案例题（选择
看题模式
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2.
图示为一座110kV/35kV/10kV变电站，110kV和35kV采用敞开式配电装置，10kV采用户内配电装置，变压器三侧均采用架空套管出线。正常运行方式下任一路110kV电源线路带全所负荷，另一路热备用，两台变压器分列运行，避雷器选用阀式避雷器。其中：110kV电源进线为架空线路约5km，进线段设有2km架空避雷线，主电压器距110kV母线避雷器最大电气距离为60m。35kV系统以架空线路为主，架空线路进线段设有2km架空避雷线，主变压器距35kV母线避雷器最大电气距离为60m。10kV系统以架空线路为主，主变压器距10kV母线避雷器最大电气距离为20m。请回答下列问题，并列出解答过程：
(1). 请说明下列关于110kV侧避雷器的设置哪一项是正确的？（ ）
(2). 主变压器低压侧有开路运行的可能。下列关于10kV侧、35kV侧避雷器的设置哪一项是正确的？（ ）
(3). 设35kV系统以架空线路为主，架空线路总长度约为60km，35kV架空线路的单相接地电容电流约为0.1A/km。10kV系统以钢筋混凝土杆塔架空线路为主，架空线路总长度约为30km，架空线路的单相接地电容电流约为0.03A/km。电缆线路总长度约为8km，电缆线路的单相接地电容电流约为1.6A/km。请通过计算选择10kV系统及35kV系统的接地方式（假定10～35kV系统在接地故障条件下仍需短时运行）。确定下列哪一项是正确的？（ ）
(4). 假定10kV系统接地电容电流为36.7A，10kV系统采用经消弧线圈接地方式。消弧线圈的计算容量为下列哪一项数值？（ ）
(5). 如果变电站接地网的外缘为90m×60m的矩形，站址土壤电阻率为100Ω.m。请通过简易计算确定变电站接地网的工频接地电阻值为下列哪一项数值？（ ）
正确答案:
(1)A(2)D(3)D(4)B(5)B
参考解析:
1.未沿全线架设避雷线的35～110kV线路，其变电站的进线段应采用图10所示的保护接线。
在雷季，如变电站35～110kV进线的隔离开关或断路器可能经常断路运行，同时线路侧又带电，必须在靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器FE。FE外间隙距离的整定，应使其在断路运行时，能可靠地保护隔离开关或断路器，而在闭路运行时不动作。如FE整定有困难，或无适当参数的排气式避雷器，则可用阀式避雷器代替。
全线架设避雷线的35～220kV变电站，其进线的隔离开关或断路器与上述情况相同时，宜在靠近隔离开关或断路器处装设一组保护间隙或阀式避雷器。
发电厂、变电站的35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设阀式避雷器，其接地端应与电缆金属外皮连接。对三芯电缆，末端的金属外皮应直接接地[图11(a)]；对单芯电缆，应经金属氧化物电缆护层保护器(FC)或保护间隙(FG)接地[图11(b)]。
如电缆长度不超过50m或虽超过50m，但经校验，装一组阀式避雷器即能符合保护要求，图11中可只装F1或F2。
如电缆长度超过50m，且断路器在雷季可能经常断路运行，应在电缆末端装设排气式避雷器或阀式避雷器。
连接电缆段的1km架空线路应架设避雷线。
全线电缆一变压器组接线的变电站内是否需装设阀式避雷器，应视电缆另一端有无雷电过电压波侵入的可能，经校验确定。
具有架空进线的35kV及以上发电厂和变电站敞开式高压配电装置中阀式避雷器的配置。
a)每组母线上应装设阀式避雷器。阀式避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气距离超过表11或表12的参考值时，可在主变压器附近增设一组阀式避雷器。
变电站内所有阀式避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近装设集中接地装置。
本题中，不存在雷季如变电站35～110kV进线的隔离开关或断路器可能经常断路运行，同时线路侧又带电的情况。根据7.3.2可知，不必靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器FE，因此LA1、LA2可不必装设。每组母线上应装设阀式避雷器。因此LA3、LA4装设，根据表11可知，110kV进线段设有2km架空避雷线，进线回路数为2时，阀式避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气距离超过135m时，可在主变压器附近增设一组阀式避雷器。本题中主电压器距110kV母线避雷器最大电气距离为60m，小于135m，因此LA5、LA6不装设。
2.与架空线路连接的三绕组自耦变压器、变压器（包括一台变压器与两台电机相连的三绕组变压器）的低压绕组如有开路运行的可能和发电厂双绕组变压器当发电机断开由高压侧倒送厂用电时，应在变压器低压绕组三相出线上装设阀式避雷器，以防来自高压绕组的雷电波的感应电压危及低压绕组绝缘；但如该绕组连有25m及以上金属外皮电缆段，则可不必装设避雷器。
