城南变电所电气一次部分设计论文

兰州理工大学技术工程学院毕业论文摘要PAGEPAGE2摘要本次毕业设计的题目是《城南变电所电气一次部分设计》。根据设计的要求，在设计的过程中，根据变电站的地理环境、容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线，并选择各变压器的型号；进行参数计算、画等值网络图，并计算各电压等级侧的短路电流，列出短路电流结果表；计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备，并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备。随着科学技术的发展，网络技术的普及，数字化技术成为当今科学技术发展的前沿，变电站数字化对进一步提升变电站综合自动化水平将起到极大促进作用，是未来变电站建设的发展方向。基于这种发展的需求，该变电站采用EDCS-6200型变电站综合自动化。利用数字化技术来解决目前综合自动化变电站存在的问题已成为可能。本变电站就是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，并使通信网络化、模型和通信协议统一化、设备智能化、运行管理自动化。通过本次设计，学习了设计的基本方法，巩固三年以来学过的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变电站的全面了解。关键词主接线，短路电流，电气设备，主变保护，配电装置兰州理工大学技术工程学院毕业论文AbstractAbstractThisgraduationprojecttopicis:"TransformersubstationElectricityPartPreliminarydesign".Accordingtothedesignrequest,inthedesignprocess,accordingtothetransformersubstationgeographicalenvironment,thecapacityandvariousreturnroutesnumberdeterminedthetransformersubstationelectricityhostwiringandthestationuseelectricitythewiring,andchoosesvarioustransformersthemodel;Carriesontheparametercomputation,thepictureequivalentnetworkchart,andcalculatesvariousvoltagesranksidetheshort-circuitcurrent,liststheshort-circuitcurrentresulttable;Calculatesthereturnroutecontinuallyoperatingcurrent,chooseseachkindofhighpressureelectricalequipment,andverifiesvarioushighpressureunitaccordingtothecorrelationengineeringfactorandtheshort-circuitcurrentcomputedresulttable.Alongwiththescienceandtechnologydevelopment,thenetworkingpopularization,thedigitizedtechnologywillbecomenowthescienceandtechnologydevelopmentthefront,thetransformersubstationdigitizationtofurtherpromotesthetransformersubstationsynthesisautomationleveltogetuptothelimitthebigpromoteraction,isthefuturetransformersubstationconstructiondevelopmentdirection.Basedonthiskindofdevelopmentdemand,thistransformersubstationusesEDCS-6200thetransformersubstationsynthesisautomation.Solvesatpresentusingthedigitizedtechnologytosynthesizetheautomatedtransformersubstationexistencethequestionpossiblytobecome.Thistransformersubstationiscausesthetransformersubstationusingthedigitizedtechnologyinformationgathering,thetransmission,processing,theoutputprocesstodigitizecompletely,andcausesthecorrespondencenetwork,themodelandcommunicationprotocolunitizing,theequipmentintellectualization,themovementmanagementautomation.Throughthisdesign,hasstudiedthedesignessentialmethod,sincetheconsolidatedfouryearshavestudiedtheknowledge,raisestheindependentanalysisquestionability,moreoverdeepenstothetransformersubstationcomprehensiveunderstanding.KeywordsMainwiring,Short-circuitcurrent,Electricalequipment,Thehostchangestheprotection,Powerdistributionequipment兰州理工大学技术工程学院毕业论文目录目录绪论 1第1章变电站电气主接线设计及主变压器的选择 11.1主接线的设计原则和要求 11.1.1主接线的设计原则 11.1.2主接线设计的基本要求 11.2背景………………21.3主接线的设计 21.3.1设计步骤 21.3.2初步方案设计 21.3.3最优方案确定 31.4主变压器的选择 41.4.1主变压器台数的选择 41.4.2主变压器型式的选择 41.4.3主变压器容量的选择 