330KV变电站防雷设计.doc
《330KV变电站防雷设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《330KV变电站防雷设计.doc(80页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、兰州交通大学毕业设计(论文)摘 要雷电具有很强的危害性,因此应该重视变电站雷电的防护。本文在对330kV桃海变电站负荷调查的基础上,设计了其主接线形式,通过计算选择了主要电气设备。讲述了雷电、雷电压和雷电流的形成过程,并给出了雷电参数,阐述了防雷装置如避雷针、避雷器的防雷原理以及保护范围,给出了直击雷和感应雷的防护方案。基于常用的防雷接地的设计方法,对330kV桃海变电站进行了详细的防雷接地设计。设计中,结合当地现状,综合考虑了气候、地形、环境等多种因素,给出了较好的防雷接地保护方案。通过对变电站的防雷接地设计,全面剖析了电力系统中如何提高变电站的防雷水平,从而有效地降低变电站的雷击事故,减少
2、雷电对电网安全运行的影响。 最后绘制了桃海变电站接地网的平面设计图。关键词:变电站;防雷接地;雷电放电;雷电流- I -AbstractThe lightning has very strong harmfulness, so we should pay attention to drawing the shelter of the lightning of transformer substation.On the basis of the loads investigation of the 330kV Taohai substation, this thesis designs its
3、main connection , chooses the main electrical equipment by calculating and tells the forming process of the lightning, the lightning voltage and current, provides the lightning parameter. At the same time, it expounds the lighting protecting principles and protecting scopes of lighting protecting de
4、vises, such as the lightning rod, the lighting arrestor. It provides the shelter scheme of reacting lighting and attacking lighting directly. On the basis of lightning protecting and groundings design method commonly used, it designs lightning protecting and grounding on the 330kV Taohai transformer
5、 substation. In the thesis, it combines the local situation, has synthetically considered many kinds of factors such as the climate, topography, and environment, and provides better programs of lightning protecting and grounding. Through the design of lighting protecting and grounding of transformer
6、 substation, it analyzes how to improve the level of lighting protecting of the transformer substation completely in power system, reduces the accident of lightning striking effectively and the impact on safe operation of the electric wire. Draw the level design drawing of the Taohai transformer sub
7、station earthing network finally.Key words:Substation,Lightning protecting and grounding,Lightning discharge, Lightning current- 73 -目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 课题背景与意义11.2 课题研究现状21.3 本课题的研究内容与目标21.4 设计依据32 负荷调查42.1 变电站所处环境条件说明42.2 负荷调查42.2.1 变电站的分类42.2.2 负荷分类及定义52.2.3 负荷调查53 主接线设计63.1 主接线概述63.1.1 单母线
8、接线及单母线分段接线63.1.2 双母线接线及分段接线73.2 主接线设计原则73.2.1 330kV主接线83.2.2 110kV主接线93.2.3 10kV主接线93.2.4 中性点接地方式113.3 主变压器的选择113.3.1 主变压器台数的选择113.3.2 主变压器容量的选择113.3.3 主变压器型号的选择124 短路电流的计算134.1 短路电流计算的目的及规定134.1.1 短路电流计算的目的134.1.2 短路电流计算的一般规定134.2 短路电流的计算134.2.1 计算变压器电抗144.2.2 短路电路的计算165 主要电气设备的选择315.1 电气设备选择概述315.
