工厂供电课程设计——某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计资料讲解.pdf

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1、 工厂供电课程设计某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 年 11 月 5 日课 程 工厂供电课程设计 题 目 某塑料制品厂全厂总配变电所 及配电系统设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 东北石油大学课程设计任务书 课程 工厂供电课程设计 题目 某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号 主要内容：对中小型工厂的供配电系统进行设计，采用 10kV供电电源，在金工车间东侧 1020m处有一座 10kV

2、配电所，先用 1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将 610kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。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 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003.44-48 2 王健明，苏文成供电技术 M 西安：电子工业出版社，2004 3 何仰赞，温增银电力系统分析 M 武汉：华中科技大学出版社，2004 4 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，2005 5 江文，许慧中供配电技术 M 北京：

3、机械工业出版社，2003 完成期限 2010.11.5 至 2009.11.19 指导教师 专业负责人 2010 年 11 月 3 日 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 目 录 目 录 1 1 设计要求 2 2 工厂负荷计算及配电系统的确定 2 2.1工厂实际情况的介绍 2 2.1.1 工厂平面布置图 2 2.1.2供电协议 2 2.2负荷计算的意义及相关参数的计算 3 2.2.1 负荷计算的意义 3 2.2.2 参数的计算 4 2.2.3 无功补偿的计算 5 3 变压器的台数、容量和类型的选择 7 3.1 厂用变压器 7 3.2计算与选择 7 4 配电所主结线设计 9 5 高压

4、配电系统设计 11 5.1 变电所高压一次设备的选择 11 5.2 变电所低压一次设备的选择 12 6 配电系统短路电流计算 13 7 继电保护装置的设计 16 8 防雷保护 18 8.1 防雷装置 18 8.2 综合防雷措施 19 8.3 避雷器的设置 21 参考文献 22 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 1 设计要求（1）负荷计算；（2）主变压器的台数及容量选择；（3）配电所主结线设计；（4）厂区高压配电系统设计；（5）配电系统短路电流计算；（6）改善功率因数装置设计；（7）高低压供电系统一次元件的选择及校验；（8）继电保护装置的设计。2 工厂负荷计算及配电系统的确定 2.

5、1 工厂实际情况的介绍 2.1.1 工厂平面布置图 本次设计的塑料制品厂厂区平面布置如图 2.1 所示。图 2.1 塑料制品厂厂区平面图 2.1.2供电协议（1）从电力系统 66/10KV变电站用 10kV 架空线路向工厂馈电。该变电站南精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 侧 1km。（2）系统变电站馈电线路定时限过流保护装置的整定时间 t=2s，工厂总配电所保护整定时间不得大于1.5s。（3）在工厂总配电所10kV进线侧计量。（4）工厂最大负荷是功率因数不得低于0.9。（5）供电系统技术数据：电业部门变电所10千伏母线，为无限大电源系统，其短路容量为200兆伏安。供电系统如图2.

6、2所示。图 2.2 供电系统图 2.2 负荷计算的意义及相关参数的计算 2.2.1 负荷计算的意义 负荷计算是设计的基础，它决定设备容量的选用，管网系统的规模以及工程总造价等，这是技术人员熟知的事实。但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算，给制定方案、工程审核造成一定的困难。本文通过实例，介绍关于负荷计算问题，借此引起设计者进一步的重视。精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 2.2.2 参数的计算 全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。工厂电力负荷的

7、计算方法,一般常用的有:逐级法、需要系数法、二项式法以及产值、产量估算法等。其中需要系数法计算比较简单，适用于用电设备台数比较多，各台设备容量差别不十分悬殊的用电场合，特别适用于车间及工厂计算负荷的计算，故本设计拟采用需要系数法。各车间和车间变电所负荷计算表见附录。具体计算过程：(1)有功功率计算 计算公式jsP(kW)=eP(kW)pK 薄模车间 jsepPPK=14000.6=840kW 原料间 jsepPPK=300.25=7.50kW 生活间 jsepPPK=100.8=8.0kW 成品库 1 jsepPPK=250.3=7.50kW 成品库 2 jsepPPK=240.3=7.20k

