变电站设计项目设计方案Word格式文档下载.docx
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这种变电站建筑面积小，建设费用低，电压较高的变电站一般采用室外布置。
（2）室变电站室变电站的主要设备均放在室，减少了总占地面积，但建筑费用较高，适宜市区居民密集地区，或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空气污秽等级较高的地区。
3）地下变电站
在人口和工业高度集中的大城市，由于城市用电量大，建筑物密集，将变电
站设置在城市大建筑物、道路、公园的地下，可以减少占地，尤其随着城市电网改造的发展，位于城区的变电站乃至大型枢纽变电站将更多的采取地下变电站。
这种变电站多数为无人值班变电站。
（4）箱式变电站箱式变电站又称预装式变电站，是将变压器、高压开关、低压电器设备及其相互的连接和辅助设备紧凑组合，按主接线和元器件不同，以一定方式集中布置在一个或几个密闭的箱壳。
箱式变电站是由工厂设计和制造的，结构紧凑、占地少、可靠性高、安装方便，现在广泛应用于居民小区和公园等场所。
箱式变电站一般容量不大，电压等级一般为3kv〜35kv，随着电网的发展和要求的提高，电压围不断扩大，现已经制造出了132kv的箱式变电站。
箱式变电站按照装设位置的不同又可分为户外和户两种类型。
（5）移动变电站
将变电设备安装在车辆上，以供临时或短期用电场所的需要。
1.3.3按照值班方式
（1）有人值班变电站大容量、重要的变电站大都采用有人值班变电站。
（2）无人值班变电站无人值班变电站的测量监视与控制操作都由调度中心进行遥测遥控，变电站不设值班人员。
1.3.4根据变压器的使用功能
（1）升压变电站升压变电站是把低电压变为高电压的变电站，例如在发电厂需要将发电机出
口电压升高至系统电压，就是升压变电站。
（2）降压变电站与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中，大多
数的变电站是降压变电站。
1.4变电站主要设备组成
发电厂和变电站中安装的各种电气设备，其主要任务是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等。
根据电气设备的作用不同，可将电气设备分为一次设备和二次设备。
1．一次设备：
通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。
主要包括：
生产和转换电能的设备，如发电机等；
接通或断开电路的开关设备，如断路器、隔离开关、负荷开关，熔断器、接触器等；
限制故障电流和防御过电压的保护电器，如电抗器和避雷器等；
载流导体，如裸导线和电缆等；
接地装置。
2．二次设备：
把对一次设备和系统的运行进行测量、控制、监视、和保护的设备称为二次设备。
仪用互感器，如电压互感器和电流互感器；
测量表计，如电压表、电流表、功率表和电能表等；
继电保护及自动装置；
直流电源设备；
操作电器、信号设备及控制电缆。
1.4.1变压器
电力变压器是发电厂变电站中的重要元件之一。
主变压器是变换电压的主要设备，一般可分为降压变压器和升压变压器。
变压器由单相变压器和三相变压器。
在运输等条件允许的情况下一般使用经济上有利的三相变压器，单相变压器仅在高电压、大容量的500KV变电站等由于受到搬运上的限制而被采用。
1.4.2输电线和开关设备
在变电站汇集着许多集中和分配电力的输配电线，与主变压器一起接在母线上，在每一条线路的引出口除装设断路器和隔离开关。
断路器通常用于电路的送出、停止或切换，当输、配电设备发生事故时则用来自动切断。
隔离开关用于输、配电线路时，变压器和断路器等进行保护，检修时把他们从回路中断开，有时用来切换母线环。
1.4.3控制装置与互感器
控制装置是变电站的中枢神经，通过它值班员监视设备的运行状态，根据需要进行设备的操作以及联合互感器进行电压、电流和功率的测量。
互感器主要测量于仪器：
将高电压、大电流转换成低电压、小电流进行测量。
1.4.4避雷器
避雷器是把系统中如雷电和操作过电压之类的异常电压抑制在规定值以，从而保护以主变压器为主的机器设备。
1.4.5调相设备
调相设备，因为在重负荷时可以使电流超前，轻负荷时可以使电流滞后，所以用来进行电压的调整。
1.4.6其它设备
变电站除上述设备外，还有接地、屏蔽装置、站电源蓄电池和照明设备等其它各种设备。
1.5本次变电站设计任务
1.5.1原始资料
变电所位于某中小型城市边缘，所区西为城区，南为工业区，所址地势平坦，交通便利，进出线方便，空气污染轻微，不考虑对变电所的影响。
所区平均海拔186米，最高气温40C，最低气温-15C,年平均气温14C，土壤温度25C,出线方向：
110KV向北，35KV向西，10KV向东,拟建变电所概况如下图：
L3
35kV10kV
图1-1概况图
表1-1负荷表
电压
负荷名称
母回取大
负荷（kW
功率
因数
回路数
供电
方式
线路长
度（km）
35kV
A变电所
6000
0.9
1
架空
15
B变电所
7000
0.92
8
C变电所
4500
0.85
2
10
D厂
4300
0.88
7
E厂
5000
11
F变电所
1000
3
5
G变电所
800
0.89
电缆
10kV
H厂
700
