110kv水电站电气部分设计.docx

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1、摘要：水电站的电气部件的设计是电网中的重要组成部分，其是否正确，将会对水电站的 整体操作的灵活性、可靠性产生很大的影响。电气部件的设计还与配电设备的布局、继电 保护、电气的选用、控制以及自动设备的仿真制定等方面起着至关重要的作用。文中对电 力系统主要连接线路的选取、导线及用具的选取、避雷器及发电机的中点接地等进行了详 细的分析。如果能够将上述问题处理得妥当，那么水电站将能够在相对安全、相对稳定的 条件下持续运转。在中国乃至某些发展中国家，水电已是我国最重要的电力来源，它所产生的电力远高 于其它类型的电力，因此，对水电的安全性进行研究是我们必然要进行的一项工作，并且 要做好这个工作。同时，我们也

2、要做好水电站的雷击防护工作，我们不但要在水电站内埋 下一些避雷针，同时也要在水电站内设置防雷网。关键词：水电站电气主接线设计短路电流设备防雷设计Abstract: The design of electrical components of hydropower station is an important part of the power grid, whether it is correct or not will have a great impact on the flexibility and reliability of the overall operation of hyd

3、ropower station. The design of electrical components also plays a n important role in the layout of distribution equipment, relay protection, electrical selection, co ntrol and simulation of automatic equipment. In this paper, the selection of main connecting line s, the selection of conductors and

4、appliances, the grounding of arresters and generators are analy zed in detail. If the above problems can be dealt with properly, the hydropower station will be a ble to continue to operate under relatively safe and stable conditions.In China and even some developing countries, hydropower has been th

5、e most important source of electricity in China, and the electricity produced by hydropower is far higher than other types of electricity. Research on the safety of hydropower is a work that we must carry on and do wel 1. At the same time, we should also do a good job of the hydropower station light

6、ning protection work, we not only have to bury some lightning rods in the hydropower station, but also set light ning protection network in the hydropower station.Key words: main electrical wiring design of hydropower StationLightning Protection Design of Short Circuit Current Equipment.目录1绪论11.1 选题

7、的意义，目的11.2 国内外研究现状12电气主接线设计22.1 对水电厂原始资料分析22.2 电气主接线设计依据32.3 电气主接线设计的一般步骤32.4 技术经济比较33短路电流计算63.1 短路电流计算的目的63.2 短路电流计算的一般规定63.3 短路计算的基本假定63.4 短路电流计算的方法74发电厂配电装置布置114.1 配电装置的设计原则114.2 对配电装置的要求114.3 配电装置设计135防雷保护与接地155.1 防雷保护155.2 接地装置176继电保护与自动装置设计186.1 继电保护设计186.2 自动装置设计197结论20参考文献21致谢错误!未定义书签。1绪论11选

8、题的意义，目的随着社会的发展，我国的产业也进入了一个新的时期，我们的生活离不开用电， 人民群众对电网的稳定，供电的连续性和可靠性的要求也越来越高。在我国的多种能源 形式中，水力发电是最重要的一种。利用水力发电系统，将水中的引力势能转换成电能， 然后由水力发电系统输出电能。我选择了水电站电气部分的设计，是因为在电力系统的 网络中，发水电站电气接线是一个非常关键的环节，它对运行的可靠性、灵活性有很大 的影响，而且对电气的选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的制定都 有很大的帮助。从当前的电力能源结构来看，我国以火电占主导地位。然而，因为在使用时存在 着严重的环境污染问题，在当今的煤炭价

9、格居高不下的情况下，它的运营费用也比较高, 而且还受到了锅炉以及其它火电站用电设备的制约，它的资源利用率很低，总体来说， 它的热效率仅在30%50%之间。相对来说，水力发电具有许多显著的优点。所以，本文 对水电工程中有关水电工程的设计问题进行了探讨。1.2国内外研究现状如何有效地利用网水电，使水库在防洪、发电、通航、供水等方面起到最大的作用， 是我国水利水电开发的重要内容。为了达到以上目的，许多国内外的专家、学者进行了 大量、深入的研究，无论是在理论方法的创新还是在实际的应用中，都获得了一系列有 重大影响的创新性科技成果，并造成了广泛的社会影响。在这一部分中，本文重点介绍 了国内外在水电开发中