8、W 包装材料库 jsepPPK=200.3=6.0kW 总计 jsP(kW)=876.20kW 补偿值 pK jsP(kW)=0.9jsP(kW)=0.9876.20=788.58 kW (2)无功功率计算 计算公式jsQ(kvar)=tanjsP(kW)薄模车间 jsQ(kvar)=tanjsP(kW)=8401.33=1117.2kvar 原料间 jsQ(kvar)=tanjsP(kW)=7.51.73=12.98kvar 生活间 jsQ(kvar)=tanjsP(kW)=8.01.33=10.64kvar 成品库 1 jsQ(kvar)=tanjsP(kW)=7.501.73=12.98

9、kvar 成品库 2 jsQ(kvar)=tanjsP(kW)=7.201.73=12.46kvar 包装材料库 jsQ(kvar)=tanjsP(kW)=6.01.73=10.38kvar 总计 jsQ(kvar)=1168.84kvar 补偿值qKjsQ(kvar)=0.95jsQ(kvar)=0.951168.84=1110.40 kvar (3)视在功率计算 计算公式22jsjsjsSPQ 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 薄模车间 jsS(kVA)=1400kVA 原料间 jsS(kVA)=15.00kVA 生活间 jsS(kVA)=13.31kVA 成品库 1 jsS

10、(kVA)=15.00kVA 成品库 2 jsS(kVA)=14.40kVA 包装材料库 jsS(kVA)=12.00kVA 总计 jsS(kVA)=1460.80kVA 补偿值 jsS(kVA)=1361.93 kVA (4)低压额定电流jsI(A)计算公式0.383jsjsSI，jsI(A)=2069.24A 2.2.3 无功补偿的计算 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5 千瓦的电动机就是把5.5 千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽

11、水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用 P 表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如 40 瓦的日光灯，除需 40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需 80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用 Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。无功功率对供、用电产生一定

12、的不良影响，主要表现在：(1)降低发电机有功功率的输出。(2)降低输、变电设备的供电能力。(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角的余弦cos来表示。cos称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：22cos3PPPSUIPQ 式中cos功率因数；P有功功率

13、，kW；Q无功功率，kVar；S视在功率，kVA；U用电设备的额定电压，V；I用电设备的运行电流，A。功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于 1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于 1。(2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功

14、率因数的平均值，其计算公式为：22cos有功电能有功电能无功电能 提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置。具体计算为：cos30kW/kVAjsjsPS=876.20kW/1460.80kV.A=0.58 设计要求cos0.9，则需要在低压侧安装电容器，取 820 kvar容量的电容器选型:BWF-10.5-100-1 型并联电容器 7 台 BWF-10.5-120-1 型并联电容器 1 台。精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 3 变压器的台数、容量和类型的选择 3.1 厂用变压器 厂用变压器大多数采用双绕组无励磁调压辐向分裂方式。因运行环境条件

15、要求，变压器须有较强的抗短路能力。产品设计上采取铁芯级间加装圆木撑条，绕组增加辅助撑条以及内衬硬纸筒保证其刚度。工艺上采取保证高、低压绕组同一高度，轴向可靠压紧，引线出头牢固夹持，垫块密化处理等措施，使其安全可靠。3.2计算与选择 计算验证进行补偿后变电所低压侧的视在功率计算负荷为:22869.71kV.AjsjsjsSPQ 根据计算验证拟选择 S9-1000/10-1 变压器考虑该地区最高温度 35,则在最高温度时 S9-1000/10-1变压器的出力为:120/10013520/100 1000850kV.AtavntSQS 850kV.AS869.71kV.AtjsS 说明选型不正确，变

16、压器容量不匹配。更换 S9-1250/10-1变压器。变压器的功率损耗计算：0.015 869.7113.05kvartP 0.06 869.7152.18kvartQ 变压器的高压侧负荷为：1kW788.5813.05801.63kWjsjstPPP 1kvar1110.40802.2052.18361.38kvarjsjstQQQ 1879.32KV.AjsS 补偿后的功率因数为 cos1计算公式 cos30kW/kVAjsjsPS cos1=1/1801.6kW/879.32kVA=0.9110.9jsjsPS满足设计要求。各车间负荷情况见表 2-1。表 2-1 各车间负荷表 精品文档

