330KV变电站防雷设计

1、摘 要雷电具有很强的危害性，因此应该重视变电站雷电的防护。本文在对330kV桃海变电站负荷调查的基础上，设计了其主接线形式，通过计算选择了主要电气设备。讲述了雷电、雷电压和雷电流的形成过程,并给出了雷电参数，阐述了防雷装置如避雷针、避雷器的防雷原理以及保护范围，给出了直击雷和感应雷的防护方案。基于常用的防雷接地的设计方法，对330kV桃海变电站进行了详细的防雷接地设计。设计中，结合当地现状，综合考虑了气候、地形、环境等多种因素，给出了较好的防雷接地保护方案。通过对变电站的防雷接地设计，全面剖析了电力系统中如何提高变电站的防雷水平，从而有效地降低变电站的雷击事故，减少雷电对电网安全运行的影响。

2、最后绘制了桃海变电站接地网的平面设计图。关键词：变电站；防雷接地；雷电放电；雷电流AbstractThe lightning has very strong harmfulness, so we should pay attention to drawing the shelter of the lightning of transformer substation.On the basis of the loads investigation of the 330kV Taohai substation, this thesis designs its main connection , c

3、hooses the main electrical equipment by calculating and tells the forming process of the lightning, the lightning voltage and current, provides the lightning parameter. At the same time, it expounds the lighting protecting principles and protecting scopes of lighting protecting devises, such as the

4、lightning rod, the lighting arrestor. It provides the shelter scheme of reacting lighting and attacking lighting directly. On the basis of lightning protecting and groundings design method commonly used, it designs lightning protecting and grounding on the 330kV Taohai transformer substation. In the

5、 thesis, it combines the local situation, has synthetically considered many kinds of factors such as the climate, topography, and environment, and provides better programs of lightning protecting and grounding. Through the design of lighting protecting and grounding of transformer substation, it ana

6、lyzes how to improve the level of lighting protecting of the transformer substation completely in power system, reduces the accident of lightning striking effectively and the impact on safe operation of the electric wire. Draw the level design drawing of the Taohai transformer substation earthing ne

7、twork finally.Key words：Substation，Lightning protecting and grounding，Lightning discharge， Lightning current目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 课题背景与意义11.2 课题研究现状21.3 本课题的研究内容与目标21.4 设计依据32 负荷调查42.1 变电站所处环境条件说明42.2 负荷调查42.2.1 变电站的分类42.2.2 负荷分类及定义52.2.3 负荷调查53 主接线设计63.1 主接线概述63.1.1 单母线接线及单母线分段接线63.1.2 双母线接线及分段

8、接线73.2 主接线设计原则73.2.1 330kV主接线83.2.2 110kV主接线93.2.3 10kV主接线93.2.4 中性点接地方式113.3 主变压器的选择113.3.1 主变压器台数的选择113.3.2 主变压器容量的选择113.3.3 主变压器型号的选择124 短路电流的计算134.1 短路电流计算的目的及规定134.1.1 短路电流计算的目的134.1.2 短路电流计算的一般规定134.2 短路电流的计算134.2.1 计算变压器电抗144.2.2 短路电路的计算165 主要电气设备的选择315.1 电气设备选择概述315.1.1 选择的原则315.1.2 电气设备和载流导

9、体选择的一般条件315.2 330kV侧电气设备的选择345.2.1 断路器的选择及校验355.2.2 隔离开关的选择365.2.3 故障关合接地开关385.2.4 电流互感器的选择395.2.5 电压互感器的选择395.2.6 避雷器的选择405.3 110kV侧电气设备的选择405.3.1 断路器的选择及校验405.3.2 隔离开关的选择425.3.3 故障关合接地开关的选择435.3.4 电流互感器的选择445.3.5 电压互感器的选择455.4 10kV侧电气设备的选择465.4.1 限流阻抗起的选择465.4.1 断路器的选择及校验475.4.3 隔离开关的选择495.4.4 电流互

