【文章內(nèi)容簡介】 ，不僅增加投資，擴大占地面積，而且增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器容量是變電站可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。 主變壓器的選擇 變壓器容量及臺數(shù)的選擇變電站內(nèi)變壓器容量和臺數(shù)是影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電安全可靠性和經(jīng)濟性的重要因素，而容量大小和臺數(shù)多少的選擇往往取決于區(qū)域負荷的現(xiàn)狀和增長速度，取決于一次性建設投資的大小，取決于周圍上一級電網(wǎng)或電廠提供負載的能力，取決于負荷本身的性質(zhì)和對供電可靠性要求的高低，取決于變壓器單位容量造價、系統(tǒng)短路容量和運輸安裝條件等等，近幾年隨著變壓器制造技術(shù)的不斷提高，變壓器自身質(zhì)量和安全運行水平大幅度提高變壓器空載損耗下降的幅度大，變壓器經(jīng)濟運行的負載率得到不斷降低又國家節(jié)能減排政策，鼓勵企業(yè)開展經(jīng)濟運行工作建設、擴建和變壓器增容的臺數(shù)和容量的選擇，國內(nèi)尚無明確具體的規(guī)定，也是隨技術(shù)水平提高不斷完善的一個系統(tǒng)工程，一般根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗和規(guī)劃者的觀點來進行結(jié)合相關(guān)規(guī)程制度。首先變壓器額定容量應能滿足供電區(qū)域內(nèi)用電負荷的需要，即滿足全部用電設備總計算負荷的需要，避免變壓器長期處于過負荷狀態(tài)運行。新建變電站變壓器容量應滿足 5~10 年規(guī)劃負荷的需要，防止不必要的擴建和增容，也減少因為擴建增容造成的大面積和長時間停電對較高可靠性供電要求的變電站一次最好投入兩臺變壓邵陽學院畢業(yè)設計（論文）6器，變壓器正常的負載率不大于 50%為最好。對于供電區(qū)域內(nèi)有重要用戶的變電站，應考慮一臺變壓器在故障或停電檢修狀態(tài)下，其它變壓器在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的一級和二級負荷，對一般負荷的變電站，任何一臺變壓器停運，應能保證全部負荷的 70%至 80%的電力供應不受影響，城區(qū)變電站變壓器臺數(shù)和容量應滿足 N1 的要求。雖然大容量變壓器單位容量造價低，在高負荷密度供電區(qū)域建設大容量變電站能夠節(jié)省投資，容量越大，效果就越明顯但為保證供電運行方式靈活，應考慮采用多臺變壓器，單臺變壓器容量的選擇不宜過大和過小，要預留負荷發(fā)展而擴建的可能，實現(xiàn)變電站容量由小到大，變壓器的臺數(shù)由少到多城區(qū)變電站 3 臺變壓器供電的運行方式最為靈活可靠。為保證變電站運行方式靈活可靠，減少和方便備用容量儲備，便于與相聯(lián)結(jié)配電裝置的配合，便于檢修維護，達到變電站整體規(guī)范統(tǒng)一，選擇變壓器容量的種類應盡量減少，一般不超過兩種，在此，建議對城市供電的一個變電站內(nèi)最好統(tǒng)一變壓器容量等級。在一定容量范圍內(nèi)，容量增大變損降低，但節(jié)約的電費可能難以補償投資費用的增加，與之配套的開關(guān)等設備的開斷能力的要求大，所以變壓器容量的選擇要考慮變壓器及其配套裝置的一次性投資。行國家降損節(jié)能政策，必要時，要進行經(jīng)濟運行方式的計算。由于供電企業(yè)要求城區(qū)供電滿足 N1 的可靠性準則，變壓器容量的選擇，除符合上述條件外，要考慮事故和檢修狀態(tài)下，減少供電引起的經(jīng)濟損失和對社會的影響，最少應滿足一臺變壓器停電后，部分負荷可以調(diào)至周圍變電站，而不影響對全部用戶的正常用電需求。對供電企業(yè)變電站密集區(qū)，由于變電站之間存在聯(lián)絡供電線路，變電站之間可以拉手互供，變壓器的容量選擇可以適當減小，正常條件下分區(qū)域各自供電，當不能滿足供電輸出時，可以靠周邊的變電站通過聯(lián)絡線帶部分負荷，但最終要考慮增加變電站布點或增加變壓器臺數(shù)來逐步滿足負荷供出的要求。對低壓側(cè)有發(fā)電機組并網(wǎng)的變電站，變壓器容量也可以適當減小，但容量選擇時要考慮，滿足發(fā)電機組的額定容量在區(qū)域負荷最小時，能夠通過變壓器向電力系統(tǒng)正常輸出，變壓器的容量必須大于機組發(fā)電容量。變壓器和發(fā)電機組的額定容量邵陽學院畢業(yè)設計（論文）7之和大于該地區(qū)的最大負荷。發(fā)電機組停運，變壓器應能保證全部負荷的 70%至 80%的電力供應不受影響，并保證一級和二級負荷正常用電。與上一級電網(wǎng)的設備參數(shù)配合得當，滿足系統(tǒng)短路容量的要求 主變壓器相數(shù)的選擇容量為 300MW 及以下機組單元連接的主變壓器和 330kV 及以下的電力系統(tǒng)中，一般都選擇三相變壓器。但是在選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。本次設計的變電所，站址海拔高度~，占地 ，原始地貌屬于低緩丘陵地貌，耕地與農(nóng)田，2hm地形起伏不大，目前場地尚未整平，交通運輸方便。站址地勢較高，排水系統(tǒng)良好，具有較強的防洪能力和防洪抗震能力。故本次設計的變電站選用三相變壓器。 主變壓器繞組與結(jié)構(gòu)的選擇在具有三種電壓等級的變電所中，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。而本變電站具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該站選擇普通三繞組變壓器。生產(chǎn)制造中的三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器幾種類型。（1）自耦變壓器：短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應過電壓。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護，應接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行，電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護的可靠性，由原始資料可知不宜選擇自耦變壓器。（2）分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%。分裂變壓器中邵陽學院畢業(yè)設計（論文）8對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功端的負荷大小不等，故不選擇分裂變壓器。（3）三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器之間，安裝以及調(diào)試靈活，供電可靠性高，滿足各種繼電保護的需求，又能滿足調(diào)度的靈活性。 主變壓器調(diào)壓方式的選擇由于花垣 220kV 變電站在整個地區(qū)的位置相當重要，需要連續(xù)提供高質(zhì)量的變電效果，另外還需要帶負荷調(diào)整電壓，而電壓時有偏差，供電電壓不穩(wěn)定，負荷不穩(wěn)定，本身對電壓質(zhì)量的要求還比較高，則選用有載調(diào)壓變壓器會提高供電的可靠性。還需要經(jīng)常調(diào)整電壓，則應選用有載載調(diào)壓型變壓器 主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。