10、的研究进展，包括水电开发中的最优调度、水电开发中的调峰调 度等。2电气主接线设计2.1 对水电厂原始资料分析2.1.1 原始资料(1)所述水力发电厂的大小和特性：本电厂在近端无I、Ik Hl型负载，属于次要电厂，拟配12座变电站。电压水 平是一个可选择的发电机电压和UOKV水平。与外部世界的联系有以下几种：经由50 KM的联络线路(线路类型可选择)连接至经由2X50MVA变压器升压至 4X20MW HO Kv的发电站。经由30 KM的连接线路(可选择的线路类型)连接至无穷大的系统。正如在图 2-1中所示:3OKMIlOKVz,d=O.214*2OMWUK- 10.5%2* SOMVA5OKM图

11、2-1原始连接图(2)负荷：IIokV端：夏天：负载比率100%负载天数：185天，冬天：负载比率40%负载天 数：180天发电端：工厂用电量为0 2%(3)附加信息该地区的海拔为420公尺,一年中的气温最大值为32摄氏度,最大值为28摄氏度， 最大值为32摄氏度。未提供其它数据，如地形，地震等，则视作不限。2.1.2原始资料分析根据设计中的信息，本水电站属于典型的小型水电，不承担重要负载的供电，对设 备的可靠性、安全性、灵活性等没有特别苛刻的要求，拟采用1-2台变压器。对其地势 不作严格的要求，但出于节约土地的目的，尽量做到布局紧凑，方便操作和管理。此外， 周边的环境与天气对器材的选用也没有

12、很大的限制。总结来说，在进行方案的时候，要 对提供的数据进行全面的分析，并与具体的条件相联系，使方案具有可靠性、安全性和 经济性。2. 2电气主接线设计依据在水电厂的电力系统中，电力系统的主要线路设计是其主要内容。它与电力系统、 枢纽条件、电站动能参数、电站运行的可靠性、经济性等有着密切的联系，并且对电气 布置、设备选择、继电保护和控制模式等都会产生很大的影响。因此，一定要与当地的 电力系统和电站的实际条件密切联系起来，对其进行综合的分析，并对其进行适当的调 整，并进行技术经济对比，最终选择出合适的接线方案。电力总线路的基本要求是：（1）可靠度：可靠度的度量，通常是以主线路类型和主装置运行的可

13、能性为基础， 以某种法则为基础，通过“不允许”事故发生的法则、停电的预期时长等，来选择若干种 线路类型。（2）灵活性：开关发电机，变压器，线路断路器应具有可靠和方便的运行方式和 灵活的调度方式。（3）经济方面：在经过优选比较后，该项目的设计应该尽量使投资省，占地少， 电力损耗小。2. 3电气主接线设计的一般步骤（1）全面地分析了工程中的设计依据及基本数据。（2）计算出主变压器的容量及变压器的数量，并对其可应用的主要线路型式进行 初步设计。（3）对短路电流进行控制的必要性进行分析，提出相应的控制对策。（4）对所选择的主要连接方式，从技术、经济上进行全面对比，选择最优的主要 连接方式。1.1.1

14、4技术经济比较1.1.2 变压器接线方案在满足可靠性、灵活性和经济性要求的条件下，结合当前的技术标准和已经取得的 成功的运营经验，可以采用如下几种方法：（1）（如图2-2所示）单母线接线优势：设备较少、线路清楚、经济效益好、操作简便、不容易发生错误、易于使 用整组的配电装置、以及母线易于向两端延长、易于扩展等。不利之处：母线或母线的断路器因维修或失效而必须全部断开，即将导致整个工 厂的长时间断电。但这也给他们带来了很大的不便，因为他们的电源必须是并行的，而 不是分开的，而且当他们出现故障时，会产生很大的短路电流。通用用途：通常仅用于具有较小环路和无大负载的电站。x图2-2单母线接线示意图(2)

