330kV变电站一次设计

1、 330kv 变电站一次设计 摘要 变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行， 是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，在全国电网中占有特 别重要的位置。对变电站进行合理的规划和科学的设计是保证供电质量的前提和基础。 本设计为 330kv 变电站一次设计，设计内容包括主变压器选择、主接线选择、短路电 流计算、电气设备选择等几部分，同时附有电气主接线图等图纸加以说明。此次 330kv 变电站设计最终为 2 台主变压器。站内主接线分为 330kv、110 kv 两个电压等级。考 虑到站用电，故将电压等级定为三级：330kv、110 kv、 10kv，各

2、个电压等级分别采 用双母线带旁路接线、双母线带旁路接线和单母线分段的接线方式。短路电流按三个 电压等级母线处作为短路点进行计算。在电气设备的选择上以各种元器件参数选择为 主。此外，还对导线、绝缘配合、及接地等方面进行了简单的设计，使变电站电气一 次部分设计基本完整。 关键词： 330kv 变电站；主变压器；电气主接线；短路电流 abstract the transformer substation is an important component part of the electric power system. it influences the safety of the whole

3、electric power system and the economical operation directly, is the middle link that contacts the power station and the consumer; it has the effect that transforms and assigns the function of the electric energy, is possessed of special important location in the national power net. carrying on the r

4、easonable layout and scientific design to the transformer substation is the precondition and the foundation that promises the power supply masses. this is the preliminary design for the 330 kv transformer substation, is divided into the primary transformer, the primary connection, the short circuit

5、current computing, and the selection of the device.etc. at the end of design has some electricity hookups to show. that transformer substations ultimately design is 2 primary transformers, this time goes into constructs one, the synthesis considered the project initial period and the long-term movem

6、ent expense, pursues the equipment life time in most superior economic efficiency. consider the arrival of electricity, so the voltage level set at three levels: 330kv, 110 kv, 10kv, the voltage level of each sub-band were used to doubles generating line, double generatrix and single generating line

7、.the short-circuit current selects three voltages ranks place for short-circuit spot which carry on the computation. it is primary of device parameter choice in the selecting of electric equipment. in addition, this design also makes a simple design for line, the insulation coordination, overvoltage

8、 protection and earthing ect .which make the transformer substation electric first part basically complete. keywords: transformer substation; the primary transformer; the main electrical wiring ;short circuit current 目录 摘要.i abstract.ii 目录.iii 绪论.1 1.1 现状简介及设计概述.1 1.2 设计的技术前提及未来发展.1 1.3 主要设计原则.3 2 主

9、变压器台数、容量及型式的选择.3 2.1 主变压器台数的选择.3 2.2 主变压器容量的选择.4 2.3 主变压器型式的选择.4 3 电气主接线选择.5 3.1 电气主接线接线形式的概述.5 3.2 电气主接线接线方式比较选择.5 4 短路电流计算.7 4.1 短路电流的基本概念.7 4.2 短路电流计算的步骤.9 5 电气设备的选择.10 5.1 电气设备选择的一般原则.10 5.2 电气设备选择的技术条件.10 5.3 断路器的选择.11 5.4 隔离开关的选择.11 5.5 互感器的选择.12 5.6 母线的选择.14 6 防雷接地.15 6.1 概述.15 6.2 防雷设计.15 6.

10、3 接地装置.16 7 变压器容量计算选择.16 8 短路计算.17 8.1 等值电路图.17 8.2 计算步骤.17 9 电气设备选择计算.19 9.1 断路器的选择计算.19 9.2 隔离开关的选择计算.21 9.3 330kv、110kv 侧互感器选择计算.23 9.4 330kv、110kv 主母线选择计算.24 10 避雷器参数计算选择.26 10.1 330kv 避雷器计算选择.26 10.2 110kv 避雷器计算选择.26 11 配电装置型式选择.27 结论.27 参考文献.27 致谢.28 绪论 1.1 现状简介及设计概述 我国是世界能源消耗大国，煤炭消费总量居世界第一位，电

