配电所的设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流配电所的设计.精品文档.摘要本次6KV配电所的设计包括负荷统计与电气设备的选择；供电系统的接线；变电所继电保护与防雷、接地系统。这项技术将引起电力行业有关部门的重视，成为变电站设计核心技术之一。电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点，就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。电力生产过程要求供需严格动态平衡，一旦失去平衡生产过程就要受到破坏，甚至造成系统瓦解，无法维持正常生产。随着经济的快速发展，全国乃至全世界凸现缺电局面，如何进一步优化调度，加强电力资源的优化配置，最大限度满足电力需求成为人们探讨的问题之一。又随着计算机技术、通信技术、信息技术惊人的发展，变电站综合自动化技术进一步优化，整个电网运行的安全性和经济效益得到大幅提升。关键词：配电所，负荷，接线，设备，保护目 录第1章 6KV配电所的所需资料81.1 设计原始资料81.2 设计的主要参考资料8第2章 负荷统计与变压器的选择122.1 负荷统计122.2 变压器的选择13第3章 配电所供电系统设计183.1 供电系统的拟定183.2 供电系统的设计19第4章 输电线路的选择与敷设204.1 电线、电缆型号的选择204.2 电线、电缆截面的选择204.3 线路的敷设21第5章 二次回路及继电保护225.1 所用电负荷225.2 操作电源225.3 所用电交流系统235.4 继电保护概述24第6章 中央信号装置256.1 信号装置的种类256.2 中央信号装置的设计原则256.3 中央信号装置的选型26第7章 屋内外布置277.1 配电所布置的一般要求277.2 电气通道与围栏277.3 各电气设备室的布置287.4 屋外变压器装置29第8章 接地系统308.1 变压器的接地保护308.2 配电所的接地系统30第9章 防雷保护349.1 配电所的防雷保护349.2 配电网的防雷保护36致谢37参考文献38第1章 6KV配电所的所需资料1.1 设计原始资料在进行工矿企业6KV配电所的设计时，必须收集以下数据：1、设计企业的资料（1）企业的地理交通资料（2）企业的平、剖面部置资料（3）企业的负荷资料与发展规划（4）企业的生产环境特征（5）企业概况2、电源资料（1）电源的地理位置、地形和接线（2）短路参数和继电保护参数（3）电力部门的要求3、其他资料（1）气象资料（2）水文地质资料及地震资料（3）设备材料供应情况1.2 设计的主要参考资料工厂常用电气设备手册、高压开关柜二次线路方案、电力工程设计手册煤矿电工手册、电气标准规范汇编、工厂供电简明设计手册、控制保护用电器设备手册、煤炭工业设计规范、全国供用电规则、工厂配电设计手册、高压开关柜二次接线方案、各类电器产品样本和产品目录、各类供电教材、各种有关变电所及变电所一、二次装置的设计技术规程。如图为负荷统计数据表1.1，1.2，1.3：表1.1-负荷表表1.2-负荷表表1.3-负荷表第2章 负荷统计与变压器的选择2.1 负荷统计1.用电设备功率的确定。由于煤矿大量负荷都长时或短时工作制的负荷，其设备的功率等于其额定功率，所以不必进行功率换算。2.单相负荷换算为三相负荷。由于煤矿单相用电设备占总负荷比例很少，故均按三相平衡负荷计算。3.用电设备的计算负荷。用需用系数法统计负荷，查第一章的表得到对应电气设备的需用系数Kde、功率因数cos。有关计算：1)主井提升机的计算负荷：查表知，则： 2)副井提升机的计算负荷：查表知，则：3)压风机的计算负荷：查表知，则： 4)风井通风机的计算负荷： 查表知，则：5)风井压风机的计算负荷： 查表知，则：6)风井低压设备的计算负荷：查表知，则： 2.2 变压器的选择 工矿企业变电所的主变压器向整个企业的所有用电设备供电，正确的选择主变压器的台数和容量对供电的可靠性和经济性都有着重要的意义。主变压器应根据负荷类别、总的计算负荷选择其台数和容量，并应考虑留有发展的余地。