台20000KVA或一台40000KVA变压器。由于本风电场总装机容量不大，且110kv侧只有一回出线；同时出于经济考虑，设置两台20000kVA变压器比设置一台40000kVA变压器增加35kV、110kV高压设备投资约为240万元。因此本工程确定装设一台40000kVA变压器。3.4.3容量的确定去除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。双绕组变压器=1.1QUOTE(1-)/—风力发电机容量—通过箱式变电站的容量—风力发电机组用电（=10%）发电机的额定容量为1650kW，扣除机组用电后经过变压器的容量为：=1.1(1-)/QUOTE=36.30.9/0.85=1.747MVA故主变参数如表2所示：表2主变压器参数表型号额定容量（kVA）额定电压（kV）损耗（kW）空载电流（%）短路阻抗（%）联结组标号高压高压分接低压空载负载SFZ9-40000/11040000110±8×1.25%10.540.41560.5810.5YNd11鉴于风电场的特殊环境，建议主变压器布置在户内。3.5场用变变台数确定及接线方式发电厂在电力生产过程中，有大量电动机拖动的机械设备，用以保证主要设备和辅助设备的正常运行，这些电动机及全厂的运行操作，试验、修配、照明等用电设备的总的耗量称厂用电，可见其地位重要性。3.5.1场用变台数的确定本工程场用电设2台场用变压器，其中一回场变电源引自升压站35kV电压母线，另从当地电网引接一回35kV专用回路作为厂用电备用电源。3.5.2站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。故站用变参数如表3所示：表3场用变压器参数型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压高压高压分接范围低压SCB-200/1011，10.5，10±5%0.4D,yn4SCB-200/3533，35，38.5±5%0.4D,yn111.03.12.263.5.3场用变接线方式本风力发电场设计安装两台厂用电变压器。一台是用于由电网接入升压站的10kV备用电源的变压器，型号为SCB-200/10；另一台是35kV母线上接下来的场用变压器，型号为SCB-200/35。两台变压器之间采用备用电源自动投入装置连接，保证升压站不停电。场用变接线如图2所示。图2场用变压器接线方式4短路电流的计算4.1短路电流计算的目的在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的计算。（1）选择有足够机械稳定度和热吻定都的电气设备，例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的点动力稳定度；时段若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算指定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。（2）为了合理地配置各种继电保护与和自动装置并正确整定参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道系统中某些节点的电压值。（3）在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采用限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电路计算。4.2风电场短路计算难点（1）仅从系统角度考虑，将风场等效为一个大的风电机组，忽略了风场内部机电线路的影响。但风场集电线路的电压等级低，线路长，风场的等值功率因数与单机组差别较大，因此不能忽略集电线路阻抗。（2）有些计算考虑了风场内架空线路或电缆线路的影响，将多台风电机组的高压侧汇集，经一条线路接到主变低压侧；但未考虑各个风机之间的集电线路，与实际接线系统差别较大。由此可见，目前研究所选取的短路点大都是风场升压站的主变高压侧，面对主变低压侧及风场内各个风机之间的短路计算少有研究。4.2.1风电场短路计算处理思路就双馈感应异步发电机而言，在短路电流计算中，本课题的处理思路为：（1）风力发电机出口到箱变低压侧的线路短路时，直接相连的风机不具备向短路点提高短路电流的能力；（2）由于双馈电机运行的稳定性，箱变高压侧到升压站35kV母线的集电线路及主变高低压短路时，把发电机组作为同步发电机处理。当系统侧向0.69kV短路点提供短路电流。根据风机厂家的要求，当0.69kV侧发生短路故障时，为降低系统提供给故障点的短路电流。选择的变压器阻抗电压都比较大。因此风场的实际运行情况是：若风机出口0.69kV侧发生短路，相连的风电机组退出运行，而系统侧经过箱式变压器向故障点提供短路电流。