11、力消费总量居世界第 二位，但一次能源分布和生产力发展水平却很不均匀。水能、煤炭主要分布在西部和 北部，能源和电力需求主要集中在东部和中部经济发达地区。这种能源分布与消费的 不平衡状况，决定了能源必须在全国范围内优化配置，必须以大煤电基地、大水电基 地为依托。实现煤电就地转换和水电大规模开发。而变电站担负着从电力系统受电， 经过变压，然后分配电能的任务，是输送和分配电能的中转站，是供电系统的枢纽， 在全国电网中占有重要的位置。 本 330/110kv 降压变电站电气一次设计针对变电站内最重要的电气设备如主变压 器、电气主接线、电气设备等部分，进行了比较和选择。对原始资料进行分析后，确 定主变压器

12、台数为 2 台。站内主接线分为 330kv、110 kv、和 10 kv 三个电压等级。电 气主接线设计是发电厂和变电站设计的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全站 电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分 投资大小的决定性因素。在短路电流方面，讲述了短路电流的危害以及各电压等级短 路电流的计算。电气设备的选择以各种元器件参数选择为主，因为只要确定了器件的 参数就能十分容易的根据电力手册查出元件型号。最后，还对导线截面的确定以及导 线截面积的校验方法进行说明。此外，在绝缘配合及接地等方面也进行了简单的设计， 使变电站电气一次部分设计基本完成。 1.2 设计的

13、技术前提及未来发展 自 20 世纪 70 年代 330kv 电网在我国西北地区出现自今，330kv 电网已经成为我国 西北地区的主力电网。截至 2004 年底，全国共投运 330kv 线路 115 条，总长度约为 1070km，全网共有 330kv 降压变电站 52 座，主变压器总容量 20640mva。330kv 变电站 设计也相应经历了初期阶段、成长阶段和成熟阶段。 330kv 电网建设初期，由于出线回路少，330kv 电气主接线大多才用角形接线，后 来还有变压器母线组接线、双母线带旁路和一个半断路器接线，随着 330kv 电网成长 为西北部骨干网架，330kv 变电站的建设基本上都采用一

14、个半断路器接线。当然，具体 工程也可因地制宜地采用技术经济合理的方案。 110kv 电气主接线：初期一般为双母线带旁路接线，2000 年以后设计的变电站基 本取消旁路母线。 主变压器形式：主变压器均采用三相变压器。 配电装置布置：初期有角形立环式布置。到后来绝大多数采用一个半断路器中型 三列式布置。对于 110kv 配电装置，早期大部分是屋外软母线中型配电装置，中型布 置单列式和双列式都用应用。在后期，屋外半高型软母线单列布置也得到了广泛应用， 也有部分地区采用支持式管母线、户内装配式、户内 gis 等多种配电装置。 总平面布置：从开始的一字型立环式布置开始也经历了很多演变，20 世纪 80

15、年代 开始基本上一直采用 330kv 配电装置、主变压器及低压无功补偿区和 110kv 配电装置 的三列式布置，所区占地面积也有很大的下降。 新技术应用：大容量变压器、高开断水平断路器等仍是新技术应用的主流。 从 20 世纪 90 年代中后期开始，330kv 变电站设计较初期阶段也发生了较大的变化， 尤其是电力系统规划设计总院组织进行的 2000 年示范送点变电工程设计革命，对 330kv 变电站设计产生了深远的影响。示范变电站设计的成果及其应用和发展基本上代 表了 330kv 变电站的设计现状，示范变电站设计的成果已经广泛用于近年来的工程建 设当中，变电站设计已经相当成熟。 当时示范变电站设

16、计的总体思路是：与国际国内电力体制改革趋势相适应，与国 际科技发展水平相一致，与可持续发展思路相吻合；依靠科技进步，缩小与世界先进 水平差距，使设计方案更紧凑、更集约、更高效；在安全可靠前提下，突出体现经济 性，合理性，先进性。 330kv 变电站设计发展到今天，电气主接线、配电装置布置优化和母线选型、电气 总平面布置的协调紧凑等方面已经发展的相当成熟，今后设计的发展趋势在以下几个 方面： 从未来的变电站的发展趋势来讲，采用集成智能化电力设备，由于控制、保护、 通信等微电子设备与高电压大电流主设备安装于一体，因此满足电磁兼容性要求将成 为重要的技术关键。在布置方面，建设与环境协调友好的变电站将