15、单元接线(图23)图23单元接线示意图优点：母变和母变的等效的功率、最简洁、最清楚的线路连接方式、最少的故障 波及的区域以及运行的可靠性和灵活性等特点；采用了最少的电源装置，最简便的配置 方式，最少的维修工作，最容易的继电保护。不足之处：主变和开关数目较多，安装场地和装置投入较大；在电力系统中，由 于主变的高压侧回路较多，使得主变的高压侧回路较多，使得主变的高压侧回路较多， 从而影响了主变的高压线的简单性；当主变发生故障时，对单元的供电产生影响。通用应用：通常情况下，IOO MW或更高功率，6个或更少的单位；当机组的功率 为45-80兆瓦时，经过经济性对比，不适合使用其他线路。图2-4扩大单元

16、接线示意图（3）具有以下特点：线路布置简洁，便于操作和维修；与单机配网相比，可降低 主变和对应的高压装置数量，减小安装面积，节约资金；与各单位的线路相对比，任何 一单位的停电，都不会对工厂的电力造成任何影响，该单位的两个单位停电，仍然可以 有一个系统的主变的持续运行；通过降低主变的电压输出，使主变的结构简单，并使主 变的电压端连接更加简单。（4）不足之处：当主变发生故障或进行大修时，两个单元的功率不能同时输送； 由于在低电压端增设了两个开关，同时加大了发电机的电压端的短路能力，所以在大变 的低压端可以采用分割绕组来控制其短路能力。（5）通用应用：具有很大的通用性，能够很好地符合水电工程的布局特

17、征，在电 网正常运转及水库调控能力许可的情况下，通常都可以采用；如果水电站仅有一个扩展 单元，除了要符合系统的容许条件之外，还要注意避免在主变压器回路出现故障或进行 维修时，会导致大量弃水、电能损失以及对下游的用水产生不利的影响，此外，还应该 考虑到有一个可靠的外部厂用电源。（6）有关装置线路上安装一台开关的问题装置线路上，如有以下任何一种条件， 则可认为安装一台电源线路上的一台开关：具有高峰负载的水力发电厂，往往会出现全机组停电现象，而机组启动，排水， 照明都需要用到变压器，这时，可以在与变压器相连的机组上安装一个开关。将近区负载连接于该单位环的分支分支上的。在单位间有通讯汇流条的情况下，可

18、考虑增设一个发电机的压差开关。1.1.3 主接线方案拟定IlOkV侧因为该电厂属于小型发电设备，所以它不会承受大部分的负载，也不会受 到很大的影响，所以从可靠性、经济性和灵活性的角度来看，在国内，通常都会使用一 种比较成熟的单母线的接线模式。因此，在该电厂中，IlOkV端均为单母线。主要线路设计的基本对比：通过对上述三种不同的接线方式的利弊分析，以及它们的接线原理图，从可靠性、 灵活性和经济性出发，并根据电站的具体情况，对其进行了全面的分析，最终得到：单母线与扩容装置相比，无论是在稳定性还是灵活性方面，都非常接近，电厂的供 电均来自于10.5 KV的发电机端，但由于该电厂仅有两个发电机，因此，

19、单母线与扩容 装置的连接方式也类似。从接线图中，我们可以清楚地看到，在单母线接线低压侧，多 用三个（三相）断路器和三个（三相）隔离开关，这不仅提高了一次投资，还提高了其 继电保护的复杂性。因此可以清楚地排除掉单母线路的连接方式。因此，就留下了放大 的电池布线（选项1）和电池布线（选项2）。3短路电流计算3.1 短路电流计算的目的（1）在选用电力图主要线路时，必须进行必需的短路电流的计算，以便对不同线路 的连接方式进行对比，以决定对特定线路的短路电流有无进行控制等。（2）在选用电力装置时，要确保各类电力装置及导线在工作中的安全可靠，并尽 量节省投资，必须采用短路电流来检验。（3）室外高电压配电网

20、的设计，应根据短路情况，对柔性电线的相距及相对接地 的安全间距进行检验。（4）在不同的故障情况下，对继电气的故障类型进行了选取，并对其进行了调整 和计算。3. 2短路电流计算的一般规定（1）检验导线及电气的动、热稳定，以及电气关断电流所需的短路电流，应根据 工程的设计说明书中的容量进行计算，并考虑到电网未来510年的发展趋势。（2）配线方法必须与一般配线方法一致，不能与开关过程中可能产生的操作方法 一致。（3）导线及用具中的短路电流的选取，在与电力系统相连的电力网络中，要将电 容式补偿设备充电及放电的效果加以考量。（4）在选取导线及用具时，对于无电抗器回路，其短路点的选取，一般情况下， 以Id

