河南理工大学毕业设计（论文）说明书
6防雷与接地方案的设计
6.1 防雷设计
6.1.1防雷设计原则
已在输电线路上形成的雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电所的母线上,并对于母线有连接的电气设备构成威胁。在母线上装设避雷器是限制雷电入侵波过电压的主要措施。
三绕组在正常运行时可能存在只有高、中压绕组工作低压绕组开路的情况，这在防雷中带来了需要特别考虑的问题。在三绕组变压器中，若低压绕组开路，则C2很小（仅为其对地电容），静电分量可能危及低压绕组的绝缘，故应采取防雷措施。考虑到静电分量将使低压绕组三相的电位同时升高，故只要在任一相绕组直接出口处装设一个避雷器即可。
6.1.2 避雷器的选择
⑴阀式避雷器应按下列条件选择
型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下 表选择。
表6-1 避雷器类型
型号 FS FZ
型式
配电用普通阀型 电站用普通阀型
应用范围
10kV以下配电系统、电缆终端盒 3-220kV发电厂、变电所配电装置
①330kV及需要限制操作的220kV以及以下配
FCZ
电站用磁吹阀型
电
②某些变压器中性点
FCD
旋转电机用磁吹阀型
用于旋转电机、屋内
①额定电压Un：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。
②灭弧电压Umh：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）。
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③工频放电电压Ugf：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最大运行相电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。
④冲击放电电压和残压：一般国产阀式避雷器的保护特性与各种电器的具有均可配合，故此项校验从略。
根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间。本工程采用 110kV、35kV配电装置构架上设避雷针，10kV配电装置设独立避雷针进行直接保护为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110kV、35kV 系统中，采用氧化锌避雷器。
⑵110kV侧避雷器的选择和校验 ①型式选择
根据设计规定选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。 ②额定电压的选择：
UN?USN?110kV
因此选FCZ-110避雷器，其参数如下表6-2：
表6-2 避雷器参数
型号
额定电压（kv）
灭弧电压有效值（kv）
FCZ-110
110
126
工频放电电压有效值（kV） 不小于
255
不大于
290
冲击放电电峰
8/20?s冲
值（1.5/20?s）击残压不大不大于（kV）
345
于（kV）
365
③灭弧电压校验：
最高工作允许电压： Um?1.15UN?1.15?110?126.5kV 直接接地： Umh?CdUm?0.8?126.5?101.2kV，满足要求。 ④工频放电电压校验： 下限值： Ugfx?k0Uxg?3?126.53?219kV
上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?219?262kV＜290kV 上、下限值均满足要求。
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⑤冲击放电e、残压校验： Ubc?kbhUmh?2.35?2?101.2?336kV＜365kV，满足要求。
电压校验：Uchfd?Ubc?336kV＜345kV，满足要求。 所以，所选FCZ-110 型避雷器满足要求。 ⑶35KV侧避雷器的选择和校验 ①型式选择
根据设计规定选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。 b、额定电压的选择： UN?USN?35kV
因此选 FCZ-35避雷器，其参数如下表6-3：
表6-3 避雷器参数
型号
额定电压（kv）
灭弧电压有效值（kv）
FCZ-35
35
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工频放电电压有效值（kV） 不小于
73
不大于
90
冲击放电电峰
8/20?s冲击
值（1.5/20?s）残压不大于不大于（kV）
110
（kV）
125
②灭弧电压校验：
最高工作允许电压： Um?1.15UN?1.15?35?40.25kV
直接接地： Umh?CdUm?0.8?40.25?32.2kV，满足要求。 ③工频放电电压校验：
下限值：Ugfx〉 k0Uxg?3×
40.253?70kV
上限值：Ugfs?1.2Ugfx?1.2?70?84kV?90kV
上、下限值均满足要求。
④残压校验：Ubc?kbhUmh?2.35?2?32.2?107kV ＜125kV，满足要求。 ⑤冲击放电电压校验：Uchfd?Ubc?107 kV＜110kV，满足要求。
所以，所选FCZ-35 型避雷器满足要求 ⑷10KV侧避雷器的选择和校验
①型式选择： 根据设计规定选用FS系列普通阀式避雷器。
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②额定电压的选择： UN?USN?10kV 因此，选择FS—10型磁吹阀式避雷器.
表6-4 FS-10主要技术数据
型式
额定电
灭弧电压
工频放电电压有效值（kV） 不小于 26
不大于 31
冲击放电电压峰值（1.5/20?s）不大于（kV） 50
8/20?s冲
击残压不大于（kV） 50
压（kV） 有效值
（kV）
FS—10
10
12.7
③灭弧电压校验：
最高工作允许电压：Um?1.15UN?1.15?10?11.5kV
直接接地： Umh?CdUm?1.1?11.5?12.65kV，满足要求。 ④工频放电电压校验
下限值： Ugfx?k0Uxg?3.5?11.53?23kV
上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?26?28kV＜31kV 上、下限值均满足要求。
⑤残压校验：Ubc?kbhUmh?2.35?2?12.65?42kV＜50kV，满足要求。 ⑥冲击放电电压校验：Uchfd?Ubc?42kV＜50kV，满足要求。 故所选FS—10阀式避雷器合格。
6.1.3 避雷针的配置
⑴避雷针的配置原则：
a、独立式避雷针宜装设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻Re≤10Ω。当有困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点沿接地线的长度不得小于15m。
b、独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距d1≥0.2Ri+0.1h,且d1≥5m；独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离d2≥0.3R，且d2≥3m，式中Ri为冲击接地电阻。
⑵避雷针位置的确定：
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首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求。
a、电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000米的地区，宜装设独立的避雷针。
b、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。 c、35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。
d、在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小于15m的要求。
6.2 接地设计
随着电力事业的快速发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。然而由于接地网设计考虑不全面、施工不精细、测试不准确等原因，近年来，发生了多起地网引起的事故，有的不仅烧毁了一次设备，而且还通过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用。
6.2.1 接地设计的原则
按接地装置内、外发生接地故障时，经接地装置流入地中的最大短路电流所造成的接地电位升高及地面的电位分布不致于危及人员和设备的安全，将变电站范围的接触电位差和跨步电位差限制在安全值之内的原则，进行本变电站接地装置的设计。
⑴由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施;考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3-10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏;应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求,施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。
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毕业设计-110kv变电站电气一次部分初步设计