4.2.2风电场短路点选择根据某一实际风电工程为据，选取具有代表性的几个典型短路点：d1点——110kV母线d2点——35kV母线d3点——35kv单回集电线路末端（箱变高压侧）d4点——0.69kV风力发电机出口4.2短路电流的计算图4.系统等值电路图短路点选择：d1：110kV出线d2：35kV母线d3:1#集电线路出线=1.1(1-)/QUOTE设基准值：=100MVA=VaV查表得知：LGJ-120X=0.416/KM各元件电抗标么值如下：X1*=0.165×(/)=0.033X2*=VS%×(/)=0.105×(100/40)=0.2625X3*=X×L×(/38.5²)=2.08×0.0675＝0.1404经网络化简各短路点电抗标么值为：Xd1*=0.033Xd2*=Xd1*+X2*=0.033+0.2625=0.2955Xd3*=Xd1*+X2*+X3*=0.033+0.2625+0.1404=0.4359查短路电流周期分量计算曲线数字得：Id1*=30.303Id2*0.1=19.156Id2*4=13.665Id2*=3.993Id2*0.2=3.073Id2*4=3.043Id3*=2.500Id3*0.2=2.179Id3*4=2.624有名值计算：在网络的110kV电压级的基准电流为IB=500/(×115)kA=2.510kA当d1点短路时，短路电流为(kA)Id1=30.303×2.510=76.061在网络的35kV电压级的基准电流为IB=500/(×37)kA=7.802kA当d2点短路时，短路电流为(kA)Id2=3.993×7.802=31.153Id2·0.2=23.976Id2·4=23.741当d3点短路时，短路电流为(kA)Id3=2.500×7.802=19.505Id2·0.2=17.001Id3·4=2.624表4各短路点短路电流有名值短路点电压等级(kV)短电流有名值（kA）0s0.2s4sd111076.06148.08234.299d23531.15323.92623.741d33519.50517.00120.472起始次暂态电流和冲击电流计算：起始次暂态电流就是短路电流周期分量的初值。d1短路时,=0.85=Id1=170.713kA短路容量：S′=×170.713×115=34002.615MVAd2短路时:=Id2=57.633kA短路容量：S′=×57.663×37=3695.276MVAd3短路时:=Id3=36.084kA短路容量：S′=×36.084×37=2312.407MVA5主要电气设备选择由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。5.1电气设备选择的一般原则（1）应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。（2）应满足安装地点和当地环境条件校核。（3）应力求技术先进和经济合理。（4）同类设备应尽量减少品种。（5）与整个工程的建设标准协调一致。（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。5.2集电线路按风机—箱变联合单元接线的原则，箱变35kv高压侧联合后形成35kv集电线路，集电线路共2回。集电线路以架空线路为主，每台风机引至35kv架空线以及35kv架空线进入110kv升压部分采用交联铠装电缆。最终每回集电线路接至风电场110kv升压变电站35kv母线。输电线路采用国家标准《钢绞线及钢芯铝绞线》（GB1179）中的LGJ-120/20型稀土锌铝合金镀层钢芯铝绞线，接地采用GJ-35钢绞线。导线、接地采用防震锤保护。5.3高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。(1)型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。(2)选择断路器时应满足以下基本要求：①在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。②在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。③应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。④应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知5.4隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：（1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。（2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。