17、收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 序号 车间（单位）名称 设备容量 kW dk cos tan 计算负荷 车间变电所代号 变压器台数及容量kVA jsP kw jsQ kvar jss kVA jsI A 1 薄膜车间 1400 0.6 0.60 1.33 840 1117 1400 2127 No.1车变 1 原料库 30 0.25 0.50 1.73 7.5 12.9 15.0 22.8 生活间 10 0.8 1.0 1.33 8.0 10.6 13.3 20.2 成品库（一）28 0.3 0.50 1.73 7.5 12.9 15.0 22.8 成品库（二）24 0.3 0.50 1

18、.73 7.2 12.4 14.4 21.8 包装材料库 20 0.3 0.50 1.73 6.0 10.4 12.0 18.2 小 计 789 1169 1460 2069 2 单丝车间 1360 0.6 0.65 1.30 816 1061 1255 1907 No.2车变 1 水泵房 22 0.65 0.80 0.75 14.3 10.7 17.9 27.2 小 计 789 1018 1288 1957 3 注塑车间 192 0.4 0.60 1.33 76.8 102 128 194 No.3车变 2 管材车间 900 0.35 0.60 1.33 315 419 525 798 小

19、计 372 495 619 940 4 备料车间 140 0.6 0.50 1.73 84 145 168 255 No.4车变 1 生活间 12 0.8 1.0 9.6 9.6 14.6 浴室 8 0.8 1.0 6.4 6.4 9.7 锻工车间 32 0.3 0.65 1.17 9.6 11.2 14.8 22.5 原料室 18 0.8 1.0 14.4 14.4 21.9 仓库 16 0.3 0.50 1.17 4.8 5.6 9.6 14.6 机修模具车间 110 0.25 0.65 1.73 27.5 47.6 42.3 64.3 热处理车间 148 0.6 0.70 1.02 88

20、.8 90.6 127 193 柳焊车间 178 0.3 0.50 1.73 53.4 92.4 107 163 小计 260 392 471 715 5 锅炉房 210 0.7 0.75 0.88 147 129 196 298 No.5车变 2 实验室 130 0.25 0.50 1.73 32.5 56.2 65 98.8 辅助材料库 120 0.2 0.50 1.73 24 41.5 48 72.9 油泵房 16 0.65 0.60 0.75 10.4 7.8 17.3 26.3 加油站 15 0.65 0.50 0.75 9.75 7.3 19.5 29.6 办公楼、食堂、招待所 6

21、0 0.6 0.60 1.33 36 47.9 60 91.2 小计（pK=0.9,QK=0.95）234 261 350 532 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 4 配电所主结线设计 变电所主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，对其主要有以下几个基本要求：（1）安全 主接线的设计应符合国家有关技术规范要求，能充分保证人身和设备安全；（2）可靠 应满足用电单位可靠性的要求；（3）灵活 能适应各种不同的运行方式，操作检修方便；（4）经济 设计简单，投资少，运行管理费用低，考虑节约电能和有色金属消耗量。由本设计原始资料知：电力系统某 110/10KV 变电站用一条 10KV 的

22、架空线路向本厂供电，一次进线长 1km，年最大负荷利用小时数为 5000h，且工厂属于三级负荷，所以只进行总配电在进行车间 10/0.4KV变电，母线联络线采用单母线不分段接线方式。主接线方案图如图 3.1所示。精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 图 3.1 主接线方案图 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 5 高压配电系统设计 5.1 变电所高压一次设备的选择（1）按工作电压选则 设备的额定电压eNU一般不应小于所在系统的额定电压NU，即eNUNU，高压设备的额定电压eNU应不小于其所在系统的最高电压maxU，即eNUmaxU。NU=10kV，maxU=11.5kV，

23、高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压eNU=12kV，穿墙套管额定电压eNU=11.5kV，熔断器额定电压eNU=12kV。（2）按工作电流选择 设备的额定电流eNI不应小于所在电路的计算电流30I，即eNI30I（3）按断流能力选择 设备的额定开断电流ocI或断流容量ocS，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值)3(kI或短路容量)3(kS，即 ocI)3(kI或)3(ocS)3(kS 对于分断负荷设备电流的设备来说，则为ocImaxOLI，maxOLI为最大负荷电流。（4）隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a)动稳定校验条件 maxi)3(shi或)3(

