发电厂一次侧

本科生(业余)毕业论文（设计）

题 目 双合发电厂电气一次部分的设计

办学学院

校外学习中心 专 业 年 级 指导教师 学生姓名 曹流祥 学 号

年 月 日

I

双合发电厂电气一次部分的设计

专业

学生 指导老师

摘 要

本文首先根据原始资料所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建发电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了发电厂的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了发电厂电气一次部分的设计。

关键词：发电厂 电气一次 电气设备选择

II

目录

1.2 电气主接线的基本要求 ................................................................................................... 1

1.2.1 运行的可靠 ........................................................................................................... 1 1.2.2具有一定的灵活性 ................................................................................................ 1 1.2.3 操作应尽可能简单、方便 ................................................................................... 1 1.2.4 经济上合理 ........................................................................................................... 1 1.2.5应具有扩建的可能性 ............................................................................................ 1 1.3电气主接线的叙述 ............................................................................................................ 1

1.3.1单元接线 ................................................................................................................ 1 1.3.2单母线接线 ............................................................................................................ 2 1.3.3单母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线 ................................................ 2 1.3.4单母分段线分段断路器兼作旁路断路器的接线 ................................................ 2 1.3.5母线接线 ................................................................................................................ 2 1.3.6双母线带旁路母线的接线 .................................................................................... 2

第2章 主接线方案的选择 ........................................................................................................... 2

2.1 采用单母线接线 ............................................................................................................... 2 2.2 采用单元接线 ................................................................................................................... 3 2.3 采用单母线和单元接线混合接线 ................................................................................... 4 2.4主变压器的选择与计算 .................................................................................................... 5

2.4.1 发电机的选择 ....................................................................................................... 5 2.4.2 主变压器台数的选择 ........................................................................................... 5 2.4.3 主变压器的选择 ................................................................................................... 6

第3章 短路电流计算 ............................................................................................................... 6

3.1短路电流计算点的确定 .................................................................................................... 6 3.2短路电流计算结果 ............................................................................................................ 7 第4章电气设备的选择 ................................................................................................................... 8

4.1电气设备选择的一般规则 ................................................................................................ 9 4.2电气选择的技术条件 ........................................................................................................ 9

4.2.1按正常工作条件选择电器 .................................................................................... 9 4.2.2 按短路情况校验 ................................................................................................. 10 4.2.3电气设备选择的技术条件 .................................................................................. 10 4.3电气设备的选择 .............................................................................................................. 11

4.3.1断路器： .............................................................................................................. 11 4.3.2 隔离开关： ......................................................................................................... 11 4.3.3 电流互感器的选择 ............................................................................................. 11 4.4电气设备选择的结果表 .................................................................................................. 12 第5章 配电装置的设计 ............................................................................................................... 12

5.1 配电装置的选择原则 ..................................................................................................... 13 5.2 配电装置的特点 ............................................................................................................. 13 5.3 配电装置的基本要求和设计的基本步骤 ..................................................................... 13

5.3.1基本要求 .............................................................................................................. 13 5.3.2设计的基本步骤 .................................................................................................. 13 2、 拟定配电图： 将进线、出线、母联、断路器、厂用变压器、避雷器等合理分配于

III

各间隔，并表示出导体和电器在各间隔、电器通道出口等平面布置的轮廓。 5.4 配电装置的设计要求 ................................................................................................................. 13

5.4.1满足安全净距的要求 .......................................................................................... 14 5.4.2施工、运行和检修的要求 .................................................................................. 14 5.5屋内配电装置 .............................................................................................................. 14 5.6本次设计中配电装置方式的选择 .................................................................................. 15

5.6.1屋外配电装置选择 .............................................................................................. 15 5.6.2屋内配电装置的选图 .......................................................................................... 15

第6章 发电厂的防雷保护 ........................................................................................................... 15