51.4.4主变压器型号的选择 51.5站用变压器的选择 51.5.1站用变压器的选择的基本原则 51.5.3站用变压器型号的选择 6第2章短路电流计算 72.1短路计算的目的、规定与步骤 72.1.1短路电流计算的目的 72.1.2短路计算的一般规定 72.1.3计算步骤 72.2变压器的参数计算及短路点的确定 82.2.1变压器参数的计算 82.2.2短路点的确定 82.3各短路点的短路计算 92.3.1短路点d-1的短路计算(110KV母线) 92.3.2短路点d-2的短路计算(35KV母线) 92.3.3短路点d-3的短路计算(10KV母线) 102.3.4短路点d-4的短路计算 102.4绘制短路电流计算结果表 11第3章电气设备选择与校验 123.1电气设备选择的一般规定 123.1.1一般原则 123.1.2有关的几项规定 123.2各回路持续工作电流的计算 123.3高压电气设备选择 133.3.1断路器的选择与校验 133.3.2隔离开关的选择及校验 163.3.3电流互感器的选择及校验 173.3.4电压互感器的选择及校验 203.3.5母线与电缆的选择及校验 213.3.6熔断器的选择 23第4章无功补偿设计 254.1无功补偿的原则与基本要求 254.1.1无功补偿的原则 254.1.2无功补偿的基本要求 254.2补偿装置选择及容量确定 254.2.1补偿装置的确定 254.2.2补偿装置容量的选择 26第5章变电站配电装置的设计 275.1概述 275.2高压配电装置的选择 285.3电气总平面布置 295.3.1电气总平面布置的要求 295.3.2电气总平面布置 305.4本变电站的配电装置 30结论 43致谢 44参考文献 45附录 46兰州理工大学技术工程学院毕业论文绪论绪论电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。电力系统规划设计及运行的任务是：在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供可靠、充足、质量合格的电能。所以在本次设计中选择变电站电气部分的初步设计，是为了更多的了解现代化变电站的设计规程、步骤和要求，设计出比较合理变电站。根据设计要求的任务，在本次设计中主要通过变电站电气主接线、短路电流计算、设备选择与校验、无功补偿、主变保护和配电装置部分的设计，使我对三年来所学的知识更进一步的巩固和加强，并从中获得一些较为实际的工作经验。由于在设计中查阅了大量的相关资料，所以开始逐步掌握了查阅，运用资料的能力，又可以总结四年来所学的电力工程的部分相关知识，为我们日后的工作打下了坚实的基础兰州理工大学技术工程学院毕业论文第1章变电站电气主接线设计及主变压器的选择第1章变电站电气主接线设计及主变压器的选择变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。1.1主接线的设计原则和要求1.1.1主接线的设计原则考虑变电站在电力系统的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。考虑近期和远期的发展规模变电站主接线设计应根据5~10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。考虑主变台数对主接线的影响变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。考虑备用量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。1.1.2主接线设计的基本要求根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：断路器检修时是否影响供电；线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；变电站全部停电的可能性。灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。1.2背景某县城，距省城40公里，城区总用地10平方公里，县城建成区面积为6平方公里，现有人口30600人，其中固定人口25000人，流动人口5600人。县城南侧3公里有高速公路通过，有一条省级公路穿城而过，具有便利的交通运输条件，是具有农、工、副经济发展潜力的地区。未来3-5年内在周边地区将形成几个上规模的小城镇。县城的引资政策开放，一批中小型企业正在新建。为了解决本地区电力负荷的增长带来的变电容量严重不足的矛盾，迫切需要供电容量增长。根据省政府批文，决定新建110kV县城变电所。1.变电所的建设规模：（1）实际了解的待建县城变电所各电压等级负荷数据，回路数，同时率等见表3，县城变电所每年负荷增长率5%，需考虑五年近期发展计划。变电所总负荷S110=K（S35+S10）（1+5%）5（2）新建县城变电所受电方案有两种：一是从110kVA变和220KvC变受电；二是从110KvB变和220kVC变受电。电力系统接线图如附图1所示。（3）电力系统中各厂、所、输电线等主设备的技术参数见表1、2。2.气象及地理条件：所址位于县城南约1.0公里，所址地形地势平坦，土石方开挖较少，地处海拔1670米，高于百年一遇最高洪水位。该地区气候，平均气温15℃，最高35℃，最低-15℃。地震基本烈度7º，污秽等级Ⅱ1.3主接线的设计1.3.1设计步骤电气主接线设计，一般分以下几步：拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保留2个技术上相当的较好方案。对2个技术上比较好的方案进行经济计算。对2个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。绘制最优方案电气主接线图。1.3.2初步方案设计根据原始资料，此变电站有四个电压等级：220/110/35/10KV，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。方案一：35KV侧采用单母分段接线，10KV侧采用双母线加旁路接线。方案二：35KV侧采用双母线接线，10KV侧采用双母线加旁路接线。两种方案接线形式如下：方案一方案二1.3.3最优方案确定技术比较在初步设计的两种方案中方案一：在初步设计的两种方案中，方案一：35KV侧采用单母分段接线；方案二：35KV侧采用双母线接线。由原材料可知，问题中未说明负荷的重要程度，所以，35KV侧采用单母分段接线。经济比较对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上35KV、10KV侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。