60KV小型化变电所设计(8)

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6-2 直流系统绝缘监察装置接线图

6.2.5

综合自动化装置的选择

变电站综合自动化将变电站保护、自动、远动、通信功能融为一体，完成对站内所有模拟量、状态量的采集以及对各种设备的控制和保护。例如对线路及主设备各模拟量、 状态量的采集，对断路器和隔离开关、变压器有载调压开关的控制与监视，站用备用电源的自动投入、站用直流电源等的控制与监视，以及对为火灾的监视与消防系统的控制。通常变电站综合自动化系统由计算机系统组成。变电站综合自动化能节省二次电缆，缩短建设周期，便于对系统调度运行和维护管理。

根据上节继电保护和二次接线部分的计算，本变电所选用国内较有影响的南京自动化研究院生产的LFP-900系列中低压变电站综合自动化保护装置。

7. 变电所的防雷保护和接地装置 7.1 变电所的防雷保护

变电所是电力系统防雷的重要保护部位，如果发生雷击现象，将会造成大面积的停电，因此变电站装设防雷保护措施是非常必要的，并且要求防雷保护措施必须十分可靠。雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。

在防雷保护设计中，应根据雷电活动情况、地形、地质、气象情况以及电网结构和运行方式等，结合运行经验进行全面分析和技术经济比较，做到技术先进、经济合理、符合电力系统和电力设备安全经济运行的要求。

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7.1.1

雷电过电压保护

雷电过电压保护主要是：

（1） 防止雷电直击于电气设备上，一般采用避雷针、避雷线进行保护。 （2） 对于60kV及以下的电气设备，应尽量减少感应过电压。一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备（避雷针、避雷线）或物体，增大电气设备对地电容。

（3） 防止从线路侵入的雷电波过电压对电气设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。

7.1.2

直击雷的防护

为了满足对直击雷的保护，应根据计算确定避雷针的高度和数量，根据变电所的电气布置，共设计两根避雷针比较合适，由于主变设备绝缘较弱，而它又是变电所中最重要的设备，故不应在变压器的门型柜架上装设避雷针，而是有独立的配电构架。该支架应装设接地设备装置，再与接地网相连，否则，雷击避雷针时雷电流经接地装置向变电所传入高电位，造成变压器的反击事故，接地电阻间距大于等于15m，因为被保护的最高设备是门型柜架，高度为7.3m，且两针之间的距离D为28m，则初选h＝25m两根。单针时雷电受针的吸引往往可以被吸到离针较进的地面上，但在两针联合保护时，处在两针之间的上空，雷电因受两阵的吸引，吸到难于击到离针较近的地面上，两针联合保护区如下图并将避雷针放在其保护区的斜线上。

图7-1 避雷针保护范围图

两针外侧的保护范围为

因被保护物hX＝7.3m<0.5h＝12.5m 所以

rx?(1.5h?2hx)P (7-1)

而h＝25m<30m，校正系数P＝1，则可求

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rx＝(1.5×25－2×7.3)×1＝22.9 (m)

又因

h0?h?D28?25?＝21 (m) 7P7?1则保护范围最小处的最大保护宽度为

bx＝1.5(h0－hx)＝1.5(21－7.3)＝20.55 (m)>15 (m)

根据以上计算可知，两根避雷针的安装基本保护全所。故选避雷针的高度为25m。

7.1.3

变电所侵入波的保护

因为雷击线路机会远比雷直击变电所为多，所以沿线路侵入变电所的雷电过电压行波是很常见的。又因为线路的绝缘水平要比变压器的冲击试验电压高得多，所以变电所对进行波得保护十分重要。

7.1.3.1

保护措施

雷电侵入波是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线保护段，本变电所设计利用氧化锌避雷器代替阀型避雷器。配电装置的雷电侵入波幅值取进线保护段绝缘水平的负极性冲击强度，即进线段绝缘的50％冲击放电电压。一般按下表的1.05～1.1倍选取。

表7-5 冲击放电电压表 电压等级 60kV 绝缘子 5(x-4.5) 50％冲击放电电压（正极性，kV） 520 侵入配电装置雷电波陡度与进线保护段的长度有关。