10、感器的选择506 雷电及防雷接地526.1 雷电参数及防雷装置526.1.1 雷电放电526.1.2 雷电参数526.1.3 避雷针和避雷线566.1.4 避雷器596.2 防雷接地616.2.1 接地与防雷接地616.2.2 发电厂和变电所的防雷接地617 桃海变电站所处环境647.1 桃海变电站所处环境647.2 桃海变电站的直击雷防护方案及计算647.2.1 直击雷防护方案647.2.2 避雷针高度的计算及其安装657.3 桃海变电站的感应雷防护方案及避雷器的选择667.3.1 桃海变电站的感应雷防护方案667.3.2 桃海变电站的避雷器选677.4 桃海变电站接地网设计及计算67结 论

11、70致 谢71参 考 文 献72附 录731 绪论1.1 课题背景与意义(1) 课题背景随着经济的发展，工业水平的进步，人们生活水平不断的提高，电力系统在整个行业中所占比例逐渐趋大。现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站的设计内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级，不同类型，不同性质负荷的变电站设计时所侧重的方面是不一样的。设计过程中要针对变电站的规模和形式，具体问题具体分析。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调

12、整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。(2) 课题意义毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。能源是社会生产力的重要基础，随着社会

13、生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。变电站的接地

14、系统是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保障和重要措施。调查表明，我国曾发生多起由于接地系统的接地电阻未达到要求所导致的事故或事故的扩大。这种事故不仅经济损失巨大：根据统计，每发生一次事故的直接经济损失都在几百到数千万元，而且对于社会造成更严重的间接经济损失。1.2 课题研究现状近年来，由于电力系统容量的迅速扩大、入地短路电流的大幅升高、先进监控设备抗干扰能力的减弱，为了保证电力系统变电站的安全可靠运行，电力系统运行和设计部门更加注重接地技术。随着计算机技术的发展，自20世纪80年代以来，包括矩量法、边界元法、复镜像法、基数镜像法、纯数值计算法在内的各种数值基数应用到接

15、地系统电气参数分析中，促进了接地系统电气参数软件的发展。目前，接地技术已经发展成为一门与电气工程、电气安全、电磁场理论、数值计算方法、地质勘探及测量技术等学科相关的交叉学科。随着现代大电网向超高电压、大容量和远距离的发展，对于电力系统安全、稳定及经济运行的要求越来越高，为了确保电网的安全稳定运行，提高供电可靠性，必须配备一套与一次系统相适应的安全保护系统，因此需要有一个良好的变电站接地装置，变电站接地装置对于保证电力系统的安全运行起着至关重要的作用。接地技术的发展有三个趋势：一是从过去的只注重接地电阻，转向更注重与人身安全相关的接触电压和跨步电压；二是接地系统的设计从过去的基于均匀土壤模型和经

16、验公式的简单设计，转向基于分层土壤模型的数值化设计；三是接地系统的降阻从过去的采用扩大地网面积，转向采用基于了解土壤分层结构的、有的放矢的深垂直接地极1。1.3 本课题的研究内容与目标(1) 研究内容本设计要在对地区供电条件及桃海变电站负荷调查的基础上，列出桃海变电站负荷的种类、等级，大小及其运行特点；进线电压等级及容量；占地面积。绘制变电所主接线，根据各种情况(正常及突发故障)，说明主接线的运行方式。在上述基础上，设计变电站防雷接地系统。要求详细说明防雷原理及设计依据，且选择具体防护设备，且最终体现在主接线图及其他平面布置图中；详细说明接地装置的作用、接地装置的设计计算过程。主要设计任务包括

17、： 大小及其运行特点； 初步确立桃海变电站主电路接线形式； 设计变电站防雷接地系统。(2) 设计目的及目标变电站接地系统的设计目标是保证在变电站内的人员免遭跨步和接触电压的危害，保护电气设备免受破环。在故障情况下，必须确保电源的快速自动断开或限制产生的接触和跨步电压至可接受的水平来确保人员的安全。通过实现下面的设计目标可以达到安全接地的目的： 提供低阻抗接地故障电流返回通道以促使是保护动作，尽可能快速地切除或发出接地故障报警。 在正常工作和暂态电压作用时，限制变电站构筑物和灵敏设备的电压至安全水平。 限制仪器和控制系统的电噪声干扰至最低水平。将雷击对人身、设备和建筑物的影响限制到最小的程度。考

