电力变压器继电保护设计论文
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1主变压器保护1 概述电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次变电所设计的变电所是市区220kV降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，甚至影响到下一级降压变电所的供电可靠性。变压器的故障可分为内部和外部两种故障。内部故障是指变压器油厢里面的各种故障，主要故障类型有：1）各绕组之间发生的相间短路；2）单相绕组部分线区之间发生的匝间短路；3）单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地短路；4）铁芯烧损。变压器的外部故障类型有：1）绝缘套管网络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路；2）引出线之间发生的相间故障。变压器的不正常运行情况主要有：1）由于外部短路或过负荷而引起的过电流；2）油箱漏油而造成的油面降低；3）变压器中性点电压升高或由于外加电压过高而引起的过励磁。为了防止变压器发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证 系统安全连续运行，故变压器应装设一系列的保护装置。2变电所主变保护的配置1主变压器的主保护1）瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。如图5-1所示为瓦斯保护的原理接线图。2) 差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。2主变压器的后备保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。而本次所设计的变电所，电源侧为220kV，主要负荷在110kV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧110kV侧并装设方向元件，电源侧220kV侧装设一套，并设有两个时限 和 ，时限设定原侧为 ≥ ＋△t，用一台变压器切除三侧全部断路器。3过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。 4 变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。2限流电抗器的选择为了选择10kV侧各配电装置，因短路电流过大，很难选择轻型设备，往往需要加大设备型号，这不仅增加投资，甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器，选择应采取限制短路电流，即在10kV侧需装设电抗器。一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定来进行选择和检验。1额定电压和额定电流的选择 、 — 电抗器的额定电压和额定电流 、 — 电网额定电压和电抗器的最大持续工作电流2 电抗器百分数的选择1）电抗器的电抗百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择，设要求短路电流限制到 ，则电源至短路点的总电抗标幺值为： / — 基准电流 —电源至电抗器前系统电抗标幺值电抗器在其额定参数下的百分电抗 2）电压损失检验：普通电核器在运行时，电抗器的电压损失不大于额定电压的5%，即： — 负荷功率因数角一般取83）母线残压检验，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压不能低于电网额定值的60～70%即： 3热稳定和动稳定的检验热稳定和动稳定检验应满足下式: ≥ 、 — 电抗器后短路冲击电流和稳态电流 、 — 电抗器的动稳定电流和短时热电流（t =1s） 3防雷及接地体设计1 概述电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型。按其产生原因，它们又可分为以下几类：直击雷过电压 雷电过电压 感应雷过电压 侵入雷电流过电压 长线电容效应 工频过电压 不对称接地故障 甩负荷 消弧线圈线性谐振过电压 暂时过电压 线性谐振 传递过电压 线路断线 谐振过电压 铁磁谐振 电磁式电压互感器饱和 参数谐振发电机同步或异步自励磁 开断电容器组过电压 操作电容负荷过电压 开断空载长线过电压 关合空载长线过电压 开断空载变压器过电压 操作过电压 操作电感负荷过电压 开断并联电抗器过电压 开断高压电动机过电压 角列过电压 间歇电弧过电压2 防雷保护的设计变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复并严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电所的雷击害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波的防护主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。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，保护了其它电气设备。1 避雷针的配置原则：1)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1000Ω的地区，宜装设独立的避雷针。2)独立避雷针（线）宜装设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。