35kV变电所电气部分设计
8.2 母线保护
发电厂和变电所的母线是电力系统中的一个重要组成元件，当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障母线期间，或转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电所的母线上故障时，还可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果。
母线上发生的短路故障可能是各种类型的接地和相间短路故障。母线短路故障类型的比例与输电线路不同。在输电线路的短路故障中，单相接地故障约占故障总数的80%以上。而在母线故障中，大部分故障是由绝缘子对地放电引起的，母线故障开始阶段大多表现为单相接地故障，而随着短路电弧的移动，故障往往发展为两相或三相接地短路。
一般来说，不采用专门的母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障切除。如利用变压器过流保护使变压器断路器跳闸予以切除。
9 变电所的防雷保护
9.1 变电所防雷概述
雷电引起的大气过电压将会对电器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，以保证电器设备的安全。运行经验表明，当前变电所中采用的防雷保护措施是可靠的，但是雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有统计性，故防雷措施也是相对的，而不是绝对的。 变电所的雷电危害主要来自两个方面：一个是直接雷击变电所的建筑物、构筑物或装设在露天的设备，强大的雷电冲击电流通过被击物泄放入地时，引起机械力破坏和热破坏；另外一个是雷电感应产生的高电压波沿输电线路侵入变电所内，使主要电气设备对地绝缘击穿或烧毁。所以对于直接雷击破坏，变电所一般采用安装避雷针或者避雷线保护，对于沿线路侵入变电所的雷电侵入波的防护，主要靠在变电所内合理地配置避雷器。
第 38 页 共 44 页
35kV变电所电气部分设计
9.2 避雷针的选择
防直击雷最常用的措施是装设避雷针，它是由金属制成，比被保护设备高并具有良好的接地装置，其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中，从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。
避雷针的设计一般有以下几种类型：
1单支避雷针的保护；2两针避雷针的保护；3多支避雷针的保护。 本次设计采用单支避雷针进行防直击雷的保护。
避雷针的保护范围是指被保护物在此空间范围内不致遭受雷击而言。单支避雷针的保护范围是一个旋转的圆锥体。避雷针的保护半径rx可按下式计算，即
rx?(h?hx)p ，当hx?0.5h时； （9-1） rx?(1.5h?2hx)p，当hx?0.5h时。 （9-2） 式中 h—避雷针高度，单位m； hx—被保护物的高度，单位m；
p—高度影响因数，当h?30m时，p=1；当h?30m时，p?5.5h。
这次选择在距变电所外10m的地方装设单支避雷针，安装在进线终端塔顶，塔顶高度为21m，针高12m，取33m作为计算高度。
表9.1 避雷针保护范围计算表
h（m） 针号 避雷针高度 数 #1 #1 #1 33 33 33 0.96 0.96 0.96 度 17.0 8.0 4.0 15.36 32.16 39.84 #1 #1 #1 p 高度影响因hx（m） 被保护物高rx(m) 保护范围 保护半径 9.3 避雷器的选择
目前在新建或技术改造的变电所中，一般都选用氧化锌避雷器，作为电力变压器等电气设备的大气过电压、操作过电压及事故过电压的保护设备。氧化锌避雷器
第 39 页 共 44 页
35kV变电所电气部分设计
与阀型避雷器相比，具有残压低、无续流、通流容量大、性能稳定和动作迅速等优点。
1 35kV侧避雷器的选择
（1）按额定电压选择 35kV系统最高电压40.5kV，相对地电压为40.5/3=23.4kV，避雷器相对地电压为1.25U=1.25?40.5=50.6kV，取避雷器额定电压为53kV。
（2）按持续运行电压选择 35kV系统相电压23.4kV,选择氧化锌避雷器持续运行电压40.5kV，此值大于23.4kV。
（3）标称放电电流的选择 35kV氧化锌避雷器标称放电电流选择5A。 （4）雷电冲击残压的选择 35kV额定雷电冲击外绝缘峰值耐受电压为185kV，内绝缘耐受电压为200kV，计算避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为 Uble?BIL200??143KV （9-3） Kc1.4 选择氧化锌避雷器雷电冲击电流下残压（峰值）为134kV。
（5）校核陡坡冲击电流下的残压 35kV变压器类设备的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为220kV，计算陡坡冲击电流下的残压为 U'bleBIL'220???157KV （9-4） Kc1.4 选择陡坡冲击电流下残压（峰值）为154kV。
（6）操作冲击电流下的残压 35kV变压器线端操作波试验电压为170kV，计算变压器35kV侧操作冲击电流下的残压为 Us?SIL170??148KV （9-5） Kc1.15 选择操作冲击电流下峰值残压为114kV。
（7）根据上述计算和校核，选择Y5WZ—53/134型氧化锌避雷器能满足35kV侧变压器的过电压保护要求。
2 10kV侧避雷器的选择
具体计算过程与上类似，选用Y5WS5—17/50L型氧化锌避雷器。
第 40 页 共 44 页
35kV变电所电气部分设计
表9.2 Y5WS5—17/50L型氧化锌避雷器计算结果表 计算结果 额定电压（kV） 持续运行电压（kV） 雷电冲击残压Uble（kV） 陡坡冲击残压Uble（kV） 操作冲击残压Us（kV） 52.17 峰值(kV) 10kV氧化锌避雷器标称放电电流为5kA 'Y5WS5—17/50L 额定电压(kV) 持续运行电压（kV） 雷电冲击电流下残压53 峰值（kV） 陡坡冲击电流下残压60.7 峰值（kV） 操作冲击电流下残压42.5 57.5 50 17 8.6 1.38?11.5=15.87 11.5/3=6.6
第 41 页 共 44 页
35kV变电所电气部分设计
结论
通过此次对35kV变电站的设计。从课题的提出到设计的完成，从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，最终完成了对35kV变电所电气部分的设计。其中包括了电气一次部分主接线的设计和各种电气设备的选择，也有二次继电保护方面的简单介绍，最后加上了一些防雷措施。本次设计基本是按照变电所设计基本步骤做下来的，因此也能达到一般变电所的性能要求。其中还对新设备进行了选择，适应于目前的趋势。但是随着电力系统的不断发展，越来越多的电力产品进入电力市场，因此只有掌握更深、更全面的知识，才能更好的应用于工作与实践当中，才能更好的发挥自己所能，不断的对设备进行改进与更新。
第 42 页 共 44 页