最新版变电站防雷系统设计毕业设计.docx
《最新版变电站防雷系统设计毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新版变电站防雷系统设计毕业设计.docx（48页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
最新版变电站防雷系统设计毕业设计
内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书（毕业论文）
题目：
变电站防雷系统设计
学生：
傅文韬
专业：
电气工程及其自动化
指导教师：
张飞助教
变电站防雷系统设计
摘要
跨越语言的障碍，实现不同语言人们之间的自由交流，是人类自古以来的一个梦想。
机器翻译理论的研究目的在于应用计算机作为智能处理工具，实现异种自然语言间的自动翻译过程，其技术意义和社会意义都是十分深远的。
然而由于自然语言的复杂性，直至今天机器翻译的研究仍面临着巨大的困难。
除词汇歧义和转换变异映射外，结构歧义一直是机器翻译研究中的主要困难之一。
这是因为，各种机器翻译方法，无论是基于知识的还是基于经验的，都或多或少地依赖于源语的结构标注信息来完成语言的转换生成过程。
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………。
关键词：
自然语言处理；词汇语义驱动；结构消歧；机器翻译；随机语言模型
MachineTranslationOrientedStochastic
LexiclaSemanticDrivenApproach
Abstract
Peopleallovertheworldeagerforovercomingthecommunicationdifficultiesbetweendifferentlanguagesforalongtime.Theresearchinmachinetranslation,whichisofmuchimportancebothtothetechnologyandtothesociety,triestosolvetheproblembyusingcomputerasaninligentprocesstoll.
However,duetotheinherentcomplexityofthenaturallanguage,machinetranslationisstillagreatchallengeuntilnow.Apartfromthewordsenseambiguityandtransformationdivergencebetweenlanguages,structuralambiguityisanothermainobstacleconfrontingtheresearchers.ThereasonisthatalmostallMTsystemsrelyonthestructurlannothationinformationtoaccomplishthelanguagetransformation,nomattertheyareknowledgebasedorexperiencebased.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Keywords:
naturallanguageprocessing;lexicalsemanticdriven;structuraldisambiguation;machinetranslation;stochasticlanguagemodel;knowledgeacquisition
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………
第一章引言
一.1研究背景
变电所是电力系统的重要组成部分,也是防雷的关键部分。
如果变电所发生雷击事故,将造成大面积的停电,严重影响国民经济和人民生活水平,所以这就要求防雷措施必须十分可靠。
一.2雷电的形成过程
雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象,在某种大气和大地条件下,潮湿的热气流进入大气层冷凝而形成雷云,大气层中的雷云底部大多数带负电,它在地面上感应出大量的正电荷,这样,雷云和大地之间就形成了强大的电场。
随着雷云的发展和运动,当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时就会发生雷云之间或雷云对地的放电,形成雷电。
按其发展方向可分为下行雷和上行雷。
