44
30
电流互感器 支柱绝缘子 道 路
7 防雷及过电压保护装置设计
7.1避雷针
雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电所大多采用独立避雷针，大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流线和接地装置都有严格的要求。
在对较大面积的变电所进行保护时,采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。因此，为了对本站覆盖,采用四支避雷针。被保护变电所总长108.5m,宽79.5m,查手册，门型架构高15m.避雷针的摆放如图所示。
108.52379.51D12＝
D34D234
＝79.5m;
＝D14＝108.5m
Dmax＝108.52?79.52＝135m
Dh0h ＝－7
所以,需要避雷针的高度为: ＝15＋四只避雷针分成两个三只避雷针选择. 验算:首先,验算1.2.3号避雷针 对保护的高度:
hh135＝34.3m 779.5＝23m＞15m 7108.52﹑3号针之间的高度：h0＝34.3－＝18.8＞15m
71﹑2号针之间的高度：h0＝34.3－
44
31
108.52?79.521﹑3号针之间的高度: ＝34.3－＝34.3－19＝15.1m＞15m
7h0由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。 对保护宽度: 1﹑2号针的保护宽度:2﹑3号针之间的宽度:
bxbx＝1.5 (h0－＝1.5 (h0－
hxhx)＝1.5(23－15) ＝12＞0 )＝1.5(18.8－15) ＝5.7＞0
由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。 所以,123针是满足要求的。
由于4针的摆放是长方形,所以，1.3.4针也是满足要求的。即,四只高度选为35m的避雷针能保护整个变电所。
7.2避雷器
避雷器是一种过电压限制器,它实质上是过电压能量的接受器,它与别保护设备并联运行,当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压,保护电气设备.
在电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)。
灭弧电压有效值的选择:
电压等级KV 灭弧电压有效值 查手册,选出如下设备: 型号 FZ-35 FZ-110J 额定电 压KV 35 110 灭弧电 压KV 41 100 工频放电电压KV ≥ 84 224 ≤ 104 268 冲击放电灭弧电 电压KV 134 310 压选择KV 35 11030.8＝88 FZ-220J 220 200 448 536 630 22030.8＝176 35 110-220 100%UN80%UN 7.3防雷接地
可分三类:
工作接地:根据电力系统正常运行的需要而设置的接地，它所要求的接地电阻
44
32
值约在0.5-10?的范围内。
保护接地:不设这种接地，电力系统也能正常运行,但为了人身安全而将电气设备的金属外壳等加以接地,它是在故障的条件下才发挥作用的,它所要求的接地电阻值处于1-10?的范围内。
防雷接地: 独立避雷针要求单独设置接地装置；建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋(不少于2根)及建筑物的环状基础钢筋焊接，并与室外的人工接地体相连，与工作接地共地，形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠，引下线应不少于2根，在高土壤电阻系数地区，可采用多根引下线以降低冲击接地电阻，引下线要求机械连接牢固，电气接触良好。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1Ω。
由此可见,接地电阻取10?较合适。
查接地装置 的接地体。
查得:
?i(冲击系数)与 ?i(接地装置的冲击利用系数)表,选用一字形
?i＝0.45
Ri?i＝Re(式中:Ri—冲击电流下的电阻; Re—工频电流下的电阻) Ri＝0.45310＝4.5?
7.4变电所的防雷保护
变电所的雷害事故来自两个方面:一是雷直击变电所;二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所。
对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。
为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和辅设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内。
d2≥0.334.5
7.5变电所的进线段保护
变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器,避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制,使变压器受到保护。为了限制侵入波的陡度和幅值,使避雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段。若没有次线段，雷直击变电所附近导线时,流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的,因此,对于这种线路,在靠近
44
33
变电所的一段进线上,必须加装避雷线或避雷针,以减少变电所的雷害事故。其作用是降低陡度和限制电流。
7.6 接地装置
接地装置由接地极、接地极引线和接地母排三部分组成，它被用以实现电气系统与大地相连接的目的。与大地直接接触实现电气连接的金属物体为接地极。它可以是人工接地极，也可以是自然接地极。对此接地极可赋以某种电气功能，例如用以作系统接地、保护接地或信号接地。接地母排是建筑物电气装置的参考电位点，通过它将电气装置内需接地的部分与接地极相连接。它还起另一作用，即通过它将电气装置内诸等电位联结线互相连通，从而实现一建筑物内大件导电部分间的总等电位联结。接地极与接地母排之间的连接线称为接地极引线。
8 无功补偿
8.1 提高功率因数的意义
在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果：
1） 使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。
2） 由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。
3） 功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。
为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。
8.2 补偿装置的确定：
1）同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。
装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修
44
34
麻烦，施工期长。
2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。故串联电容器调压一般用在供电电压为35KV或10KV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。
3）静止补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂。
4）并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。
由于本次设计的变电站为220KV降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是从维护和性能的角度来考虑，选用静止补偿装置比较合适。
8.3无功补偿容量计算
对于直接供电的末端边点所，安装的最大容性无功量应等于装置所在母线上的负荷按提高功率因数所需补偿的最大容性无功量与主变压器所需补偿的最大容性无功量之和。把总无功容量分为两组，这样才能更灵活地适应系统负荷以及电压变化，更有效地改善系统电压稳定，以及负荷大小所需的无功容。
8.3.1补偿的最大容性无功量计算
Qcf＝Pca（tg?1－tg?2）
＝Pca（
11?1?1） -cos2?1cos2?2式中：Pca——有功计算负荷（KW）
tg?1——补偿前用电单位自然功率因数角正切 tg?2——补偿后用电单位功率因数角正切值 1）110KV侧的补偿无功量
Qcf ＝Pca（
11?1?1） -cos2?1cos2?2