17、变得越来越重要， 控制变电站噪声、电磁干扰及减少变电站对周围景观的影响也会日益受到重视。 主变压器方面继续采用三相变压器。 断路器的选型：目前和将来很长一段时间内，瓷柱式断路器、罐式断路器、 hgis、gis、仍是主要的断路器型式。随着国家经济实力的提升，用户对供电安全性和 可靠性要求日益提高，国家对环保的高度重视和土地使用政策的日趋严格，设计必须 着重考虑选用安全性和可靠性高、节约占地、适于紧凑化布置和造价比较合理的断路 器型式。 布置方面，一方面，按工程主接线、进出条件和规划，充分吸取以往变电站的设 计经验，因地制宜的优化配电装置；另一方面，根据工程选站的结论和电气配电装置 的选型，结合站

18、址的环境、地理位置、交通等条件，充分比较并优化总布置方案，从 而做到布局合理、出线顺畅、节约占地、减少土方、减少拆迁、与环境协调等等。 综上所述，330kv 变电站设计发展过程、现状及发展趋势将是 330kv 变电站设计原 则确定的重要参考依据。变电工程设计的发展和成熟工程经验的积累构成了 330kv 变 电站设计的技术基础和前提。 1.3 主要设计原则 变电站设计的原则1是：安全可靠、技术领先、投资合理、标准统一、运行高效。 为此，在设计中，要注意处理和解决设计方案的统一性、适应性、灵活性、先进性、 可靠性和经济性及其相互之间的辩证统一关系。 统一性：建设标准统一，基建和生产运行的标准统一，

19、外部形象风格要体现国家 标准。 适应性：设计要综合考虑各地区的实际情况，并能在一定的时间内，对不同规模、 型式、外部、典型设计模块间接口灵活，增减方便，组合型式多样，概算调整方便。 先进性：设计方案、设备选型先进、合理，占地少、注重环保，变电站可比技术 经济指标先进。 可靠性：适当提高设备水平，保证变电站设备的可靠性，保证设备、各个模块和 模块并接后系统的可靠性，以确保设计方案的安全可靠性。 经济性：按照企业利益最大化原则，综合考虑工程初期投资和长期运行费用，追 求寿命期内最优的企业经济效益。 设计要树立全局意识、大局意识和企业意识，要坚持“基建为生产服务” 、 “以人 为本”和“可持续发展”

20、的理念，当前的重点是“节约占地、节约投资、提高效率、 降低运营成本” 。具体设计要综合考虑“每个设备的合理性、每个布置的合理性、每项 改进的合理性、每个方案的合理性” 。 第一部分 设计说明书 2 主变压器台数、容量及型式的选择 主变压器是主接线的中心环节，其台数、容量和形式的初步选择是构成各种主接 线的基础，并对变电站的技术经济性有很大影响。 2.1 主变压器台数的选择 由原始资料可知，本次设计为市郊 330kv 降压变电所电气一次设计。 变电所分为系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。而该 330kv 变电所 属于地区重要变电所。它位于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，

21、 供电给地区的中压侧和附近的低压侧负荷。全所停电后，将引起地区电网瓦解，影响 整个地区供电。因此，一般装设两台主变压器2。 2.2 主变压器容量的选择 主变容量一般按变电所建成近期负荷，510 年规划负荷选择，并适当考虑远期 1020 年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合。该所近 期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带 负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当 一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级 和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容

22、量应保证 全部负荷的 70%80%3。 2.3 主变压器型式的选择 2.3.1 主变压器相数的选择 三相变压器具有空载损耗低、事故率低、占地少、维护量小等优点，而且价格便 宜。220kv330kv 变压器若不受运输条件的限制，应选用三相变压器。但选择主变压 器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。 本次设计的变电所，位于市郊生荒土地上，交通便利，故不受运输条件的限制。 因此，选用三相变压器。 2.3.2 主变压器绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压 器容量的 15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用

23、 三绕组变压器。 自耦变压器与同容量的普通变压器相比具有很多优点。如耗材少，造价低；有功 和无功损耗少，效率高；由于高中压线圈的自耦联系，阻抗小，对改善系统稳定性有 一定作用；还可扩大变压器极限制造容量，便于运输和安装。 在 220kv 及以上的变电站中，宜优先选用自耦变压器 4。 2.3.3 主变压器调压方式的选择 为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220kv 及以上电网的电压质量应符合以 下标准5： 1）枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电 压降而定，可为电网额定电压的 11.3 倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电 压控制在水平的波动范围不超过 1