（1）自然風冷卻：依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管形輻射式冷卻器及電動風扇散發(fā)熱量的自然風冷卻及強迫風冷卻，適用于中、小型變壓器。（2）強迫油循環(huán)水冷卻：雖然有散熱效率高、 、減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但它須有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。 （3）強迫油循環(huán)風冷卻：實用于大型變壓器高效率的冷卻方式。本設計主變?yōu)榇笮妥儔浩?，發(fā)熱量大，雖然本變電站地勢平坦，通風條件好，但考慮到安全性還是使用強迫油循環(huán)風冷卻。綜上所述，本變電站選擇三繞組無勵磁調(diào)壓自然風冷卻方式型號為 SFSZ9180000/220 型的變壓器 3 臺，容量為 180000，具體參數(shù)如表 所示。表 主變壓器技術(shù)參數(shù)型號 SFPSZ4180000/220聯(lián)接組標號 YN,yn0,d11額定容量(kVA) 180/180/90空載電流(%) 空載損耗（kW） 175邵陽學院畢業(yè)設計（論文）9高—中 高低 中低負載損耗（kW）785 高 中 低額定電壓(kV)230177。8% 121 11高—中 高低 中低阻抗電壓(%) (%)21?KU12～14 7～9 222～243 電氣主接線設計變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并依照相應的技術(shù)要求連接起來。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng) [2]。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。 主接線設計的原則及要求主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它的設計，直接關(guān)系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電在同一時刻完成，所以主接線設計的好壞，直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活。為此，主接線的設計必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析相關(guān)因素，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠 [3]。電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電安全可靠、運行靈活、經(jīng)濟美觀等基本要求下，兼顧運行、維護方便。 主接線的基本接線方式主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種連接方式，它以電源和出線邵陽學院畢業(yè)設計（論文）10為主體。由于各個發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建，下面介紹幾種常用的主接線方式。（1）單母線接線：單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電，一般只適用于一臺主變壓器。（2）單母分段：用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，由兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建。（3）單母分段帶旁路母線:這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為 35～110kV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。（4）一個半斷路器（3/2）接線:兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且投資大，一般在超高壓電網(wǎng)中使用。（5）雙母接線:雙目接線有兩組母線，并且可以相互備用。每一電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線相連。它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。但在檢修某線路的斷路器時，如果不裝設“跨條” ，則該回路在檢修期需要停電。（6）橋形接線：當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，宜采用橋形接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。邵陽學院畢業(yè)設計（論文）11內(nèi)橋接線：在線路故障或切除、投入時，不影響其他回路工作，且操作簡單；而變壓器故障或切除、投入時，要使相應線路短時停電，且操作復雜。適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除的情況 [4]。 外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。 主接線的設計步驟 電氣主接線的具體設計步驟如下：（1）分析原始資料，對變電站主變?nèi)萘?、電力系統(tǒng)情況、負荷情況 、環(huán)境條件 、設備選擇等情況進行分析比較，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。（2）擬定主接線方案，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，可擬定若干個主接線方案，因為對出線回路數(shù)、電壓等級、主變?nèi)萘?、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不同，會出現(xiàn)多種接線方案。（3）短路電流計算，對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。（4）主要高壓電器設備選擇（5）繪制電氣主接線圖，將最終確定的主接線圖，按工程要求繪制。 本變電站電氣主接線設計 220kV 側(cè)接線由原始資料可知，在正常運行時，本變電站220kV側(cè)主要是由青山220kV 變電站和下橋220kV變電站兩個電源來供電,《110～ 220kV變電所設計規(guī)范》規(guī)定，110～220kV線路為兩回及以下時，宜采用單母線分段接線。超過兩回時，宜采用雙母線接線。在采用單母線、單母線分段或雙母線的35～110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。本變電站220kV側(cè)線路6回，可選擇雙母線帶旁路接線或雙母線接線兩種方案， 所示。WL1 W2 W3 W4WPQD1邵陽學院畢業(yè)設計（論文）12方案一方案二 220kV電壓側(cè)接線方案方案二，接線簡單，操作方便、設備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。分段斷路器QFD進行分段，可以稍微供電可靠性和靈活性。可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)室，只需斷開此隔離開關(guān)相連的該組母線，其他電路均可通過另一組母線繼續(xù)運行。調(diào)度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要；通過倒換操作可