9、1.1 选择的原则315.1.2 电气设备和载流导体选择的一般条件315.2 330kV侧电气设备的选择345.2.1 断路器的选择及校验355.2.2 隔离开关的选择365.2.3 故障关合接地开关385.2.4 电流互感器的选择395.2.5 电压互感器的选择395.2.6 避雷器的选择405.3 110kV侧电气设备的选择405.3.1 断路器的选择及校验405.3.2 隔离开关的选择425.3.3 故障关合接地开关的选择435.3.4 电流互感器的选择445.3.5 电压互感器的选择455.4 10kV侧电气设备的选择465.4.1 限流阻抗起的选择465.4.1 断路器的选择及校验4
10、75.4.3 隔离开关的选择495.4.4 电流互感器的选择506 雷电及防雷接地526.1 雷电参数及防雷装置526.1.1 雷电放电526.1.2 雷电参数526.1.3 避雷针和避雷线566.1.4 避雷器596.2 防雷接地616.2.1 接地与防雷接地616.2.2 发电厂和变电所的防雷接地617 桃海变电站所处环境647.1 桃海变电站所处环境647.2 桃海变电站的直击雷防护方案及计算647.2.1 直击雷防护方案647.2.2 避雷针高度的计算及其安装657.3 桃海变电站的感应雷防护方案及避雷器的选择667.3.1 桃海变电站的感应雷防护方案667.3.2 桃海变电站的避雷器
11、选677.4 桃海变电站接地网设计及计算67结 论70致 谢71参 考 文 献72附 录731 绪论1.1 课题背景与意义(1) 课题背景随着经济的发展,工业水平的进步,人们生活水平不断的提高,电力系统在整个行业中所占比例逐渐趋大。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。电力系统是国民经济的重要能源部门,而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站的设计内容多,范围广,逻辑性强,不同电压等级,不同类型,不同性质负荷的变电站设计时所侧重的方面是不一样的。设计过程中要针对变电站的规模和形式,具体问题具体分析。变电站是电力
12、系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类:升压变电站,主网变电站,二次变电站,配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高,对变电所的设计提出了更高的要求,更需要我们提高知识理解应用水平,认真对待。(2) 课题意义毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练,它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识,还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打
13、下良好的基础。能源是社会生产力的重要基础,随着社会生产的不断发展,人类使用能源不仅在数量上越来越多,在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业,在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位,是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础,是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电,几乎是在同时瞬间完成的,须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求,电力工业必须超前发展,这是世界发展规律。因此,做好电力规划,加强电网建设,就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配
14、电能、控制电力的流向和调整电压的责任。变电站的接地系统是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保障和重要措施。调查表明,我国曾发生多起由于接地系统的接地电阻未达到要求所导致的事故或事故的扩大。这种事故不仅经济损失巨大:根据统计,每发生一次事故的直接经济损失都在几百到数千万元,而且对于社会造成更严重的间接经济损失。1.2 课题研究现状近年来,由于电力系统容量的迅速扩大、入地短路电流的大幅升高、先进监控设备抗干扰能力的减弱,为了保证电力系统变电站的安全可靠运行,电力系统运行和设计部门更加注重接地技术。随着计算机技术的发展,自20世纪80年代以来,包括矩量法、边界元法、复镜像法、
15、基数镜像法、纯数值计算法在内的各种数值基数应用到接地系统电气参数分析中,促进了接地系统电气参数软件的发展。目前,接地技术已经发展成为一门与电气工程、电气安全、电磁场理论、数值计算方法、地质勘探及测量技术等学科相关的交叉学科。随着现代大电网向超高电压、大容量和远距离的发展,对于电力系统安全、稳定及经济运行的要求越来越高,为了确保电网的安全稳定运行,提高供电可靠性,必须配备一套与一次系统相适应的安全保护系统,因此需要有一个良好的变电站接地装置,变电站接地装置对于保证电力系统的安全运行起着至关重要的作用。接地技术的发展有三个趋势:一是从过去的只注重接地电阻,转向更注重与人身安全相关的接触电压和跨步电