由以上分析，最优方案可选择为方案一，即110KV侧为采用双母线接线，35KV侧为单母线形接线，10KV侧为单母分段接线。其接线图见以上方案一。1.4主变压器的选择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。1.4.1主变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。1.4.2主变压器型式的选择相数的确定在330kv及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。绕组数的确定在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。绕组连接方式的确定变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星接，35KV也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用角接。结构型式的选择三绕组变压器在结构上有两种基本型式。升压型。升压型的绕组排列为：铁芯—中压绕组—低压绕组—高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。降压型。降压型的绕组排列为：铁芯—低压绕组—中压绕组—高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。调压方式的确定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电所变压器配置，应选用无载调压变压器。1.4.3主变压器容量的选择变电站主变压器容量一般按建站后5~10年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷的50%~70%（35~110KV变电站为60%），或全部重要负荷（当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时）选择。即（1.1）式中N——变压器主变台数1.4.4主变压器型号的选择由所给材料可知：10KV侧35KV侧高压侧变电站用电负荷为：所以变电站最大负荷为：则：由以上计算，查《发电厂电气部分》第481页，选择主变压器型号如下：表1.1主变压器型号及参数型号及容量(KVA)额定电压(KV)连接组损耗(KW)阻抗电压(%)空载电流(%)空载短路高中高低中低高中低SFSL1-12000/11012182.5%38.522.5%10.5YN,yn0,d1122.712010.51761.3SFPSZF-120000/22023181.25%38.522.5%10.5Yn,D11,d1113940223.112.790.5其容量比为：220:120000/120000/120000,110:12000/12000/12000。1.5站用变压器的选择1.5.1站用变压器的选择的基本原则变压器原、副边额定电压分别与引接点和站用电系统的额定电压相适应；阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范围内，站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的；变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率。1.5.3站用变压器型号的选择参考《发电厂电气部分》第475页，选择站用变压器如下：表1.2站用变压器型号及参数型号额定容量(KVA)额定电压(KV)连接组损耗(W)阻抗电压(%)空载电流(%)空载短路SC10-200/1020010.5/0.4Y,yn0480186041.3第2章元器件介绍2.1变压器2.1.1变压器工作原理变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器输送的电能的多少由用电器的功率决定。2.1.2制作原理在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。2.1.3分类按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、\o"查看图片"

变压器原理氟化物（蒸发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。2.1.4电源变压器的特性参数工作频率\o"查看图片"

变压器原理变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。额定功率在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。额定电压指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。电压比指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。空载电流变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。空载损耗指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。效率指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。绝缘电阻表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。2.1.5音频变压器和高频变压器特性参数频率响应指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。通频带如果变压器在中间频率的输出电压为U0，当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时的频率范围，称为变压器的通频带B。初、次级阻抗比变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在最佳状态，传输效率最高。2.1.6低频变压器的技术参数对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能。对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。\o"查看图片"