6.1雷电介绍 .......................................................................................................................... 15 6.2雷电的保护措施 .............................................................................................................. 15 6.3发电厂接地 .................................................................................................................... 16 6.4发电厂防雷及抗干扰措施 .............................................................................................. 16 6.5发电厂接地方式 .............................................................................................................. 17 参考文献：..................................................................................................................................... 18

IV

第1章 电气主接线设计

1.1对原始资料的分析

根据原始资料，本电厂是小型发电厂，比较靠近负荷中心。本电厂主要向机械厂供电，还要与35kV系统相连，并担负着向市区供电，保障市区人民生产和生活用电的责任。由于本厂的地理位置优越，能确保本地区以及附近的工厂、市区的正常供电，还可以向35kV提供电能。由资料我们可知，本电厂以6.3kV的电压等级向机械厂送电。这里有两电压等级，分别是6.3kV，有6回出线；35kV，有4回出线，全部负荷有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级负荷。

1.2 电气主接线的基本要求

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电长主接线必须满足以下基本要求。

1.2.1 运行的可靠

断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

1.2.2具有一定的灵活性

主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

1.2.3 操作应尽可能简单、方便

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

1.2.4 经济上合理

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

1.2.5应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。

1.3电气主接线的叙述 1.3.1单元接线

其是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种，此

1

种接线方法设备多。

1.3.2单母线接线

优点：接线简单，操作方便，设备少，经济性好，便于扩建. 缺点：可靠性低，灵活性差，调度不方便。

1.3.3单母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线

优点：在正常工作时，旁路断路器以及各出线回路上的旁路隔离开关，都是断开的，旁路母线不带电，通常两侧的开关处于合闸状态，检修时两两互为热备用；检修QF时，可不停电；可靠性高，运行操作方便。 缺点：增加了一台旁路断路器的投资。

1.3.4单母分段线分段断路器兼作旁路断路器的接线

优点：可以减少设备，节省投资；同样可靠性高，运行操作方便；

1.3.5母线接线

优点：供电可靠，调度方式比较灵活，扩建方便，便于试验。

缺点：由于220kV电压等级容量大，停电影响范围广，双母线接线方式有一定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高。

1.3.6双母线带旁路母线的接线

优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响双母线的正常运行。

缺点：多装了一台断路器，增加投资和占地面积，容易造成误操作。

第2章 主接线方案的选择

2.1 采用单母线接线

方案一： 采用单母线接线，设计图如图2-1

2

图2-1

从图可以看出单母线接线方式接线简单，操作方便，设备少，经济性好，便于扩建。

但是由于三个发电机出线端都连接在6.3kV母线上，一旦6.3kV母线出现故障或者6.5kV母线出口短路，将导致全厂发电机停止工作，造成停电。对6.3kV母线进行检修时全厂也只能停机检修。所以方案一不满足灵活性和可靠性。

2.2 采用单元接线

方案二：采用单元接线，设计图如图2-2

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图2-2

由图可以看出单元接线，接线形式简单，操作更加方便，每个发电机有自己的性供电可靠性也高。但是出线比较多，同时由于电站离并网升压站有一公里多的距离所以出线多增加了建设的投资，不满足经济性。同时发电机各机组间相对，厂用电的可靠性相对较低。

2.3 采用单母线和单元接线混合接线

方案三：采用单母线和单元接线混合接线，设计图如图2-3

4

图2-3

方案三弥补了方案一中单母线接线的灵活性不高，可靠性低和方案二单元接线中厂用电可靠性低出线长而且出线多的不经济，还有单元接线设备多的浪费。通过上述分析比较最后选用方案三。

2.4主变压器的选择与计算 2.4.1 发电机的选择

由原始资料可知，需选用3台1250kW的发电机，因此查《电气工程电气设备手册》选定其型号为SF1250-24/2600。 表2.1:SF1250-24/2600主要参数 视在功率WA 有功功率KW 额定电压V 额定电流A 功率因数 1350 1250 6.3 143 0.8 2.4.2 主变压器台数的选择