下行雷是在雷云产生并向大地发展的,上行雷是接地物体顶部激发起,并向雷云方向发起的。
一.3变电所防雷的简单介绍
变电所遭受的雷击一般是下行雷，其可能来自两个方面：
一是雷直击在变电所的电气设备上；二是雷击架空线路，其感应雷过电压和直雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。
因此，直击雷和雷电波对变电所进线及变压器破坏的防护十分重要。
对直击雷的防护，一般采用避雷针或避雷线。
避雷针（线）是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器,它将雷吸引到自己的身上,并安全导入地中,从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。
我国运行经验表明，凡装设符合规程要求的避雷针的变电所，绕击和反击事故率是非常低的。
由于线路落雷频繁，所以沿线路入侵的雷电波是变电所遭受损害的主要原因。
由线路入侵的雷电波电压，虽受到线路绝缘的限制，但线路绝缘水平比变电所电气设备要高，如不采取措施，必将造成变电所电气设备的损坏。
变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器，以限制入侵雷电波幅值，是设备上的过电压不超过其冲击耐压值；在接近变电所的进线上加装避雷线，以限制流经避雷器的雷电流和限制入侵雷电流的陡度。
第二章直击雷防护
二.1避雷针计算原理
本次设计采用折线法计算避雷针（线）保护范围
二.1.1单支避雷针的保护范围（图2）：
a）避雷针在地面上的保护半径，应按下式计算：
r＝1.5hP（4）
式中：
r——保护半径，m；
；
P——高度影响系数，，P＝1；30m＜，；当h＞120m时，取其等于120m。
b）在被保护物高度hx水平面上的保护半径应按下列方法确定：
1）当hx≥0.5h时
rx＝（；
；
。
2）当hx＜0.5h时
rx＝（1.5h-2hx）P（6）
图2单支避雷针的保护范围
（；
D——两避雷针间的距离，m。
两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度应按图4确定，或者按计算。
当bx＞rx时，取bx＝rx。
求得bx后，可按图3绘出两针间的保护范围。
两针间距离与针高之比D。
b）当时
rx＝（；
D——两避雷线间的距离，m；
。
c）两避雷线端部的两侧保护范围仍按单根避雷线保护范围计算。
两线间保护最小宽度（参见图3）按下列方法确定：
1）当时
bx＝0.47（；
D′——避雷针2和等效避雷针3间的距离（当时，，当时，，意义同前），m。
c）对多支不等高避雷针所形成的多角形，各相邻两避雷针的外侧保护范围按两支不等高避雷针的计算方法确定；三支不等高避雷针，如在三角形内被保护物最大高度hx水平面上，各相邻避雷针间保护范围一侧最小宽度bx≥0，则全部面积即受到保护；四支及以上不等高避雷针所形成的多角形，其内侧保护范围可仿照等高避雷针的方法确定。
d）两根不等高避雷线各横截面的保护范围，应仿照两支不等高避雷针的方法，按式（10）计算。
二.1.2复杂地形的计算
山地和坡地上的避雷针，由于地形、地质、气象及雷电活动的复杂性，避雷针的保护范围应有所减小。
避雷针的保护范围可按式（4）～式（6）的计算结果和依图4确定的bx等乘以系数0.75求得；式（7）可修改为；式（13）可修改为。
利用山势设立的远离被保护物的避雷针不得作为主要保护装置。
二.1.3相互靠近的避雷针和避雷线的联合保护范围可近似按下列方法确定（图9）：
避雷针、线外侧保护范围分别按单针、线的保护范围确定。
内侧首先将不等高针、线划为等高针、线，然后将等高针、线视为等高避雷线计算其保护范围。
图9避雷针和避雷线的联合保护范围
。
二.2发电厂和变电所的直击雷过电压保护
雷过电压保护按如下方法设置。
二.2.1独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。
在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10Ω。
当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。
独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面，也可铺设混凝土地面。
二.2.2110kV及以上的配电装置
110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。