18、虑到变电站的面积及不同的设备和建筑物，接地设计应提供所有设备及安全接地。设计时应考虑如下几个方面： 接地网：安全流散可能出现的最大故障电流，限制所关心户外区域的接触和跨步电压。 变压器接地：变压器的外壳接地，应限制外壳的接触电压。接地导体的尺寸和布置应考虑到循环电流。 建筑物接地：防止故障或静电感应引起的危险接触电压。变电站辅助设备接地：防止电站辅助设备由于局部故障或设备故障时产生的接触电压。埋设建筑物的接地：防止地电位的转移。仪器和控制系统的接地：将接触电压控制在安全范围内，确保设备的正常工作。同时防止高电位引起出和低电位引入的带来的危险。1.4 设计依据规程包括电气工程设计手册电气一次部分

19、、电力系统接地技术、输配电设备手册、中小型变电所实用设计手册等资料。2 负荷调查2.1 变电站所处环境条件说明(1) 电站地处黄土高原；(2) 当地的电阻率为m；(3) 度最高平均气温+33，年最高气温40，土壤温度+15；(4) 海拔1500m； (5) 污染程度：轻级；(6) 年雷暴日数：15日/年。2.2 负荷调查2.2.1 变电站的分类按照变电站在电力系统中的作用和地位可以将其分为以下几种：(1) 系统枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，它的电压是系统最高输电电压，目前电压等级有220kV、330kV(仅西北电网)和500kV，枢纽变电站连成环网，全站停电后，将引起系统解列，甚至

20、整个系统瘫痪，因此对枢纽变电站的可靠性要求较高。枢纽变电站主变压器容量大，供电范围广。(2) 地区一次变电站地区一次变电站位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电端变电站，任务是直接从主网受电，向本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般采用220kV或330kV。地区一次变电站主变压器容量较大，出线回路数较多，对供电的可靠性要求也比较高。(3) 地区二次变电站地区二次变电站由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，供电范围小，主变压器容量与台数根据电力负荷而定。全站停电后，只有本地区中断供电。(4) 终端变电站 终端变电站在输电线路终端，接近负荷

21、点，经降压后直接向用户供电，全站停电后，只是终端用户停电。2.2.2 负荷分类及定义(1) 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。(2) 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时(如边远地区)，允许有一回专用架空线路供电。(3) 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回路供电2。2.2.3 负荷调查根据深入调查及其查阅相关资料，

22、可知桃海变电站为一个重要的330kV的地区枢纽变电站，该站有三个电压等级，分别为330kV、110kV和10kV，330kV有2条线路，分别与炳灵变、兰州西变相连；110kV有进出线12条，是110kV兰州电网北三环和西二环电网的支撑点，分别到兰州电网北开关站、安宁变、建西变、郑家庄变、东川开关站、西固热电厂及建国厂；10kV主要是站用电源及无功补偿装置。其电源有330kV的炳灵变、兰州西变及110kV的西固热电厂。具体如表1.1和表1.2所示。表1.1 变电站电源来源电源来源电压等级容量/ MVA负荷等级炳灵变330kV/110kV160一级兰州西变330kV/110kV160一级西固热电厂

23、110kV56.5一级表1.2 变电站所接负荷去向电压等级容量/MVA负荷等级兰州电网北开关站110kV45一级安宁变110kV63二级建西变110kV63二级郑家庄变110kV100三级东川开关站110kV45一级建国厂110kV40二级站自用电10kV20.5一级合计376.53 主接线设计3.1 主接线概述电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的

24、重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。3.1.1 单母线接线及单母线分段接线(1) 单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点： 可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。 调度不方便，电源只能

25、并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流3。综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。(2) 单母分段接线 单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站610kV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供

26、电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用4。(3) 单母线分段带旁路母线的接线单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。3.1.2 双母线接线及分段接线(1) 双母线接线双母线接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的610kV配电装置；35

27、60kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110220kV出线数为5回及以上时。(2) 双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母线接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电5。双母线分段接线被广泛用

28、于发电厂的发电机电压配置中，同时在220550kV大容量配电装置中，不仅常采用双母线分段接线，也有采用双母线分四段接线的。(3) 双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的6。3.2 主接线设计原则发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气

29、主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响7。电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则。电气主接线关系着全站电气设备的选择，配电装置的布置继电保护及自动装置的确定，关系着电力系统的安全稳定，灵活和经济运行，是本次变电站设计中心的