I厂
J厂
200
4
K厂
100
L厂
500
1.5.2任务分析
本次所设计变电站担负着向该城市市郊工农业生产和居民生活用电的工程，承担着该市的输变电任务。
根据《电力系统技术规程》中的有关规定：
系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；
应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。
设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。
系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。
系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。
该市郊110KV变电站是地区性城市变电站，它由系统S1和系统S2供电，该站建成后与系统S1和系统S2构成110kV环网，与电网系统联系较为紧密，在整个电网系统中占有重要地位。
第2章电力系统及变电站总体分析
2.1电力系统分析
电力系统及变电所的设计首先要对电力系统进行分析才能选择正确的方案，及对变电所进行总体分析才能设计比较经济、可靠的变电所方案。
根据《35~110KV变电站设计规》第1.0.3—1.0.6条规定：
变电站的设计应根据工程的5~10年发展规划进行做到远近期结合。
以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能；
变电站的设计，必须以全出发，统筹兼顾。
按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案；
变电站的设计，必须坚持节约用地的原则；
变电站设计除应执行本规外，尚应符合现行的国家有关标准和规的规定。
设计中应遵循国家电网公司“两型一化”变电站设计建设导则，参照国家电网公司输变电工程典型设计110kV变电站分册执行。
2.2变电站总体分析
2.2.1变电所的总体分析
1．设计依据
根据相关委托书及批复文件。
2．变电所的建设的必要性
该所位于某中小城市郊区，为满足该地区经济发展及人民生活需要，决定在此建设此区域性变电所。
3．变电所的建设规模
根据电力系统规划，本变电所的规模如下:
电压等级：
110KV/35KV/10KV,线路回数：
110KV近期2回，远景发展2回；
35KV近期7回，远景发展2回；
10KV近期12回，远景发展4回。
4．所址概况变电所位于某中小型城市边缘，所区西为城区，南为工业区，所址地势平坦，交通便利，进出线方便，空气污染轻微，不考虑对变电所的影响。
5•气象条件：
年最高气温+40C,年最低气温—10C，年平均温度+15C,最热月平均最高温度+33C,水温度为+10C，最大风速30m/s,属于我国第V级标准气象区。
2.2.2负荷分析
1.110KV负荷分析
从拟建变电站概况图中，近期规模中的两个110kV线路L2、L3使系统中的S1、S2和拟建变电站构成110kV环网，供电可靠性较高。
2.35KV负荷分析
在35KV负荷中三回线路是三个35kV变电站的电源线，是电网中的线路，两回是分别供D厂和E厂的专线，因此要尽可能保证其供电可靠性。
其中不同负荷的年利用时间为：
城市生活用电2500h,化学工业7300h。
表2-235KV负荷分析
母回最大
度（km）
3.10KV负荷分析
在10KV负荷中，除两回是供往变电站的线路外，其它均为工厂用电，必须保
证其供电可靠性。
其中不同负荷的年利用时间为：
纺织工业6000h，城市生活用电
2500h,食品工业4500h，机械制造工业5000h,其他工业4000h。
表2-310KV负荷分析
2.2.3电力系统接线图
图2-1电力系统接线图
第3章变压器选择
3.1主变选择
变压器是变电所中最重要的和最贵重的是设备，变压器的选择在变电所中是比较重要的。
3.1.1变压器容量和台数的选择
1•主变容量选择考虑原则：
（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。
⑵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，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%。
（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。
2•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。
3•主变容量和台数选择计算
由以上分析可知应选两台主变
由任务书中所提供负荷资料和前面所做负荷分析，近期主变额定容量Se的选
择计算：
（1）35KV中压侧：
其出线回路数为
SjS1
Kt（
i1
Pmax）（1
COS
7回，取Kt=0.95,结合负荷情况分析知
%）
0.95
（卫
4.52
4.32
（1
5%）
40.5MVA
（2）10KV低压侧:
其出线回路数为12回，取Kt=0.9,Kt'
=0.85结合负荷情况分析知:
12
imax
cos
）（1
0.9（口3竺
0.90.890.89
0.820.2
0.880.88
竺_?