21、值为最大值，对于有电抗器的610 kV输出线路，则以电抗器前面及后面两个点 为Id值。在发生故障时，导线及电气设备的动态稳定，热稳定，电气设备的断路电流， 通常按照三相电流进行验算，如果存在较大的故障，则按照较大的故障情况进行验算。 3. 3短路计算的基本假定（1）在短路时，每台发生器没有摆动，且每台发生器的电位被视为是相等的。（2）负载的估算是大致的，或者作为一个固定的电抗，或者作为一种暂时的额外的电力供应，这取决于实际的条件。（3）实现了不计磁路的饱和，并给出了相应的计算公式。由于该体系中所有元素 的参量均为常量，因此可以采用迭代的原则。（4）三相对称性体系。除了在不对称的情况下，在真实的

22、情况下，在不对称的情 况下，所有的情况都是对称的。（5）不考虑高压电线的电阻性，不考虑变压器的电阻性和磁场电流，即，以发电 机、传输、变换和消耗电力的元素的一致纯电抗来表达。（6） 一种金属短路，也就是一种短路情形，其中，在该情形中，在不考虑过量的 电阻率的效应的前提下，被视为0。3.4短路电流计算的方法3.4.1 阻抗元件标么值计算（1）如图31所示的计算机网络B30KMLGJQ-4IlOKV图3T计算网络图（2）把个参数归算到HoKV侧，取平均电压q=115AR计算标么值如下：A水电站：V1e发电机：4ACR变压器：,21线路：-1行（联络线选LGJQ400）无穷大系统侧:线路：B（联络线

23、选LGJQ400）本水电站侧:变压器：-Q13D发电机：（3）以上述计算为基础，以此为基础，将此网路之每个阻抗加以数字，可得到以 下之阻抗值，此网路只需选取其中两个点，并在该表中所示。图3-2计算阻抗图简化了图表的右边，得到下面的图33：图33化简图其中：*3.4.2 点三相短路电流计算（1）计算转移阻抗及计算阻抗（2）查水轮机计算曲线并用线性插值法求出各时刻电流标么值表3. 1各时刻电流标幺值名称计算电抗L.Q6A0. 4662. 3542. 3892. 565S10. 98910. 98910. 989f ,0.3123. 5872. 9252. 940G ;0.3123. 5872. 9

24、252. 940（3）计算短路电流有名值r 18Jr 25/Q8 一= 6 1 Z=【2 = J Ily= 厉3xl!5 (kA) 3xl15 (kA)_ 18 =OgrP=Ol5 (kA) =3x115 (kA)（4）各时刻短路点处三相短路电流计算如下3.4.3 点三相短路电流计算(1)计算转移阻抗及计算阻抗 转移阻抗为：832则计算电抗为:-aDcsXO)友:尸2508=CQSLXD(2)查水轮机计算曲线并用线性插值法求出各时刻电流标么值表3. 2各时刻电流标幺值名称计算电抗!.L.Q6A1.5660.6700.7140.714S0. 3063. 2683. 2683. 268，l0. 2

25、604. 2903. 1333. 098C :1.0491.0101. 1531. 153,18 Ue ,25/Q8 。=-r=In =-j=1-718(3)计算短路电流有名值43x105 (kA) 3xlQ5 (kA)=Kp =Se七 /TK(kA) 2=73x105 (kA)(4)各时刻短路点处三相短路电流计算如下4发电厂配电装置布置4.1配电装置的设计原则在进行网配电装置的设计时，要严格执行国家的技术经济方针，严格遵守相关的规 程、规范和技术规范，并根据电力系统、自然环境的特点以及运行、检修、施工等方面 的需要，进行合理的布置和设备的选择，并对新的布置、新的设备、新的材料、新的结 构进行