16、压;二是接地系统的设计从过去的基于均匀土壤模型和经验公式的简单设计,转向基于分层土壤模型的数值化设计;三是接地系统的降阻从过去的采用扩大地网面积,转向采用基于了解土壤分层结构的、有的放矢的深垂直接地极1。1.3 本课题的研究内容与目标(1) 研究内容本设计要在对地区供电条件及桃海变电站负荷调查的基础上,列出桃海变电站负荷的种类、等级,大小及其运行特点;进线电压等级及容量;占地面积。绘制变电所主接线,根据各种情况(正常及突发故障),说明主接线的运行方式。在上述基础上,设计变电站防雷接地系统。要求详细说明防雷原理及设计依据,且选择具体防护设备,且最终体现在主接线图及其他平面布置图中;详细说明接地装
17、置的作用、接地装置的设计计算过程。主要设计任务包括: 大小及其运行特点; 初步确立桃海变电站主电路接线形式; 设计变电站防雷接地系统。(2) 设计目的及目标变电站接地系统的设计目标是保证在变电站内的人员免遭跨步和接触电压的危害,保护电气设备免受破环。在故障情况下,必须确保电源的快速自动断开或限制产生的接触和跨步电压至可接受的水平来确保人员的安全。通过实现下面的设计目标可以达到安全接地的目的: 提供低阻抗接地故障电流返回通道以促使是保护动作,尽可能快速地切除或发出接地故障报警。 在正常工作和暂态电压作用时,限制变电站构筑物和灵敏设备的电压至安全水平。 限制仪器和控制系统的电噪声干扰至最低水平。将
18、雷击对人身、设备和建筑物的影响限制到最小的程度。考虑到变电站的面积及不同的设备和建筑物,接地设计应提供所有设备及安全接地。设计时应考虑如下几个方面: 接地网:安全流散可能出现的最大故障电流,限制所关心户外区域的接触和跨步电压。 变压器接地:变压器的外壳接地,应限制外壳的接触电压。接地导体的尺寸和布置应考虑到循环电流。 建筑物接地:防止故障或静电感应引起的危险接触电压。变电站辅助设备接地:防止电站辅助设备由于局部故障或设备故障时产生的接触电压。埋设建筑物的接地:防止地电位的转移。仪器和控制系统的接地:将接触电压控制在安全范围内,确保设备的正常工作。同时防止高电位引起出和低电位引入的带来的危险。1
19、.4 设计依据规程包括电气工程设计手册电气一次部分、电力系统接地技术、输配电设备手册、中小型变电所实用设计手册等资料。2 负荷调查2.1 变电站所处环境条件说明(1) 电站地处黄土高原;(2) 当地的电阻率为m;(3) 度最高平均气温+33,年最高气温40,土壤温度+15;(4) 海拔1500m; (5) 污染程度:轻级;(6) 年雷暴日数:15日/年。2.2 负荷调查2.2.1 变电站的分类按照变电站在电力系统中的作用和地位可以将其分为以下几种:(1) 系统枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点,它的电压是系统最高输电电压,目前电压等级有220kV、330kV(仅西北电网)和500kV,枢
20、纽变电站连成环网,全站停电后,将引起系统解列,甚至整个系统瘫痪,因此对枢纽变电站的可靠性要求较高。枢纽变电站主变压器容量大,供电范围广。(2) 地区一次变电站地区一次变电站位于地区网络的枢纽点,是与输电主网相连的地区受电端变电站,任务是直接从主网受电,向本供电区域供电。全站停电后,可引起地区电网瓦解,影响整个区域供电。电压等级一般采用220kV或330kV。地区一次变电站主变压器容量较大,出线回路数较多,对供电的可靠性要求也比较高。(3) 地区二次变电站地区二次变电站由地区一次变电站受电,直接向本地区负荷供电,供电范围小,主变压器容量与台数根据电力负荷而定。全站停电后,只有本地区中断供电。(4
21、) 终端变电站 终端变电站在输电线路终端,接近负荷点,经降压后直接向用户供电,全站停电后,只是终端用户停电。2.2.2 负荷分类及定义(1) 一级负荷:中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏,且难以挽回,带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。(2) 二级负荷:中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱,且较长时间才能修复或大量产品报废,重要产品大量减产,属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时(如边远地区),允许有一回专用架空线路供电。(3) 三级负荷:不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求,允许较长时间停电,可用单回路供电2。
22、2.2.3 负荷调查根据深入调查及其查阅相关资料,可知桃海变电站为一个重要的330kV的地区枢纽变电站,该站有三个电压等级,分别为330kV、110kV和10kV,330kV有2条线路,分别与炳灵变、兰州西变相连;110kV有进出线12条,是110kV兰州电网北三环和西二环电网的支撑点,分别到兰州电网北开关站、安宁变、建西变、郑家庄变、东川开关站、西固热电厂及建国厂;10kV主要是站用电源及无功补偿装置。其电源有330kV的炳灵变、兰州西变及110kV的西固热电厂。具体如表1.1和表1.2所示。表1.1 变电站电源来源电源来源电压等级容量/ MVA负荷等级炳灵变330kV/110kV160一级
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 330 KV 变电站 防雷设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-2360052.html