）（15%）
0.90.88
7.3MVA
则三绕组变压器的计算容量为：
SjeKtSjS0.85（40.57.3）40.63MVA
（3）由选择条件：
2SeSs得：
SeS^40空20.3MVA
22
故可选用主变的容量为31.5MVA。
4.校核条件：
（n1）Se0.6Sjs总（n1）SeS1S2
贝
（21）Se31.50.640.6324.4成立，满足条件要求。
综上所述，选用主变的容量为31.5MVA合格
5.近期与远景容量问题（分期建设计划）
上述计算结果是近期规模变电所的台数和容量，远期容量问题应考虑5~10年规划的最终变电所的台数和容量。
由于本期负荷较重，考虑本期上两台主变2X
31.5MVA,;
本地区近期负荷47.8MVA结合本地区经济发展情况，负荷按10%曾长率预测，考虑终期两台主变2X31.5MVA35kV、10kV出线相应增加。
详细预测结果如下:
项目
2009年
2010年
2011年
2012年
本地区
最咼负荷（MW
47.8
52.5
57.8
63.6
3.2变压器型式的选择
3.2.1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，在330KV及其以下的发电厂和变电所中，宜采用三相变压器,
结合以上分析，本次变电所应采用三相变压器
3.2.2绕组数和绕组连接方式的选择
绕组数的选择：
《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中，由主变容量选择部分的计算数据，明显满足上述情况。
故本次设计变电所主变选择三绕组变压器。
绕组连接方式的选择：
《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丫和△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△型的，我国110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择丫0的连接方式。
对于110KV变电所的35KV侧也采用Yo的连接方式，而6T0KV侧采用△型的连接方式。
故本次设计变电所主变应采用的绕组连接方式为：
YNYN°
dn
3.2.3主变阻抗和调压方式的选择
《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，系统的调压手段和并列运行等的方面进行综合考虑，并应由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。
那么看潮流传输的大小，在传输潮流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
常用的调压方式手动调压和有载调压。
手动调压用于调整围土2X2.5%以；
有
载调压用于调整围可达30%，其结构复杂，价格较贵，常用于以下情况：
1.接于出力变化大的发电厂的主要变压器。
2.接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作的特点联络变压器。
3.发电机经常在低功率因数下运行时。
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），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变电站的主变宜采用有载调压方式。
3.2.4主变压器的冷却方式
变压器的冷却方式主要有自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。
油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。
而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。
加装风冷后可使变压器的容量增加30%-35%强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。
它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。
油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。
这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。
综合经济性和本变电站的实际情况考虑，本次110KV变电站宜选用自然风冷
式。
3.2.5变压器各侧电压的选择
作为电源侧，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在额定值，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照额定电压选择。
所以，对于110KV的变电站
应用近似计算，额定电压选线路两端电压的平均值，110KV则应该选115KV35KV
侧选37KV，10KV侧选10.5KV。
3.2.6全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决
在110KV及以上的中型点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。
110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当
的避雷器加以保护，35KV及10KV侧为中性点不直接接地系统中的变压器，其中性
点都采用全绝缘。
因此本次设计110KV侧采用分级绝缘，35KV及10KV采用全绝缘。
3.2.7主变型号的选择
综上所述，可以选择三相风冷式有载调压变压器，其型号为SFSZ9-31500/110
表3-1SFSZ9-31500/110型变压器参数
型号
额定
容量
KVA
额定电压（KV）
空载电流
（%）
空载
损耗
KW
阻抗电压（%）
高压
中压
低压
高-中
高-低
中-低
SFSZ9-315
00/110
3150
1108
1.25%
38.52
2.5%
10.5
1.15
50.3
17.5
6.5
第4章电气主接线设计
4.1电气主接线设计
电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证
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