24、maxshII maxi、maxI分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，)3(shi、)3(shI分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 b)热稳定校验条件 imattItI2)3(2 因此，对于上面的分析，10KV侧一次设备选择如表 4-1所示。精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 表 4-1 高压侧一次设备选择 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度 装置地点条件 参数 NU 30I)3(KI)3(shi imaOCtI2)3(量程 10KV 146.5A 6.38KA 16.27KA 55.892.238.62 设备型号规格 参数 NU NI OCI m

25、axi tIt)2(隔离开关GN19-10/400 10KV 400A 31.5KA 12.562542 电流互感器LQJ-10-200/5 10KV 200/5A 16020.2=45.25 2251)2.075(2 高压断路器ZN2-10/630 10KV 630A 11.6KA 30KA 53846.112 高压熔断器RN2-10/0.5 10KV 500A 200MVA 电压互感器JDZ-10-10000/100 10/0.1KV 电压互感器JDZJ-10-10000/100 310/31.0 避雷器 FS4-10 10KV 5.2 变电所低压一次设备的选择 同样根据上面的原则，做出

26、380V 低压侧一次设备的选择校验，变电所 1 为例说明如下表所示，所选数据均满足要求。表 4-2 低压侧一次设备选择 NO.1 变参数 NU 30I)3(KI)3(shi imaOCtI2)3(精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 电所装置地点 条件 量程 10KV 1468A 28.00KA 51.52KA 1724.8KA 备型号规格 参数 NU NI OCI maxi tIt)2(低压断路器DW15-1500/3 380V 1500A 40KA 低压刀开关HD13-1500/30 380V 1500A 电流互感器LMZJ1-0.5-1500/5 500V 1500/5A 6

27、配电系统短路电流计算 对一般工厂来说，电源方向的大型电力系统可看作是无限大容量系统。无限大容量系统的基本特点是其母线电压总维持不变，这里只计算无限大容量系统中的短路计算，短路电流通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热会使绝缘加速老化或损坏，同时产生很大的点动力，使设备的载流部分变形或损坏，因此选择设备时要考虑它们对短路电流的稳定性，所以我们以最严重的短路三相短路为例，计算短路电流。图 4-1 短路计算电路（两台 S9-2000 的化简为一台 S9-1000）1.求 K-1 点的三相短路电流和短路容量（110.5cUKV）(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1）电力系统的电抗：211(10

28、.5)0.55200cocUKVXSMVA 2）架空线路的电抗：200.4XX L 3）经 K-1点短路的等效电路如图所示，图上标出各元件的序号（分子）和精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 电抗值（分母），然后计算电路总电抗：(1)120.95KXXX 图 4-2 K-1 点短路等效电路(2)计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值(3)11(1)6.383cKKUIKAX 2）三相短路次暂态电流和稳态电流 (3)(3)(3)16.38KocIIIKA 3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值(3)(3)2.552.556.3816.269shiIKA(3

29、)(3)1.551.556.389.634shIIKA 4）三相短路容量(3)(3)11133 10.5 6.38116KcKSU IMVA 2.求 K-2 点的三相短路电流和短路容量（210.5CUKV）(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1）电力系统的电抗：211(10.5)0.55200cocUKVXSMVA 2）架空线路的电抗：200.4XX L 3）电力变压器的电抗 电力电压器型号：S9-100010(6)查附表得知：%5KU 则：223%5.5100CKNUUXS 计算电路总阻抗：)3()2(KX=X1+X2+X3=6.45（2）计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周

30、期分量有效值(3)22(2)3CKKUIX=939.8A 2）三相短路次暂态电流和稳态电流(3)I=(3)I=(3)2KI=938.9A 3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 shi)3(=1.84I)3(=1.73KA shI)3(=1.09I)3(=1.05KA 4）三相短路容量(3)(3)222317.09MVAKcKSU I 3.求低压侧的三相短路电流和短路容量（U2C=0.4KV）(1)计算短路电路中各元件的电抗和总电抗 1）电力系统的电抗：1X=OCCSU22=MVAKV200)4.0(2=8104 2）架空线路的电抗 2