否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。
66kV的配电装置，允许将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于500Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。
35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。
装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。
装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。
除水力发电厂外，装设在架构（不包括变压器门型架构）上的避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。
二.2.3在门型构架上安放避雷针
除水力发电厂外，在变压器门型架构上和在离变压器主接地线小于15m的配电装置的架构上，当土壤电阻率大于350Ω·m时，不允许装设避雷针、避雷线；如不大于350Ω·m，则应根据方案比较确有经济效益，经过计算采取相应的防止反击措施，并至少遵守下列规定，方可在变压器门型架构上装设避雷针、避雷线：
a）装在变压器门型架构上的避雷针应与接地网连接，并应沿不同方向引出3根～4根放射形水平接地体，在每根水平接地体上离避雷针架构3m～5m处装设一根垂直接地体；
b）直接在3kV～35kV变压器的所有绕组出线上或在离变压器电气距离不大于5m条件下装设阀式避雷器。
高压侧电压35kV变电所，在变压器门型架构上装设避雷针时，变电所接地电阻不应超过4Ω（不包括架构基础的接地电阻）。
二.2.4在门型构架上连接避雷线
110kV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，应装设集中接地装置。
35kV、66kV配电装置，在土壤电阻率不大于500Ω·m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。
在土壤电阻率大于500Ω·m的地区，避雷线应架设到线路终端杆塔为止。
从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。
二.2.5独立避雷针、避雷线与配电装置带电部分间的空气中距离以及独立避雷针、避雷线的接地装置与接地网间的地中距离。
a）独立避雷针与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分、架构接地部分之间的空气中距离，应符合下式的要求：
Sa≥0.2Ri＋0.1h（15）
式中：
Sa——空气中距离，m；
Ri——避雷针的冲击接地电阻，Ω；
。
b）独立避雷针的接地装置与发电厂或变电所接地网间的地中距离，应符合下式的要求：
Se≥0.3Ri（16）
式中：
Se——地中距离，m。
c）避雷线与配电装置带电部分、发电厂和变电所电气设备接地部分以及架构接地部分间的空气中距离，应符合下列要求
对一端绝缘另一端接地的避雷线
Sa≥0.2Ri＋0.1（；
Δl——避雷线上校验的雷击点与接地支柱的距离，m。
对两端接地的避雷线
Sa≥β′［0.2Ri＋0.1（。
避雷线分流系数可按下式计算：
（19）
式中：
l2——避雷线上校验的雷击点与另一端支柱间的距离，l2＝l′－Δl，m；
l′——避雷线两支柱间的距离，m；
τt——雷电流波头长度，一般取2.6μs。
d）避雷线的接地装置与发电厂或变电所接地网间的地中距离，应符合下列要求：
对一端绝缘另一端接地的避雷线，应按式（16）校验。
对两端接地的避雷线应按下式校验：
Se≥0.3β′Ri（20）
e）除上述要求外，对避雷针和避雷线，Sa不宜小于5m，Se不宜小于3m。
对66kV及以下配电装置，包括组合导线、母线廊道等，应尽量降低感应过电压，当条件许可时，Sa应尽量增大。
二.3实际避雷针设计过程
二.3.1本设计方式说明
本设计采用4根避雷针进行联合保护，站内最高建筑高度为11米，z2、z3为构架避雷针，架设在高压侧母线上，z1及z4为独立避雷针，安置在站外，同时对站外的16米高的低压侧出口线路进行保护。
先利用设计软件确定4根避雷针的位置及高度，达到要求后在对避雷针的保护范围进行验算。
二.3.2验算过程
验算过程及计算数据如下：
（-27，-36.5）高度为26.0米，（-22.5，21.5）高度25.0米，（22.5，21.5）高度25.0米，（28.5，-36.5）高度30.0米。
