电气一次初步设计(6)

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的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。

避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。

在变压器的门型架构上，不近装设避雷针、避雷线。这是因为门型构架距离变压器较近，装设避雷针后，架构的集中接地装置距变压器金属外壳接地点在地中距离很难达到不小于15m的要求。

5.3避雷线

避雷线（又称架空地线）是110KV及以上输电线路的主要防雷措施，一般沿线路全长架设，不近保护线路本身，也减少了雷电波侵入对发电厂和变电所的危害。

在发电厂中，避雷线主要用来保护主变压器高压引出线（当主变压器与户外高压配电装置相距较远时）免遭直接雷击。对于特殊地形条件的发电厂，如峡谷地区的电厂，在两侧山头上埋桩架设避雷线比较方便，也可以采用避雷线作为建筑物和配电装置的直击雷保护装置。

单根避雷线的保护范围可根据图7-1确定。在被保护物澳督hx水平面上，避雷线每侧保护宽度r可由下列公式计算：

当hx≥h/2时 rx=0.47（h-hx）×p（m） 当hx＜h/2时 rx=（h-1.53hx）×p（m）

必要时，可架设两根等高或不等高的避雷线，其保护范围可参见有关手册和规程。 避雷线的保护范围：

（1） 避雷线的保护范围计算方法见上式； （2） 避雷线保护在技术上的要求如下：

1)避雷线应具有足够的截面和机械强度。一般采用锌钢绞线，截面不小于35mm2，在腐蚀性较大的场所，还应适当加大截面或采取其他防腐措施，在200m以上档距，宜采用不小于50mm2截面。

2)避雷线的布置，应尽量避免与母线相互交叉的布置方式。

3)当避雷线附近（侧面或下方）有电气设备、导线或63kV记一下架构时，应验算避雷针对上述设施的间隙距离。

4)应尽量降低避雷线接地端的接地电阻，以降低雷击过电压，一般不宜超过10欧的工频接地电阻。

在某些情况下，发电厂对直接雷的防护，也可由避雷针和避雷线联合构成。

5.4避雷器

避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电

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气设备。

避雷器有FS型和FZ型两种。FS型主要适用于配电系统，FZ型适用于发电厂和变电站。电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)。 （一） 避雷器的技术参数

(1) 额定电压：避雷器的额定电压必须与安装避雷器的电力系统电压等级相同。 (2) 灭弧电压：灭弧电压是保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时，根据灭弧条件所允许加至避雷器的最高工频电压。因此，对35kV及以下的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的100%～110%；对110kV及以上中性点接地系统的避雷器；其灭弧电压规定为统最大工作线电压的80%。

(3) 工频放电电压：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般应大于最大运行电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

(4) 冲击放电电压：冲击放电电压是指预放时间为1.5～20us冲击放电电压，与5kA下的残压基本相同。

(5) 残压：在防雷计算中以5kA下的残压作为避雷器的最大残压。 （二）避雷器的配置原则

（1） 配电装置的每组母线上，应装设避雷器。

（2） 旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。

（3） 220kV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。 （4） 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。

（5） 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 表6-3-1 避雷器选择结果

工频放电电压有效额定型号 电压有效值kV 灭弧电压kV 不小于 不大于 值kV 冲击放电电压峰值(1.5/20μs及1.5/40μs)不大于kV 5 A 10 A 8/20μs雷电冲击波残压峰值不大于kV 23

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FZ-220J 220 200 448 536 630 664 728 6 接地装置的说明

6.1概述

接地装置由埋设在土壤中的金属接地体和接地线组成。将电气设备的某个部分用金属导体与接地体相连，称为接地。

电气设备的接地，按其作用可分为工作接地、保护接地和防雷接地三种。

（1）工作接地。为了我保证电力系统正常运行，将电力系统中的某些点加以接地。例如：在中性点直接接地的系统中将变压器星形绕组的中性点接地；电压互感器一次侧线圈的中性点接地等。

（2）保护接地。将电气设备的外壳或装设电气设备的架构等金属部件加以接地，称为保护接地也叫安全接地。这是为了避免设备绝缘损坏时工作人员触及而发生触电事故。对高压设备，保护接地电阻不宜超过10欧，对低压设备则不宜超过4欧。 （3）防雷接地。为了泄掉雷电流避雷针等防雷设备必须有可靠的接地。

这三种既然地有时是难以分开的，都要用一些接地装置来实现。接地装置的接地体可分为自然接地体和人工接地体。 1、自然接地体

埋设在水下或地中的各种构筑物金属部件，包括金属管道、井管、金属结构和钢筋混凝土基础等，可作为接地装置的自然接地体，但可燃液体会气体的金属管道除外。 2、人工接地体