31、X=0XL(12CCUU)2=0.4/km1km(KVKV5.104.0)2=1.45103 3）电力变压器的电抗 此工厂车间设计要求中，总共是有五个变电所，使用到了四种不同型号规格的电力变压器，故而计算此处的电力变压器的电抗时，需要分开单独计算。仍然以配电所 1为例计算说明：电力电压器型号：S9-125010(6)查附表得知：UK%=5 则：3X=100%KUNCSU22=6310 计算电路总阻抗：)3()2(KX=1X+2X+3X=8104+1.45103+6310=8.25103（2）计算三相短路电流和短路容量 此处以 NO.1 变电所计算为例：1）三相短路电流周期分量有效值(3)2KI

32、=)2(23 KCXU=28.00KA 2）三相短路次暂态电流和稳态电流 (3)I=(3)I=(3)2KI=28.00KA 3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 shi)3(=1.84(3)I=51.52KA 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 shI)3(=1.09(3)I=30.52KA 4）三相短路容量 S)3(2K=)3(223KCIU=19.40MVA 7 继电保护装置的设计 变压器的继电保护装置以NO.1车间变电所选用的S91250/10型变压器为例（1）装设瓦斯保护，当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高

33、压侧断路器。（2）装设定时限过电流保护，采用 DL-15型电磁式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。过电流保护动作电流的整定 maxLirewrelopIKKKKI 可靠系数2.1relK，接线系数1wK=，继电器返回系数0.8reK=，电流互感器的电流比iK=150/5=30，动作电流为：AIop65.115308.012.1因此过电流保护动作电流整定为 6A。过电流保护动作时间的整定:ttt21,式中1t为变压器低压母线发生三相短路时高压侧继电保护动作时间；2t为变压器低压侧保护在低压母线上发生三相短路时最长的一个动作时间，t为前后两级保护装置的时间级差，对定时限过电流

34、保护，取0.5s，故过电流保护动作时间整定为 0.6s。过电流保护灵敏系数的检验 1m inopkpIIS 式中，TKTKkKIKII/866.0/)3(2)2(2min=0.8622.53kA/(10kV/0.4kV)=0.78KA；AAKKIIwiopop2101/307/1，因此其灵敏度系数为：7.32107801.min.opkpIIS1.5，满足灵敏度系数的要求。（3）装设电流速断保护，利用 DL15 的速断装置。电流速断保护动作电流（速断电流）的整定 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 利用式 maxkTiwrelqbIKKKKI 式中kAIIkk53.22)3(2ma

35、x，=1.4relK，=1wK，305/150iK，=10/0.4=25TK，因此速断保护电流为AAIqb4222530253014.1 速断电流倍数整定为6742opqbqbIIK，（qbK在 28之间）。电流速断保护灵敏系数的检验 利用式 1minqbkpIIS 式中 KAKAIIIKKk5.538.6866.0866.0)3(1)2(2min，AAKKIIwiqbop12601/3042/1 因此其保护灵敏度系数为：365.4126055001.min.opkpIIS2，因此,装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。(4)装设过负荷保护 过负荷保护动作电流的整定 利用式 )(OLop

36、I(1.21.25)iNKI1 式中NI1为变压器的额定一次电流，即NI1=1000A，iK为电流互感器的变流比，即iK=150/5=30，因此其动作电流为：)(OLopI1.25A6.41301000。过负荷保护动作时间的整定：)(OLopt1015s（其他车间变电所的变压器的继电保护装置方案与本车间变电所的变压器保护的选择方法和整定计算方法相同，只是整定值不同。）精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 8 防雷保护 8.1 防雷装置 防雷装置是利用其高出被保护物的突出地位，把雷引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地。常见的防雷装置有：避雷针、避雷网、避雷带、避雷线、避

37、雷器等。根据保护的对象不同，接闪器可选用避雷针、避雷线、避雷网或避雷带。避雷针主要用于建筑物和构筑物的保护；避雷线主要作为电力线路的保护；避雷网和避雷带主要用于建筑物的保护；防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器是防止雷电侵入波的一种保护装置。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的

38、火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。8.1.1 架空线路的防雷措施 1.架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在 66KV 及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而 10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。2.提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是 10KV及以下架空线路防雷的基本措施。3.利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于 310KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子

39、装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。4.装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次 ARD，使断路器经 0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。5.个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。8.1.2变配电所的防雷 1.直击雷防护 精品文档 收集于网络，如有侵权