24、0%，事故后不应低于电网额定电压的 95%。 2）电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧 母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的 95%100%。 变压器的调压方式分为两种，一种是不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通 常在5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达 30%。 因此，330kv 及以上变电站，为了维持中、低压电压水平需要装设有载调压变压器。 2.3.4 主变压器连接组别的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。 2.3.5 主变压器容量的选择 由原始资料可知，110kv 中压侧为主要受功率绕组，而 1

25、0kv 侧主要用于变电站自 用电，所以容量比选择为：100/100/30。 2.3.6 主变压器冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环 水冷却。 自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。大容量变压器一般采用强迫油循环风 冷却。 强迫油循环水冷却：虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但 是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。 本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可忽略，强迫油循环风冷却效 果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式6。 3 电气主接线选择 3.1 电气

26、主接线接线形式的概述 主接线代表了变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。 电气主接线的设计正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定和调度 的灵活性，以及对电气设备的选择，配电装置的布置、继电保护及控制方式的拟定等 都有重大的影响。因此，在选择电气主接线时，应注意变电站在电力系统中的地位、 进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，以便保证主接线满足可靠性、 灵活性、经济性的要求。 3.2 电气主接线接线方式比较选择 我国 330-500kv 超高压配电装置的最终接线方式，当线路、变压器等连接元件总 数为 6 回及以上，且变电站在系统中具有重要地位时，宜

27、通过技术经济比较确定采用 一个半断路器接线或双母线带旁路接线。330kv 变电所中的 220kv 或 110kv 配电装置， 可采用双母线接线，技术经济合理时，也可采用一个半断路器接线，但当在系统中居 重要地位、出线回路数为 4 回及以上时，宜采用双母线接线，为了不停电检修任一回 路断路器，一般规定当 220kv 线路有 5（或 4）回及以上出线、110kv 线路有 7（或 6） 回及以上时，可采用有专用旁路断路器的带旁路母线的双母线接线。变压器的低压侧 常采用单母线分段或双母线接线，以便扩建7。 3.2.1 方案一 根据原始资料分析，方案一定为：330kv 侧:采用一个半断路器接线；110k

28、v 侧： 采用双母线接线；10kv 侧：采用双母线接线。 具体接线如下图 3-1。 330kv进线330kv进线 330kv 110kv #1 110kv #2 110kv #3 110kv #8 110kv 备用 110kv 备用 110kv 共10回 站用电站用电 t1 t2 10kv 图 3-1 方案一主接线图 3.2.2 方案二 根据原始资料分析，方案二定为：330kv 侧:采用双母线带旁路接线；110kv 侧： 采用双母线带旁路接线；10kv 侧：采用单母线分段接线。 具体接线如下图 3-2。 3.2.3 方案比较及确定 330kv 侧：因一个半断路器接线的主要优点是可靠性高于双母线

29、带旁路接线，操作 方便简单，但只有在三串及以上形成多环时，方能显示其可靠性高的优点。而此次设 计回路数较少，考虑到一台半断路器接线使用设备较多，投资较大继电保护装置复杂， 故采用双母线带旁路接线。 110kv 侧：根据原始资料，本设计 110kv 侧有 10 回出线，为了提高其供电可靠性 和运行灵活性，故采用双母线带旁路接线。 10kv 侧：因考虑站内自用电，故设置 10kv 电压等级。所以无动力负荷，因此采用 单母线分段接线。 综上：方案二符合设计前提，故选择方案二。 330kv进线330kv进线 330kv 110kv #1 110kv #2 110kv #3 110kv #8 110kv

30、 备用 110kv 备用 110kv 共10回 10kv t1t2 站用电 #1 站用电 #2 图 3-2 方案二主接线图 4 短路电流计算 4.1 短路电流的基本概念 4.1.1 短路电流引起的严重后果 短路的危害8： 1）短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设 备和伤害周围的人员。 2）巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔 化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使 导体变形或损坏。 3）短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多， 从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭

31、到破坏。网络电压的降低，使供电设备的 正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。 4）电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可 能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列。这时某些发电机可能过负荷， 因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系 统稳定运行的可能性愈大。 4.1.2 限制短路电流的措施 限流措施9： 为保证系统安全可靠的运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法 消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短 的时间内恢复到正常值。为此，可采用快速动

