某地区变电站（110kV35kV10kV）电⽓部分初步设计 某地区变电站（110kV/35kV/10kV）电⽓部分初步设计
中国的国民经济的基本⾏业是电⼒⾏业，国家经济建设的兴衰成败和电⼒⾏业的发展好坏是直接联系的，作为现代的⼯业、农业、科学技术、国防，电⼒⾏业发挥了不⼩的能量。此次电⼒系统计划及所作的是：在国家经济发展体系的统⼀安排下，开发合理、动⼒资源利⽤，运⽤少量的资⾦、成本，为国民经济和各产业和⼈民⽣活⽔平不断增长的需要，运⾏靠得住、⾜够、质地及格的电能。所以在我的本次毕业设计中挑选了变电站电⽓部分的初步设计，是为了让更多的⼈懂得现代化变电站的设计规程、步骤和要求，策划⼀个完美的变电站。
变电站的变压器、输电线路怎样与电⼒系统相连接就是变电站电⽓主接线，之后实现输配电任务。电⼒系统接线构成中⼀个必须的组成部分是变电站的主接线。确定主接线，对电⼒系统的安全、稳定、灵活、经济运转及变电站电⽓设备的挑选、配电装置的安置、继电保护和控制⽅法的制定将会有很⼤的影响。 主接线的设计原则和要求
主接线的设计原则
(1)考虑变电站在电⼒系统的地位和作⽤
在电⼒系统中，变电站的地位和作⽤是决定主接线的主要因素。变电站是关键变电站、地域变电站、结尾变电站、企业变电站、分⽀变电站，因为个变电站在电⼒系统中的地位和功能不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也有差别。
(2)考虑近期和远期的发展规模
依据近⼏年来电⼒系统发展规划进⾏变电站主接线设计。依据负荷的⼤⼩、分布、负荷增长、地区⽹络和潮流，并刨析种种能够的运⾏⽅式，然后，确认主接线的⽅式及站衔接电源数和出线回数。
(3)考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响
对⼀、⼆级负荷，必需有两个单独的电源供电，且当⼀个电源丢失后，应该保证所有⼀、⼆级负荷不中断供电；三级负荷⼀般只需⼀个电源供电。 (4)考虑主变台数对主接线的影响
变电站主变的台数和容量，对变电站主接线的选取会有直接的影响。⼤型变电站，因为它的传输容量⼤，供电稳定性⾼，于是，对主接线的可靠性、灵活性的需求也⾼。变电站的容量⼩，其传输容量⼩，对主接线的可靠性、灵活性需求低。
(5)考虑备⽤量的有⽆和⼤⼩对主接线的影响
发、送、变的储备⼤⼩是为了确保牢靠的供电，顺应负荷突增、配置检验、损坏停运情况下的紧急需求。电⽓主接线的计划要依据候选⼤的有没有不同，⽐⽅，当断路器或母线检验时，是不是许可路线、变压器停⽌；当路线阻滞时是不是许可切除路线、变压器的数量等，都直接影响主接线的⽅式。
主接线设计的基本要求
按照相关的依据：应依据变电站在电⼒系统的地位，变电站的计划容量，负荷性质路线变压器的衔接、元件总额等前提变确定电站电⽓主接线。并应综合考虑供电真实性、灵活运⾏、掌握检验⽅便、投资节省和便于进⼀步或扩建等需求。
(1)可靠性
主接线能牢靠的⼯作因为牢靠性，以确保对客户不中断的供电，运转实践是权衡牢靠性的客观准则。主接线的牢靠性是由其构成元件在运⾏中牢靠性的综合。所以有，主接线的计划，不单要思考⼀次配置对供电牢靠性的影响，还需思考继电保护⼆次设备的阻滞对供电牢靠性的影响。同时，牢靠性并⾮是⼀成不变的的⽽是相对的，⼀种主接线对⼀些变电站是可⾏的，对有⼀些变电站则可能是不可⾏的。评价主接线可靠性的标志如下：
钢制压力容器1)断路器检修时是否影响供电；
2)路线、断路器、母线阻滞和检验时，停运线路的回数和停运时间的长短，和可否保障对重要可户的供电；
3)变电站全部停电的可能性。
(2)灵活性
主接线的灵活性有以下⼏⽅⾯的要求：
1)灵动调节，操控容易。可灵便的进⼊和切除变压器、路线，调节负荷和电源；可以保证体系在正常、事故、检验及特殊运转
形式下的调节需求。
2)检修安全。可便捷的停⽌断路器、母线和继电器保护配置，然后检验，且不对⽤户的供电造成⿇烦。
3)扩建⽅便。跟着电⼒⾏业的不断进步，常常必要对投运的变电站开始扩建，扩建的可能有变压器⾄
国家社科馈线数。在计划主接线时，需要有后⼿准备，应该能简易地从开始过度到最后接线，让在扩建时，⽆论多少次配置改变量最⼩。
(3)经济性
可靠性和灵活性是主接线设计中在技术⽅⾯的要求，它与经济性之间往往发⽣⽭盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满⾜技术要求前提下，做到经济合理。
1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等⼀次设备投资；要使控制、保护⽅式不过于复杂，以利于运⾏并节约⼆次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分⽀变电站中，应推⼴采⽤直降式（110/6～10kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替⾼压侧断路器。 2)年运⾏费⼩。年运⾏费包括电能损耗费、折旧费以及⼤修费、⽇常⼩修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压⽽增加电能损失。
3)占地⾯积⼩。电⽓主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约⽤地和节省架构、导线、绝缘⼦及安装费⽤。在运输条件许可的地⽅，都应采⽤三相变压器。