变电站的3～10kV配电装置（包括电力变压器），应在每组母线和架空进线上装设阀式避雷器（分别采用电站和配电阀式避雷器），并应采用图13所示的保护接线。母线上阀式避雷器与主变压器的电气距离不宜大于表13所列数值。
架空进线全部在厂区内，且受到其地建筑物屏蔽时，可只在母线上装设阀式避雷器。
有电缆段的架空线路，阀式避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连。如各架空进线均有电缆段，则阀式避雷器与主变压器的最大电气距离不受限制。
阀式避雷器应以最短的接地线与变电站、配电所的主接地网连接（包括通过电缆金属外皮连接）。阀式避雷器附近应装设集中接地装置。
3～10kV配电所，当无所用变压器时，可仅在每路架空进线上装设阀式避雷器。
注：配电所指所内仅有起开闭和分配电能作用的配电装置，而母线上无主变压器。
本题中，在雷季，如变电站35～110kV进线的隔离开关或断路器可能经常断路运行，同时线路侧又带电，必须在靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器FE。因此35kV进线段LA11、LA12装设。LA7、LA8、LA9、LA10装设。LA13、LA14装设。
3.110～500kV系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比（X
/X
）为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗之比（X/X）为正值并且不大于1。
110kV及220kV系统中变压器中性点直接或经低阻抗接地，部分变压器中性点也可不接地。
330kV及500kV系统中不允许变压器中性点不接地运行。
3～10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：
a)3～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，10A。
b)3～10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为：
1)3kV和6kV时，30A;
2)10kV时，20A。
c)3～10kV电缆线路构成的系统，30A。
本题中，35kV架空线路的单相接地电容电流为：60km×0.1A/km=6A<10A;采用不接地方式。
10kV钢筋混凝土杆塔架空线路的单相接地电容电流为：30km×0.03A/km=0.9A;
电缆线路的单相接地电容电流为：8km×1.6A/km=12.8A;
10kV系统的单相接地电容电流为：0.9A+12.8A=13.7A>10A，采用消弧线圈接地方式。
4.消弧线圈的应用
c)消弧线圈的容量应根据系统5～10年的发展规划确定，并应按下式计算：
式中W--消弧线圈的容量，kVA;
I
--接地电容电流，A;
U
--系统标称电压，kV。
本题中，U=10kV，I=36.7A，则消弧线圈的计算容量为：
5.土壤中人工接地极工频接地电阻的简易计算，可相应采用下列公式：
复合式（接地网）：
式中S--大于100m
的闭合接地网的面积；
R--与接地网面积S等值的圆的半径，即等效半径，m。
本题中，ρ=100Ω．m，S=90×60m。则接地网的工频接地电阻值为：
在雷季，如变电站35～110kV进线的隔离开关或断路器可能经常断路运行，同时线路侧又带电，必须在靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器FE。FE外间隙距离的整定，应使其在断路运行时，能可靠地保护隔离开关或断路器，而在闭路运行时不动作。如FE整定有困难，或无适当参数的排气式避雷器，则可用阀式避雷器代替。
全线架设避雷线的35～220kV变电站，其进线的隔离开关或断路器与上述情况相同时，宜在靠近隔离开关或断路器处装设一组保护间隙或阀式避雷器。
发电厂、变电站的35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设阀式避雷器，其接地端应与电缆金属外皮连接。对三芯电缆，末端的金属外皮应直接接地[图11(a)]；对单芯电缆，应经金属氧化物电缆护层保护器(FC)或保护间隙(FG)接地[图11(b)]。
如电缆长度不超过50m或虽超过50m，但经校验，装一组阀式避雷器即能符合保护要求，图11中可只装F1或F2。
如电缆长度超过50m，且断路器在雷季可能经常断路运行，应在电缆末端装设排气式避雷器或阀式避雷器。
连接电缆段的1km架空线路应架设避雷线。
全线电缆一变压器组接线的变电站内是否需装设阀式避雷器，应视电缆另一端有无雷电过电压波侵入的可能，经校验确定。
具有架空进线的35kV及以上发电厂和变电站敞开式高压配电装置中阀式避雷器的配置。
a)每组母线上应装设阀式避雷器。阀式避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气距离超过表11或表12的参考值时，可在主变压器附近增设一组阀式避雷器。