1、主变压器台数的确定 具有一类负荷的变电所，应满足用电负荷对供电可靠性的要求，根据煤炭工业设计规范规定，矿井变电所的主变压器一般选用两台，当其中一台停止运行时，另一台应能保证安全及原煤生产用电，并不得少于全矿计算负荷的80；2、主变压器容量的确定当变电所选用两台变压器且同时运行时，每台主变压器容量应按下式计算式中：P为变电所总的有功计算负荷，kW；SN·T 为变压器的额定容量，kVA；cosa·c为变电所人工补偿后的功率因数，一般应在0.95以上；Sa·c为变电所人工补偿后的视在容量，kVA；Kt·p 为故障保证系数，根据全企业一、二类负荷所占比重确定，对煤矿企业Kt·p不应小于0.8，工厂企业Kt·p不应小于0.70。当两台变压器采用一台工作，一台备用运行时，则变压器的容量应按以下计算SN·T Sa·c当变电所只选用一台变压器时，主变压器容量SN·T 应满足全部用电负荷的需要（一般应考虑1525的富裕容量）。主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗，高效率的变压器。目前广泛使用的低损耗电力变压器有SL7、SFL7、S7、S9等型号。3、地面工业广场低压负荷统计（1）主井辅助设备的负荷计算：查表知，则： 设备型号KYN28A-12（2）副井辅助设备的负荷计算：查表知，则：设备型号：KYN28A-12（3）压风机辅助设备的负荷计算：查表知，则：设备型号：KYN28A-12（4）消防水泵的负荷计算： 查表知：则：设备型号 ： KYN28A-12（5）污水泵的负荷计算：查表知，则：设备型号：KYN28A-12（6）回水泵的负荷计算：查表知，则：设备型号：KYN28A-12地面工业广场低压负荷统计：（1）低压负荷统计：（2）各组用电设备最大负荷不同时的有功、无功组间最大负荷同时系数取则：设备型号：KYN28A-12图2.1第3章 配电所供电系统设计3.1 供电系统的拟定1、配电所对电气设备接线的基本要求配电所接线应保证供电可靠，接线力求简单，操作方便，运行安全灵活，经济合理。配电所对电气主接线的基本要求(1)应符合国家有关标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。(2)应满足电力负荷，特别是一、二级负荷对供配电的可靠性要求。(3)应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。(4)在满足上述要求的前提下，尽量使电气主接线简单、投资少、运行费用低，并且节约电能和有色金属消耗量。2、常用电气设备的接线方式及特点单母线接线如图3.1所示。其优点是接线简单，所用设备少，投资小。缺点是供电可靠性差，一旦母线出现故障或电源进线开关故障检修时，用户全部停电。因此，它只适用于容量小、对供电可靠性要求不高的变电所。双母线接线如图3.2所示。变电所每条进出线，通过隔离开关分别接到两条母线上，两条母线之间用联络开关联接，互为备用。其优点是供电可靠、灵活。缺点是所用设备多，投资大，接线复杂，操作安全性差。这种接线多用于对供电可靠性要求高的大容量枢纽变电所。图3.3 单母线接线图3.2 双母线接线图3.1 单母线接线单母线分段式接线如图3.3所示。电源进线分别接于不同的母线段上。对于变电所的重要负荷，其配出线必须分别接在两段母线上，构成平行双回路或环形供电方式，以防母线故障中断供电 。3.2 供电系统的设计供电系统中，根据第二章的计算和供电系统的设计要求可得出如下设计图表，在配以合适电压、电流下的设备，即可完成如图3.4、3.5；图3.4 供电系统图图3.5 供电平面图第4章 输电线路的选择与敷设4.1 电线、电缆型号的选择1、导线材料的选择导线应尽量采用铝导线。但在有爆炸危险、剧烈震动、腐蚀严重的场所，以及用于移动设备、重要操作回路和配电装置的二次回路应采用铜导线。10KV及以下的架空线路一般选用铝绞线，对机械强度要求较高的应选用钢芯铝绞线，在有腐蚀的地区应采用防腐型钢芯铝绞线。2、绝缘护套及铠装层的选择架空线路一般均选用无绝缘的裸导线。低压接户应采用绝缘电线。塑料绝缘电线适用于在室内，氯丁橡皮绝缘电线适用于在室外。