变压器原理电压比：变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2式中n称为电压比(圈数比)。当n<1时，则N1>N2，U1>U2，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。变压器的效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即式中η为变压器的效率；P1为输入功率，P2为输出功率。当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。2.2断路器兰州理工大学技术工程学院毕业论文第2章短路电流计算第3章短路电流计算3.1短路计算的目的、规定与步骤3.1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。3.1.2短路计算的一般规定计算的基本情况电力系统中所有电源均在额定负载下运行。所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。所有电源的电动势相位角相等。应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3.1.3计算步骤选择计算短路点。画等值网络图。首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压）。将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。求计算电抗。由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到）。计算无限大容量（或）的电源供给的短路电流周期分量。计算短路电流周期分量有名值和短路容量。3.2变压器的参数计算及短路点的确定3.2.1变压器参数的计算基准值的选取：，取各侧平均额定电压主变压器参数计算220kv:由表1.1查明可知:U12%=23.1U13%=12.7U23%=9\U1%=0.5(U12%+U13%—U23%)=0.5（23.1+12.7—9）=13.4U2%=0.5(U12%+U23%—U13%)=0.5（23.1+9—12.7）=9.7U3%=0.5(U23%+U13%—U12%)=0.5（12.7+9—23.1）=—0.7电抗标幺值为：X1=0.9X2=0.65X3=—0.047由表1.1查明可知：电抗标幺值为：站用变压器参数计算由表1.2查明：系统等值电抗3.2.2短路点的确定此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110KV进线处短路与变压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：3.3各短路点的短路计算3.3.1短路点d-2的短路计算(35KV母线)网络化简为：图2.3d-2点短路等值图3.3.3短路点d-3的短路计算(10KV母线)网络化简为：图2.4d-3点短路等值图3.4绘制短路电流计算结果表总结以上各短路点短路计算，得如下短路电流结果表：表2.4短路电流计算结果表短路点编号基值电压基值电流支路名称支路计算电抗额定电流0S短路电流周期分量稳态短路电流0.2短路电流短路电流冲击值全电流有效值短路容量标幺值有名值标幺值有名值标幺值有名值公式2.55~2.71.52~1.62d-1371.5635kv1.815.60.568.7360.568.7360.568.73622.2813.29529.58d-210.55.510kv4.62550.21611.9040.21611.9040.21611.90430.35518.094206.177兰州理工大学技术工程学院毕业论文第3章电气设备选择与校验第4章电气设备选择与校验导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。4.1电气设备选择的一般规定4.1.1一般原则应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。4.1.2有关的几项规定导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条校核电器的基本使用条件。在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。表3.1各回路持续工作电流回路名称计算公式变压器回路馈电回路注：等都为设备本身的额定值。4.2各回路持续工作电流的计算依据表4.1，各回路持续工作电流计算结果见下表：表3.2各回路持续工作电流结果表回路名称计算公式及结果220KV进线Ig.max=110KV进线Ig.max==89.23A35KV母线Ig.max==259.82A35KV出线Ig.max==58.92A10KV母线Ig.max==454.68A10KV出线Ig.max==51.96A0.4KV母线Ig.max==255.25A4.3高压电气设备选择4.3.1断路器的选择与校验断路器型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，断路器选择的具体技术条件如下：电压：（3.1）电流：（3.2）开断电流：（3.3）式中：——断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；

——断路器的额定开断电流。动稳定：（3.4）式中：——断路器极限通过电流峰值；——三相短路电流冲击值。热稳定：（3.5）式中：——稳态三相短路电流；其中：，由和短路电流计算时间t，可从《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页，查短路电流周期分量等值时间t,从而计算出。断路器的选择根据如下条件选择断路器：电压：电流：，各回路的见表3.2。各断路器的选择结果见下表：表3.3断路器的型号及参数性能指标位置型号额定电压（KV）额定电流（A）额定断开电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（s）合闸时间（s）22KV侧LW-220220160040100400.30.06110KV侧OFPI-110110125031.58031.5(3)<0.03变压器35KV侧HB35361250258025(3)0.060.0635KV出线侧HB35361250258025(3)0.060.06变压器10KV侧HB-101012504010043.5(3)0.060.0610KV出线侧ZN4-10C1060017.329.417.3(4)0.050.2站用DW5-400380-400400其中：OFPI-110号断路器见《发电厂电气部分》第491页；HB35号断路器见《发电厂电气部分》第490页；HB-10号断路器见《发电厂电气部分》第489页；ZN4-10C号断路器见《电力工程电气设备手册—电气一次部分》第649页。