变电站内所有阀式避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近装设集中接地装置。
本题中，不存在雷季如变电站35～110kV进线的隔离开关或断路器可能经常断路运行，同时线路侧又带电的情况。根据7.3.2可知，不必靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器FE，因此LA1、LA2可不必装设。每组母线上应装设阀式避雷器。因此LA3、LA4装设，根据表11可知，110kV进线段设有2km架空避雷线，进线回路数为2时，阀式避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气距离超过135m时，可在主变压器附近增设一组阀式避雷器。本题中主电压器距110kV母线避雷器最大电气距离为60m，小于135m，因此LA5、LA6不装设。
2.与架空线路连接的三绕组自耦变压器、变压器（包括一台变压器与两台电机相连的三绕组变压器）的低压绕组如有开路运行的可能和发电厂双绕组变压器当发电机断开由高压侧倒送厂用电时，应在变压器低压绕组三相出线上装设阀式避雷器，以防来自高压绕组的雷电波的感应电压危及低压绕组绝缘；但如该绕组连有25m及以上金属外皮电缆段，则可不必装设避雷器。
变电站的3～10kV配电装置（包括电力变压器），应在每组母线和架空进线上装设阀式避雷器（分别采用电站和配电阀式避雷器），并应采用图13所示的保护接线。母线上阀式避雷器与主变压器的电气距离不宜大于表13所列数值。
架空进线全部在厂区内，且受到其地建筑物屏蔽时，可只在母线上装设阀式避雷器。
有电缆段的架空线路，阀式避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连。如各架空进线均有电缆段，则阀式避雷器与主变压器的最大电气距离不受限制。
阀式避雷器应以最短的接地线与变电站、配电所的主接地网连接（包括通过电缆金属外皮连接）。阀式避雷器附近应装设集中接地装置。
3～10kV配电所，当无所用变压器时，可仅在每路架空进线上装设阀式避雷器。
注：配电所指所内仅有起开闭和分配电能作用的配电装置，而母线上无主变压器。
本题中，在雷季，如变电站35～110kV进线的隔离开关或断路器可能经常断路运行，同时线路侧又带电，必须在靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器FE。因此35kV进线段LA11、LA12装设。LA7、LA8、LA9、LA10装设。LA13、LA14装设。
3.110～500kV系统应该采用有效接地方式，即系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比（X
/X）为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗之比（X/X）为正值并且不大于1。110kV及220kV系统中变压器中性点直接或经低阻抗接地，部分变压器中性点也可不接地。
330kV及500kV系统中不允许变压器中性点不接地运行。
3～10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统，当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式：
a)3～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，10A。
b)3～10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为：
1)3kV和6kV时，30A;
2)10kV时，20A。
c)3～10kV电缆线路构成的系统，30A。
本题中，35kV架空线路的单相接地电容电流为：60km×0.1A/km=6A<10A;采用不接地方式。
10kV钢筋混凝土杆塔架空线路的单相接地电容电流为：30km×0.03A/km=0.9A;
电缆线路的单相接地电容电流为：8km×1.6A/km=12.8A;
10kV系统的单相接地电容电流为：0.9A+12.8A=13.7A>10A，采用消弧线圈接地方式。
4.消弧线圈的应用
c)消弧线圈的容量应根据系统5～10年的发展规划确定，并应按下式计算：
式中W--消弧线圈的容量，kVA;
I
--接地电容电流，A;U
--系统标称电压，kV。本题中，U
=10kV，I=36.7A，则消弧线圈的计算容量为：5.土壤中人工接地极工频接地电阻的简易计算，可相应采用下列公式：
复合式（接地网）：
式中S--大于100m
的闭合接地网的面积；R--与接地网面积S等值的圆的半径，即等效半径，m。
本题中，ρ=100Ω．m，S=90×60m
。则接地网的工频接地电阻值为：
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