35kv变电站设计—电力系统及变电站总体分析（二）

海竣云 2016-08-12

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《电力工程技术》一书目录，2016年9月中国电力出版社出版！

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变电站设计规范》第1.0.3—1.0.6条规定：

第1.0.3条：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、远期结合。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。

第1.0.4条：变电站的设计，必须全面出发，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。

第1.0.5条：变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。

第1.0.6条：变电站设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。

为满足工业发展的需要,新建一座35kV变电站，以10kV电压供乡镇企业和农业用电，同时以35kV向附近的大型企业供电。变电站安装两台变压器，一次设计并建成。

2.2 变电站总体分析

设计依据根据省电力公司审计[XXXX]号文件《35kV变电站设计任务书的批复》

2.2.1 变电站的建设的必要性

为了满足工业发展和城乡用电的的需要，需新建35kV变电站一座.本次设计任务内容是高庄新建35kV降压变电站的设计，本次设计的主要任务是电气部分的设计和计算。

2.2.2 变电站的建设规模

根据电力系统规划，本变电站的规模如下:

电压等级：5/10kV

线路回数: 35kV 2回

10kV 8回

2.2.3 站址选择

1．土建专业的配合问题

一个设计良好的变电站，除了技术先进、设备良好、电气开关设备和构架布置整齐合理、控制操作维护方便外，配电建筑也要求美观大方、通风采光良好，给运行人员创造一个舒适的环境。

变电站的土木建筑是供配电的一个重要组成部分，如何在保证安全配电距离的前提下，因地制宜，设计出外型新颖、美观大方的配电建筑，是必须与土建专业技术人同密切配合、精心设计、精心施工的，比如过去有的变电站为了变压器的防爆防火问题，没有与土建配合好，使得10kV高压配电间不能开门开窗，影响了高压室的通风采光，如果有10kV高压室外墙预埋好进线架或电缆沟把主变10kV侧的进线改为架空进行或电缆沟埋设，就可以把变压器布置在防火防爆的距离之外，这样布置即可以使得进线美观，一次设备排列整齐、视野开阔，又能使10 kV高压配电可配置大玻璃和开设大门，妥善解决了通风和采光问题.

2．变电站具体位置与选址原则

(1)接近负荷中心。

(2)进出线方便。

(3)便于设备运输。

(4)根据需要适当考虑发展。

(5)尽量设在污染源的上风。

(6)尽量避开多尘、震动、高温、潮湿有爆炸、火灾等场所。

(7)不应设在厕所、浴室或生产过程中地面经常潮湿和容易积水场所的正下面。

2.3 负荷分析

负荷分析：根据负荷的用电程度不同将电力负荷分为三级：一级负荷、二级负荷、三级负荷。

一级负荷：中断供电将造成人身的伤亡，在政治上造成重大的经济损失如：重大的交通枢纽、通讯枢纽，经常于国际活动的大量人员集中的公共场所还使用设备损坏，产品报废重要负荷中断将发生爆炸，火灾和中毒等给人民的生活带来影响。

二级负荷：中断供电在政治上经济上造成较大损失使连续的生产过程被打乱，需要长时间才能够恢复，使企业减产影响重要单位的正常工作使公共场所秩序混乱。

三级负荷：中断供电后无重大的影响。

1.对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。

2.对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。
3.对于三级负荷，一般只需一个电源供电。

2.4 供电规划和供电方案

做好供电规划，是搞好设计、建设35kV变电站送变电工程的重要前提，过去在供配电中，往往不经过全面规划就进行变电站的设计和施工建设（至少对全面规划做得不够全面和细致），所以经常出现许多不合理现象：变电站选址布局不合理、主变或输电线路截面选得过小、设计标准过低、不考虑经济效益及供电的可靠性等等，甚至出现一条35kV线路上“T”接多个变电站的现象，从而导致供电的可靠性差，电压损失大，有些变电站35kV侧及10kV侧均为熔断丝保护，常常造成越级跳闸，扩大停电范围。此外，变电站选址远离负荷中心或离县城圩镇过远，维护管理和生活上都不方便，所以在做好供电规划设计后，可以避免和杜绝上述不合理的现象。

该变电站计安装主变两台，2#主变作为热备用，一次性设计并建成，设备一期上齐。供电方案，取35kV电源为变电站的电源，新建35kV变电站，导线型号LGJ-400，供变电站1#、 2#主变。新建35kV总站与35kV区域变电站连接，直接接出10kV保安电源。