3)35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。40)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15米的要求。2 避雷器的配置原则1）配电装置的每组母线上均应装设避雷器。2）旁路母线上是否应装设避雷器，应视当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）330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并应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装设一台避雷器。6）110kV~220kV线路侧一般不装设避雷器。3 接地装置的设计接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。本变电所采用棒形和带形接地体联合组成的环形接地装置。接地装置应尽可能埋在地下，埋设深度一般为5~1米，围绕屋内外配电装置，主控楼、主厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互联接线不应少于两根干线。接地网的外像应闭合，外像各角做成圆弧形，圆弧半径不宜小于均压带间距离的一半，在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。4 主变压器中性点放电间隙保护为了保护变压器中性点，尤其是不接地高压器中性点的绝缘，通常在变压器中性点上装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序电流保护起作用，动作保护接地变压器，避雷器作后备；变压器不接地时，放电间隙和零序过电压起保护作用，大气过电压时，线路避雷器动作，工作过电压时，间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低，无法与放电间隙无法配合，故选用阀型避雷器。5变电所的防雷保护设计由于本次所设计选择变压器为分级绝缘，即220kV中性点绝缘等级为110kV，110kV中性点绝缘等级为35kV，所以220kV中性点应与中性点绝缘等级相同的避雷器，故220kV中性点装设FZ－110，110中性点装设FZ－40避雷器。
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3、 [电气工程与自动化]电力变压器的差动保护 论文+答辩ppt摘 要电力变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备，它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器。同时差动保护是变压器非常重要的保护，因此，必须根据变压器的容量和参 类别：毕业论文 大小：650 KB 日期：2008-09-24 4、 [电气工程与自动化]电力变压器电流保护 论文+答辩ppt摘 要电力变压器是电力系统中普遍使用的重要电气设备，他的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。本次毕业设计 类别：毕业论文 大小：725 KB 日期：2008-09-24 5、 [电气工程与自动化]35KV工厂电源变压器保护设计 论文+答辩ppt摘 要变压器是工厂供配电系统中不可缺少的重要电能转换设备，它的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件。所以必须根据变压器的容量和重要程度装 类别：毕业论文 大小：14 MB 日期：2008-09-24 %B1%E4%D1%B9%C6%F7+%B1%A3%BB%A4&btn=+%CB%D1%CB%F7+
电力变压器继电保护论文
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（1） 瓦斯保护 防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低 重瓦斯 跳闸 轻瓦斯 信号（2） 纵差动保护和电流速断保护 防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路（3） 相间短路的后备保护。 作为（1）(2)的后备 （a） 过电流保护 （b） 复合电压起动的过电流保护 （c） 负序过电流（4） 零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路（5） 过负荷保护：防御变压器对称过负荷（6） 过励磁保护：防御变压器过励磁
摘 要电力变压器是电力系统中不可缺少的重要设备，他的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。本文是笔者在阅读了大量专业资料、咨询了很多的专家和老师的前提下，按照指导老师所给的原始资料，通过系统的原理分析、精确的整定计算。做出的一套电力变压器保护方案。本文语言简练、逻辑严密、内容夯实。可作为从事电气工程技术人员的参考资料。关键词 电力系统故障，变压器，继电保护，整定计算目 录摘 要………………………ⅠABSTRACT………………Ⅱ1 绪论1 课题背景…………………………1设计题目………………………2毕业设计原始资料……………3 待保护变压器的在系统中的连接情况……………………4设计任务…………………2继电保护的综述 ……1电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果………2 继电保护的任务……………3 继电保护装置的组成………4 继电保护的基本要求……31．