与系统有较强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于两台；与系统联系较弱的中、小型电厂和低压侧电压为6～10kV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装一台主变压器。对大城市郊区的一次

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变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1～2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。确定主变压主要取决于该电厂在系统中的重要性并结合电厂本身的装机台数。 为减少主变压器台数，可考虑采用扩大单元接线。 一般装机一至三台的小型非骨干电厂以确定一台主变压器为宜，装机四台及以上的小型电厂可考虑确定两台主变压器以满足运行的可靠性和灵活性。本设计中可选择两台三相三绕组变压器。

2.4.3 主变压器的选择

主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70％～80％。同级电压的单台降压变压器容量级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。根据本设计具体情况，使用三绕组变压器比使用两台双绕组变压器经济。 查《电气工程电气设备手册》选定主变型号为三绕组S9-1600/35 S11-3150/35 ,其主要参数如下：

表2.2：S9-1600/35 S11-3150/35主要参数 额定容量kVA 连接组号 额定电压kV 阻抗电压（%） 1600 YN 高压：38.5 6.45 yn0 低压：6.5 d11 3150 YN yn0 d11 高压：38.5 低压：6.5 7.16 第

3章 短路电流计算

短路电流计算点的确定

3.1

短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。

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短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个，即35kV母线短路（K1点），6kV母线短路（K2）点，发电机出口短路（K3点）。

3.2短路电流计算结果

各选取设备电抗值的计算（考虑到最严重故障情况，只进行母线的三相短路计算）

''X0.2，d选取SB=100MW，UB=Uav，发电机选取的型号为SF1250-24/2600，其中

VB=6.5kV。

发电机电抗：X1=X2=X3=Xd″×SB/SN =0.2×100/1.25=16 变压器各绕组阻抗表么值：

X4UK1SB6.451004.03100SN11001.6

SB7.16100X5UK22.27100SN21003.15

d1处短路时及发电机G1处出口短路

XsfX2X3X4X586.314.3X116

对应的各短路电流标幺值：

1Is''0.06914.3 1I1''0.062516

I''ISI10.1315

有名值为：

I0.13151001.168KA6.53

冲击电流ish=ksh× I″,其中ksh为冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅

值的倍数，当时间常数由零到无限大时，冲击系数的范围为：1< ksh<2,则取ksh为1.8，所以： ish=1.8×d2处短路及35kV母线上短路

Xf=0

X6=X1+X4=20.03

X7X2X3X510.27

×1.168=2.97KA

对应的各短路电流标幺值：

Is''0

7

10.049920.03 1\"I70.09710.27 I6''I''I7\"I6\"0.1469 有名值为：

I0.14691000.235KA383

冲击电流ish=ksh× I″,其中ksh为冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅

值的倍数，当时间常数由零到无限大时，冲击系数的范围为：1< ksh<2,则取ksh为1.8，所以： ish=1.8×d3处短路及6.3kV母线上短路

Xf=X1+X4+X5=22.3 X3=16

对应的各短路电流标幺值：

I×0.235=0.60KA

1I3''0.062516 1\"I40.062516

10.044822.3有名值为：

I0.16981001.5KA6.53

I0.06250.06250.04480.1698

冲击电流ish=ksh× I″,其中ksh为冲击系数，表示冲击电流对周期分量幅

值的倍数，当时间常数由零到无限大时，冲击系数的范围为：1< ksh<2,则取ksh为1.8，所以： ish=1.8×

×1.5=3.8KA

第4章电气设备的选择

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条

件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、导线的选择。

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4.1电气设备选择的一般规则

4.1.1 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。

4.1.2 应按当地环境条件校核。 4.1.3 应力求技术先进和经济合理。 4.1.4 与正个工程的建设标准应协调一致。 4.1.5 同类设备应尽量减少品种。

4.1.6 用新的产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 4.2电气选择的技术条件 4.2.1按正常工作条件选择电器