26、主动和谨慎的选择，对配电装置进行持续的革新，以达到技术先进、经济合理、 运行可靠、维修便利的目的。这些条件包括：(1)确保操作的可靠性.根据体系及自然环境，对装置进行了科学的选用，并在布 局上做到了整齐、明确，并确保了一定的安全距离。(2)维护，巡视及操作方便。(3)在满足安全性要求的情况下，尽量采用小型化设计，以节省材料，减少成本 为目标。(4)便于装置及扩展。(5)节省土地.4. 2对配电装置的要求4.1.1 满足安全净距的要求(1)屋内配电装置的安全净距应不小于表4. 1所列的数值表4.1屋内配电装置的安全净距(mm)符号适用范围额定电压(KV)10110Al(1)带点部分至接地部分之间

27、(2)网状遮拦向上延伸线距地2. 3m处与遮拦上方带电部分之间125950A2(1)不同相带电部分之间(2)断路器和隔离开关的断口的两侧引线带电部分之间1251000Bl(1)交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间8751700（2）棚状遮拦支带电部分之间B2网状遮拦至带电部分之间2251050C无遮拦裸导体至地（楼）面之间24253250D平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间19522750E通向屋外的出线套管至屋外通道的路面40005000（2）屋外配电装置的安全净距应不小于表4. 2所列的数值:表4. 2屋外配电装置的安全净距（mm）符号适用范围额定电压（KV）10110Al（1）

28、带点部分至接地部分之间（2）网状遮拦向上延伸线距地2. 3m处与遮拦上方带电部分之间2001000A2（1）不同相带电部分之间（2）断路器和隔离开关的断口的两侧引线带电部分之间2001100Bl（1）交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间（2）棚状遮拦支带电部分之间9501750B2网状遮拦至带电部分之间3001100C无遮拦裸导体至地（楼）面之间27003500D平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间22003000注意事项:室外电气装置的外部绝缘层至少距离地面2.5米以下，必须设置固定屏蔽层；室 外电气装置的最小距离地面不超过2.3米时，应设置固定屏蔽。不能在室外或室外的带电设备上方或

29、下方横跨或穿越照明、通讯及信号线，室内 的带电设备上方不能在室外的带电设备上方明显铺设照明或电力线。当配电网中邻近带电部件的额定电压相差很大时，其安全间隙以高的标称电压为 准。（3）对建设，运行及维修的规定在保证系统安全性的条件下，配电网设备的构造要尽可能地简单，同时要注意元 件的规范化，降低构造型式，以节省材料，缩短施工时间。配电室的结构应在安装和维修过程中，为便于操作和吊装提供方便。室外配电室 应采用环状或有返车性的路线。在设计配电网时，应注意到分步施工及扩大工程的方便性。要从主接线特点、进 出线布局及阶段性过渡等方面来全面分析，尽可能做到在过渡期间不断电或少断电，以 保证施工的安全和便利

30、。（4）操作条件各等级的高压配电网与各类建筑的间距与相对位置，要根据其最后的尺寸来进行 整体设计，并要注意其使用的安全性与便利性，配电网的布置要根据以下几个方面来进 行全面的考量：A）进出线的走向；B、避免或降低各个等级的高压高架引出线路的跨 接；C、缩短主变压器两端导线的距离，防止相交，并注重整体布局电力分配系统的布局要整洁、清楚，各单元间要划出清楚的界线，对于使用相同 的设备，尽量将其布局在相同的中线（指房之外），或者位于相同的高度（指房之内）高架桥引出线间距安排要符合接线通道计划的需要，尽可能地避开导线的交叉, 并且要与接线柱的落点协调一致。对于单排配电网，要尽量避免两个或两个或两个或更

31、 多的相邻区间内的架空电线。各个等级的电源分配设备，其环路的相顺序应该尽可能地相同。通常情况下，对 于出线电流的流向，从左到右，从近到远，从上到下，按照A、B、C相位的顺序进 行排列。电力输变电设备应有供操作及巡视之出入之通路。室内各配电室必须安装锁定和联锁，以避免负载拉动开关、有地合闸、有电的挂 接地线、有电的断路器、有电的进入室内而造成绝缘。如室外油浸式变压器的消防距离不足，应加设一道防火围墙。它的高度不能比变 压器油箱顶部低，而且它的长度要比变压器油箱两边的油箱长1米。防火墙与变压器外 部的距离，以不少于2 m为宜，其耐火限度不少于4小时。（5）大修条件IlOkV及以上的室外配电设备，要

