220KV一次降压变电所电气部分设计
第七章：防雷保护的规划设计
7.1 概 述
雷电引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。
a、防止雷直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进行保护
b、对于60KV及以下的电气设备，应尽量减小感应过电压，一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体增大电气设备对电容或采用阀型避雷器的保护。
e、防止从线路侵入的雷电波过电压对电器设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。
7.2 防雷保护的有关规定
<<电力设备过电压保护设计技术规程>>规定: a、电压为110KV以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置的构架上。对于35～60KV的配电装置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针进行保护。安装避雷针的构架支柱应与配电装置接地网相连。在避雷的支柱附近，应设置辅助的集中接地装置接在地网上的连接处起到变压器与接地网上的连接处止，沿接地线距离不得小于15m，在变压器的门型构架上，不得装设避雷针。
b、电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型构架上，35～60KV的屋外配电装置，如将保护线路的避雷线接在出线门型构架上需满足下列条件：
a) 35～60KV出线门型构架周围半径20m范围内的接地电阻不应大于5Ω，当土壤电阻率ρ≥104Ω.cm这个范围内，半径可增大到30m。
b) 线路终端杆塔接地电阻不大于10Ω。
c)在变压器的6～10KV出口处装设阀型避雷器。
c、在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。
装设独立避雷针时，避雷针与配电装置部分在地中与空气中应有一定的距
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离：
a)在地中，避雷针本身的接地装置与最近的配电装置接地网的地中距离Sd
≥0.3R。
其中：R—独立避雷针的接地电阻，（Ω）在任何情况下，Sd不得小于3m。 b)在空气中，独立避雷针到配电装置导电部分之间、发电厂和变电所电力设备接地部分、构架接地部分之间的空气中距离，应符合下式要求：Sk≥0.3R+0.1h。
式中：h—避雷针校验点的高度(m )，在任何情况下，Sk不得小于5 m 。
7.3 直击雷过电压保护装置设计
根据规程规定，首先确定避雷针安放的地点。在220KV侧进出线构架上安装两支避雷针，在主变压器附近两侧安装两支独立避雷针。在60KV出线侧安装三支独立避雷针。合计共有七支避雷针。
由于220KV侧共有6个间隔，且软母线的跨距一般在30—40米，所以在220KV配电装置中共设四个母线构架，中间跨距为6X15+20=110米，在220KV的出线构架上装设避雷针。
60KV侧共有18个间隔，每个间隔宽度为6.5米，共需18X6.5=117米。 本变电所220KV和60KV配电装置设计防雷保护的范围为117×106 ㎡，利用7根避雷针进行保护。根据《电气工程电气设计手册》第一册第十五章第一节中关于避雷针保护范围计算的有关内容，确定避雷针高度时针间距离D取最大，经计算选220KV侧针高h=30米，选60KV侧针高h=30米。被保护物高度hx的水平面上保护范围计算结果见表7--1，两支避雷针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度bx计算结果表7—2,详细计算过程见《计算书》。避雷针防雷保护范围图见设计图纸。
表7—1 单支避雷针保护半径rx计算结果表
针号 1--4 5--7
针高 30m 30m
hx=15m 15m
hx=10.5m 24m
hx=9m 27m
hx=7m 31m
两支避雷针间hx水平面上保护范围的一侧 最小宽度bx计算结果表（单位：米）
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表7—2
针号
针高h
hx=15m 3.57 5 7.68 2
hx=10.5m 8.07 10 13 6.5
13.05 13.58 13.02 4.7 hx=9m
17.05 17.57 17.02 6.7 hx=7m
D 80 70 51.3 90.7 65 62.65 65.2 114
Dˊ
h0 18.57 20 22.69 17 20.7 21.05 20.68 12.86
1-2 等高
30m
3-4 等高 30m 1- 3 等高 2- 4 30m 1- 4 等高 2- 3 30m 5-6 等高 6-7 30m 3-5 等高 4-7 30m 4-6 等高 3-6 30m 3-7 等高 4-5 30m
7.4 侵入波及内部过电压保护设计
为了保护变电所进出线路的架空线上雷电入侵波，架空线路全线装设架空地线，同时为了防止侵入波及内部过电压，在变电所每组母线上装设阀型磁吹避雷器。