表7-6 雷电波侵入陡度表 额定电压 1km进线保护段 60kV 1.1 雷电侵入波计算陡度（kV/m） 2km及全线有避雷线 0.6 7.1.3.2

进线段保护

进线保护段的作用是使雷不直接击在导线上，且利用进线段本身阻抗来限制雷电流幅值，利用导线的电晕衰耗来降低雷电波陡度。

对未沿全长装设避雷线的60kV架空电力线路，在变电所的进线段1～2km长度内，进行侵入雷电波保护。其保护接线图如图8-1所示。

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图7-2 直击雷保护接线图

7.2 电气设备的保护接地装置 7.2.1

接地的一般要求

（1）为了保证人身安全，所有的电气设备都应装设接地装置，并将电气设备外壳接地；

（2）为了将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，应使用一个总的接地装置。接地装置的接地电阻应满足其中接地电阻的最小的电气设备的要求；

（3）电气设备的人工接地应尽可能的用在电气设备所在地点附近，对地电压分配均匀；

（4）设计接地装置时，应考虑到一年四季中均能保证接地电阻的要求值。

7.2.2

应当接地的部分

（1）变压器、电器、照明设备的底座和外壳； （2）电气设备的传动装置； （3）互感器的二次接线； （4）配电屏与控制台柜架；

（5）屋内外配电装置的金属和钢筋混凝土构架以及带电部分的金属遮栏； （6）交直流电力电缆盒的金属外壳和电缆的金属外皮布线的钢管等。

7.2.3

布置的原则

（1）不同用途和不同电压级次的接地可以共用一个接地装置，阻值应取最小的；

（2）保证最寒冷和最干旱的季节里，接地电阻不大于允许值；

（3）保证工作区域内电位分布较均匀，以使Ujc和Ukb在安全值以下； （4）充分利用自然接地体，以便降低工程造价；

（5）接地线（引下线）接地体（装置）的连接应为焊接，接地线与电气设备外壳的连接应用螺栓连接或焊接，用螺栓连接时，应选用防松螺帽或防松垫片；

（6）电气设备应采用单独的接地线，不允许一个接地线上串联个数电气设备；

（7）为了使接地线断线时，外壳上产生的危险电位不致使变压器电位太高，保护接地线与工作接地线不应用同一个接地线，应分别接地；

（8）为了进一步减小接地装置的接地电阻值，人工接地网应尽量与架空线相连，当不允许相连时，应在地下与避雷器的连接装置相连，连线不短于15m

7.2.4

保护接地装置的确定

（1） 确定接地电阻值（设接地体的接地电阻为20Ω） 60kV侧经接地体入地的电流为 Ijd?Ue?Lj350?60?40?6.86A 350第 39页 /共46页

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所以接地电阻的允许值为 Rd?100100??14.58? Ijd6.86Ue?Lj350?10?54?1.54A 35010kV侧经接地体入地的电流为 Ijd?所以接地电阻的允许值为 Rd?120120??77.92? Ijd1.54要求当Rd大于10Ω时取10Ω。站用电380/220V中性点接地电阻允许值Rd<4Ω,因为共用一个接地装置，故接地电阻应取Rd=4Ω （2） 计算人工接地电阻Rrw

人工接地网与自然接地体是并联的，并联后总电阻应达到R=4Ω，所以人工接地电阻为

Rrw?Rz?R20?4??5?

Rz?R20?4由于共用一个接地装置，故应取Rrw=4Ω

（3） 计算单根垂直接地体的接地电阻R

土壤电阻率???0??，今?0?500??m，故人工接地装置以水平接地体为主的带棒接地装置，上端用规格为4×10mm扁钢连接，构成环路式接地装置。钢管上端埋入土中深度为0.8m垂直接地采用长L=2.5m，直径d=60×10-3m的钢管。 1）单根接地体的接地电阻为 对于水平接地体

?S??S?0＝1.4×500＝700 (Ωm) 对于垂直接地体

?C??C?0＝1.2×500＝600 (Ωm)

则单根水平接地体的电阻为

?S2l27?1042?6002Rsh?ln?ln＝165 (Ω)

2?lb?h2?3.14?6002?50单根垂直接地体的电阻为

?c4l6?1044?300Rch?ln?ln＝168.74(Ω)

2?ld2?3.14?3006因Rsh≈Rch，故可以认为有水平和垂直接地体引入大地的电流相同，其值为

Ijl?Il100??20 (kA) 552）冲击电流作用下的接地电阻

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