32、作的继电保护和断路器，以及发电机装 设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气 主接线的形式或运行方式，以增大系统阻抗，减少短路电流值; 加装限电流电抗器; 采 用分裂低压绕阻变压器等。 1）作好短路电流的计算, 正确选择及校验电气设备, 电气设备的额定电压要和线 路的额定电压相符。 2）正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生 短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。 3）在变电站安装避雷针，在变压器附近和线路上安装避雷器，减少雷击损害。 4）保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并

33、符合规定。 5）带电安装和检修电气设备，注意力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位 距离较近的地方工作，要采取防止短路的措施。 6）加强管理, 防止小动物进入配电室，爬上电气设备。 7）及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。 8）在电缆埋设处设置标记，有人在附近挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员 说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。 9）电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电 气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸，线路施工，维护人员工作完毕，应立 即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。 4.1.3 短路计算的

34、目的 1）计算目的10： 电气主接线比选。 选择导体和电器。 确定中性点接地方式。 计算软导线的短路摇摆。 确定分裂导线间隔棒的间距。 验算接地装置的接触电压和跨步电压。 选择继电保护装置和进行整定计算。 2）短路电流计算的一般规定11 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工 程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年） 。 确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切 换过程中可能并列运行的接线方式。 在选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用 的异步电动机的影响和补偿

35、装置放电电流的影响。 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式 时短路电流为最大的地点。 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。 3）基准值 高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标么值进行计算，为了计算方 便选取如下基准值： 基准容量：mvasb100 基准电压： avb uu 4.2 短路电流计算的步骤 1）根据选定的基准值，计算各元件的电抗标么值。 2）制定用标么值表示的等值电路图。 3）选择短路点。 4）对等值网络进行简化，求出电源到短路点的总电抗标么值，进而得出短路电流 的标么值和有名值。 标么值： （4- * * 1 f

36、 f x i 1） 有名值： （4- bff iii* * 2） 5）计算短路容量，短路电流冲击值 短路电流有效值： （4- ft ii51 . 1 3） 短路电流冲击值： （4- tch ii55 . 2 4） 短路容量： （4- tavi us3 5） 6）列出短路电流计算结果 短路电流计算详见计算说明书。 5 电气设备的选择 5.1 电气设备选择的一般原则 电气设备选择原则12： 1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 2）应按当地环境条件校核。 3）应力求技术先进和经济合理。 4）与整个工程的建设标准一致。 5）同类设备应尽量减少品种。 5.2 电气设备选

37、择的技术条件 选择的高压电气设备，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保 持正常运行13。 1）长期工作条件 电压：所选电气设备允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运 maxy u 行电压 maxg u 即： （5- maxmaxgy uu 1） 电气设备允许的最高工作电压：对于 220kv 及以下的设备，为，而实际电 e u15 . 1 网运行的一般不超过。对于 330kv 及以上的设备，为。 maxg u e u1 . 1 e u1 . 1 电流：导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，导体和电器的 0 q 长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流 maxy i

38、 maxg i 即： （5-2） maxmaxgy ii 由于变压器在电压降低 5%时，出力保持不变，故其相应回路的（为iig05. 1 max i 变压器额定运行时的工作电流） 。 2）短路稳定条件 短路热稳定校验 短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度不应超过允许值。应满足的热稳 定条件为： （5- ker titi 22 3） ：电气设备在时间 t 秒内的热稳定电流； r i ：短路稳态电流值； i ：短路电流热效应等值计算时间。 ke t 电动力稳定校验 电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。应满足的动 稳定条件为： （5- dwch ii 4） ：短路冲击电

39、流幅值； ch i ：电气设备允许通过的动稳定电流的幅值。 dw i 3）环境条件 按交流高压电器在长期工作时的发热 （gb763-74）的规定，普通高压电器在环 境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于 +40（但不高于 60）时，每增高 1，建议额定电流减少 1.8%；当低于 40时， 每低 1，建议额定电流增加 0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的 20%。 普通高压电器一般可在环境最低温度为-30时正常运行。 5.3 断路器的选择 断路器既用来断开或关合正常工作电流，也用来断开过负荷电流或短路电流。它 是开关电器中最复杂、最重要、性能最完善的一类设备