32、根据其所处的电网位置、接线方式、配电设备 类型和维修情况，来确定是否有带电操作的需要。为了确保维修人员在维修过程中的安全，63 KV及以上的配电设备，应在断路器 两边的绝缘刀以及线路绝缘开关的线侧设置接地刀。4. 3配电装置设计按照相关的设计标准及该电厂所提供的技术数据，在符合上述设计要求的情况下， 经过对比，决定了该电厂每一端的电压水平的配电网配置方式为：43110Kv配电装置按照设计说明书，6-10 kV的配电箱通常在室内分布，在没有电抗的情况下，通常 为一套整合式的开关柜。由于IOKV无任何一台电抗，因此，该电厂的开关箱均为一组，并以一层为一组。 它的主要装置是：（1）汇流排母线母线设在

33、开关箱体后面的主母线房中，横向排列，间距a为350毫米，使建筑结构 变得简单，便于施工。（2）电闸和它的动作装置对于组合式开关柜，则应将开关柜与其操纵装置置于独立的手车室内。(3)变压器及防雷装置变流器设置在出线室中，在箱体后面的下面；变压器通过绝缘开关、保险丝与母线 相连，需要占据专门的空间；避雷器可以与变压器共用一定的空间。4320Kv配电装置UOkV及以上的电力设备，最好使用室外的电力设备，所以，这个电厂的高压侧电 力设备，应该使用室外的电力设备。室外型配电室按其电气装置及母线位置的高低，可 分为三类：“中型”型、“半高型”型、“个高型”型。一般的中等规模的配电布局，是 把全部的电气装置

34、放在地上的装置架上，把任意电气装置放在母线的下面。虽然它占用 的空间很大，但是这种类型的配电设备使用的布局已经有很多年的使用时间了，它在运 营、维修、安装、维修等各个方面都已经积累了相对丰富的经验，而且也方便了操作和 管理。半高型配电网将母线上的断路器和电流互感器置于母线下方，构成了一种新型的 低压配电网。其结构紧凑，结构清晰，占地小，耗钢量与一般的中等结构类似；高型配 电室以母线与断路器垂直交迭而设置，且在母线下方无电气设备为特征。由于该开关是 两排的排列方式，所以它可以大幅减少占用的空间，但是它需要消耗的钢铁很多，而且 它的建设投资也很高，而且它的安装维修和操作和维修的环境很不好，所以它在

35、IlOkV 的电压级别中很少使用。基于以上的条件，并与要建变电站的原始数据相联系，没有占用面积的约束，并从 方便操作和管理的实际角度来考虑，最终决定IIOKV侧选取普通中型配电设备的形式。 它的主要装置有以下几种：(1)汇流排和体系结构该电厂室外配电室的母线为软质电线，三根平行排列，由悬挂在母线框架上的绝缘 子悬挂，其挡距和母线之间的间距，并具有合适的弧垂值。室外的电力设备框架，使用 的是钢筋混凝土，这样可以节省很多的钢铁，维修起来也很容易，如表4.3所示。表4. 31 IOKv电压等级的间距名称电压等级IlOKv弧垂母线 出线0. 9-1. 10. 9-1. 1线间距离1型母线架3.0门型母

36、线架2.2出线2.2构架高度母线构架7.3出线构架10.0双层构架13构架宽度型母线架1.0门型母线架8.0出线2.02、主变压器（SFT）变压器底座为双梁式，并铺设轨道，轨道间距与变压器根子的中心间距相等。为了 避免在变压器出现故障时，由于燃料的损失而导致事故的进一步发展，在设备下方需要 设立一个储油池或挡油墙，其大小应该要比设备外廓大1.0 m,并且在储油池内应该铺 设厚度不少于0.25 m的卵石层。在主变压器与建筑物的距离不低于1.25 m,并且在变压器5 m以内的建筑物中，在 变压器总高度以下及外廓两侧各3 m的区域中，不应该设置窗户和通风孔，两台主变压 器之间的防火净距不应该低于5-