4.2 电线、电缆截面的选择 按允许温升选择导线截面1）长时工作制负荷供电线路导线的长时允许电流应大于等于线路的最大长时工作电流；直接连接用电设备的导线其长时允许电流应大于等于设备的额定电流。2）重复短时工作制用电设备一个周期的总时间不超过10min，工作时间不超过4min时，导线的允许电流按下列情况确定：截面小于或等于6mm²的铜线，以及截面小于或等于10 mm² 的铝线，其允许电流按长时工作制计算。3）短时工作制用电设备当其工作时间不超过4 min或停歇时间内，导线能冷却到周围环境温度时，则导线的允许电流按重复短时工作制确定。当工作时间超过4 min或停歇时间不足以使导线冷却到环境温度时，则导线允许电流按长时工作制确定。按上述方法校正后的导线载流量，应不小于用电设备在额定负载持续率下的额定电流或短时工作电流。4）中性线截面的选择三相四线制系统中性线（N线）的长时允许 电流不应小于线路中最大不平衡负荷电流，同时应考虑谐波电流的影响。一般中性线的截面不应小于相线截面的 50 ；对三次谐波电流较大的线路，其中性线的截面应与相线截面相同或相近。保护线（PE线）的电导不应小于该线路中性线电导的50；当导线材料与相线相同时，其截面不应小于相线截面的50，且不得小于16 mm²，以满足单相接地短路热稳定的要求。保护中性线（PEN线）具有保护线（PE线）和中性线（N线 ）的双重功能，其截面应同时满足上述要求。4.3 线路的敷设1、架空线路的敷设低压架空配电线路的导线一般采用水平排列。电杆上的中性线应靠近电杆，如线路附近有建筑物，应尽量设在靠建筑物一侧。中性线不应高于相线。同一地区，中性线的位置应一致。低压路灯线的位置不应高于其他相线及中性线。城区的高压配电线路和低压配电线路，应同杆架设。高压配电线路每相过引线、引下线与邻相的过引线、引下线或导线之间的净空距离，不应小于 03m；低压配电线路不应小于015m。高压引下线与低压线间的距离，不宜小于02m。高压配电线路的导线与拉线、电杆或架构间的净空距离，不应小于02m；低压配电线路，不应小于005m。2、屋内、外布线导线的布线方式有明敷和暗敷两种。明敷是利用瓷（塑料）夹、绝缘子、线槽、钢管或塑料管将导线沿墙壁、天花板等处的表面敷设，或沿钢索敷设。暗敷是利用钢管或塑料管将导线敷设于墙壁、地坪或楼板内。3、插接式母线布线（1）插接式母线至地面的距离不应小于2.2m。插接式母线终端无引出、引入线时，端头应封闭。（2）插接式母线的引出支线不宜埋地敷设。第5章 二次回路及继电保护5.1 所用电负荷1、直流负荷按用电负荷性质分，有经常负荷、事故负荷及冲击负荷三种。 （1）经常负荷是指运行状态时，直流电源不间断供电的负荷。如经常接入的继电器、信号灯、位置指示器和常明的直流事故照明等。（2）事故负荷是指当变电所失去交流电源，必须由直流供电的负荷。主要是事故照明（对没有独立直流电源的变电所，一般用手电筒或矿灯做临时事故照明）。（3）冲击负荷主要指电磁操作机构合闸时的短时间冲击负荷。2、交流负荷配电所的交流负荷一般有：室内外照明、试验设备、变压器的风冷电扇、供直流用电负荷的硅整流设备或蓄电池的通风机和充电设备等。对交流操作的配电所，其交流负荷除上述照明、试验、变压器冷却等负荷外，还有电动合闸、控制、信号、保护装置和自动装置等用电负荷。5.2 操作电源1、操作电源类型的选择配电所的操作电源有交流操作电源和直流操作电源两大类。直流操作电源又分为蓄电池直流电源和硅整流直流电源两种，硅整流直流电源又有复式整流电源、带储能电容器的整流电源和带镉镍蓄电池的整流电源三种。2、电所直流供电系统的拟定直流供电系统一般按下述原则拟定：（1）对于重要直流负荷，为了提高供电的可靠性，通常采用分段环形供电方式，正常开环运行。（2）按照控制回路、信号回路、不同电压等级短路器的合闸回路等负荷种类和装设地点，分成各自独立的环形供电网络。环形供电网络应在适当的地方开环运行，以便检修和排除故障，并防止故障时的互相影响。（3）对不重要直流负荷，或正常时处于备用状态的负荷，如电气试验室的试验电源、通讯备用电源、事故照明电源、主控室的经常照明灯等，一般采用单回路供电。