断路器的校验校验110KV侧断路器=1\*GB3①开断电流：=2\*GB3②动稳定：=3\*GB3③热稳定：查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页得：则：经以上校验此断路器满足各项要求。校验变压器35KV侧断路器=1\*GB3①开断电流：=2\*GB3②动稳定：=3\*GB3③热稳定：查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页得：则：经以上校验此断路器满足各项要求。校验35KV出线侧断路器此断路器与35KV变压器侧断路器型号相同，且短路电流与校验35KV变压器侧断路器为同一短路电流，则：校验过程与校验35KV变压器侧断路器相同。校验变压器10KV侧断路器=1\*GB3①开断电流：=2\*GB3②动稳定：=3\*GB3③热稳定：查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页得：则：经以上校验此断路器满足各项要求。校验10KV出线侧断路器=1\*GB3①开断电流：=2\*GB3②动稳定：=3\*GB3③热稳定：查《发电厂电气部分课程设计参考资料》第112页得：则：经以上校验此断路器满足各项要求。4.3.2隔离开关的选择及校验隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。隔离开关的选择根据如下条件选择隔离开关：电压：电流：，各回路的见表3.2。各隔离开关的选择结果见下表：表3.4隔离开关的型号及参数开关编号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(s)(KA)220KV侧GW4-220220220010031.5110KV侧GW2-1101106005014(5)35KV变压器侧GW4-353510008023.7(4)35KV出线侧GW8-3535400155.6(5)10KV变电所GW4-10106005015.810JV出线侧GW9-10104002510其中：GW2-110型号隔离开关见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页；GW4-35型号隔离开关见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页；GW8-35型号隔离开关见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页；隔离开关的校验110KV侧隔离开关的校验=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此隔离开关满足各项要求。35KV变压器侧隔离开关的校验=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此隔离开关满足各项要求。35KV出线侧隔离开关的校验=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此隔离开关满足各项要求。4.3.3电流互感器的选择及校验电流互感器选择的具体技术条件如下：一次回路电压：（3.6）式中：——电流互感器安装处一次回路工作电压；——电流互感器额定电压。一次回路电流：（3.7）式中：——电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；——电流互感器原边额定电流。当电流互感器使用地点环境温度不等于时，应对进行修正。修正的方法与断路器的修正方法相同。准确级准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准等级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。=1\*GB3①与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下要求：与仪表相配合分流器、变压器的准确级为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级为0.5。仪表的准确级为1.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级0.5。仪表的准确级为2.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级1.0。=2\*GB3②用于电能测量的互感器准确级：0.5级有功电度表应配用0.2级互感器；1.0级有功电度表应配用0.5级互感级，2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器；2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用1.0级级互感器。=3\*GB3③一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级，零序接地保护可釆用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进行校验计算。动稳定校验：（3.8）式中：——短路电流冲击值；——电流互感器原边额定电流；——电流互感器动稳定倍数。热稳定校验：（3.9）式中：——稳态三相短路电流；——短路电流发热等值时间；——电流互感器原边额定电流。——t秒时的热稳定倍数。电流互感器的选择根据如下条件选择电流互感器：一次回路电压：一次回路电流：见表3.2。各电流互感器的选择结果见下表：表3.5电流互感器的型号及参数参数位置型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷(Ω)10%倍数1S热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级二次负荷(Ω)倍数220KV进线侧LB3-2202600/5B/0.50.540(3)100110KV进线侧LB-1102300/50.5/B0.5B2.02.01570183变压器35KV侧LCW-3515-1000/50.5/30.5/3242286510035KV出线侧LB-35300/50.5/B1/B20.5/0.5/B2B2/B2/B20.5B1B22.02.01555140变压器10KV侧LBJ-101000/50.5/D1/DD/D0.51D0.5<10509010KV出线侧LA-10300/50.5/31/30.5130.41075135其中：LB-110型号电流互感器见《发电厂电气部分》第498页；LCW-35型号电流互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第194页；LB-35型号电流互感器见《发电厂电气部分》第498页；LBJ-10型号电流互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第187页；LA-10型号电流互感器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第186页。