37、10 m,如果没有，就应该设置防火墙。3、电气设备安装以该水电站的主接线、总体布置和出线方向为依据，将断路器、隔离开关、CT、 PT按照高式单列布置，也就是布置在高度2.0-2.5 m的混凝土基础上。4、电缆沟及通路室外配电室内的线缆，以线缆经过的线路为最小值为宜。此次设计的电缆沟为 800x800 （宽度x800）型，采用纵、横相结合的布局，电缆采用了架式铺设。考虑到设备的输送及灭火，在主设备附近设置宽度4.0米的环状走行线，并将一部 分电缆槽盖作为设备的检查通道。此外，在主控制室后面还设置了一个专门用于灭火的 水槽及水泵。5防雷保护与接地5.1 防雷保护在使用中，电力装置所受到的过电压，是

38、由当系统参数改变时，电磁能所产生的 振动所造成的，也是由外界的雷电过电压所造成的。5.1.1 直击过电压电厂采用避雷针、避雷线、避雷带及焊接成网状的铁丝等方式进行直接雷击过电压 保护。（1）直击雷电防护区域及防护方法A、保护范围：室外配电设备，主控建筑物，变压器，框架式室内高压配电设备等。B、防护措施：采用安装避雷针及防雷装置的方式对其防护。如表5.1中所列：表5.1电站进行防雷保护的对象和措施序号建筑物及构筑物名称建筑物的结构特点防雷措施1HOKv配电装置钢筋混凝土结构在构架上装设避雷针或装设独立的避雷针2变压器装设独立的避宙针3屋外组合导线及母线桥装设独立的避雷针4主控楼钢筋混凝土结构钢筋

39、焊接成网并接地5屋内配电装置钢筋混凝土结构（2）避雷针和避雷线的安装原理和对接地设备的规定A、为了防止由于避雷针的落下而造成的反弹，单独的避雷针到电源设备框架的空 中间距不能低于5米，单独的避雷针到电源设备到电源设备的地面间距不能超过3米。B、各独立避雷针（导线）应单独设置一种接地方式。单独的避雷针不应该设置在 人们很少经过的区域，并且它和它的接地装置与公路或进出口等之间的间距不应该低于 3 m,不然的话，应该采用均匀的压力，或者铺设鹅石或柏油路面。CUlOkv的功率分配设备，通常将避雷针安装在功率分配设备的框架上或屋顶上， 安装在框架上的避雷针应该与地网相连，并在其周围有一个集中式的接地设备

40、；在10 KV以下的电力分配设备建筑或屋顶安装防雷器是不可取的，因为防雷器的绝缘等级非 常差，在发生雷击时容易产生反弹；避雷针，避雷线不应该安装在门式变压器的结构上。D、IIOkV功率分配设备，可将其避雷导线引入出线门式结构，当地面电阻率超过 1000时，需设置集中式接地器。E、独立避雷针和避雷线到配电网带电部件之间的空中间距，独立避雷针和避雷线 和接地网之间的空中间距，均须满足规范规定。在此基础上，针对某电厂的具体情况，在该工程中，选用了避雷针作为防雷保护。5.1.2 入侵雷电波保护因雷电入侵波对电力设备所造成的过电压较大，通常相当于电力设备的8-12倍， 为了避免雷电波对电力设备造成破坏，

41、在电厂配电网中，使用了 ZnO避雷器及其配套 的进线保护等多种防护方法。（1）对进线分段的防护利用具有5 KA幅度的雷电流的残余压力，将110 KV级别的电力分配设备的电气 隔离与ZnO避雷器相匹配。进线防护部分的功能是用它的阻抗来抑制闪电电流的振荡， 并用它的电晕衰减来减小闪电的斜率，同时，它还可以用它的防雷装置来防止电流超出 隔离装置的规定范围。（2）进给电缆的防护在电缆入线部分，在电缆和高架线路之间安装氧化锌防雷装置，防雷装置的接地端 子与电缆的金属外壳相连。（3） IOkV电力分配设备的防护该电厂的IOKV的配电设备（含电力变压器），应该在每组母线和每路架空进线上 安装ZnO避雷器。5