5.3 所用电交流系统1、所用电交流电源及接线在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同互为备用的所用变压器。如能从变电所外引入可靠的低压备用电源时，亦可装设一台所用变压器。尤其是对整流操作和交流操作的变电所，由于没有独立的直流电源，要求采用双电源的交流系统。当装设两台所用变压器时，应将其分别接在不同等级的电源或独立电源上。一般为提高可靠性，可将一台所用变压器接于35KV受电断路器之前，另一台接在电源系统的6KV母线上。对6KV母线分列运行的变电所，也可将两台所用变压器分别接于6KV的两端母线上。当能从所外引入可靠的380V备用电源时，可设一台所用变压器，该所用变压器可接在6KV母线上。当两台所用变压器分别接在主变压器一次侧进线断路器前的35KV线路和二次侧6KV母线上时，由于主变压器两侧绕组的接线方式不同而引起30°的相位差，所以在所用变压器0.4KV测不能并列运行。此时在设计所用电交流系统时，应采取措施，防止误操作。例如，在0.4KV侧不设单独的分段开关，而采用双转换组合开关，用来避免两个电源并联的可能性。2、交流系统设备的选择在计算负荷时，一般应根据每台用电设备的功率、功率因数、效率、负荷系数分别换算成输入的视在功率，再考虑不同时运行情况计算出用电总负荷。具体计算方法如下：照明（白炽灯）和加热负荷为 S1=Pi电力负荷为 S2=KloPNµcosQ所用电总负荷为 ST=S1+S2式中 S1照明和加热负荷总容量，KVA；Pi各照明和加热负荷（包括硅整流负荷）功率之和，KVA；S2电力负荷总容量，kVA;PN电力负荷的额定功率，kW；Klo电力负荷的负荷系数；µ电力负荷的效率；cosQ电力负荷的功率因数；ST所用变压器的计算负荷，kVA。根据公式可选用适当的设备。5.4 继电保护概述1、继电保护的任务（1）当保护线路或设备发生故障时，能自动迅速且有选择性地动作，使断路器跳闸，将故障元件切除，并保证其他非故障线路迅速恢复正常运行。（2）当设备出现不正常运行情况时，根据不正常运行情况的种类和设备运行维护条件，继电保护装置发出信号，以便及时处理。2、继电保护的要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性这四个基本要求。3、常见继电保护的类型（1）电流保护：（按照保护的整定原则，保护范围及原理特点）A、过电流保护-是按照躲过被保护设备或线路中可能出现的最大负荷电流来整定。B、电流速断保护-是按照被保护设备或线路末端可能出现的最大短路电流或变压器二次侧发生三相短路电流而整定的。速断保护动作，理论上电流速断保护没有时限。即以零秒及以下时限动作来切断断路器的。 过电流保护和电流速断保护常配合使用，以作为设备或线路的主保护和相邻线路的备用保护。（2）电压保护（按照系统电压发生异常或故障时的变化而动作的继电保护）A、过电压保护-防止电压升高可能导致电气设备损坏而装设的。B、欠电压保护-防止电压突然降低致使电气设备的正常运行受损而设的。C、零序电压保护-为防止变压器一相绝缘破坏造成单向接地故障的继电保护。主要用于三相三线制中性点绝缘（不接地）的电力系统中。（3）差动保护-这是一种按照电力系统中，被保护设备发生短路故障，在保护中产生的差电流而动作的一种保护装置。第6章 中央信号装置6.1 信号装置的种类信号装置是监视电气设备运行状态的一种声光指示装置，它从各个不同侧面监视和判断电气设备的运行状态。变电所的信号有中央信号、断路器与隔离开关的位置信号及保护和自动装置的动作信号三部分。中央信号由事故信号和预告信号组成，装在变电所的主控室中。当变电所任一断路器事故跳闸时，启动事故信号；当发生其他故障或不正常运行情况时，启动预告信号。中央信号装置按复归方式可分就起复归和中央复归两种。就地复归是指信号动作后，在发生故障的配电装置上将信号复归；中央复归是指在主控室将信号复归。按动作性能可分为重复动作与不重复动作两种，重复动作是指某一回路故障状态还未解除（音响信号已被复归），另一回路又发生故障时，能重复发出信号；不重复动作是指信号发出后，故障状态未解除前，不能发出第二个信号。中央信号的预告信号装置又分为瞬时预告信号与延时预告信号两种。