3 电力变压器故障概况…………61．4继电保护发展………………1计算机化……………………71．4．2网络化…………………………3保护、控制、测量、数据通信一体…………………………91．4．4智能化…………………………92 短路电流实用计算 ………………1 短路电流计算的规程和步骤 1 短路电流计算的一般规定…2 计算步骤 …………………2 三相短路电流的计算…………1 等值网络的绘制…………2 化简等值网络……………3 三相短路电流周期分量任意时刻值的计算……………4 三相短路电流的冲击值…143 电力变压器保护原理分析…1 瓦斯保护原理…………2 变压器纵差动保护………1 构成变压器纵差动保护的基本原则……………………2 不平衡电流产生的原因和消除方法……………………3 电流速断保护原理…………1电流速断保护的整定计算2 躲过励磁涌流……………3 灵敏度的校验……………4 过电流保护的原理……………1过电流保护…………………2 复合电压起动的过电流保护……………………………3负序电流和单相式低压过电流保护……………………5零序过电流保护原理………24 1中性点直接接地变压器的零序电流保护………………2中性点可能接地或不接地变压器的保护………………6 过负荷保护原理 ……………28 7 过励磁保护原理……………293．8微机保护原理 ……………………1 微机保护概况……………2 变压器的微机保护配置…304 保护配置与整定计算…1电力变压器的保护配置…314．2 保护参数分析与方案确定………1 保护方案……2 保护设备配置选择……3 接线配置图…………………35 4 整定计算……………………1 带时限的过电流保护整定计算…………………………36 2 电流速断保护整定计算 3 单相低压侧装设低压侧接地保护………………………4过负荷保护………………5保护配置动作实现……………38结论…39参考文献……………………40附录A：接线配置图…………………41
电力变压器的继电保护论文
电力变压器是发电厂和变电站的主要电气设备之一，它们对电力系统的安全稳定运行至关重要。一旦发生故障遭到损坏，其检修难度大、时间长，要造成很大的经济损失；另外，发生故障后突然切除变压器也会对电力系统造成或大或小的扰动。因此，对继电保护的要求很高。 根据DF3200系列微机变压器保护装置近五年、上千套产品的运行经验，把它们在中、低压电网的成功方面和不足之处进行总结的基础上，研制了新一代的DF3300系列微机变压器保护装置。它们采用系统化设计思想，采用成熟可靠的保护原理，应用最先进的计算机网络通信和控制技术，采用先进可靠的硬件技术和美观适用的结构，保护、监控、通信网络整体化设计，保护功能相对独立，符合DF3300变电站自动化系统的分层、分布、分散式的面向对象的整体设计思想要求。以下简要介绍新一代DF3300系列微机变压器保护装置的设计方案等。2 保护设计方案 DF3300系列微机变压器保护装置主要是为满足大量的中、低压电网的变压器保护的需要而设计。它作为DF3300变电站自动化系统的有机组成部分，可以满足变电站自动化的全部需求，也可以作为独立的变压器保护系统工作。1 保护配置方案 在设计保护的配置方案时，充分注意到最新的《继电保护和安全自动装置技术规程》中提到建议和要求等，同时，考虑到中、低压电网中保护应用的实际情况，尤其是农用电网中保护的实际情况，而确定采用的保护配置方案。 高压电网的变压器重要程度等因素，要求变压器保护双重化配置，所以采用主后备一体化的双套变压器保护装置是比较好的方式。中、低压电网中，一方面要求变压器保护装置的可靠工作，另一方面并不要求变压器保护双重化配置，针对这种情况，如果将变压器的全部保护集中在一套保护装置，一旦保护装置故障将失去全部的变压器保护功能，所以采用主后备保护分配到完全独立的不同的保护装置，适当的保护功能独立分担方式是较好的配置方式。对于农用电网的小型变压器，对保护的要求简单、可靠、经济，而且经济性要求十分明显，采用简单的主后备保护一体化的保护装置是较好的配置方式。变压器的非电量保护，原则上应该与电气量保护相互独立，真正起到互为备用或补充。基于以上的设计思想确定的主要面向中、低压电网的变压器保护系列装置如下： 1)DF3330三圈变差动保护装置，满足四侧电流输入的差流速断保护和比率差动保护，中、低压侧及第四侧各配置过电流保护等，适用于中、低压电网的电力变压器的主保护； 2)DF3331A变压器接地侧后备保护装置，具有复压闭锁（方向）过流保护，零压闭锁零序（方向）过流保护，间隙零序过流保护等，作为变压器大电流接地侧的后备保护； 3)DF3331B变压器不接地侧后备保护装置，具有复压闭锁（方向）过流保护，零序过流保护，零序过压告警，过负荷保护等，作为变压器不接地侧的后备保护； 4)DF3333双圈变差动保护装置，满足两侧电流输入的差流速断保护和比率差动保护，低压侧配置过电流保护等，适用于中、低压电网的电力变压器的主保护； 5)DF3332变压器本体保护装置，具有六路跳闸回路和五路信号回路，适用于油浸式电力变压器的开关量保护； 6)DF3333A变压器保护装置。满足两侧电流输入的差流速断保护和比率差动保护等；高、低压侧的复压闭锁（方向）过流保护，高、低压侧零序过压告警，过负荷保护等，特别适用于农用电网的小型变压器的成套保护； 7)DF3331C变压器后备保护装置，具有复压闭锁（方向）过流保护，零序过流保护，零序过压告警，过负荷保护，三路独立的本体跳闸和信号回路及一路带延时的开关量保护，测控功能等，作为变压器不接地或小电流接地侧的后备保护和测控装置； 8)DF3332A变压器本体保护装置，具有三路跳闸回路和两路信号回路，三个独立的具有压力闭锁功能的操作箱回路，适用于油浸式电力变压器的开关量保护。 因此，以上的变压器保护装置可以根据需要灵活配置，完全可以经济、实用、可靠的完成中、低压电网及农用电网的各种变压器保护的需要。