40、。 5.3.1 断路器的参数选择 参数选择原则14： 1）断路器的额定电压不小于装设电路所在电网的额定电压。 2）断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续工作电流。 3）断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触 ekd i 头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来选择，即。 t i tekd ii 4）断路器的额定关合电流不小于短路冲击电流，即。 cheg ii 5）热稳定应满足条件为：。 ker titi 22 6）动稳定应满足条件为： 。 dwch ii 5.3.2 断路器的型式选择 断路器型式的选择，除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调 试和

41、运行维护，并经技术经济比较后确定。目前由于真空断路器、sf6 断路器比少油断 路器可靠性高，维护工作量少，灭弧性能更高，故得到普遍推广。通常 10kv 采用真空 断路器，35kv 及以上采用 sf6 断路器。 5.4 隔离开关的选择 隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电 部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置、开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵 循倒闸操作顺序。 5.4.1 隔离开关的参数选择 参数选择原则15： 1）隔离开关的额定电压应大于装设电路所在电网的额定电压。 2）隔离开关的额定电流应大于装设电路的最大持续工作电流。 3）热稳定应满足条件为：。 ke

42、r titi 22 4）动稳定应满足条件为： 。 dwch ii 5）根据对隔离开关操作控制的要求，选择配用的操动机构。 5.4.2 隔离开关的配置要求 隔离开关的配置16： 1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电 源侧隔离； 2）中性点直接接地的变压器均应通过隔离开关接地； 3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线 的检修安全，每段母上宜装设 12 组接地刀闸或接地器。63kv 及以上断路器两侧的隔 离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔 离开关； 4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不

43、装设隔离开关； 5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开 关，但如费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。 5.5 互感器的选择 互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用 以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运 行和故障情况，其作用有17： 1）将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表 和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。 2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人 身的安全。 电流互感器的特点： 1）

44、一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测 量电路的负荷，而与二次电流大小无关； 2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互 感器在近于短路状态下运行。 5.5.1 电流互感器的选择 1）电流互感器的参数选择18 额定电压、电流：电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回 路中正常工作电流大 1/3 左右以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压 和电流选择必须满足： 和 ，为了确保所供仪表的准确度，互感器 ewe uu max1ge ii 的一次工作电流应尽量接近额定电流。 电流互感器所在电网的额定电压 ew u 电流互

45、感器一次回路最大工作电流 maxg i 、 电流互感器的一次额定电压和电流 e u 1e i 二次额定电流：一般弱电系统用 1a，强电系统用 5a。 准确等级：用于电度计量的互感器，准确度不应低于 0.5 级；用于电流电压测 量的准确度不应低于 1 级，非重要回路可使用 3 级；用于继电保护的电流互感器，应 用 “b”级；当系统继电保护要求装设快速保护时，330kv 及以上应选用暂态特性良好 的电流互感器（如带有小气隙铁芯的 tpy 级） 。 二次负荷：。 2 s n ss 2 2）电流互感器的型式选择 选择电流互感器时，除应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求外，还应根 据安装地点（屋内、

46、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。 通常，35kv 及以下配电装置采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构，35kv 及以上配 电装置采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器。 3）电流互感器的配置原则19 每条支路的电源侧均需装设足够数量的电流互感器，供该支路测量、保护使用。 大接地电流系统一般为三相配置以反应单相接地故障；小电流接地系统发电机、 变压器支路也应三相配置，以便监视不对称程度，其余支路一般配置于 a、c 两相。 5.5.2 电压互感器的选择 1）电压互感器的参数选择20 一次电压： e u nen uuu9 . 01 . 1 :为电压互感器额定一次线电压，1.1 和 0.9

47、 是允许的一次电压的波动范围，即 n u 为。 n u%10 二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，选用所需二次额定电压 u2n 如表 5-1 所示。 表 5-1 电压互感器二次额定电压选择表 绕组主二次绕组附加二次绕组 高压侧接入方式接于线电压接于相电压 用于中性点直接 接地系统中 用于中性点不接地或经 消弧线圈接地系统中 二次额定电压 （v） 100100/3100100/3 准确等级：用于电度计量，准确度不应低于 0.5 级；用于电压测量，不应低于 1 级；用于继电保护不应低于 3 级。 二次负荷：。 2 s n ss 2 2）电压互感器的型式选择 330kv 及以上配电装置，在

