110K V变电所电气二次部分初步设计
1系统概述
1.1 建所目的
为了满足电力系统负荷增长需要，拟在某市新建一座110kV变电站，用10kV 向该地负荷供电。
1.2 变电站情况
待建变电站110kV进线线路有5回接线，两回线路与系统相连，其中一回与无穷大系统相连，另外一回与现有110kV变电站相连，两回110kV线路与一水电站相连；变电站的出线10kV有11回线路，变电站通过10kV向负荷供电。考虑到该变电站在系统中的地位，110kV预留一回出线，10kV预留2回出线。系统接线如图1.1所示：
图1.1拟建变电站系统接线图
水电厂装机4*25MW，丰水期四台机组满发，枯水季节考虑一台机组运行。
1.3负荷情况
该变电站10kV出线侧负荷如表1.1所示：
各线路负荷同时率为0.9
变电站站用总负荷为400kW,cos0.85
θ=。
表1.110kV出线负荷一览表
名称最大负荷
（MW）年最大负荷利用率
(小时)
cos?线路长度
电机厂 2.5 22000.85 6 矿山机械厂 2.3 2000 0.858 汽车制造厂 2 4000 0.85 5 农机厂1.52800 0.85 4 自来水厂 2 65000.859 有机化工厂1.823000.85 4 饲料厂1.7535000.85 4 部队2.220000.98 城东Ⅰ线2.525000.9 5
2 变压器容量、台数及型式的选择
2.1概述
在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。
在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，考虑到经济性来选择主变压器。同时考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量[1]。
2.2 主变压器台数的选择
由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区110kV降压变电所，它是以110kV所受功率为主。在选择主变台数时，要确保供电的可靠性。
为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但投资增大，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。考虑到两台主变同时发生故障机率较小，当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性[2]。
2.3 主变压器容量的选择
主变压器容量一般按变电所建成近期负荷，5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%～80%。该变电所是按70%选。因此，根据计算（见计算书）选出容量为25MVA的两台主变压器[3]。主变压器参数如表2.1。
表2.1 主变压器的型号及主要参数表
型号电压组合及分接范围阻抗电压容量
高压低压高低（MVA）SFZ7-25000/110 110±2 10±2 10.5 25
2.4 主变压器型式的选择
2.4.1 主变压器相数的选择
当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器[4]。
2.4.2绕组数的选择
本次所设计的变电所具有两种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，选用普通双绕组变压器[5]。
2.4.3主变调压方式的选择
为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，110kV及以上网络电压应符合以下标准[6,7]：
（1）枢纽变电所二次侧母线的运行电压可为电网额定电压的1~1.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。
（2）电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%～100%。
调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在±5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求[8]。
2.4.4主变压器冷却方式的选择
主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却。
主变主要起通过中绕组从水电厂侧传送功率（4*35MVA）和系统至低绕组10kVA侧，并在水电厂侧故障时，通过高压绕组从110kVA侧无穷大系统传送1000MVA（最大）支援。本设计主变为中型变压器，发热量大，散热问题不可轻
佻，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，选用强迫油循环风冷却方式。
3 电气主接线选择
3.1概述
主接线是变电所电气设计的重要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，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变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，而且对变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。因此，必须正确处理好各方面的关系[9]。
3.1.1主接线的设计原则：
（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用；
（2）考虑近期和远期的发展规模；
（3）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响；
（4）考虑主变台数对主接线的影响；
（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。
3.1.2主接线设计的基本要求
（1）可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求[10]。
主接线可靠性的具体要求：
①断路器检修时，不宜影响对系统的供电；
②断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；
③尽量避免变电所全部停运的可靠性。
（2）灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
①为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；
②为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；
③为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。
（3）经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的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、电流和电压互感器避雷器等一次设备的投资，能使控制保护不过于复杂；
②占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用；
③电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。
3.2主接线的接线方式及其特点
电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。
3.2.1单母线接线
单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。