40、请联系管理员删除 在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。如变电所的主变压器在室外或有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护范围以内时，则可不另设避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻10eR。通常采用 36根长 2.5m、50mm的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多排形排列，管间距离 5m，打入地下，管顶距地面 0.6m。接地管间用 40mm4m 的镀锌扁钢焊接相连。引下线用 25mm4mm 的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内

41、的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用20mm的镀锌圆钢，长 11.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有 3m 以上距离。2.雷电侵入波的防护（1）在 10KV 电源进线的终端杆上装设 FS4-10 型阀式避雷针。引下线采用25mm4mm 的镀锌扁铜，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。（2）在 380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。8.2 综合防雷措施 现代防雷保护包括外部防雷保护(建筑物或设施的直击雷防护)和内部防雷保护(雷电电磁脉冲的防护)两部份，外部防雷系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起

42、火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止雷电波侵入、雷击感应过电压以及系统操作过电压侵入设备造成的毁坏，这是外部防雷系统无法保证的。8.2.1 综合防雷措施 防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治接闪、均压、屏蔽、接地、分流（保护），才能将雷害减少到最低限度。1接闪 接闪装置就是我们常说的避雷针、避雷带、避雷线或避雷网，接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道，而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大地中去。

43、2均压 接闪装置在接闪雷电时，引下线立即产生高电位，会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络，并使其电位升高，进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险，最简单的办法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。室内的金属设施、电气装置和电子设备，如果其与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求时，则应该用精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时，室内的所有设施立即形成一个“等电位岛”，保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地

44、造成的地电位升高所产生的反击。为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，并最后与等电位连接母排相连。3屏蔽 屏蔽就是利用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来，使雷电电磁脉冲波入侵的通道全部截断。所有的屏蔽套、壳等均需要接地。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。4接地 接地就是让已经内入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引下线上的电压

45、，避免发生反击。过去有些规范要求电子设备单独接地，目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作。90 年代以前，部队的通信导航装备以电子管器件为主，采用模拟通信方式，模拟通信对干扰特别敏感，为了抗干扰，所以都采取电源与通信接地分开的办法。现在，防雷工程领域不提倡单独接地。在 IEC 标准和 ITU相关标准中都不提倡单独接地，美国标准 Ieestd1100-1992更尖锐地指出：不建议采用任何一种所谓分开的、独立的、计算机的、电子的或其它这类不正确的大地接地体作为设备接地导体的一个连接点。防雷接地是防雷系统中最基础的环节，也是防雷 安装验收规范中最基本的安全要求。接地不好，所有防雷措施的

46、防雷效果都不能发挥出来。5分流（保护）这是现代防雷技术迅猛发展的重点，是保护各种电子设备或电气系统的关键措施。所谓分流就是在一切从室外来的导体（包括电力电源线、数据线、电话线或天馈线等信号线）与防雷接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器 SPD，当直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，雷电电流就由此处分流入地了。雷电流在分流之后，仍会有少部份沿导线进入设备，这对于一些不耐高压的微电子设备来说是很危险的，所以对于这类设备在导线进入机壳前，应进行多级分流（即不少于三级防雷保护）。现在避雷器的研究与发展，也超出了分流的范围。有些避

47、雷器可直接串联在信号线或天线的馈线上，它们能让有用信号顺畅通过，而对雷电过压波进行阻隔。精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 采用分流这一防雷措施时，应特别注意避雷器性能参数的选择，因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能。比如信号避雷器的接入应不影响系统的传输速率；天馈避雷器在通带内的损耗要尽量小；若使用在定向设备上，不能导致定位误差。6躲避 在建筑物基建选址时，就应该躲开多雷区或易遭雷击的地点，以免日后增大防雷工程的开支和费用。当雷电发生时，关闭设备，拔掉电源插头。8.3 避雷器的设置 参考电力设备过电压保护技术规程SDJ779中的规定：变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器，

48、应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。架空线联络连接的三绕组变压器的10KV绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只氧化锌避雷器。精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 参考文献 1 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003 2 王健明，苏文成供电技术 M 西安：电子工业出版社，2004 3 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，2005 4 朴在林变电所电气部分M中国水利水电出版

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