4)在可能的情况下，应采取⼀次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。主接线的设计
设计步骤
电⽓主接线设计，⼀般分以下⼏步：
拟定可⾏的主接线⽅案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若⼲可⾏⽅案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线⽅式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各⽅案的优、缺点，保留2个技术上相当的较好⽅案。
对2个技术上⽐较好的⽅案进⾏经济计算。
对2个⽅案进⾏全⾯的技术，经济⽐较，确定最优的主接线⽅案。
绘制最优⽅案电⽓主接线图。
初步⽅案设计
根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，
可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线⽅案，初步设计以下两种接线⽅案供最优⽅案的选择。
⽅案⼀：110KV侧采⽤双母线接线，35KV侧采⽤单母分段接线，10KV侧采⽤单母分段接线。
⽅案⼆：110KV侧采⽤单母分段接线，35KV侧采⽤双母线接线，10KV侧采⽤单母分段。
两种⽅案接线形式如下：
最优⽅案确定
(1)技术⽐较
(2)在初步设计的两种⽅案中，⽅案⼀：110KV侧采⽤双母线接线；⽅案⼆：110KV 侧采⽤单母分段接线。采⽤双母线接线的优点：①系统运⾏、供电可靠；②系统调度灵活；③系统扩建⽅便等。采⽤单母分段接线的优点：①接线简单；②操作⽅便、设备少等；缺点：①可靠性差；②系统稳定性差。所以，110KV侧采⽤双母线接线。
(3)在初步设计的两种⽅案中，⽅案⼀：35KV侧采⽤单母分段接线；⽅案⼆：35KV侧采⽤双母线接线。由原材料可知，问题中未说明负荷的重要程度，所以，35KV 侧采⽤单母分段接线。
(4)经济⽐较
(5)对整个⽅案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及⼟建费⽤上，在运⾏灵活性上35KV、
10KV侧单母线形接线⽐双母线接线有很⼤的灵活性。
(6)由以上分析，最优⽅案可选择为⽅案⼀，即110KV侧为采⽤双母线接线，35KV 侧为单母线形接线，10KV侧为单母分段接
线。其接线图见以上⽅案⼀。
主变压器的选择
在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电⽓设备之⼀，其担负着变换⽹络电压，进⾏电⼒传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和⽹络经济运⾏的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提⾼⽹络的经济运⾏素质将具有明显的经济意义。
主变压器台数的选择
为保证供电可靠性，变电站⼀般装设两台主变，当只有⼀个电源或变电站可由低压侧电⽹取得备⽤电源给重要负荷供电时，可装设⼀台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器]1[。
主变压器型式的选择
(1)相数的确定
(2)在330kv及以下的变电站中，⼀般都选⽤三相式变压器。因为⼀台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资⼩、占地少、损耗⼩，同时配电装置结构较简单，运⾏维护较⽅便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选⽤两台容量较⼩的三相变压器，在技术经济合理时，也可选⽤单相变压器。
(3)绕组数的确定
(4)在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽然⽆负荷，但需要在该侧装⽆功补偿设备时，宜采⽤三绕组变压器。
(5)绕组连接⽅式的确定
(6)变压器绕组连接⽅式必须和系统电压相位⼀致，否则不能并列运⾏。电⼒系统采⽤的绕组连接⽅式
只有星接和⾓接，⾼、中、低三侧绕组如何组合要根据具体⼯程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采⽤星接，35KV也采⽤星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采⽤⾓接。
(7)结构型式的选择
(8)三绕组变压器在结构上有两种基本型式。
(9)升压型。升压型的绕组排列为：铁芯—中压绕组—低压绕组—⾼压绕组，⾼、中压绕组间距较远、阻抗较⼤、传输功率时损耗较⼤。
(10)降压型。降压型的绕组排列为：铁芯—低压绕组—中压绕组—⾼压绕组，⾼、低压绕组间距较远、阻抗较⼤、传输功率时损耗较⼤。
(11)应根据功率传输⽅向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以⾼压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选⽤降压型；如果以⾼压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选⽤升压型。