2．2 保护原理2．2．1 主保护原理 1）差动电流速断保护采用三相差动电流中任一相大于差动电流速断定值时，瞬时动作出口，它不受任何闭锁条件约束，快速切除变压器区内发生的严重故障。根据微机保护的特点，该保护判据采用可变数据窗的两种算法实现。一种用于保护启动后初始阶段的快速判断，加快出口动作速度；另一种计算准确，可以在启动一个周波后随时瞬动出口。整体效果类似“反时限”的性能。保护判据为：Idz ≥ ISD，ISD—差动电流速断定值。 2）比率差动保护该保护采用如下的保护动作判据公式（2-1），保护的动作特性曲线如图1所示。 Idz≥ICD （Izd Idz≥ICD +KB1(Izd -IGD ) （Izd ≥IGD ）图1 比率差动动作特性 该保护识别励磁涌流采用了二次谐波制动和波形不对称制动两种判据。二次谐波制动判据有两种方案供选择：一种是按二次谐波和基波比值最大的相为制动判据；另一种是分别选取三相差动电流中二次谐波和基波的最大值，并以它们的比值为制动判据。 按最大比值相制动：max(Icda2 / Icda1，Icdb2 / Icdb1，Icdc2 / Icdc1) ≥ KXB （2-2） 综合相制动：max(Icda2、Icdb2、Icdc2) / max(Icda1、Icdb1、Icdc1) ≥ KXB （2-3）波形不对称制动判据只在DF3333A变压器保护装置中采用了，因此这里不再过多叙述。 3）CT饱和时的附加稳定特性 比率差动保护设有一个CT饱和时的附加稳定特性区，它的工作特性如图1所示。对于发生在被保护变压器区外的故障引起的CT饱和，可以通过高值的初始制动电流（ICT）检测出来，此电流会将工作点短暂的移至附加稳定特性区内。反之，当变压器区内故障时其工作点会立即进入动作区，不会进入附加稳定特性区。因此，利用故障发生的最初半个周期内，测量的量值引发的工作点是否在附加稳定特性区内，由此作出决定。一旦检查出外部故障引起CT饱和，装置自动闭锁了比率差动保护，并会在整定的时间（TCT）内一直有效闭锁，直到整定时间到时，才解除闭锁。在外部故障引起的CT饱和闭锁了比率差动保护期间，如果此后发生故障变化，变压器区内也发生故障，工作点稳定地连续两个周期工作在动作区内，闭锁会被立即解除，可靠地检查出被保护变压器发展中的故障而较迅速动作。检查出变压器区外故障引起CT饱和闭锁了比率差动保护的判据公式如下式（2-4）。 Izd ≥ ICT ICT —制动电流门坎值 Icd ≤ (KB1/2) Izd TCT—闭锁时间 （2-4） T ≤ TCT 4）CT断线判据 装置设有延时CT断线报警及瞬时CT断线报警功能。该瞬时CT断线判据只针对变压器各侧CT 接线均为Y形接法的回路。具体方案如下： 1)延时CT断线报警：当任一相差流大于12In的时间超过5秒时，采样异常告警信息并指示灯显示，但不闭锁比率差动保护。兼作为交流采样回路异常的自检作用； 2)瞬时CT断线采用比较变压器各侧电流的方法实现检测功能。判据如下： 只有一侧一相电流减小到零，其它各侧电流不变的情况下，判为CT断线。且在如下的条件下不进行CT断线判别：启动前某侧最大相电流小于1In ，该侧不判；启动后任一侧相电流增加；启动后相电流大于2Ie。瞬时CT断线功能可以通过配置字选择投/退，还可以选择是否闭锁比率差动[来源:论文天下论文网 ]
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1主变压器保护1 概述电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次变电所设计的变电所是市区220kV降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，甚至影响到下一级降压变电所的供电可靠性。变压器的故障可分为内部和外部两种故障。内部故障是指变压器油厢里面的各种故障，主要故障类型有：1）各绕组之间发生的相间短路；2）单相绕组部分线区之间发生的匝间短路；3）单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地短路；4）铁芯烧损。变压器的外部故障类型有：1）绝缘套管网络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路；2）引出线之间发生的相间故障。变压器的不正常运行情况主要有：1）由于外部短路或过负荷而引起的过电流；2）油箱漏油而造成的油面降低；3）变压器中性点电压升高或由于外加电压过高而引起的过励磁。为了防止变压器发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证 系统安全连续运行，故变压器应装设一系列的保护装置。2变电所主变保护的配置1主变压器的主保护1）瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。如图5-1所示为瓦斯保护的原理接线图。2) 差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。2主变压器的后备保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。而本次所设计的变电所，电源侧为220kV，主要负荷在110kV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧110kV侧并装设方向元件，电源侧220kV侧装设一套，并设有两个时限 和 ，时限设定原侧为 ≥ ＋△t，用一台变压器切除三侧全部断路器。3过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。 4 变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。