工矿企业变电所中延时预告信号使用较少。6.2 中央信号装置的设计原则（1）当配电所为集中控制时，控制室内应有被控制断路器跳、合闸位置的指示信号。（2）有人值班的变电所，应在控制是或值班室内设有能复归音响的中央事故信号及中央预告信号装置。（3）中央事故信号装置在断路器跳闸时，除能及时发出音响信号外，在控制屏上或配电装置上还应有表示该回路事故跳闸的灯光或其他指示信号。（4）中央预告信号装置在回路故障时，除能及时发出音响信号外，还应有显示故障性质、地点和范围的指示（灯光或信号继电器）。（5）中央事故信号与预告信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器；预告信号用电铃发出音响。（6）中央信号发出音响后，应能手动或自动复归音响，而故障性质、地点及范围的指示应保持到保护动作情况记录完毕（光字牌信号）和故障消除为止（闪光信号）。（7）各信号的显示装置应适当集中，以便值班人员监视。（8）配电所应设有闪光装置，它与断路器的事故信号和自动装置配合，指示断路器的事故跳闸和自动装置的动作。闪光电源装置一般装在直流电源屏上。（9）配电所的中央事故与预告信号一般应能重复动作，如变电所主接线较简单，中央事故信号可不重复动作。（10）有可能误发信号或不需要瞬时通知值班人员的信号，应接延时预告信号。总之，要求信号装置力求简单、可靠、醒目，应能正确反映所监视电气设备的运行状态，并能根据需要随时检验信号装置的完好性。当被监视设备发生异常时，信号装置能自动发出音响和灯光信号。信号发出后应能判断故障性质、地点和范围，并将该灯光信号保持到保护动作情况记录完毕和故障消除为止，对音响信号应能根据需要手动或自动复归。6.3 中央信号装置的选型设计中央信号装置时，一般选择目前定型的接线形式，可不必自行设计。常用的三种中央信号装置有事故信号不重复动作，预告信号延时动作的接线；事故、预告信号都瞬时重复动作的接线；事故信号重复动作，预告信号延时重复动作的接线。上述三种接线形式，可根据中央信号装置的设计原则和本变电所的实际情况，选择其中一种。也可对上述电路做适当的调整，或重新设计中央信号装置的接线，以适合变电所的实际需要。第7章 屋内外布置7.1 配电所布置的一般要求6（10）KV配电所一般采用屋内外式布置；变压器布置的形式及适用场合可根据表7-1确定。表 7-1 变压器的布置形式及适用场合变压器装置的形式适 用 场 合 屋 外 式正常环境中的普通型电力变压器或布置上无特殊要求专用变压器及下列环境中的封闭型电力变压器1. 空气污秽；2. 导电尘埃较多；3. 可燃粉尘，可燃纤维较多 屋 内 式布置上有要求的普通型电力变压器（如车间内变压器）或专用变压器及下列环境中的普通型便利变压器1. 空气污秽；2. 导电尘埃较多；3. 可燃粉尘、可燃纤维较多；4. 沿海严重盐雾地区；5. 严冬多雪地区；6. 有可燃性、难燃屋檐，且未采取防火措施的建筑物旁7.2 电气通道与围栏 (1)当低压配电装置的安装长度不超过6m时，其屏后维护走廊允许一个出口；当该长度为6m-15m时，两端各设有一个出口；当该长度超过15m时，除两端各设有一个出口外，中间应增加出口，使两出口之间距离不得超过15m。出口的宽度不得小于0.8m。当屏后维护走廊的净宽度超过3m时，则不受上述要求的限制。(2)屋内低压配电装置的遮拦高度不应低于：网状遮拦1.7m，栅栏1.2m，无孔遮拦1.7m。(3)屋内低压配电装置的走廊宽度不应小于表7-2中的数值。 表7-2 低压配电装置走廊的最小宽度布置方式背面维护走廊正面维护走廊一般值推荐值一般值推荐值一面有配电装置时两面有配电装置时800800100010001300180018002500(4)无遮拦裸导线布置在走廊上方离地面高度小于表2-31中的C值时，应设置遮拦保护，遮拦高度不应小于1.9m。7.3 各电气设备室的布置 高压电容器室、控制室的布置要求见第一章。对高压配电室，当高压开关柜数较少时（如4台及以下）也可与低压配电屏布置在同一房间，但不宜布置在对面；当单侧布置时、与低压配电屏之间不应小于2m。