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1、 1前言随着我国经济的发展，工业化水平越来越高，电在我们的日常生活、生产中的作用是其他形式的能无以替代的，电能从发电厂（无论是水电厂、火电厂、太阳能发电出、潮汐发电厂还是余热发电厂）发出后要能将其以适合的电压或功率送到各不同的用户就要经过变电站的变电、分配、送电等过程。因此，变电站在电网中的作用同样举足重轻。 变电站的功能就是汇集来自发电厂、其他变电站等的电能，经过降压后，将电能分配输出到各个用户。变电站就是一个供电分支站点，英文叫substation。变压器将电网的高压电变成低压后，经过低压柜分配出去。根据各个地区的地理环境，负荷情况，变电站的地位等综合情况设计出相应的变电站是一项考察设计人
2、员综合能力的工作，设计中关键的两点是：一、能够正确统计变电站所处位置的用电负荷，并按照5-10年的发展规划正确选择主变压器的型号，容量及台数，二、确定主接线。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。变电站各个电气设备的选择也是非常重要的，必须在考虑设备所在回路的额定电流，正常工作电流，额定电压
3、等的同时考虑到过电压，过负荷时的情况，以及设计成本，经济造价等问题。在设计的过程中即能够保证变电系统正常运行时的要求，还要兼顾系统检修或者故障时保证一、二级负荷的继续安全供电等，要解决这一系列复杂的问题就必须在选择主变，主接线，电气设备的时候多方考虑。在选主变时一般考虑两台主变互为备用，必要时增加至三台。考虑到系统故障检修问题时，高压母线也要选用双母线，双母线分段或者带旁路母线等接线方式。本文在设计时综合考虑了这些问题并根据原始资料和负荷情况等确定选择两台主变，110kV采用双母线接线，10kV采用单母线分段接线的主接线方案，并根据主接线及负荷情况合理的选择了各电气设备,配电装置采用中型配置，
4、110kV为户外配置，10kV为户内配置。2总体方案设计 2.1分析待设计变电所情况待设计变电所东北10km和东南8km处各有一地区变电所，自地区变电所各引出一回110kV架空线至本变电所。其中东北处变电所：短路容量为：当系统最大运行方式时，;当系统最小运行方式时，。根据资料分析如图1：图1110kV出线两回，分别由两个变电站供电。分析10kV侧负荷情况。10kV出线14回。 本变电站的电压等级为110kV/10kV。变电站由两个系统供电，系统S1为当系统最大运行方式时，;当系统最小运行方式时，。S2为一个无限大功率电源系统。该地区自然条件：年最高气温 40摄氏度，年最底气温- 5摄氏度，年平
5、均气温 20摄氏度，最热月平均气温35摄氏度。2.2总体方案设计 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。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求：A、 运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。B、 具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范
6、围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。C、 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。D、 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。E、应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境
7、、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。根据以上分析对系统拟定两个方案。2.2.1方案一设计由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。为了便于扩建，变电站110kV侧和10kV侧，均采用有母线接线。110kV220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置，在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV110kV系统中，当停电检修断路器时，为保证重要负荷的安全供电，可采用双母线或者单母线分段接线。610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大
8、，要求可靠性和灵活性较高的场合。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图2.1至图2.4所示。110kV电气主接线，如图2.1所示，确定为双母线接线 图2.1双母线接线10kV电气主接线，如图2.2所示，确定为单母线分段接线 图2.2 单母线分段接线2.2.2 方案二设计110kV电气主接线，如图2.3所示，确定为单母线分段带旁母接线图2.3单母线分段带旁母接线10kV电气主接线，如图2.4所示，确定为双母线接线 图2.4双母线接线2.3方案比较表2-1 主接线方案比较表 项目 方案 方案方案技术一、110kV接线、优点：简单清晰、操作方便、易于扩建，可靠性高、调度灵活缺点：母线故障