30、主要环节，我们在电气主接线设计中，依据以下原则： 保证必要的供电可靠性和电能质量。 具有运行维护的灵活性和方便性，即要适应各种运行方式和检修维护方面的要求，并能灵活地进行运行方式的转换。在操作时简便、安全，不易发生误操作。 在满足可靠性、灵活性要求的前提下做好经济性。即投资省，电能损失小，占地面积小。保证电气主接线具有继续发展和扩建的可靠性。待设变电站高压侧连接着电网，应以保证不影响这一原则为重，并综合经济性、操作灵活等因素来选择最佳方案。3.2.1 330kV主接线现比较以下两种方案：(1) 方案一：采用单母线分段带旁路优点： 用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双

31、回路供电。 安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点： 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。 扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。 当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。(2) 方案二：双母线带旁路优点： 采用双母线接线，对重要负荷可以从不母线引出两个回路，提供双回路供电。 安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，采用倒母线的方法将负荷倒至另一母线上，该段

32、母线的回路都要在检修期间无需停电。缺点： 操作复杂，容易发生误操作。 采用设备较多，投资较大。经过上述比较，方案二的初期投资较大，但可靠性较高，扩建容易，方案一虽然初期建造费用较低，布置简单，操作方便，但可靠性不如方案一，故330kV主接线的选择既考虑上述主要原则，同时结合国内长期运行的实践经验，选择双母线带旁路接线为330kV侧主接线。3.2.2 110kV主接线采用双母线接线，带旁路母线，选择该主接线是因为： 可以轮流检修母线，而不中断对用户的供电； 当一组母线故障时，仍然造成接于该组母线上的支路停电，但可以迅速切换至另一组母线上恢复工作，从而减少停电时间； 检修任一回路的母线隔离开关时，

33、只需断开该回路和与此隔离开关相连的母线，将其他所有回路部分换到另一组母线上运行，该隔离开关可停电进行检修； 检修任一出线断路器时，该支路短时停电，在断路器两侧加上跨条后，将各支路倒控在一条母线上工作，利用母联断路器代替该出线断路器工作，使该回路不必长时间停电； 在个别回路需要独立工作或进行试验时，可将该回路分别单独接到一组母线上。 双母线扩建方便，向双母线左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均可分配。3.2.3 10kV主接线10kV无出线，仅有无功补偿设备及所用电。(1) 可选方案10kV仅有无功补偿设备及所用电，宜采用室内配电装置，可选择接线有单母线分段及双母线接线，双母线分段接

34、线。(2) 各方案优缺点：单母线分段接线的优点： 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路有两个电源供电。 当出线为双回路时，常使架空线交叉跨越。 扩建时需向两个方向，向衡扩建。适用范围： 610kV 配电装置出线回路数为6回及以上时。 3563kV 配电装置出线回路在48回时。 110kV220kV 配电装置出线回路数为34回时。双母线接线优点： 供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线，而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关，只停该回路。 调度灵活：各个电源和各回路负荷可以任意分配，到某一组母线上能灵活地适应系统中各

35、种运行方式，调度和潮流变化的需要。 扩建方便：向方线的左右任何一个方向扩建，向不影响两组母线的电源和负荷的均匀分配，不会引起源有回路的停电，当有双架空线路时，可以顺序布置，以至连接不同的母线时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨线。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换，操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：当母线回路数或母线上电流较多，输送和穿超功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不允许影响对用户的

36、供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：610kV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；3563kV 配电装置, 当出线回路数超过了回时,或连接的电源较多负荷较大10220kV 配电装置出线回路数为5 回及以上或当110220kV 配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4 回及以上时。10kV 侧主接线采用单母线接线。3.2.4 中性点接地方式按照目前我国电力系统的运行情况，110kV及以上均为直接接地系统、35kV根据35kV系统情况及负荷情况确定接地方式。因此，330kV、110kV为直接接地系统。35kV为不接地系统。自耦变压器中性点直

37、接接地。设计出主接线如附图1所示。3.3 主变压器的选择3.3.1 主变压器台数的选择正确合理的选择变压器的台数、容量和类型是电力系统规则和具体变电所主接线设计的一个主要问题。从本次设计出发，电源电压等都为 330kV 是终端变电所，负荷比较重，选择二台主变从经济角度看也是可以的，在一台变压器故障或检修时，仍可保证用户供电,故选用两台变压器。主变因本身的可靠性高，且有一定过载运行的能力，价格高昂，所以采用暗备用主变压器的台数确定为两台。3.3.2 主变压器容量的选择(1) 在此设计中，主变容量的确定依据以下原则： 在系统正常运行与检修状态下，以具有一定持续时间的日负荷选择主变的额定容量，日负荷

