110kV变电站一次设计

2 主变选择和电气主接线设计

2.1 主变选择

变压器的容量、台数直接影响到变电站的电气主接线形式和配电装置的结构。它的确定除了依据传递容量基本原始资料外，还要根据电力系统5—10年的远景发展计划，输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入电力系统中的紧密程度等因素，进行综合分析与合理的选择。如果变压器的容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能满足不了变电站的电力负荷的需要，这在技术和经济上都是不合理的。可见，变电站主变压器的选择是相当重要的，它直接关系着变电站的经济、可靠运行。 2.1.1 变压器容量和台数的选择

一、主变容量选择应考虑：

1. 主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。

2. 根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压器应能保证全部负荷的60％正常运行。

3. 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。（主要考虑备用品，备件及维修方便）

4. 具有三种电压等级的变电站中，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到主变压器容量的15%时，主变电压器宜采用三绕组变压器。

二、主变台数的考虑原则：

1. 对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变为宜。 2. 对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所，设计时应考虑装三台的可能性。 3. 对规划只装两台主变的变电所，其主变基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时更换主变。

变电所一般根据5-10年发展计划进行设计，一般装设两台主变压器，终端式分支不太重要的变电所，如果只有一个电源时，可只装设一台主变压器。一般装有2台及以上主变压

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器的变电所，其中一台事故断开，其余变压器的容量应保证该所70%的全部负荷，系统备用容量的大小将影响运行方式的变化。

三、主变容量和台数选择计算

依据变电站所处市区的情况，变电站的电力负荷中含有大量的一级、二级负荷，基于对经济状况、占地面积及变电站位于负荷中心等诸多因素的考虑，由材料分析可知应选择两台主变压器。规程规定，装有一台主变电压器的变电站，当一台主变电压器运行时，其余主变电压器的容量应不小于70%的全部负荷，并且尽可能保证对I、II类电力负荷不间断供电，即?n?1?S??0.7Sjs远

n

（2-1）

式中：n代表变压器的台数。

Sjs远表示按远景负荷计算的最大综合负荷，Sjs远计算公式为：

iSjs1?Kt(?i?1Pimaxcos?i)(1??%)（2-2）

其中Kt表示同时率 a%表示线损率

cos?i表示各出线自然功率 ?imax表示各出线最大负荷

1. 主变额定容量（Se）的选择计算：

根据各电压等级侧出线数目的多少选择各电压等级的同时系数：

中压35kV侧出线回路数为10回，故可取Kt=0.85； 低压10kV侧出线回路数为6回，取Kt=0.9

由负荷资料表的数据经计算得到：

Sjs近351.5??2?25?1.5?1.5?1?2.5?2.52?2?0.85???????1?5%?

0.90.750.78?? =20MVA

Sjs近101.5?1.5?1.211.5?1?0.9?????0.80.720.78?0.75????1?5%??

=9.3MVA

2. 变压器的近期计算容量：

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Sjs近?0.95?S?js近35?Sjs近10??0.95??20?9.3??27.83MVA

同理可求Sjs远=25.49MVA

3. 由选择条件：装有2台及以上主变压器的变电所，其中一台事故断开，其余变压器的容量应保证该所70%的全部负荷。 得：Sjs?0.7?Sjs远?0.7?25.49?17.85MVA

那么一台主变电压器的容量SN?17.85MVA。故可选用主变容量为:31.5MVA.

4. 校核条件：一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许

（n?1)Se??S1??S2时间内，应保证用户的一、二级负荷正常供电，即： （2-3）

则：(2?1)Se?31.5??S1??S2 成立，满足条件要求。 又有：

?S1??S2???2.50.7520.830.9(10%?40%)?20.781.50.723.50.9(10%?40%)?20.7520.9(15%?65%)?2?1.50.751.50.9(10%?60%)(10%?60%)??(15%?60%)?2(10%?60%)?1.50.8(10%?60%)(20%?70%)?(10%?70%)?0.8(20%?25%)?(10%?65%)?22.31MVA?31.5MVA

显然满足条件： (n?1)Se??S1??S

2 由以上分析本次设计选取结果：可选主变容量为：31.5MVA,台数为两台，同时并联运行！

2.1.2 变压器型式的选择

1. 相数的选择：

由相应规程规定，若站址地势开阔，交通运输方便，也不是由于容量过大而无法解决制造问题宜采用三相变压器，结合以上分析，A市郊变电所应采用三相变压器。

2. 变压器各侧电压的选择

在发电厂或变电站电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在10%电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证比额定值高出5%，所以，电源侧的主变电压按10%额定电压选择，而降压变压器作为末端可按比额定值高出5%的电压等级来选择。所以，对本次设计的110kV变电站，考虑选择节能新型的变压器，110kV侧选110kV, 35kV侧选37kV， 10kV侧选10.5kV。

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3. 主变阻抗和调压方式的选择

参考《电力系统电气设计手册》和相应规程中指出：变压器各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定，潮流方向，无功分配，继电保护，短路电流，系统内的调压手段和并列运行等的方面进行综合考虑，并应以对工程起决定性作用的因素来确定。

变压器的阻抗选择实际上是指三个绕组在变压器铁心中缠绕的位置，由此变压器可以分为升压结构和降压结构两种类型。

由于绝缘因素，高压绕组总放在最外侧，而中、低压绕组可以分别缠绕在变压器的铁心的中间或者最里面。由于变压器的阻抗实际上就是绕组之间的漏抗，因此可见，升压型结构的变压器U12大而降压结构的U13大。那么看传输功率的大小，在传输功率大的一侧采用阻抗小的以减小正常损耗。但是也还要其他因素的影响，综合考虑，比如为选择轻型的电器需要加限制短路电流的措施，那么为限制短路电流，可以考虑优先采用降压结构（其U13大），这样可以不再加限流电抗器或者减少限流电抗器的阻抗值。

调压方式是指采用有载（带负荷）调压还是手动（不带负荷）调压方式。规程规定：在能满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式（手动调压方式的变压器便宜、维修方便）。对于110kV变电站以往设计，由于任务书已经给出系统能保证本站110kV母线的电压波动在±5%之内，所以可以采用手动调压方式。但是，近年来随着对电压质量的要求的提高和有载调压变压器的质量的提高，作为城市变电站，一般也都用有载调压方式。

综合以上分析本设计中A市郊变电站的主变宜采用有载调压方式。 4. 绕组数和绕组连接方式的选择

参考《电力工程电气设计手册》和相应的规程中指出：在具有三种电压的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15％以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所的实际情况，由主变容量选择部分的计算数据，明显满足上述情况。所以A市郊变电所主变选择三绕组变压器。

参考《电力工程电气设计手册》和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和D型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是D型的，我国110kV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中型点，所以都需要选择Y0的连接方式。对于

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