（3）隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。（4）隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。（5）隔离开关的结构简单，动作要可靠。（6）带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。又根据最大持续工作电流及短路电流得知。5.5电流互感器的配置和选择5.5.1参数选择(1)技术条件①正常工作条件——一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数③承受过电压能力——绝缘水平，泄露比(2)环境条件环境温度，最大风速，相对湿度。5.5.2型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。110KV侧CT的选择根据《设计手册》35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用L(C)系列。出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。①35kV出线：Imax=1.05×36.3/(1.732×37×0.85)=628.75A故选用LCZ-35型CT②热稳定校验tk=1SQk=(tk/12)×（I″2＋10I2tk/2＋I2tk）=611.14<It2=652=4225表5电流互感器校验表计算数据LCZ-35UNS=35kvUN=35kvImax=628.75AIN=800AQk=2505.776kA2sI2tt=652=4225kA2sIsh=57.633kAIes=65KA5.6电压互感器的配置和选择5.6.1参数选择(1)技术条件①正常工作条件——一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷②承受过电压能力——绝缘水平，泄露比距。(2)环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。(3)型式选择1.6～20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。2.35～110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。5.6.2110kV侧电压互感器选择《电力工程电气设计手册》248页，35-110KV高压装置一般采用六氟化硫绝缘式电式互感器，接在110KV线路侧的电压互感器。110KV电压互感器放置在高压开关柜中，所以选用JDQXF—110，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。表6六氟化硫绝缘式电压互感器参数（110kV）型号额定电压（V）二次绕组额定输出（VA）电容量载波耦合电容一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5级1级高压电容中压电容JDQXF-110110000/100/100150VA300VA12.55010准确度为:电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用YDR-110型电容式电压互感器。35kV母线PT选择：选一台单相六氟化硫绝缘电压式互感器——JDQXF—35。表7JDQXF-35电压互感器参数型号额定电压(v)接线方式一次绕组二次绕组剩余电压绕组JDQXF-3535000/100/100/3Y/Yo/准确度测量准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5级。PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。6防雷接地方案发电厂是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如故发生闪络,就会损坏设备。风力发电场的雷害事故来自两个方面:一是雷直击升压站;二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和辅设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针(线)之间留有一定距离，因为雷直击避雷针(线)瞬间的地电位可能提高。如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线)对电气设备的反击或闪络。逆闪络一旦出现,高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏。为了避免这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有:避雷针﹑避雷线﹑避雷器和防雷接地等装置。6.1建筑物的防雷措施6.1.1防直击雷的措施（1）装设独立的避雷器、架空避雷线或架空避雷网（网格尺寸5m×5m或6m×4m）保护，突出屋面的物体（如风帽、放散管等）均处于接闪器的保护范围内。（2）对有排放爆炸危险的气体、蒸汽或粉尘的管道（如放散管、呼吸阀及排风管等）的管口外一定空间（见GB50057-1994规定）也应处于接闪器的保护范围内。（3）独立避雷针、架空避雷线（网），应有独立的接地装置，每根引下线的冲击接地电阻不宜大于10QUOTE，在高土壤电阻率地区可适当增大冲击接地电阻。（4）独立避雷针、架空避雷线（网）的支柱及其接地装置至保护建筑物及与其有联系的金属物（如管道、电缆等）之间的距离。（5）架空避雷线（计入弧垂）至屋面和各种突出屋面的物体（如风帽、放散等）之间的空气距离。（6）架空避雷线至屋面各种凸出屋面的物体（如风帽、放散等）之间的距离（7）独立避雷针的杆塔、架空避雷线的每一段及架空避雷网的每一支柱，应至少设一根引下线。对金属制成的或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作用为引下线。6.1.2防雷电感应措施（1）为防止静电感应产生火花，建筑物内的金属物（如设备、管道、构架、电缆外皮及钢屋架等）和凸出屋面的金属物（放散管、风管等）均应接到防雷电感应的接地装置上，金属屋面和钢筋混凝土屋面（其中钢筋宜绑扎或焊接成电气闭合回路）沿周边每隔18-24m应采用引下线接地一次。（2）为防止电磁感应产生火花，平行敷设的长金属物。如管道、构架和电缆金属外皮等，相互间净距下雨100mm时，应每隔不大于30m用金属线跨接；交叉净距小于100mm时，交叉处应用金属线跨接，对有不少于5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不用金属线跨接。（3）防雷电感应的接地装置，其工频接地电阻R不大于10QUOTE，并应和电气设备接地装置共用；除保护防雷建筑物的独立接闪器的接地装置外，防雷接地装置宜和电力、店子设备的接地装置公用，但对电力、电子设备应考虑过电流保护措施。6.2避雷器避雷器主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种类型，他们的主要作用是限制大气过电压，在高压系统中还可用来限制内部过电压。管型避雷器的伏秒特性曲线比较陡，适合于线路防雷保护，阀型避雷器和氧化锌避雷器的伏秒特性曲线比较平坦，和变电所内被保护设备的伏秒特性配合合理，保护性能较好。所以本设计采用氧化锌避雷器。6.2.1接地装置选择的原则无论是工作接地还是保护接地，都是经过接地装置与大地连接，接地装置包括接地体和接地线两部分。升压站接地装置主要由扁钢、圆钢、角钢和钢管组成，埋于地下0.5～1m处。圆钢直径≥10mm，扁钢截面积≥100mm2，扁钢及角钢厚度≥4mm，钢管壁厚≥3.5mm。在腐蚀性比较弱的土壤中，应采用热镀锌等防腐蚀或加大截面积。接地线应与水平埋设接地体截面积相同。（1）人工垂直接地体长度采用2.5m。人工垂直接地体与水平接地体间的距离一般采用5m，不小于垂直接地体长度。（2）人工接地体应远离高温影响使土壤电阻率升高的场所。（3）在高电阻地区，采用降低接地装置电阻措施。（4）为降低跨步电压防止直击雷，人工接地装置距建筑物出口及人行道不应小于3m。否则应采用下列措施之一：①水平接地体局部埋深不应小于1m；②水平接地体局部包以绝缘物（如50～80mm厚的沥青层）；③采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80mm厚的沥青层，其宽度超过接地装置2m。降低跨步电压和接触电压还可以采用降低接地装置的接地电阻，埋设均压网、带等措施。埋在土壤中的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。7继电保护方案设计继电保护配置的原则是首先满足继电保护的四项基本要求，即满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性。然后各类保护的工作原理、性能结合电网的电压等级、网络结构、接线方式等特点进行选择，使之能够有机配合起来，构成完善的电网保护。7.1系统继电保护技术原则7.1.1线路保护原则（1）配置原则=1\*GB3①每回110kV线路的电源侧变电站一般宜配置一套线路保护装置，负荷侧变电站可以不配。保护应包括完整的三段相间和接地距离、四段零序方向过流保护。=2\*GB3②每回11kV环网线及电厂并网、长度低于10km短线路宜配置一套纵联保护。