净风(12) 调压⽅式的确定
(13)
变压器的电压调整是⽤分接开关切换变压器的分接头，从⽽改变其变⽐
来实现。⽆励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运⾏，因为有载分接开关的切换不能保证同步⼯作。根据变电所变压器配置，应选⽤⽆载调压变压器。
主变压器容量的选择
变电站主变压器容量⼀般按建站后5~10年的规划负荷考虑，并按其中⼀台停⽤时其余变压器能满⾜变电站最⼤负荷m ax S 的50%~70%（35~110KV 变电站为60%），或全部重要负荷选择。
即 MVA N S S N )1(%)51(6.0max 8-+= （1.1）式中 N ——变压器主变台数
主变压器型号的选择
由所给材料可知： 10KV 侧
MW P L 6.3max =
35KV 侧 MW P L 10max =
⾼压侧 MW P L 6.13106.3min =+= 变电站⽤电负荷Z P 为：
MW P Z 16.0=
所以变电站最⼤负荷m ax S 为：
MVA
S 76.1316.06.13max =+=
则：MVA N S S N 198.12)12(76.136.0)1(%)51(6.0max 8=-?=-== 由以上计算，查《发电⼚电⽓部分》第481页，选择主变压器型号如下：表1.1 主变压器型号及参数
其容量⽐为：15000/15000/15000。
站⽤变压器的选择
站⽤变压器的选择的基本原则
变压器原、副边额定电压分别与引接点和站⽤电系统的额定电压相适应；阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及站⽤电负荷正常波动范围内，站⽤电各级母线的电压偏移不超过额定电压的
%5.0 ；
变压器的容量必须保证站⽤机械及设备能从电源获得⾜够的功率。
站⽤变压器型号的选择
参考《发电⼚电⽓部分》第475页，选择站⽤变压器如下：表1.2 站⽤变压器型号及参数
型号
额定容量(KVA)
额定电
压(KV)
连接组
损耗(W)
阻抗
电压(%)空载
电流(%)
空载
短
路SC10-200/10
200
10.5/0.4
Y,y n0
480
1
860
4
1.3
康普顿效应
短路电流计算
短路计算的⽬的、规定与步骤
短路电流计算的⽬的
在发电⼚和变电站的电⽓设计中，短路电流计算是其中的⼀个重要环节。其计算的⽬的主要有以下⼏⽅⾯：
(1)在选择电⽓主接线时，为了⽐较各种接线⽅案，或确定某⼀接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进⾏必要的短路电流计算。
(2)在选择电⽓设备时，为了保证设备在正常运⾏和故障情况下都能安全、可靠地⼯作，同时⼜⼒求节约资⾦，这就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；计算短路电流冲击值，⽤以校验设备动稳定。
(3)在设计屋外⾼压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。
短路计算的⼀般规定
场景建模
(1)计算的基本情况
(2)电⼒系统中所有电源均在额定负载下运⾏。
vs 2008(3)所有同步电机都具有⾃动调整励磁装置。
(4)短路发⽣在短路电流为最⼤值时的瞬间。
(5)所有电源的电动势相位⾓相等。
(6)应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作⽤，仅在确定短路电流冲击值和最⼤全电流有效值时才予以考虑。
(7)接线⽅式
(8)计算短路电流时所⽤的接线⽅式，应是可能发⽣最⼤短路电流的正常接线⽅式（即最⼤运⾏⽅式），不能⽤仅在切换过程中可能并列运⾏的接线⽅式。
计算步骤
(1)选择计算短路点。
(2)画等值⽹络图。
(3) ⾸先去掉系统中的所有分⽀、线路电容、各元件的电阻。 (4) 选取基准容量b S 和基准电压b U 。
(5) 将各元件的电抗换算为同⼀基准值的标⼳值的标⼳电抗。 (6) 绘制等值⽹络图，并将各元件电抗统⼀编号。
(7) 化简等值⽹络：为计算不同短路点的短路值，需将等值⽹络分别化简为以短路点为中⼼的辐射形等值⽹络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗nd X 。
(8) 求计算电抗js X 。
(9) 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标⼳值（运算曲线只作到
5.3=js X ）。
(10) 计算⽆限⼤容量（或3≥js X ）的电源供给的短路电流周期分量。 (11)
计算短路电流周期分量有名值和短路容量。
变压器的参数计算及短路点的确定
变压器参数的计算
基准值的选取：MVA S b 100=，b U 取各侧平均额定电压 (1) 主变压器参数计算
由表1.1查明可知：5.10%12=U 17%13=U 6%23=U
75.10)6175.10(5.0%)%%(5.0%2313121=-+=-+=U U U U 25.0)1765.10(5.0%)%%(5.0%1323122-=-+=-+=U U U U