48、容量和准确度等级均满足要求时，一般采用电容式电压 互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具 有第三绕组的单相电压互感器组。 3）电压互感器的配置原则 母线。6220kv 电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线则 视回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。 变压器。变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互 感器。 330500kv 电压等级的电压互感器配置。双母线接线时，在每回出线和每组母 线的三相上装设。一个半断路器接线时，在每回出线三相上装设，主变压器进线和每 组母线上则根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三

49、相上装设。 5.6 母线的选择 5.6.1 母线截面的选择 配电装置的汇流母线及较短导体按导体既可以按长期发热允许电流选择，也可按 经济电流密度计算选择。 1）按导体长期发热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流应不大 maxg i 于导体长期发热的允许电流 al i 即： (k：综合修正系数，查表可得) alg kii max 2）根据经济电流密度表，选择经济电流密度，可求得导线的经济截面，其实用的 计算公式为： (7-1) j i s g j max 式中 ，j 经济电流密度，。 2 /mma 根据计算结果选取最接近的标称截面的导线。 5.6.2 母线的校验 母线的校验内容包括：热稳

50、定校验，动稳定校验，对与 110kv 的母线还要进行电 晕的校验21。 按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还要按热稳定要求进行校验。要求 的最小截面为： sdzk t c i s min ：短路电流稳态值，a； i ：肌肤效应系数，取值为 1； s k ：热稳定计算时间，s； dz t c：热稳定系数。 6 防雷接地 6.1 概述 变电站是电力系统的枢纽，担负着电网供电的重要任务。在变电站内的主要设备， 如变压器，断路器，互感器等价格昂贵，一旦变电站遭受雷击发生设备损坏，就有可 能造成大面积停电。因此，对变电站的防雷保护要求更可靠。 变电站遭受雷害可来自两方面：一是雷直击于变电所；二是雷

51、击线路，沿线路向 变电所入侵的雷电波。 对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电入侵波的主要防护措施是：装 设避雷器以限制来波的幅值；在变电站进线上设置进线保护段来限制流过避雷器的雷 电流和限制入侵雷电波的陡度。变电站的电气设备绝缘主要采用避雷器保护。 6.2 防雷设计 6.2.1 避雷器的配置 避雷器的配置原则22： 根据 dl/t 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合中规定，变电站 330kv 采用双母线接线时，金属氧化物避雷器宜装设在每回 330kv 线路的入口及每一主 变压器回路上，母线是否装设避雷器，应按照雷电侵入波计算结果进行选择是否安装。 结合已运行的 330k

52、v 变电站的成熟运行经验，为限制雷电侵入波过压及操作过电压， 只需在 330kv 进线上及主变压器 330kv 侧处装设避雷器，330kv 母线上不需要装设避雷 器。但具体工程如有需要，可采用雷电侵入波保护程序进行分析计算。110kv 一般在主 变进线回路和母线上安装避雷器，出线回路不需要装设避雷器。 6.2.2 避雷器的选择 电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备所承受的操作过电压和大气过 电压均由避雷器来限制，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器的保护性能。 6.2.3 330kv 电气设备绝缘配合 参照 dl/t 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合确定原则23进行： 1

53、)330kv 相对地暂时过电压和操作过电压的标幺值。 工频过电压：（系统最高电压） ；3/.0 . 1 m uup m u 雷电过电压和操作过电压：3/2.0 . 1 m uup 2)工频过电压 线路断路器的变电站侧为up.3 . 1 线路断路器的线路侧电压为up.4 . 1 3)变压器内、外绝缘的全波额定雷电冲击耐压（bil）与变电站避雷器标称电流下 的残压间的配合系数取 1.4，变压器中性点避雷器配合系数取 1.25。 4)高压电器、电流互感器、单独实验的套管、母线支柱绝缘子等的全波额定雷电 冲击耐压与避雷器标称电流下的残压间的配合系数取 1.4。 5)变压器、电流互感器载波额定雷电冲击耐

54、压取相应设备全波额定雷电冲击耐压 的 1.1 倍。 6)电器设备内绝缘相对地额定操作冲击耐压与避雷器操作过电压保护水平间的配 合系数不应小于 1.15。 7)电气设备外绝缘相对地干态额定操作冲击耐压与相应设备的内绝缘额定操作冲 击耐压相同，淋雨时压值可低 5%。变压器外绝缘相间干态额定操作冲击耐压与其内绝 缘相间额定操作冲击耐压相同。 6.2.4 110kv 电气设备绝缘配合 110kv 设备的绝缘水平由雷电冲击耐压决定。依据 gb 311.1-1997高电压输变电 设备的绝缘配合中规定24，110kv 设备的雷电冲击耐受电压为 450kv，应选择合适 的避雷器进行保护。 (1)为保证自耦变压