低压配电室装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置的正确距墙不宜小于3m。(1)对采用集中控制的厂房或车间（如选煤厂等）允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距不应小于0.8m。(2)低压配电屏一般高墙布置，屏只维护走廊和正面操作走廊的宽度见表2-32。屏的两端有通道时屏侧面应有防护板，两侧距墙不得小于0.8m。当一侧靠墙时，应保留有200mm的间距。(3)当屏的数量在3台及以下时，也可以用单面维护的配电屏靠墙安装，此时屏后距强应留有25mm的间隙，屏侧面距墙应留有200mm的间隙。(4)当配电室长度为8m以上时，应设两个门，并尽量布置的两端。当只设一个门时，此门不应通向高压配电室。(5)用同一低压配电室供给一类负荷用电时，母线分段处应有防火墙或防火隔墙，供给一类负荷用电的电缆不应通过同一电缆沟。(6)低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考下列尺寸：与抬高地坪变压器室相邻时，高度4m-4.5m；与不抬高地坪变压器室相邻时，高度3.5m-4m；配电室为电缆进线时，高度为3m。(7)配电室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔在同一中心线上。7.4 屋外变压器装置一般要求：(1)10KV及以下屋外变压器装置的电气距离、通道、围栏、防火墙设施等要求见第二章。(2)杆上变电台的变压器，安装容量不宜超过315KVA；变压器底部距离地面不应小于2.5mm；隔离开关和跌落式熔断器开后，其带电部分距变压器底部的垂直距离不应小于2.5mm.(3)落地安装的屋外变压器装置，其带电部分离地面高度低于2.5m时或虽高于2.5m，但易为外人接近时，均应设置固定围栏。围栏门应有锁。(4)油量为1000KG及以上的变压器，应设置容量为100%油量的挡油设置。(5)附近于车间外的普通型变压器，不宜设在屋面倾斜，防止屋面冰块和水落到变压器上；当外屋有可能落到变压器或母线上时，变压器不宜露天放置。(6)杆上变电台应尽量避开车辆行人较多的场所，在布线复杂、转角、分支、进户、交叉路口等的电杆上不宜装设变压器台。第8章 接地保护8.1 变压器的接地保护接地就是将电力系统或电气装置的某一正常运行时不带电、而故障时可能带电的金属部分或电气装置外露可导电部分经接地线连接到接地极。接地的类型和作用：电气接地按其接地的作用，可分为两大类：电气功能性接地、电气保护性接地。电气功能性接地，主要包括电气工作接地、直接接地、屏蔽接地及信号接地等。电气保护性接地主要包括防电击接地、防雷接地、防静电接地及防电化学腐蚀接地等。通过本节的学习，我们可知道，6KV变电所内也应采用环形接地网，以降低跨步电压和接触电压。8.2 配电所的接地系统1.接地范围1）保护接地的范围应当接地的部分：A、电机、变压器、电器、携带式用电器具的底座和外壳；B、电气设备传动装置；C、互感器的二次绕组，但继电保护另有规定者除外；D、配电屏与控制屏的框架；E、屋外配电装置的金属和钢筋混凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门；F、交、直流电力电缆接线盒、终端盒的金属外壳和和电缆的金属外皮、穿线的金属管等；G、铠装控制电缆的外皮、非铠装电缆的12根屏蔽芯线。不需要接地的部分：A、在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，额定电压为交流380V及以下、直流440V及以下的电力设备外壳（当人有可能同时触及接地物件时除外）；B、在干燥场所，额定电压为交流127V及以下、直流110V及以下的电力设备外壳（有爆炸危险的场所除外）；C、安装在配电屏、控制屏和配电装置上的仪表、继电器和其他低压电器的外壳，以及当绝缘损坏时，支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等；D、安装在已经接地的金属架构上的设备（保证接触良好），如套管等（有爆炸危险的场所除外）；E、额定电压220V及以下的蓄电池室内的支架。