38、中持续时间很短的部分，可由主变过载满足。单台主变容量以总容量的75%选择。过载倍数1.3，允许运行2小时。 并联运行的主变以隐备用形式相互作为事故备用，只要求短时保持原有总传输容量并应计及变压器的短时过负荷能力。 主变压器检修时间间隔很长，检修时间较短，合理作好检修与运行调度。(2) 变电站所接负荷的大小 110kV侧： MVA 10kV侧： MVA MVA(3) 主变压器容量的确定负荷同时率0.85，考虑到同时系数： MVA则根据以上设计原则，单台变压器的容量确定为：320.0250.75=240 MVA故选择主变压器的额定容量确定为240MVA。3.3.3 主变压器型号的选择在此设计主变选

39、型为有载调压自耦变压器，主变依据为：(1) 由于该变电站有三个电压等级，所以已选择三绕组变压器。(2) 自耦变的型式容量小于额定容量，因此基水泵的钢线，硅钢片及绝缘材料较同容量普通三绕组变少、造价降低20%以上，运行损耗小。(3) 由于尺寸与重量下降使以单台变电容量作得很大，减轻运输困难。(4) 考虑正常运行中往往峰谷差较大，日负荷变化范围大，为保证电能质量，应装设有载调压主变，及时改善电压质量。(5) 330 kV高压电压无功调节设备的容量往往不足，在昼夜负荷变化时，由于超高压输电线电容充电功率的影响使变压器高压端电压变化范围很大，为维持中、低压电压水平，应选用有载调压变压器。综上，选择33

40、0kV三绕组有载调压自耦变压器型号为OSFPS7-240000/330的变压器，台数为两台8。4 短路电流的计算4.1 短路电流计算的目的及规定4.1.1 短路电流计算的目的在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。电力系统中所有电源均在额定负荷下运行，接线方式应是可能发生最大断路电流的正常方式，而不能用仅

41、在切换过程中可能并列运行的接线方式。4.1.2 短路电流计算的一般规定(1) 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；(2) 短路种类：一般以三相短路计算；(3) 接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式(即最大运行方式)，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式；(4) 短路电流计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点；(5) 计算容量：应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。4.2 短路电流的计算取基准容量为，MVA，基准电压为： (4.1)其中，分别为基准电压和平均电压。又依公式基准电流为： (4.2)其中，分别为基准电流、基准容量和基准电压。 (4.3)其

42、中，分别为基准值下的电抗、基准电压和基准容量。表4.1 基准容量及计算值UB/kV346.5115.510.5IB /A0.1670.5005.500XB/1200.620133.4031.10304.2.1 计算变压器电抗(1) 主变参数型号：OSFPS7 240000/330额定电压/kV：高压345，中压121，低压10.5阻抗电压/%：高中：24.50, 高低：10.50, 中低：12.5000容量比为：240/240 /240连接组标号：YNaOd11空载电流/%： 0.20负载损耗/kW：850空载损耗/kW：165重量/t：油重：49.8 器身重：104.8 总重：194 外形尺

43、寸/mm：1390052006500(长宽高)(2) 计算变压器电抗 各绕组短路电压的百分数为： (4.4) (4.5) (4.6) 其中，为各绕组短路间电压的百分比。各绕组电抗为： (4.7) (4.8) (4.9)其中，各绕组电抗，为额定容量，为基准容量。求各绕组短路电压的百分数，由公式4.44.6： = 1/2(24.50+10.5012.5000)=11.25 =1/2(24050+12.500010.50)=6.5 =1/2(10.50+12.5000-24.50)=-1.5各绕组电抗为，由公式4.74.9： 由以上计算可知，低压绕组电抗的等值电抗标幺值，且为负值。这是因为该变压器为