55、器高、中压侧避雷器动作的选择性，中压侧避雷器的额定电压 应满足如下要求： 2n u (6-1) n u u n n 1 2 式中， 中压侧避雷器额定电压； 2n u 高压侧避雷器额定电压，本设计取 300kv； 2n u n变压器变比，取 300/121=2.727。 6.3 接地装置 变电站的接地装置设计与站区土壤电阻率、短路电流值有很大的关系，故本次设 计对接地装置不做详细设计。 接地装置的材料目前主要有铜材和镀锌扁钢，选材对接地电阻值几乎不产生影响， 主要决定性因素取决于土壤的腐蚀性和接地装置的使用年限。 第二部分 设计计算书 7 变压器容量计算选择 330kv 侧电源为无限大系统，11

56、0kv 侧共出线 10 回（备用 2 回） ，两回供给远方大 型冶炼厂，容量为 150mva。 正常工作时，主变传送的容量为： 110kv 侧负荷容量： 2 / )( minmax 1 cospp s = 2 85 . 0 / )300350( mva385 10kv 侧站用电容量：mvass85 . 3 %1385%1 12 总容量：mvasss40085.38885 . 3 385 21 由此可得单台变压器的最小容量：mvass2807 . 0 min 因此，选择两台容量为 360mva 的主变，总容量为 720mva。 根据以上条件选择变压器的技术参数，确定采用西安变压器厂型号为 0sf

57、psz9- 360000/330 的 330kv 三绕组有载调压电力变压器25。具体参数见表 7-1。 表 7-1 电力变压器具体参数 型号 0sfpsz9-360000/330 连接组标号 yna0d11 空载电流% 0.4 空载损耗(kw) 158 额定电压(kv)高压： 33081.25% 中压：121低压：11 额定容量 mva 360360108 阻抗电压高中：10.5高低：25中低：13 注：短路阻抗为 100%额定容量时的数值。 各字母代表的含义：0：自耦变压器；s：三相；f：风冷；p：强迫油循环 s：三绕 组；z：有载调压 8 短路计算 8.1 等值电路图 由方案二可得等值电路

58、图见图 8-1： 8.2 计算步骤 8.2.1 选定基准值 参考原始资料，选定 ,分别为mvasb100 avb uu 345kv、115 kv 、10.5kv。 8.2.2 系统电抗 由原始资料可知，在时,mvasb100012 . 0 * s x 8.2.3 变压器参数归算 由 osfpz9-360000/330 型自耦变压器技术参数可知： ；% 5 . 10% )21( k u%25% )13( k u%13% )32( k u 则阻抗参数为： % 2 1 % )32()13()21(1 kkkk uuuu)1325 5 . 10(5 . 025.11 % 2 1 % )13()32()

59、21(2 kkkk uuuu)2513 5 . 10(5 . 075 . 0 % 2 1 % )21()13()32(3 kkkk uuuu) 5 . 102513(5 . 075.13 031 . 0 360 100 100 25.11 100 % 1 1 *1 n bk t s su x 002 . 0 360 100 100 75 . 0 100 % 2 2 *2 n bk t s su x 127 . 0 108 100 100 75.13 100 % 3 3 3 n bk t s su x 8.2.4 各短路点转移阻抗及短路电流计算 当 f1 点发生短路时， 转移阻抗为：012 .

60、0 *1 sf xx 短路电流表么值：333.83 012 . 0 11 *1 *1 f f x i 短路电流有名值：kaiii bff 946.13 3453 100 333.83 *11 s xs 330kv f1 xt1 xt3 10kv xt2 f2110kv xt1 xt2 xt3 图 8-1 方案二等值电路图 根据电力工程设计手册的相关规定，取电流冲击系数。8 . 1 imp k 当不计周期分量的衰减时，短路电流有效值： kaii ft 058.21946.1351. 151 . 1 11 当不计周期分量衰减时，冲击电流:kaii tch 698.53058.2155 . 2 55