电流互感器的校验110KV进线侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此电流互感器满足各项要求。变压器35KV侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此电流互感器满足各项要求。35KV出线侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此电流互感器满足各项要求。变压器10KV侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此电流互感器满足各项要求。10KV出线侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：=2\*GB3②热稳定：由校验断路器可知：经以上校验此电流互感器满足各项要求。4.3.4电压互感器的选择及校验电压互感器选择的具体技术条件如下：一次电压：（3.10）式中：——电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按《发电厂电气部分课程设计参考资料》第118页、表538进行选择。准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。二次负荷：（3.11）式中：——二次负荷；——对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。电压互感器的选择由电压互感器选择的技术条件及各侧使用情况：110KV侧：35KV侧：10KV侧：三侧电压互感器准确等级：1级参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》185页表5.44，三侧电压互感器选择如下表所示：表3.6电压互感器型号及参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级单相(屋外式)JCC5-2205001170JCC-11050010002000JDJ-3535000/1001502506001200JDZ-1010000/10080150300500其中：JCC5-220型号电压互感器见《电力工程电气设备手册电气一次部分》上册第589页JCC-110型号电压互感器见《电力工程电气设备手册电气一次部分》上册第587页；JDJ-35型号电压互感器见《电力工程电气设备手册电气一次部分》上册第587页；JDZ-10型号电流互感器见《电力工程电气设备手册电气一次部分》上册第587页。4.3.5母线与电缆的选择及校验35KV母线的选择按经济电流密度选择母线截面，35KV最大持续工作电流查表4.2得，采用铝母线，由《发电厂电气部分》第242页、图6.4查得时，经济电流密度则母线经济截面为：（3.14）参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》第142页、表5.14，选择35KV母线为：（）型矩形铝母线，平放，允许载流量。因实际环境温度，综合修正系数，故（3.15）可满足长期发热要求。10KV母线的选择及校验按经济电流密度选择母线截面10KV最大持续工作电流查表4-2得，采用铝母线，由《发电厂电气部分》第242页、图6.4查得时，经济电流密度则母线经济截面为：参考《发电厂电气部分》附表2.1，选用每相2条矩形铝导体，平方时，集肤效应系数因实际环境温度，参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》第114页、表5-17，综合修正系数，故时允许电流为：可满足长期发热的要求。热稳定校验由校验短路器可知，短路电流周期分量母线正常运行最高温度为：（3.16）参考《发电厂电气部分》243页、表6.3得：，则母线最小截面为：（3.17）满足热稳定。动稳定校验由短路电流计算结果表查得，短路冲击电流为：相间距离取（3.21）（3.22）（3.23）由、，参考《发电厂电气》图2.15得：同相条间应力为：（3.24）（3.25）,即每跨内满足动稳定所必须的最少衬垫数为2个。实际衬垫距为：满足动稳定的要求。10KV出线电缆的选择及校验按额定电压：按最大持续工作电流选择电缆面积S，查表3.2得：参考《发电厂电气部分》附表2-4、附表2.6，选择电缆，时，、。温度修正系数（3.26）其中为土壤温度参考《发电厂电气部分》附表2.9及附表2-10得土壤热阻修正系数,直埋两根并列敷设系数。允许载流量（3.27）满足长期发热要求。4.3.6熔断器的选择高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。熔断器选择的具体技术条件如下：电压：（3.28）限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为电流：（3.29）式中：——熔体的额定电流。——熔断器的额定电流根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之间，或熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。断流容量：（3.30）式中：——三相短路冲击电流的有效值。——熔断器的开断电流。熔断器的选择依据以上熔断器选择的技术条件，参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》166页表5-35，35KV和10KV熔断器如下表所示：表3.8熔断器的型号及参数系列型号额定电压(KV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RN2100.51000保护户内电压互感器RW9-35350.52000保护户外电压互感器其中：RN2型号熔断器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第166页；RW9-35型号熔断器见《发电厂电气部分课程设计参考资料》第165页；兰州理工大学技术工程学院毕业论文第4章无功补偿设计第5章无功补偿设计无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的50~100%。