（1）额定电压和最高工作电压

所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220kV及以下时为1.15UN；额定电压是330~500kV时是1.1UN。而实际电网的最高运行电压Usm一般不会超过电网额定电压的1.1UN，因此在选择电器时，一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择,即

UN≥UNS

（2）额定电流

电器的额定电流IN是指在额定周围环境温度0下，电器的长期允许电流IN。不应该小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即

IN≥Imax

由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%~80%；出

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线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。

（3）按当地环境条件校核 在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。我国目前生产的电器使用的额定环境温度0＝＋40℃，如周围环境温度高于＋40℃（但≤＋60℃）时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8％进行修正，当环境温度低于＋40℃时，环境温度每降低1℃，额定电流可增加0.5％，但其最大电流不得超过额定电流的20%。

4.2.2 按短路情况校验

（1）短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电器各部分的温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为

It2tQk

式中Qk —短路电流产生的热效应；

It、t—电器允许通过的热稳定电流和时间。 （2）电动力稳定校验

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。 满足动稳定条件为：

iesish

式中 ish—短路冲击电流有效值；

ies—电器允许的动稳定电流的有效值；

4.2.3电气设备选择的技术条件

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如表： 表4.1 ：高压设备的一般技术条件 额定 额定开额定 额定 机械 绝缘序号 电器名称 容量断电流热稳定 动稳定 电压kV 电流A 荷载N 水平 kVA A 1 2 3 4

断路器 是 是 是 是 是 10

是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 是 隔离开关 是 电流 是 互感器 电压 是 互感器 4.3电气设备的选择 4.3.1断路器：

断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10kV~220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。 (1)SF6断路器的特点： 1.灭弧能力强；介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时间短。 2．开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低。 3．电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作。 4．操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。 （2）选择原则： 1. Imax≥1.05IN 2. UN≥UNS

因此，35kV处断路器的额定电压取35kV，最高工作电压选用40.5kV，额定电流选用1600A，开断电流选用25kA，采用LW14-35；6kV处断路器的额定电压取6kV，最高工作电压选72,.5kV，额定电流采用2500A，开断电流采用40KA，采用ZN23-10。

4.3.2 隔离开关：

采用GW4-35和GW4-10，GW4-35额定电流为1000A，动稳定电流为50KA；GW4-10额定电流为600A，动稳定电流为50A。

4.3.3 电流互感器的选择

电流互感器的选择和配置应按下列条件： （1）型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6~20kV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。 一次回路电压：UNUNS （3）一次回路电流：I1NImax

（4）准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

（5）二次负荷：互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二

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次侧所接负荷I2NZ2N，即

S2N≥I2NZ2N

Z2L=ra+rre+rL+rc

式中，ra、rre分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻（忽略电抗）；rc为接触电阻，一般可取0.1Ω；rL为连接导线电阻。 （6）动稳定：

内部动稳定校验式为：ies≥ish或

2I1NKes≥ish

式中 ies、Kes—电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，有制造厂提供。 外部动稳定校验式为

LFal≥0.5×1.73×10-7i2sha(N)

式中 Fal—作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，有制造厂提供； L—电流互感器出现端至最近的一个母线支柱绝缘子之间的跨距； a—相间距离；

0.5—系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。

（7）热稳定：电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳定校验式为 I2t≥Qk或 (KtI1N)2≥Qk

4.4电气设备选择的结果表

电压等 级 35kV 6.3kV

电气设备 高压断路器 LW14-35 ZN23-10

隔离开关 GW4-35 GW4-10

电流互感器 LDJZB-35 LZZBJZ-10

S9-1600/35 变压器1 变压器2 S11-3150/35

第5章 配电装置的设计

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5.1 配电装置的选择原则

高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济，遵循上级颁的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。火力发电厂及变电所的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安全 要求，通过技术经济比较予以确定。