=3\*GB3③三相一次重合闸随线路保护装置配置，重合闸可实现“三重”和停用方式（2）技术要求=1\*GB3①线路保护应适应用于系统一次特性和电气主接线的要求。=2\*GB3②线路两侧纵联保护配置与选型应相互对应，若两侧二次电流相同，主保护的软件版本应完全一致。=3\*GB3③被保护线路在空载、轻载、满载条件下，发生金属性和非金属性各种故障i安路保护应正确动作。外部故障切除，外部故障转换，故障切除瞬间功率倒向及系统操作等情况下，保护不应动作。=4\*GB3④在线路发生振荡时保护不应误动，振荡过程中再故障时，应保证可靠切除故障。=5\*GB3⑤主保护整组动作时间不大于10ms（不包括通道传输时间）；返回时间不大于30ms（从故障切除到保护出口接点返回）。=6\*GB3⑥在带偏移特性保护段反向出口时应能正确动作，不带偏移特性保护段应可靠不动。=7\*GB3⑦手动或自动重合于故障线路时，保护应瞬时可靠地三相跳闸；而合于无故障线路时应不动作。=8\*GB3⑧保护装置应具有良好的滤波功能，具有抗干扰和抗谐波的能力。在系统中投切变压器、静补、电容器等设备时，保护不应误动作。=9\*GB3⑨重合闸应按断路器装设，只实现一次重合闸，在任何情况下不应发生多次重合闸。由线路保护出口起动。断路器无故障跳闸应起动重合闸。7.1.2母线保护原则（1）配置原则=1\*GB3①双母线接线应配置一套母差保护。=2\*GB3②单母线分段接线可配置一套母差保护。（2）技术要求=1\*GB3①母线差动保护要求采用具有比率制动特性原理的保护，设置大差和各段母线的小差保护。大差作为母线区内故障的判别元件，小差作为母线故障的选择元件。还应具有抗电流互感器饱和能力，负荷电压闭锁，故障母线自动选择，运行方式自适应，母联、分段失灵和死区保护等功能。=2\*GB3②母线发生各种接地和相间故障包括两组母线同时或相继发生的各种相间和接地故障时，母线差动保护应能快速切除故障。③母线差动保护装置不应因母线故障时有流出母线的电流而引起拒动。④母线保护不应受电流互感器暂态饱和的影响而发生不正确动作，允许使用不同变比的电流互感器。⑤母线差动保护应具有复合电压闭锁出口回路措施。电压按母线闭锁。母线联断路器及分段断路器不经电压闭锁。⑥具有电流电压回路断线告警功能，电流回路断线除告警外，还应闭锁母差保护。时间要求母线保护整组动作时间20ms；母线保护动作返回时间30ms。7.1.3主变压器保护原则（1）配置原则①主变压器微机保护可按主、后分开单套配置，主保护与后备保护宜引自不同的电流互感器二次绕组。或采用一体双套配置，每套保护分别对应不同的电流互感器二次绕组。②变压器应配置独立的非电量保护。（2）技术要求①当高压侧为内桥接线时，要求各侧电流互感器分别引入差动保护装置。②高压侧配置负荷电压闭锁过流保护，保护动作延时跳开变压器各侧断路器；中性点设置间隙的主变压器，配置中性点间隙电流保护、零序电压保护，保护动作延时跳开主变压器各侧断路器；配置零序电流保护，保护动作第一时限跳开高压侧母联断路器，第二时限跳开主变压器各侧断路器。7.2线路保护方案7.2.135kV线路保护不接地系统配置微机型三段式相间电流保护及三相一次重合闸（架空线路）；低电阻接地系统还应配置零序电流保护。如果电流保护不能满足需要应根据实际选择配置相间距离保护或全线速动保护。7.2.235kV母线保护一般采用主变压器35kV侧速断，过流保护做为母线保护，不单独设置母线保护装置，如果35kV母线有馈出线，可配置专用微机型电流差动保护。7.3主变压器保护7.3.1基本技术条件（1）交流电源。频率：50Hz，允许偏差；波形；正弦，畸变系数不大于5%；额定电压：单项220V，波形畸变不大于-15%~+10%。（2）直流电源。额定电压：220V（110V），电压波动范围为额定电压的80%~110%；波动系数不大于5%。（3）额定参数。交流额定电压：100V，100/V；交流额定电流：1A（5A）。（4）绝缘。负荷GB/T15145-19943.103.11条规定。（5）抗干扰性能及试验。在雷击过电压。一次回路操作、开关场故障及其他强干扰作用下，以及在二次回路操作干扰作用下，装置不应误动和拒动。（6）功率消耗。交流电流回路；当时，每相不大于0.5VA；交流电压回路；当额定电压时，每相不大于0.5VA；直流回路；正常工作时不大于50W,保护动作时不大于80W。7.3.2主变压器保护方案（1）主保护①差动保护、比率差动保护：保护动作跳开主变压器各侧断路器。②非电量保护：按住变压器厂的要求,装设瓦斯保护、压力释放、过流保护等非电量保护。跳闸型非电量瞬间或延时跳闸，非信号型非电量瞬间或延时跳闸，信号型非电量瞬间发信号。跳闸型非电量保护出口继电器动作时间范围为10-35ms，当其电压低于额定电压55%时应可靠不动做。（2）后备保护①高压侧配置复合电压闭锁过流保护，保护动作延时跳开主变压器各侧断路器；配置中性点间隙电流保护、零序电压保护，保护动作延时跳开主变压器各侧断路器；配置零序