另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的75%和25%。因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的1~2倍。由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。5.1无功补偿的原则与基本要求5.1.1无功补偿的原则根据技术规程规定按主变容量的10%～20%进行无功补偿；分级补偿原则，按主变无功损耗减去电缆充电功率确定无功补偿的容量；且10KV和110KV侧电压不能低于标称电压；在轻负荷（2%～30%主变容量计时）时由于电缆充电功率的影响，其充电功率与补偿功率近似抵消；5.1.2无功补偿的基本要求电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力和一定的检修备用、事故备用。在正常运行方式时，突然失去一回线路，或一台最大容量的无功补偿设备，或一台最大容量的发电机（包括失磁）之后，系统无功电源事故备用的容量方式及配电方式，应能保持电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；在正常检修运行方式时，若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定。对于110KV及以上系统的无功补偿，应考虑提高电力系统稳定性的作用。5.2补偿装置选择及容量确定5.2.1补偿装置的确定同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（＞0.95）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。静电补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级500KV变电所中。并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于本次设计的变电站为110KV降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。所以选择并联补偿装置。5.2.2补偿装置容量的选择负荷所需补偿的最大容性无功量计算参考《电力系统电气设备选择与实用计算》第202页，利用电容器改善功率因数需要补偿的无功量为：（4.1）式中：——负荷所需补偿的最大容性无功量（Kvar）——母线上的最大有功负荷（KW）——补偿前的最大功率因数角（）——补偿后的最小功率因数角（）——由所需补偿的容性无功值（Kvar/KW）则本站所需补偿的无功值为：（其中功率因数是由0.85补偿到0.9）电容器型号的选择参考《电力工程电气设备手册-电气一次部分》997页，选择电容器如下表：表4.1电容器参数型号额定电压（KV）额定容量（Kvar/KW）2400第6章变电所防雷保护设计6.1避雷针介绍一种避雷针避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一个金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电逐渐中和。避雷针规格必须符合GB标准,每一个级别的防雷需要的避雷针规格都不一样.[编辑本段]相关简介唐代《炙毂子》一书在记载了这样一件事：汉朝时柏梁殿遭到火灾，一位巫师建议，将一块鱼尾形状的铜瓦放在层顶上，就可以防止雷电所引起的天火。屋顶上所设置的鱼尾开头的瓦饰，实际上兼作避雷之用，可认为是现代避雷针的雏形。而早在以前，中国已经有了避雷针，一般以龙头为装饰，龙嘴里有避雷针头。法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所著的《中国新事》一书中记有：中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细的铁丝，直通地下。这种奇妙的装置，在发生雷电的时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿线睛行至地底，避免雷电击毁建筑物。这说明，中国古代建筑上的避雷装置，在大批量和结构上已和现代避雷针基本相似。[编辑本段]现代避雷针现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。“注意”：这个试验是很危险的，千万不要擅自尝试。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做雷电实验的第一个牺牲者。在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后，富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时，他就从两者的类比中作出过这样的推测：既然人工产生的电能被尖端吸收，那么闪电也能被尖端吸收。他由此设计了风筝实验，而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想，若能在高物上安置一种尖端装置，就有可能把雷电引入地下。富兰克林把这种避雷装置：把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。经过试用，果然能起避雷的作用。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。而避雷针在最初发明与推广应用时，教会曾把它视为不祥之物，说是装上了富兰克林的这种东西，不但不能避雷，反而会引起上帝的震怒而遭到雷击，但是，在费城等地，拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针，在大雷雨中却安然无恙。由于避雷针已在费城等地初显神威，它立即传到北美各地，随后又传入欧洲后来才进入亚洲。避雷针传入法国后，法国皇家科学院院长诺雷等人开始反对使用避雷针，后来又认为圆头避雷针比富兰克林的尖头避雷针好。但法国人仍然选用富兰克林的尖头避雷针。据说当时的法国人把富兰克林看作是苏格拉底的化身。富兰克林成了人们崇拜的偶像。他的肖像被人们珍藏在枕头下面，而仿照避雷针式样的尖顶帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。