44、降压结构，高、中压绕组对其低压的互感大于本身的自感所致。这里等值电抗比标幺值，并不表示是容性电抗。在近似计算中，可将这小的电抗视为零值。(3) 假设330kV侧参数为： ，；110kV侧参数为：；。(4) 系统等值网络图如图4.1所示。图4.1 系统等值网络图由于330kV侧、110kV侧均有电源，10kV侧无电源，故可用叠加法计算短路电流。短路电流的选择如图4.1所示d1、d2、d3、d4、d5、d6各点。4.2.2 短路电路的计算短路电流的标幺值为： (4.10) 其中，分别为短路电流的标幺值和电抗的标幺值。次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： (4.11)其中，分

45、别为短路电流和短路电流的标幺值, 分别额定容量和平均电压。两相短路电流为： (4.12)其中，分别为三相短路电流和两相短路电流。短路容量为： (4.13)其中，分别为短路容量和基准电压。瞬间冲击电流为： (4.14)其中，分别为瞬间冲击电流和短路电流。冲击电流有效值为： (4.15)其中，分别为冲击电流有效值和短路电流。(1) 当只有330 kV侧电源作用时，系统等值网络图如图4.2所示。图4.2 330kV电源作用时系统等值网络图 当d1短路时：346.5 kV，系统等值网络图如图4.3所示，由公式4.114.16得：次暂态短路电流标幺值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路

46、电流有名值为：kA图4.3 330kV电源作用d1短路时系统等值网络图两相短路电流为：kA冲击电流为： kA短路容量为： MVAkA 当d2短路时：115.5 kV，系统等值网络图如图4.4所示，由公式4.114.15得：图4.4 330kV电源作用d2短路时系统等值网络图次暂态短路电流比标幺值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为：kA冲击电流为： kA短路容量为： MVAkA 当d3短路时：10.5kV，系统等值网络图如图4.5所示，由公式4.114.15得：次暂态短路电流标么值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值

47、为：kA两相短路电流为：kA冲击电流为： kA图4.5 330kV电源作用d3短路时系统等值网络图短路容量为： MVA kA d4短路时kV，与d1短路时相同。 当d5短路时：110.5kV，系统等值网络图如图4.6所示，由公式4.114.15得：图4.6 330kV电源作用d5短路时系统等值网络图次暂态短路电流标幺值的计算： 次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为： kA冲击电流为： kA短路容量为： MVAkA 当d6短路时：10.5kV，系统等值网络图如图4.7所示，由公式4.114.15得：图4.7 330kV电源作用d6短路时系统等值网络图次暂

48、态短路电流标么值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为： kA冲击电流为： kA短路容量为： MVAkA(2) 当只有110 kV侧电源作用时，系统等值网络图如图4.8所示：图4.8 110kV电源作用时系统等值网络图 当d1短路时：346.5 kV，系统等值网络图如图4.9所示，由公式4.114.15得：次暂态短路电流标么值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为：kA冲击电流为： kA短路容量为： 图4.9 110kV电源作用d1短路时系统等值网络图MVAkA 当d2短路时：115.5 kV，系统

49、等值网络图如图4.10所示，由公式4.114.15得：次暂态短路电流标么值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为： kA冲击电流为： kA短路容量为： MVA图4.10 110kV电源作用d2短路时系统等值网络图kA 当d3短路时：kV，系统等值网络图如图4.11所示，由公式4.114.15得：次暂态短路电流标么值的计算：图4.11 110kV电源作用d3短路时系统等值网络图次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为：kA冲击电流为： kA短路容量为： MVAkA 当d4短路时：kV，系统等值网络图如图4.12

50、所示，由公式4.114.15得：图4.12 110kV电源作用d4短路时系统等值网络图次暂态短路电流标么值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为： kA冲击电流为： kA短路容量为： MVAkA d5短路时 kV，与d2短路时相同。 当d6短路时：10.5kV，系统等值网络图如图4.13所示，由公式4.114.15得：图4.13 110kV电源作用d6短路时系统等值网络图次暂态短路电流标么值的计算：次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为：kA冲击电流为： kA短路容量为： MVAkA(3) 由叠加法将330kV侧电源、110kV侧电源分别作用于d1、d2、d3、d4、d5、d6各点时的计算结果相叠加，即可得到d1、d2、d3、d4、d5、d6短路计算结果。 当d1短路时： kV三相短路电流有名值为： kA两相短路电流为： kA冲击电流为： kAkA短路容量为： MVA 当d2短路时： kV三相短路电流有名值为：kA两相短路电流为： kA冲击电流为： kAkA短路容量为： MVA 当d3短路时：