保护高度=11.0米，=16.0米。
针间距=58.2米，=45.0米，=58.3米，=55.5米，=76.2米。
变电站围墙坐标（-32.5，-26.5），（-32.5，26.5），（32.5，26.5），（32.5，-26.5）
一、将避雷针、、、及形成的四角形分成两个三角形，先计算、、三只不等高避雷针的保护范围，再计算、、及三只不等高避雷针的保护范围。
计算过程如下：
（1）先计算单个避雷针的保护范围
避雷针最高高度≤30m，故高度影响系数取=1。
=11.0＜0.5，故按照公式rx＝（1.5h-2hx）P得各针保护范围如下：
=17.0米，=15.5米，
=15.5米，=23.0米，
（2）计算两针间保护最小宽度
1、与间的保护宽度
避雷针2和等效避雷针1间的距离按下式计算
即
=57.2米
两针间的保护范围可通过两针顶点及保护范围上部边缘的最低点O的圆弧确定，O点的高度hO按下式计算
即
=16.8米
在高度为的平面保护范围一侧宽度按下式计算：
即
=8.7米＞0
满足要求
2、与间的保护宽度
计算公式不再重述
=75.2米
=14.3米
=5.0米＞0
满足要求
3、与间的保护宽度
避雷针2和避雷针3的高度一样，则间距不用进行换算
直接按计算，即
=18.6米
=11.3米＞0，
满足要求
4、与间的保护宽度
=51.5米
=18.6米
=11.4米＞0
满足要求
5、与间的保护宽度
=53.3米
=17.4米
=9.6米＞0
满足要求
（3）联合保护范围
1、、、间都大于0，则、、所形成的三角形全部面积都受保护。
2、、及间也都大于0，则、、所形成的三角形全部面积都受保护。
故当被保护物在11米高的水平面上时，、、、及间的全都大于零，且整个被保护物均处于四根避雷针联合保护的屏蔽下，即达到联合保护的要求。
二、再计算=16的平面
（1）先计算、单个避雷针的保护范围
避雷针最高高度≤30m，故高度影响系数取=1。
=16.0＜0.5，故按照公式rx＝（～2km长度内装设避雷线。
电缆与架空线连接处应装设避雷器,其接地端与电缆外皮连接。
为保护进出线断路器及隔离开关,在变电站线路的进出口装设三相一组避雷器。
避雷器以最短的接地线与主接地网连接,避雷器附近应装设集中接地装置。
二.4避雷线计算原理
同上2.1节。
二.5避雷线的布置
同上2.2节。
二.6实际进线防护设计
二.6.1本设计方式说明
因为本次设计变电站110千伏输电线路采用避雷线全程保护的方式，故设计将不再另外设置进线段避雷线，而且进线首段抑制冲击波幅值的避雷器也不需要考虑。
此外本期变电站采用的是双回路供电，但110千伏两回路的运行方式为一主一备，故在“T”节主线线路侧设避雷器。
二.6.2线路侧避雷器选型
详见第四章。
第三章变电所内避雷器的保护
变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压。
变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器,这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。
装设避雷器时,要尽量接近变压器,并尽量减少连线的长度,以便减少雷电电流在连接线上的压降。
同时,避雷器的连线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起,这样,当侵入波使避雷器动作时,作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压了（不包括接地电阻上的电压压降）,就减少了雷电对变压器破坏的机会。
变电站的每一组主母线和分段母线上都应装设阀式避雷器,用来保护变压器和电气设备。
各组避雷器应用最短的连线接到变电装置的总接地网上。
避雷器的安装应尽可能处于保护设备的中间位置,对变电站避雷器的保护距离进行计算,当母线避雷器到主变压器的电气距离大于表1、表2中数据时,应在变压器附近增设一组避雷器,所增设的避雷器与变压器的电气距离:
10kV一回应小于15m、二回应小于23m。
避雷器至变压器间的电气距离超过允许值时,在变压器附近增设一组避雷器。
运行于大接地电流系统中的变压器的中性点有可能不接地运行,若变压器中性点绝缘不是按线电压设计的,应在中性点装设阀型避雷器。
小接地电流系统中的变压器的中性点一般不装设阀型避雷器。
表1避雷器到3kV～10kV主变压器的最大电气距离
雷季运行进行数
1
2
3
4以上
最大电气距离m
12
23
27
30
表2避雷器到35kV～220kV主变压器的最大电气距离（m）