9、或检修是，隔离开关进行道闸操作易发生事故 适用于供电可靠性要求高，出线回路数110kV最多为4回的母线二、10kV接线、优点：接线简单，操作方便，可靠性高 缺点：一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该端母线的回路在检修期间都要停电适用于所内安装两台主变压器，10kV出线每段不超过6回一、110kV接线、优点：供电可靠性高，运行灵活，易于扩建 缺点：接线复杂，设备多适用于对供电可靠性要求较高，进出线回路较多的110kV及以下电压等级母线二、10kV接线、优点：简单清晰、操作方便、易于扩建，可靠性高、调度灵活 缺点：母线故障或检修时，隔离开关进行道闸操作易发生事故 适用于供电可靠性要求高，出线回路
10、数110kV最多为4回的母线经济设备少、占地少、投资小节约成本 占地大、设备多、投资大 母联断路器兼作旁路断路器节省投资2.4方案选择表1-1中对方案一和二的优缺点及适用范围作了详细的比较，根据比较可知方案一更好，所以选择方案一作为本次设计的方案。3 主变压器选择3.1变电所负荷统计要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV负荷和110kV侧负荷的统计。由公式 式中 某电压等级的计算负荷负荷同时率（10kV取0.8、110kV取0.9、）P、cos各用户的负荷和功率因数根据资料， 10kV侧负
11、荷同时率为0.8，最小负荷是最大负荷的70%对10kV侧的负荷统计如下：110kV侧负荷同时率为0.9，待设计变电所的负荷年增长率为9%所以110kV侧负荷的负荷为：在进行负荷统计时，一般要考虑变电所5-10年的发展规划计算负荷，按照5年发展计算负荷为：按照10年发展计算负荷为：3.2 变电所主变压器确定3.2.1 主变压器容量确定主变压器容量确定的要求：1）.主变压器容量一般按变电站建成后的规划负荷选择，并适当考虑到远期510年的负荷发展。2）.根据变电站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站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许
12、时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。根据上节的负荷统计，当一台主变压器停运时，其余变压器容量要能保证全部负荷的70%，所以单台主变应能承担。故选25000kVA的主变压器就可满足负荷需求。3.2.2 主变压器台数的确定主变台数确定的要求：1）.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2）.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，为保证系统的安全运行，故选用两台25000kVA的主变压器，并列
13、运行且容量相等。3.2.3 主变压器型式的选择具有两种电压等级的变电站中，如通过主变压器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，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用双饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载双圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用连接；其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。故所选主变压器型号及参数如表3-1所示。SFZ9-25000/110kV型有载调压双绕组变压器，额定电压11032.
14、5%/10.5kV，联接组别YN，d11，阻抗电压=10.5%，每相附套管电流互感器，LR-110-100300/5A1只，LRB-110-200600/5A2A1只，变压器中性点电流互感器为LRB-60-300/5A1只，爬电比距2.5cm/kV。表3-1 SFZ9-25000/110kV型有载调压双绕组变压器技术参数型号额定容量（kVA）额定电压额定电流绕组阻抗标幺值高压低压SFZ9-25000/110kV2500011032.5%/10.5kV131.41376.30.420.420.018阻抗电压%空载损耗（kw）负载损耗（kw）联接组别10.50.4410.521.2110.7YN，
15、d114 所用电设计降压变电所的所用电负荷一般容量都不太大，对其可靠性的要求远不如发电厂的厂用电那样高，因此，变电所的所用电接线简单，所用电压也只需380/220 V级。 4.1所用电设计的要求及原则一、所用电设计要求：所用电设计应按照运行，检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重的采用经过试验鉴定是新技术和新设备，使设计达到技术先进，经济合理。所用电接线应满足正常运行的安全，可靠，灵活，经济和检修，维护方便等一般要求外，还应满足下列特殊的要求：1）、所用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。2）、扩建连续施工，对公用负荷的供电要结合远景规划。3）、所用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全所发展的规划，积极慎重的采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进，经济合理。4）、选设备的形式时，应结合所用配电装置的布置。二、设计原