5.2 配电装置的特点

1、屋内配电装置的特点：

a．安全净距小并分层布置，占地面积小。

b．维护、巡视和操作在室内进行，不受外界气象条件的影响。 c．设备受气象及外界有害气体影响较小，可减少维护工作量。 d．建筑投资大。 2、屋外配电装置：

a．安全净距大，占地面积大。但便于带电作业，

b．维护、巡视和操作在室外进行，受外界气象条件影响。

c．设备受天气及外界有害气体影响大，运行条件差，须加强绝缘。 d．工建工程量和费用周期短，扩建方便。 3、成套配电装置：

a．结构紧凑，占地面积小。 b．运行可靠性高，维护方便。

c．安装工作量小，建设周期短，而且便于扩建和搬迁。 d．消耗钢材较多，造价高。

5.3 配电装置的基本要求和设计的基本步骤 5.3.1基本要求

1、满足安全净距离的要求。

2、满足施工、运行和检修的要求。 3、噪声的允许标准及措施要求。 4、静电感应的场强水平和措施要求。 5、电晕无线电干扰的特性和控制。 6、便于分期扩建。

5.3.2设计的基本步骤

1、选择配电装置的形式 根据电压等级、电器形式、出线多少和方式、有无电抗器、地形及环境等

2、拟定配电图： 将进线、出线、母联、断路器、厂用变压器、避雷器等合理分配于各间隔，并表示出导体和电器在各间隔、电器通道出口等平面布置的轮廓。

5.4 配电装置的设计要求

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5.4.1满足安全净距的要求

（1）屋外电气设备外绝缘体最低部位距地小于2.5米时，应装设固定遮拦，屋内电气设备外绝缘体最底部位距地小于2.3米时，应装设固定遮拦。

（2）配电装置中相邻带点部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定其安全净距。

5.4.2施工、运行和检修的要求

1、施工要求

（1）配电装置的结构在满足安全的前提下应该尽量予以简化，并考虑构件的标准化和工厂化。

（2）配电装置的设计要求要考虑安装检修时设备搬运及起吊的便利。 （3）工艺布置设计应考虑土建施工误差，确保电气安全净距的要求。 （4）配电装置的设计必须考虑分期建设和扩建过渡的便利。 2、运行要求

(1)各级电压配电装置之间，以及它们和各种建筑物之间的距离和安全相对位置，应按最终规模统筹规划，充分考虑运行的安全和便利。

(2)配电装置的布置应该做到整齐清晰，各个间隔之间要有明确的界限。

(3)架空出线间隔的排列应根据出线走廊规划的要求，尽量避免线路交叉，并与终端塔位置相配合，各级电压配电装置各回路的相序排列应尽量一致。 (4)配电装置内应设有供操作、巡视用的通道。 3、检修要求

电压为110kV及以上的屋外配电装置，应视其在系统中的地位、接线方式、配电装置型式以及该地区得检修经验等情况，考虑带电作业的要求，为保证检修人员在检修电器及母线时的安全，电压为63kV及以上的配电装置，对断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧，宜配置接地闸，母线上宜安装接因素，选择配电方式。

5.5屋内配电装置

屋内配电装置可以分以下三类：

1、三层式：把所有的用电设备布置在三层中，它使用于6kV～10kV出线带电抗器的情况。安全可靠性高，占地面积小。

2、二层式：把所有的用电设备布置在三层中，它使用于6kV～10kV出线带电抗器及35kV～220kV的情况。 3、单层次：把所有的电气设备布置在底层、它适用于610kV出线无电抗器35 情况。

层外配电装置:

根据电器和用线布置的高度，层外配电可分为：中型、高型、半高型。 中型配电装置：将所有电器安装在一个水平面内、跟用线、条线组成三种不同高层的布置型式。

高型层外配电装置：将断路器、电流互感器、布置在旁路母线下方，同时两组母线重叠布置。

半高型配电装置：将断路器、电流互感器、内置在一个相邻的一组母线下方，该组母线升高的装置。

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5.6本次设计中配电装置方式的选择 5.6.1屋外配电装置选择