在选用避雷器时，应保证避雷器安装点的工频电压升高在任何情况下都不会超过灭弧电压，否则避雷器可能因不能灭弧而爆炸。对单纯防雷器来说，只需考虑系统单相接地非故障相对地电压升高，这一升高显然与系统中性点接地方式有关。
根据以上原则，本设计选用避雷器情况见表7—3。 表7—3 避雷器选用情况结果表
型号 FCZ2-220JN FCZ4-66
额定电压（KV） 220 66
灭弧电压有效值（KV） 200 69
工频电压（KV） 不小于 340 117
不大于 390 133
冲击电流残压 （KV）不大于 5KA 10KA 520 178
570 205
注：FCZ2—220J为磁吹阀式避雷器，J——系统为中性点接地时数字 ,用于变压
器中性点。
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第八章：继电保护和自动装置的规划设计
为了保证电力系统的安全，稳定运行，需要配置继电保护，而且继电保护的配置要满足电气主接线的要求，确定主接线时也应与继电保护统筹考虑，继电保护装置应满足快速性、选择性、可靠性和灵敏性的要求。
8.1 220KV线路保护
根据《规程》规定：
8.1.1 110—220KV直接接地电力网的线路，应装设全线速动保护作为主保护。 8.1.2对接地短路宜装设阶段式或反时限零序电流保护。也可装设接地距离保
护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。以此作为接地后备保护。
8.1.3单侧电源单回线路可装设三相电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护。以此作为相间短路后备保护和辅助保护装置。 8.1.4平行双回线路装设横联差动保护。
因此，220KV线路的保护为三段式距离保护、相差高频保护、 双回线的横联差动保护以及综合自动重合闸。
8.2 60KV侧线路的保护
根据《规程》规定：
8.2.1 35KV以上的单侧电源线路，可装设一段或两段式电流电压速断保护和过
电流保护。
8.2.2 并列运行的平行线路，可装设横联差动保护作为主保护，以阶段式电流保
护后备保护 。
所以，对于60KV侧线路的双回线装设横联差动保护和阶段式电流保护。对于60KV侧线路的单回线装设两段式电流电压速断保护和过电流保护。
8.3主变压器保护
8.3.1 根据《继电保护和安全自动装置技术规程》（以下简称《规程》）第2.3.2
条规定，0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压
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器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生瓦斯或油面下降等内部故障时，应瞬时动作于信号或跳闸。
8.3.2 根据《规程》第2.3.3.2条规定，6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列
运行的变压器，应装设纵联差动保护。
8.3.3 根据《规程》2.3.5.1条规定，过电流保护宜用于降压变压器。 8.3.4 根据《规程》第2.3.8条规定，110KV及以上中性点直接接地的电力网中，
如变压器的中性点直接接地运行，为防止外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。
8.3.5对于分级绝缘变压器,当中性点装设放电间隙时,除应装设零序电流保护
外,还应增设反映零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。
8.3.6 根据《规程》第2.3.11条，0.4MVA及以上变压器，当数台并列运行或单
独运行，并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。
综上所述：主变压器应装设的保护为瓦斯保护、纵差保护、带方向的过电流保护、零序电流电压保护、过电流保护及过负荷保护。
8.4母线保护
8.4.1专用的母线保护配置原则
8.4.1.1 35-66KV电力网中，主要变电所的35-66KV双母线或分段单母线需快速
而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。
8.4.1.2 对于220KV母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。 8.4.2本变电所的母线保护配置
60KV母线采用不完全电流差动保护，母联断路器设置过电流保护。 220KV母线选用母线比相式差动保护，母联断路器设置过电流保护。 继电保护选择结果见表9—1
8.5自动装置的配置
8.5.1 自动装置的作用
a.保证电力系统可靠、经济运行、消除运行人员在执行某项操作时可能发生的不准确或错误的动作。
b.保护电气设备安全可靠运行，使运行人员及时、准确地判断运行中的异常情况并及时进行处理。 8.5.2 配置原则 8.5.2.1 3KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，
如用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合 闸装置。
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