电压
kV
装设
避雷线
线路回路数
1
2
3
3以上
36
进线段
25
35
40
45
36
全线
55
80
95
105
110
全线
90
135
155
175
220
全线
100
155
175
205
三.1站内避雷器设计详细规程
置的雷电侵入波过电压保护方法如下。
三.1.1阀式避雷器
1、采用阀式避雷器进行雷电过电压保护时，除旋转电机外，对不同电压范围、不同系统接地方式的避雷器选型如下：
a）有效接地系统，范围Ⅱ应该选用金属氧化物避雷器；范围Ⅰ宜采用金属氧化物避雷器。
b）气体绝缘全封闭组合电器（GIS）和低电阻接地系统应该选用金属氧化物避雷器。
c）不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统，根据系统中谐振过电压和间歇性电弧接地过电压等发生的可能性及其严重程度，可任选金属氧化物避雷器或碳化硅普通阀式避雷器。
2、旋转电机的雷电侵入波过电压保护，宜采用旋转电机金属氧化物避雷器或旋转电机磁吹阀式避雷器。
3、有串联间隙金属氧化物避雷器和碳化硅阀式避雷器的额定电压，在一般情况下应符合下列要求：
a）110kV及220kV有效接地系统不低于0.8Um。
b）3kV～10kV和35kV、66kV系统分别不低于1.1Um和Um；3kV及以上具有发电机的系统不低于1.1Um·g。
注：
Um·g为发电机最高运行电压。
c）中性点避雷器的额定电压，对3kV～20kV和35kV、66kV系统，分别不低于0.64Um和0.58Um；对3kV～20kV发电机，不低于0.64Um·g。
4、采用无间隙金属氧化物避雷器作为雷电过电压保护装置时，应符合下列要求：
a）避雷器的持续运行电压和额定电压应不低于表3所列数值。
b）避雷器能承受所在系统作用的暂时过电压和操作过电压能量。
5、阀式避雷器标称放电电流下的残压，不应大于被保护电气设备（旋转电机除外）标准雷电冲击全波耐受电压的71%。
6、发电厂和变电所内35kV及以上避雷器应装设简单可靠的多次动作记录器或磁钢记录器。
表4-1无间隙金属氧化物避雷器持续运行电压和额定电压
系统接地方式
持续运行电压kV
额定电压kV
相地
中性点
相地
中性点
有效接地
110kV
0.45Um
0.75Um
0.57Um
220kV
0.13Um（0.45Um）
0.75Um
0.17Um（0.57Um）
330kV、500kV
0.13Um
0.75Um（0.8Um）
0.17Um
不接地
3kV～20kV
1.1Um;Um·g
1.38Um;1.25Um·g
0.8Um;0.72Um·g
35kV、66kV
Um
1.25Um
0.72Um
消弧线圈
Um;Um·g
;
1.25Um;1.25Um·g
0.72Um；0.72Um·g
低电阻
0.8Um
—
Um
—
高电阻
1.1Um;Um·g
；
1.38Um；1.25Um·g
0.8Um;0.72Um·g
注
1220kV括号外、内数据分别对应变压器中性点经接地电抗器接地和不接地。
2330kV、500kV括号外、内数据分别与工频过电压1.3p.u.和1.4p.u.对应。
3220kV变压器中性点经接地电抗器接地和330kV、500kV变压器或高压并联电抗器中性点经接地电抗器接地时，接地电抗器的电抗与变压器或高压并联电抗器的零序电抗之比小于等于13。
4110kV、220kV变压器中性点不接地且绝缘水平低于表21所列数值时，避雷器的参数需另行研究确定。
三.1.2保护间隙
1、如排气式避雷器的灭弧能力不能符合要求，可采用保护间隙，并应尽量与自动重合闸装置配合，以减少线路停电事故。
保护间隙的主间隙距离不应小于表4-3所列数值。
2、除有效接地系统和低电阻接地系统外，应使单相间隙动作时有利于灭弧，并宜采用角形保护间隙。
保护间隙宜在其接地引下线中串接一个辅助间隙，以防止外物使间隙短路。
辅助间隙的距离可采用表4-4所列数值。
表4-3保护间隙的主间隙距离最小值
系统标称电压kV
3
6
10
20
35
间隙距离mm
8
15
25
100
210
表4-4辅助间隙的距离
系统标称电压kV
3
6、10
20
35
辅助间隙距离mm
5
10
15
20
三.1.3范围Ⅱ发电厂和变电所高压配电装置的雷电侵入波过电压保护
1、2km架空进线保护段范围内的杆塔耐雷水平应该符合表4-5的要求。
应采取措施防止或减少近区雷击闪络。
表4-5有避雷线线路的耐雷水平
标称电压
kV
35
66
110
220
330
500
耐雷水平kA
一般线路大跨越档中央和发电厂、变电所进线保护段
20～30
30
30～6
升级会员 