2.5 主变选择

变压器是变电站最主要和最贵重的设备，变压器的选择在变电站中是比较重要的。

2.5.1 变压器容量和台数的选择

1.主变容量的考虑原则：

(1).主变容量选择一般应按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电站，主变容量应与城市规划相结合。

(2).根据变电站的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内，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65％。

(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（主要考虑备用品，备件及维修方便）。为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。

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)为满足运行的灵敏性和可靠性，如有重要负荷的变电所，应选择两台三

绕组变压器，选用三绕组变压器占的面积小，运行及维护工作量少，价格低于四台双绕组变压器，因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器；对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电站，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站，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。装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故后其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%以上，并保证用户的一级和二级全部负荷的供电。

2.5.2 调压方式的确定

调压方式是指采用有载（带负荷）调压还是手动（不带负荷）调压方式。根据相关规程规定，在满足电压正常波动情况下可以采用手动（不带负荷）调压方式，手动调压方式的变压器便宜维修方便。对于35kV站的设计，可采用手动调压方式。但是，近年随着对变压器质量的要求的提高和有载调压变压器质量的提高，作为城市变电站一般选择有载调压方法。

2.5.3 容量比

变压器的绕组容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50等几种。对于本次设计35kV变压器总容量不大，其绕组容量对于造价影响不大，所以采用100/100/100的容量比。

2.5.4主变阻抗的选择

在《电力工程电气设计手册》中和相应规程中指出：变压器各侧阻抗的选择

必须从电力系统的稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并列运行等方面综合考虑，并应由对工程起决定作用的因素来确定。

变压器的阻抗的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，高压绕组总是放在最外侧，而中、低压绕组可以分别缠绕在变压器铁心的中间或最里面。由于变压器的阻抗实际上就是绕组的漏抗，因此可见升压结构的变压器U12大，而降压变压器结构的U13大。那么应该看潮流传输的大小，在传输潮流的的一次采用阻抗小的以减少正常损耗。

2.5.5 主变冷却方式的选择

变压器冷却方式有：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。按一般情况，35kV变电站宜选用强迫导向油循环。

2.5.6 是否选用自耦变压器

选择自耦变压器有许多好处，但是自耦变适用于两个电压级中性点都直接接地的系统中，且其多用于220kV及以上变电站，发电机升压及联络变压器。而本站只有35kV是中性点直接接地系统，它经小阻抗接地，短路电流大，造成设备选择困难和对通信线路的危险干扰，且考虑到现场维护等问题，故不采用自耦变压器。

2.5.7 变压器各侧电压等级的选择

在发电厂或变电站电源侧，为了保证向线路末端供电的电压质量，既保证在10%电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证比额定值高出5%。所以，对于35kV的变电站，考虑到要选择节能新型的， 35kV侧选37kV，10kV侧选10.5kV。

2.5.8 相数、绕组数和绕组连接方式的选择

根据相应的规程规定站制该变电站站址所处地势开阔并且交通运输方便而且容量不是太所以宜选择三相变压器在《电力工程电气设手册》和相应的规程中指

出在两种电压的变电所中如果通过主变压器的功率达到该变压器的容量自耦变压器的两侧绕组间不仅有磁的耦合而且还有电的联系为消除由于铁心饱和所引起的三次谐波其低压绕组一般采用三角形，35kV可选择自耦变压器但出保护装置简单的考滤选择双绕组变压器。

在《电力工程电气设手册》和相应的规程中指出变压器各侧阻抗值选择必须从电力系统稳定，潮流方向，无功分配，短路电流，系统内的调压手段和并列运行等方面考虑。变压器的主抗选择实际上是指绕组在主变压器铁心中缠绕的位置。为限制短路电流采用降压变压器这样可以不加限流电抗器可以减少电抗值。变压器的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。连接方式有星型和三角型两种我国110kV变电所及以上的电压等级为大电流接地系统为取得中性点所以Y型而低压侧选择△型所以联接组别号为YN，d11，35kV采用Y/d-11接线。

2.5.9 变压器的电压绕组材料的选择

作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量在有10%电压损失情况下线路末端的电压应保证在额定值，所以电源侧的主变压器电压按100%额定电压选择，降压变压器作为末端可以按额定电压选，35kV侧应选38.5kV，10kV侧应选10.5kV变压器的绝缘水平也称绝缘强度由设备绕组最高相间电压有效值 Um决定。绕组的材料为铜线。

2.5.10 主变压器保护

电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备,它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果,同时大容量变压器也是非常贵重的设备,因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。

变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。