2）工作接地的范围A、变压器、发电机、电容器组的中性点，在变压器中性点绝缘系统中，经击穿熔断器接地；B、电流互感器、避雷针、避雷网、保护间隙等。2、对接地电阻值的要求各类工频接地电阻的最大允许值见下表：表8.1 工频接地电阻允许值系统名称接地装置特点接地电阻/大接地电流系统一般土壤电阻率地区R2000/IE 或R0.5（当IE>4000A时）大于500*m的高土壤电阻率地区R5 小接地电流系统仅用于高压电力设备接地装置R250/IE10高压与低压电力设备共用接地装置R120/IE10大于500*m的高土壤电阻率地区高压和低压电力设备R30发电厂和变电所R15低压电力设备低压电力设备R4 并列运行时的发电机、变压器等电力设备的总容量不超过100kVA时R10 重复接地R10电力设备接地电阻允许达到10的电力网的重复接地（重复接地不少于三处）R30注：1.计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。 2. R5时并应附合下列要求： 对可能将接地网的高电位引向厂、所外，或将低电位引向厂、所内的设施，应采取隔离接地电位措施； 当接地网电位升高时，考虑短路电流非周期分量的影响， 3kV10kV阀型避雷器不应动作； 3. 在采用接零保护电力网中是指变压器的接地电阻。表中IE 为计算用的流经接地装置的入地短路电流。3、接地装置1）接地网的结构 交流电力设备的接地装置应充分利用直接埋入地中的或水中的自然地体。凡是埋入地中的金属管道（易燃易爆的液、气体管道除外）、水工建筑物及建、构筑物的地下金属结构、埋于土中的电缆金属外皮、非绝缘的架空地线等都可作为自然接地体。当自然接地体的接地电阻符合要求时，一般不敷设人工接地体，但发电厂、变电所除外。一般情况下，垂直接地体对工频电流流散作用不大，流散作用的大小取决于接地网的占地面积的大小。所以，发电厂、变电所的接地装置，除利用自然接地体外，不论采用何种接地体，都应敷设以水平接地体为主的人工接地网。在非高土壤电阻率地区防雷接地装置可采用垂直接地体，以加速集中接地和散泄雷电流之用。水平人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均压带间距的一半。接地网内应敷设水平均压带，如图1所示。图中均压带间距应根据允许的接触电势和跨步电势决定。接地网采用长孔地网较经济，只有在水平均压带总根数n大于18时，方孔地网才比较经济。接地网的埋设深度一般采用0.6m或0.8m。接地网边缘经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青路面或地下装设两条与接地网相连的“帽檐式”均压带。n = 6 n = 6 (a) (b) 图8-1 变电所人工接地网的结构 a 长孔地网；b 方孔地网2）接地装置及其敷设人工接地体水平敷设时一般用扁钢或圆钢，垂直敷设时一般用长度为2m3m的角钢或钢管。钢接地体和接地引下线的导体截面不应小于表8-2所列数据。表8-2 钢接地体和接地线截面的最小规格种类规格地上地下屋内屋外圆钢直径/mm568扁钢截面/mm2244848厚度/mm344角钢厚度/mm22.54钢管管壁厚度/mm2.52.53.5注：电力线路杆塔的接地体引出线，其截面不应小于50mm2,并应热镀锌。敷设在腐蚀性较强场所的接地装置，应根据腐蚀的性质采取热镀锡、热镀锌等防腐措施，或适当加大截面。为了减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不宜小于其长度的2倍，水平接地体的相互间距可根据具体情况确定，但不宜小于5m。接地体与建筑物之间的距离不宜小于1.5m，围绕屋内配电装置建筑物的接地网也应采用环形接地网，它与屋外环形接地网的连接不应少于两根干线。自然接地体也至少应有两点与接地网相连接（应设置接地体与人工接地体分开的测量点）。接地线的连接处应焊接，如采用搭接焊，其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。