2限流电抗器的选择为了选择10kV侧各配电装置，因短路电流过大，很难选择轻型设备，往往需要加大设备型号，这不仅增加投资，甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器，选择应采取限制短路电流，即在10kV侧需装设电抗器。一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定来进行选择和检验。1额定电压和额定电流的选择 、 — 电抗器的额定电压和额定电流 、 — 电网额定电压和电抗器的最大持续工作电流2 电抗器百分数的选择1）电抗器的电抗百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择，设要求短路电流限制到 ，则电源至短路点的总电抗标幺值为： / — 基准电流 —电源至电抗器前系统电抗标幺值电抗器在其额定参数下的百分电抗 2）电压损失检验：普通电核器在运行时，电抗器的电压损失不大于额定电压的5%，即： — 负荷功率因数角一般取83）母线残压检验，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压不能低于电网额定值的60～70%即： 3热稳定和动稳定的检验热稳定和动稳定检验应满足下式: ≥ 、 — 电抗器后短路冲击电流和稳态电流 、 — 电抗器的动稳定电流和短时热电流（t =1s） 3防雷及接地体设计1 概述电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型。按其产生原因，它们又可分为以下几类：直击雷过电压 雷电过电压 感应雷过电压 侵入雷电流过电压 长线电容效应 工频过电压 不对称接地故障 甩负荷 消弧线圈线性谐振过电压 暂时过电压 线性谐振 传递过电压 线路断线 谐振过电压 铁磁谐振 电磁式电压互感器饱和 参数谐振发电机同步或异步自励磁 开断电容器组过电压 操作电容负荷过电压 开断空载长线过电压 关合空载长线过电压 开断空载变压器过电压 操作过电压 操作电感负荷过电压 开断并联电抗器过电压 开断高压电动机过电压 角列过电压 间歇电弧过电压2 防雷保护的设计变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复并严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电所的雷击害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波的防护主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。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，保护了其它电气设备。1 避雷针的配置原则：1)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1000Ω的地区，宜装设独立的避雷针。2)独立避雷针（线）宜装设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。3)35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。40)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15米的要求。2 避雷器的配置原则1）配电装置的每组母线上均应装设避雷器。2）旁路母线上是否应装设避雷器，应视当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）330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并应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装设一台避雷器。6）110kV~220kV线路侧一般不装设避雷器。3 接地装置的设计接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。本变电所采用棒形和带形接地体联合组成的环形接地装置。接地装置应尽可能埋在地下，埋设深度一般为5~1米，围绕屋内外配电装置，主控楼、主厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互联接线不应少于两根干线。接地网的外像应闭合，外像各角做成圆弧形，圆弧半径不宜小于均压带间距离的一半，在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。4 主变压器中性点放电间隙保护为了保护变压器中性点，尤其是不接地高压器中性点的绝缘，通常在变压器中性点上装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序电流保护起作用，动作保护接地变压器，避雷器作后备；变压器不接地时，放电间隙和零序过电压起保护作用，大气过电压时，线路避雷器动作，工作过电压时，间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低，无法与放电间隙无法配合，故选用阀型避雷器。5变电所的防雷保护设计由于本次所设计选择变压器为分级绝缘，即220kV中性点绝缘等级为110kV，110kV中性点绝缘等级为35kV，所以220kV中性点应与中性点绝缘等级相同的避雷器，故220kV中性点装设FZ－110，110中性点装设FZ－40避雷器。
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