人工接地体是专门为接地需要而在地下埋设的接地体。人工接地体有垂直和水平两种敷设方式。垂直接地体一般用长约2.5～3m的角钢、圆钢或钢管垂直打入地下，上端埋入地下0.3～0.5m，以使接地电阻不因冬季土壤表面冻结和夏季水分蒸发而引起很大变动。水平接地体多用扁钢或直径不小于6mm的圆钢在地中水平敷设，埋于地下0.5～1.0m处。对于有强烈腐蚀性的土壤，接地体的接地线厚度和截面应适当加大，或采取镀锌、镀锡等防腐蚀措施。由于水平接地体施工比较方便，所以接地网常以水平接地体为主，并组成网格形，使地面电位比较均匀，另辅之以若干垂直接地体，两者组成复式接地网。 一般情况下，应该首先利用自然接地体，在接地电阻达不到要求时，可加设一些人工接地体，连成总接地网。为减小接地电阻，要求所有的连接应采用焊接。对大接地短路电流系统的发电厂和变电所，必须装入人工接地体构成全厂统一接地网。总接地网的接地电阻主要根据工作接地的要求来决定（因其要求的接地电阻值最小）同时也可满足保护接地和防雷接地的要求。但是独立避雷针则应单独设置自己的接地体。

6.2接地电阻的说明

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接地电阻是指接地电流经接地体泄到大地中的所遇到电阻。接地装置的接地电阻，主要决定于接地体周围土壤的导电情况，除与土壤的成分直接有关外，还受土壤的温度、湿度等因素的影响。 1） 工频接地电阻

工频接地电流所遇到的接地电阻称为工频接地电阻，是指在低频率小电流的情况下，用接地电阻测量仪表所能量到的电阻。其允许值是根据入地故障电流I的大小、接地装置上出现电压时间的长短、允许出现的对地电位和接触的机会多少而制定的。 2） 冲击接地电阻

雷电流的特点是峰值高，且等值频率高。当雷电流入地时，在接地体附近形成了极高的电场强度，会使土壤发生电弧或火花放电，使该区域内土壤电阻率大为降低，其作用相当于增大了接地体的几何尺寸。因此，同一接地装置的冲击接地电阻会小于其工频接地电阻；但另一方面，雷电流等值频率高则会因电感的存在而阻碍电流流向接地体远端流通，使雷电流不能沿接地体全长向地中流散。这种效应又会使冲击接地电阻增大。一般冲击接地电阻可用下式表示： RshR??R

式中 Rsh—冲击接地电阻，一般要求小于10欧；

—工频接地电阻；

?—接地体冲击系数，其值在0.2～0.5范围内变化，多数情况下?<1；当接地体很长时，也有?>1（因此过分加长接地体并不能继续减小冲击接地电阻）；

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厂用变的选择

7.1接线的设置

一、厂用电的接线设置

火力发电厂采用3Kv，6kV或10kV作为高压厂用电电压，在满足技术要求的前提下优先考虑采用较低的电压。电压等级的确定，从发电机容量和出口电压来说，高压厂用电压等级的选择，对容量在60MW及以下的机组，可采用3kV，容量在100～300MW。时宜采用6kV；容量在300MW以上，在技术上和经济上合理时，也可采用两种高压厂用电压级，如3kV和10kV。

1、 确定高压厂用电接线形式

火力发电厂的厂用电系统均采用单母线按炉多分段的形式，以满足可靠性和灵活性的要求。

二、厂用变的接线形式的确定

厂用变压器可以选用双绕组变压器，但大型机组的厂用变压器多选择低压绕组分裂变

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压器。这种方式可降低厂用电系统的短路电流水平以及每个低压绕组的出口断路器的额定电流，提高厂用电源的运行可靠性。由于厂用高压工作变压器引至发电机出口，而机端电压又十分稳定，所以可采用无载调压的方式。其接线组别选用d，yn1，yn1常规接线。

7.2 变压器的选择

一、备用/起动变压器

由于每台机组使用了两台高压厂用分裂变压器并列运行，将高压厂用母线分成八段，因此需用四台备用变压器而且是从220kV系统引接，为使提供的电压稳定，可采用三绕组分裂式有载调压变压器，四个备用电源分别从其四个低压分裂绕组接至四段高压母线，考虑主变压器和高压厂用工作变压器的链接组别，保持高压厂用母线和备用电源电压的相位一致，备用变压器接线组别采用Yn，yn0，yn0形式。这样当备用变压器代替厂用高压变压器时，可以短时并列运行，避免厂用电源的断电。 二、厂用变额定电压的选择

厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一次、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。对于本设计的发电机电压为15.75kV和18kV的200MW和300MW的机组厂用电均采用6kV，故设有13.8/6kV和18/6kV的高压厂用变压器。供给厂内动力机械的低压厂用变压器，常采用380V。一般大型电厂供动力用的变压器中性点都不接地，但设备外壳应接在接地网上，均为保护接地。照明负荷以380/220V三相四线制的中性点直接接地系统供电。 三、容量的选择

厂用变压器的容量必须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。因此对厂用工作变压器的容量应按厂用电高压计算负荷的110%与厂用电低压计算负荷之和进行选择，而厂用低压工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。厂用高压备用/起动变压器应与最大一台厂用高压工作变压器的容量相同。厂用低压备用变压器的容量应与最大一台厂用低压工作变压器的容量相同。

对厂用高压分裂绕组变压器其各绕组容量应按下式计算： 计算负荷： SC=1.1SH+SL；

高压绕组： Sts1≥∑SC-Sr； 低压绕组：Sts2≥SC

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