不宜焊接的地方可用螺栓连接，但应采取防锈防松措施。第9章 防雷保护9.1 配电所的防雷保护1、直接雷击保护大、中型6KV配电所内的屋外配电装置和建筑物（当建筑物需要保护时），通常采用独立避雷针作为直接雷击保护装置。避雷针保护范围的计算，避雷针根数（技术合理时，应优先选择单支避雷针）、高度的确定及有关装设独立避雷针的规定，是我们要掌握的知识。1）装设直接雷击保护的范围：配电所的屋外配电装置包括组合导线、母线廊道、主变压器，配电所的油处理室、大型变压器修理室和易燃材料库等建筑物应装设直接雷击保护装置。配电所的主控制室和35KV以下的配电装置室，一般不需要装设直接雷击保护。但当该建筑物较高和年雷暴日较多时，也应装设直接雷击保护。具体装设条件见表1。表9.1 建、构筑物装设直接雷击保护的参考范围雷电分区年平均雷暴日建、构筑物高度H/m轻雷区小于30dH>24中雷区大于35d且小于80d平原H>20山区H>15重雷区大于80d平原H>16山区H>12配电所的直接雷击保护装置，一般采用避雷针，处于峡谷地区的变电所宜采用避雷线保护。当需保护的设施已在相邻高建筑物的保护范围内时，可不再装设直接雷击保护装置。2）对直接雷击保护装设的有关规定（1）35KV以下的高压配电装置，宜采用独立避雷针或避雷线。在其构架和房顶上不宜装设避雷针。在变压器的门型架构上，不应装设避雷针和避雷线。（2）独立避雷针与避雷线宜设独立的接地装置，在非高土壤电阻率地区其接地电阻不应超过10。当有困难时，该接地装置也可与主接地网连接，但其连接点至35kv及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。（3）装有避雷针或避雷线的照明灯塔上的电源线，必需采用直接埋入地下的带金属外皮的电缆或穿入金属管中的导线，电缆外皮或金属管埋入地中的长度在10m以下，不得与35KV及以下配电装置接地网及低压配电装置相连接。（4）在装有避雷针和避雷线的构筑物上，严禁架设通讯线、广播线和低压线。（5）独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施或铺设砾石或沥青地面。（6）独立避雷针或避雷线与被保护设施及其周围电力设施的带电部分和接地部分之间，在空气中的距离不得小于5m，在地中的距离不得小于3m。2、对线路入侵波的防护6（10）KV配电装置的防入侵波保护在6（10）KV配电所，当无所用变压器时（也无主变压器），可仅在每路架空进、出线上装设阀型避雷器。6（10）KV配电装置的防入侵波保护，应在每组母线和每路架空线上装设阀型避雷器。6（10）KV母线上的避雷器与主变压器的电气距离见表9-2。表 9.2 阀型避雷器与主变压器的最大电气距离（3kv10kv）雷季经常运行的进出线路数一二三四最大电气距离/m15232730注：对双回路杆塔的线路，应按一回路考虑。 有电缆段的架空线路，避雷器装在电缆头附近，其接地端应与电缆金属外皮相连。如各架空线均有电缆进线段，则避雷器与主变压器的最大电气距离不受限制。避雷器与接地网连接的接地线应为最短（包括通过电缆外皮的连接），并应在避雷器附近装设集中接地装置。3、避雷器的选择 1）阀型避雷器的选择阀型避雷器按下列原则选择：（1）避雷器的额定电压应等于系统的额定电压（指线电压）。（2）避雷器的灭弧电压，对中性点非直接接地的电网，应不低于设备最高运行线电压，设备最高运行线电压一般为其额定线电压的1.11.15倍。（3）为防止避雷器在内部过电压下误动作，对于35（63）KV及以下电网避雷器的工频放电电压应不小于系统最大相电压的4.0倍。2）管型避雷器的选择（1）避雷器的额定电压应等于系统的额定电压。（2）管型避雷器开断续流的上限，应不小于雷季电力系统最大运行方式时，避雷器安装处的冲击短路电流有效值，即不小于1.52I。（3）管型避雷器开断续流的下限，应小于雷季电力系统最小运行方式时，避雷器安装处的最小短路电流周期分量的有效值。（4）管型避雷器的外间隙，在符合保护要求的条件下，应采用较大的数值。其外间隙一般采用表9-3所列数据。表 9-3管型避雷器的外间隙的数值 mm额定电压/kv3610203563外间隙最