与原始资料分析及前面各设备间的计算 屋外选用中型配置：35kV进出线 其优点：

1）所有电器都安装在同一水平面上，并装在一定高度的基础上。 2）母线稍高于电器所在水平面。 3）布置清晰，不易误操作，远行可靠 4）构价高度较低，抗震性能好

5.6.2屋内配电装置的选图

据原始资料分析，本厂中屋内资料分析采用单层配电。

第6章 发电厂的防雷保护

6.1雷电介绍

雷电是一种大气里的放电现象，它产生在积雨里。积雨的云在形成的过程中， 部分云团带有正电荷，部分云团带有负电荷，因此，当电荷总量积聚到了一定的程度时，在不同的电荷云团之间，或者云团和大地之间的电压数值非常大，足够击穿空气。当云团开始游离放电的时候，我们称这个过程为先导放电。云团对地的先导放电现象是云团向地面的跳跃式逐渐发展的过程，当先导放电现象到达地面的时候(地面的建筑物和架空输电线路等)，就会产生从地面向云团的主要放电阶段。在主要放电阶段中，由于不同种电荷进行剧烈中和，往往此时会出现非常大的雷电流(一般为在几百千安到几千千安之间)，并且随后会产生强烈的闪电及巨大的响声，从而形成了雷电。

6.2雷电的保护措施

雷电的防护措施包括以下三个部分: 直击雷的防护、侧击雷的防护和感应雷的防护。防雷工程的一个十分方面是接地和引入下地下线路的基本布线工程，整个防雷工程的效果和防雷器件是否有效都取决这一点， 所以，我们应当认真的研究发电厂中电力设备和电子设备的接地效果，它是保障电力设备的安全、操作人员的安全以及设备正常工作运行的必要部分。可以这样说，只要是和电网相连的仪器和设备都必须接地；只要有电力需要的地方，就会是接地工程需要配置的地方。

6.3发电厂接地

发电厂接地技术是用来防止电力设备和电子设备遭到雷击从而采取的基础性的保护措施，它的目的是把由雷电产生的巨大的雷击电流引到大地中，进而起到保护变电站的作用。同时，变电站接地技术也是保护我们人身安全一种十分有效手段，如果由于某种原因而引起了相线与设备外壳相碰触的时候，电力设备的外壳将会有非常危险的电压产生，此时，故障产成的电流将会流经接地保护装置到达大地，进而起到了保护的作用。

因为发电厂具有的特殊环境，比如强大的电磁场、巨大的雷电等其他许多因

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素影响，使得发电厂特别容易受到各式各样的干扰，因此，为了提高发电厂运行时的安全及工作时的可靠性，我们应该根据现实存在的不同的干扰源，来采取相应的防雷和抗干扰的措施。

6.4发电厂防雷及抗干扰措施

发电厂防雷的措施总体可以为两种：第一种是避免雷电电流进入电网系统，第二种则是利用二次保护装置把雷电流引入接地网络。在实际不同的电网中，我们应该根据现场采集的雷电的形式、雷电的频率、电流强度和需要保护的设施重要性，来采取符合需要的保护措施。

6.4.1正确屏蔽雷电流

对于微机保护的控制装置，电力系统的通信线路应该采用带有屏蔽层的多绞屏蔽电缆，并且应该尽可能把强电的导线单独安装，同时保证电缆的屏蔽层接地自始至终都只有一个点。这是因为在变电站中，电力装置里既有模拟的电路还有数字的电路，所以，数字设备和模拟设备必须应该分开，最后它们只能够具有一个连接点，假如两者不分开，将会互相地干扰，严重时甚至可能损坏设备。