42、. 2接地装置5.2.1 一般规定（1）为了确保人员及设施的安全，所有电气均应采用接地及接零方式。（2）为了将具有多种功能的、不同电压水平的电力设备与地面连接，必须采用一 个整体的接地系统，该系统的接地电阻必须达到最低限度。（3）电力装置的人造接地体，要尽量使其与电力装置的接地电阻在同一位置上保 持一致。（4）在设计接地器时，要注意在一年或四个季节都要有一定的接地率。（5）在决定接地网的类型及排列方式时，要将接地网的接地网及跨越网的电压降 至小于规定的数值。5.2.2降低土壤电阻率的措施对于具有高电阻率的土地，必须尽可能减小其接地电阻，其方法是：（1）铺设导线外部接地主体；（2）海底接地网络的

43、铺设。（3）使高架电线的接地得到最大限度的使用，（4）埋设接地装置。（5）装入具有更小的电阻性材料（或降低电阻性材料）。5.2.3本水电站接地网的布置按照上述关于接地网的相关规范，因所要进行的水力发电厂土地电阻率不明，故将 其视为高电阻率。因此，采取6 m等间距的环形排列，使用L50X50X5 L=5.0 m的角 钢作为垂直接地体，并埋深0.8 m,并且使得整个接地电阻值在每个季度都不超过0.5, 将电厂内房屋结构中的钢筋焊接成网状，将各柱角与接地网焊牢，并对接地网进行有效 的防腐。6继电保护与自动装置设计6.1 继电保护设计6.1.1 发电机保护（1）纵向差动保护：对发电机中的相之间的短路起

44、到初级保护作用。（2） 一种由组合电压（负序压降和线路压降）触发的过流保护：该过流保护适用 于由发电机因外界短路而产生的过流。（3）负序过流保护：为负载非对称或外界非对称短路所产生的负序过流保护；（4） 一种带有时间延迟的过压保护（overvoltage analyst）o（5）单点接地保护：为发电机的励磁回路配线失效提供了一种安全防护措施。1.1.1 一相电流过载保护：为发电机定子线圈因负载不均匀而产生的过载保护。为迅速地排除发电机中的故障，在保护动作于发电机的断路器跳闸时，还需将自磁 开关动作，将发电机的励磁回路切断，以免转子回路中的电流对定子绕组产生新的电位, 从而持续地提供短路电流。1

45、.1.2 主变压器保护（1）纵差保护：用于“对变电所信箱内部及其引出线路发生短路的情况进行判断。 这组保护可以迅速切换到变压器两端。（2）过载保护：用来反应在变压器两侧绕组上的过载状况。通常安装在两面的变 压器上，既能发出讯号，又能起动空气冷却的变压器。（3）变压器无电保护：气体保护：用于反应变压器储罐中出现的各种缺陷（含油 位下降）。油罐中的各类故障都会引起油罐中的煤气，当煤气流量很少时，煤气流量很 小，煤气就会起到很好的作用；当故障程度较大、含气量大、流速较快时，重气体保护 仅在变压器两端的断路器上起到保护作用，对铁芯的烧损起到了惟一的保护效果，但由 于其产生的气体与高速流动的过程较长，因

46、此其动作速率较慢。除了气体保护之外，通 常都有主变的高温、减压等保护，它们都能起到发信号的作用，也能起到短路的作用。（4）备用保护：在变压器的高电压端装有零序方向过电压、零序电流过电压和间 隙过电压，在低电压端装有三阶型的复压过电流过电压。该装置用于对变压器绕组、引 出线和外界短路等造成的变压器过电流故障进行有效地切断，并在一定的时间间隔内进 行切换，从而达到跳闸目的。1.1.3 IlOKv线路保护（I）III段型距离保护:距离保护I段能够将60-70%的线路短路切断,距离保护II、 HI段能够对邻近的线路进行备用保护（2）四级零序电流保护：作为整条线路的迅速保护，对附近的线路起到反映接地 故障的作用，并作为备用保护使用。1.1.4 IlOKv母线保护(1)双重比例保护.(2) 一种带电防护装置。1.1.5