避雷针传入英国后，英国人也曾广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。但美国独立战争爆发后，富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将要诞生的美国的象征。据说英国当时的国王乔治二世出于反对美国革命的盛怒，曾下令把英国全部后家建筑物上的避雷针的尖头统统换成圆头，以示与作为美国象征的尖头避雷针势不两立，这真是避雷针应用史上一件有趣的事情。避雷针的种类：直击雷避雷针/特殊避雷针/提前预放电避雷针直击雷避雷针：适用于石化仓库、广电、加油站、建筑大楼、信标台，通信基站、气象台、军事基地、雷达机房、银行大楼特殊避雷针：适用于较高的建筑大楼微波通讯站、雷达基站、信标台，通信基站、军事基地、雷达机房、银行大楼、天文气象台等重要场所。提前预放电避雷针：当避雷针截受雷击时，由接闪体接闪，通过雷电波形处理装置，利用外壳与中心接地杆之间有3mm间隙，构成耦合电容，同时外壳通过一个电感线圈接地（中心接地杆）当下行先导接近接闪器时，由于频率极高，电感呈开路状态，电容对高频呈现短路特性，因此耦合电容作用下，接闪器表面电场强度迅速增加，直至触发雪崩过程，从而能在顷刻间将雷电流泄放入地，以至有效的达到防雷害保安全的目的。避雷针为什么要装在楼顶？带电的云,首先是从上往下运行,在高处安避雷针,就首先将云中的电放掉,以后到房子接触云的时候,就基本没有或只有少部分电而没有危险了．避雷针的引雷性能避雷针的防雷作用是它能把闪电从保护物上方引向自己并安全地通过自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至关重要的。避雷针的引雷性能已有实验和理论分析如下：一个竖立在平地的避雷针其引雷空域如图1所示〔1〕。其中简化包络线是一条抛物线，此线即为在正、负雷雨云下该避雷针的50％击针击地平均分界线。图中小圈为空中各点实验放电统计数据，表示模拟实验下行先导的针尖位置，黑圈表示百分之百击针，白圈表示百分之百击地，黑白各半表示50％击针及击地。雷击避雷针和地的放电强度与雷电极的极性有关：当雷的极性为正时，雷对避雷针的放电强度高于雷对地；当雷的极性为负时，雷对避雷针的放电强度略低于雷对地。所以在同样电压下雷电极对针的放电距离R与雷电极对地的放电距离H是不同的。根据长间隙放电的实验数据大致有：雷电极为负、地为正时，k＝R／H＝1．1；雷电极为正、地为负时，k＝R／H＝0．8～0．9，图2为雷击针地分界面的理论分析图，据此可以求出雷击避雷针和地的理论分界线。球式避雷针图中L为避雷针尖，其高度为h，P为雷电极头部，其对地高度为H，E为雷电极正下方的投影点，L、P之间的距离为R。当P点维持k等于某一常数在图面上运动时，其运动轨迹就是雷击避雷针和地的理论分界线。分界线以y轴为中心旋转就是立体的分界面。分界面内为雷击避雷针的空域，分界面以外为雷击大地的空域，分界面附近引下的雷击地面为散击区。分界线有3种：k＝0．9情况下其分界线为一椭圆；k＝1．1情况下其分界线为一双曲线；k＝1情况下其分界线为一抛物线，后者为一般分析避雷针接闪性能的理论基础，它是正负雷击情况的平均数。图2的分析结果与图1的实验结果是相一致的。结合避雷针的引雷空域再分析避雷针的保护范围问题，取k＝1的情况可得避雷针的保护作用，见图3。图3中O1L为避雷针，K为其高度的中点；MO2为被保护物，N为其高度的中点。假设雷击距离为hr，雷电先导端头位于P，PK（实线）为避雷针的引雷分界线，PN（虚线）为被保护物的引雷分界线，它的上部空域都在避雷针的引雷分界线以内。因此，距地面高度大于hr的雷击将被引向避雷针，被保护物MO2将免于雷击，这种现象称为截击效应；但当雷电先导从低于hr的右侧袭来时，避雷针将起不到保护作用，这称为对被保护物的侧击。所以以P点为圆心，以hr为半径作圆，此圆从避雷针顶点L经M地面O3点，它以下的部分就是雷击距离为hr时避雷针的保护范围。这一分析结果与按电气几何理论（EGM）滚球法推出的结果是一致的。EGM理论认为，雷电先导首先进入哪一物体的雷击距离就对那一物体放电，雷击距离是雷电流的函数〔2〕：hr＝10I0．65（1）式中hr为雷击距离，m；I为雷电流幅值，kA。美国R．H．Lee建议以10kA作为一般建筑物的临界电流Ic，小于这个雷电流幅值时不会造成雷击事故，其对应的临界雷击半径hrc为45m。这一观点把被保护物的耐雷水平与避雷针的保护率联系起来。我国防雷标准GB50057－94《建筑物防雷设计规范》规定三类防雷建筑物的避雷针保护范围按hrc为60m画定。运行经验表明这一规定符合我国通用建筑物的防雷要求。近年来一些学者对EGM理论又做了修正，称为先导传播模型理论（LPM）。该理论认为确定雷击点除了考虑雷击距离外尚需考虑迎面先导和下行先导的相对运动。一定几何形状和高度的地物能否被一定雷电流幅值的雷电击中，可用吸引半径Ra来表述。Ra不仅是雷电流的函数，也是地物高度的函数，并和地物的几何形状有关。因为不同形状和高度的地物，在同一雷电流的下行先导作用下感应的电场强度不同。Ra（I，h）＝2．83I0．63h0．40（2）式中Ra为吸引半径，m；I为雷电流幅值，kA；h为针状物高度，m。分析结果指出：当临界半径hrc大于避雷针高度h时，EGM所得保护半径比LPM要小，但不显著；当临界半径hrc小于针高h时，EGM所得保护半径比LPM要小许多，某些情况下甚致小50％左右；当针高h＞hrc时，EGM认为高出临界半径的针体部分没有保护范围，而LPM理论则认为保护半径随针体高度的增加而增加。根据对塔形建筑物吸引雷击次数随其高度增加而变化的观测以及长间隙放电棒对棒的实验结果都证明，避雷针的引雷能力随其高度的增加而增强，但增加的速度是变缓的。这对LPM的结论给予了支持，可见EGM滚球法未考虑吸引能力随高度变化是其保护范围偏小的原因。从理论角度看，滚球法是一种偏于保守、偏于严格的方法，它能对避雷针的保护区给出直观的物理图象。考虑迎面先导和下行先导的相对运动可得出避雷针的引雷空域，见图4。图中hr＝vzhT＋vxiaT（3）式中hr为雷击距离，即雷击半径，m；vzh为地物或避雷针上迎面先导的发展速度，m／s；vxia为地闪下行先导的发展速度，m／s；T为大气间隙的放电时延，s。参考图3可得到LPM理论的一切结论。避雷针的上部有一段可能自身遭受侧向雷击的空间，称为对针杆侧击区；高架避雷针的引雷能力强，当侧方袭来的下行雷电先导被避雷针引近而未能在针端接闪时，会出现闪电击中避雷针附近地面的情况，使得高架避雷针附近的地面落雷密度较该处平均落雷密度大，该地面称为散击区。高耸的建筑物和高架避雷针附近地面出现散击区，远离避雷针的地方雷击率不受避雷针的影响，称为正常区。避雷针周围空间侧击区、地面的保护区、地面的散击区和正常区见图5所示。按我国统计的雷电流幅值最大约为300kA，其对应的雷击