6.4.2加装浪涌的二次保护器

发电厂开关的操作、静电放电现象及闪电放电时产生的瞬时过电压可能会对电力设备造成毁灭性的伤害或者加快它的老化过程。

对于浪涌现象的保护方法主要是在发电厂系统内加装浪涌的二次保护器。浪涌的二次保护器是采用同等电位的原理，及时把浪涌电流导入接地系统。当系统的过电压现象发生时，瞬时的高电压将会抑制电力二极管(Rm)作为反应速度最快的电力元件首先动作，同时开始泄放巨大的雷电电流，并且把输出的电压钳位控制在它的截止电压之上，从而十分有效地防止了巨大的过电压对于电力设备的损伤。当加在TVS里的放电的电流随着电压幅值的上升进而使得充气式的放电器(HFB)两端放电电压超过了它的点火电压UM时，GDT将会瞬时动作，并且也会开始泄放雷电电流。这时，GDT呈现低阻的状态，它的两端仅仅只有20~40V的电弧电压，所以可以避免因为过电压的持续时间长进而把TVS烧毁。

6.4.3发电厂接闪器

在发电厂发生雷击之后，防雷系统可以通过直接拦截的方法，引导雷电流进入接地网。接闪器有避雷针和避雷线两种。小型的变电所多数装备的避雷针，大型的变电所通常在变电所的架构上采取避雷针和避雷线，或者把两者相结合，并且大型变电所对于引流的线路和接地的装置都有十分严格的要求。

6.4.4发电厂避雷器

避雷器能够把侵入变电所中的雷电流降低至电气装置的绝缘强度允许范围以内。我国的变电所避雷器主要采用的是金属氧化物的避雷路器(ROA)，西方的国家除了使用ROA之外，还在所有的电气装置内安装空气的间隙，并作为ROA失效之后的备用设备。

6.4.5合理布置避雷装置的安装位置

目前，大多数的RTU子站(或者一体化的微机二次保护装置等)，大部分安

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装在了高压室的配电开关柜上，电力的量测信息通过从高压配电室接到主控台的通信电缆来传输，以MS-525等接口的方式与RTU(或这通信管理机器等)进行数据传送。所以，通信电缆非常容易受到来自于开关的误操作、电力负荷的波动和强电的电缆所产生的巨大电磁场干扰，这些巨大的干扰轻则会增大电力量测信息的误码率，重则可能使得MS-525等数据接口发生损坏。此外，夏天时高压室里的温度比较高，RTU的子站(或者一体化的微机二次保护装置等)内部因为热量过高而产生的干扰噪声现象不容忽视。

针对上面分析的问题，我们可以把RTU的子站(或者一体化的微机二次保护装置等)在主控台里集中组屏，这样做不仅能够减少物理干扰源(包括室内温度)对于电力装置的影响，还可以改善电力设备运行的环境，并且能够方便检修和试验人员对电力装置年检的预试工作。

6.5发电厂接地方式

目前，发电厂的接地方式有许多种，比如单点的接地、多点的接地和混合类型的接地等。单点的接地还分为串联单点的接地及并联单点的接地。一般来讲，单点的接地常常用于简单线路，、以及频率较低(f<2MHz)的电子线路。而当涉及到高频(f>20MHz)的电路时，我们应该采用多点的接地或者多层板的方式。 雷电保护接地指为雷电保护装置(避雷针、避雷线和避雷器等)向大地泄放雷电流而设的接地。因此，变电站构架避雷针（带)和避雷器不仅应采用双引下接地方式，还须敷设2～3根放射状垂直接地极与主网相连，以达到加强对雷电流的分流作用。对于全站接地网， 影响其工频接地电阻值大小的主要取决于水平接地体，而垂直接地能有效地加强冲击电流的扩散，为避免其相互之间的屏蔽作用，在接地网的边缘设置垂直接地极，且垂直接地极相互间的间距应大于垂直接地体长度的2倍。 在进线构架接地引下线地面上方0.4米处设置可开断点， 当测量全站接地电阻值时与线路地线将其断开，保证测量的准确性。当采用110kV和220kV构架避雷针时，该接地装置与主接地网连接，但地下连接点至主变、35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。如因场地狭小，直线距离有困难时可考虑地下接地线弯成蛇形状。

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参考文献：

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