kV變電站分析與主變壓器選擇案例分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u13615220kV變電站分析與主變壓器選擇案例分析概述 196711.1變電站總體分析 195791.2負(fù)荷分析 1157851.1.1各電壓側(cè)負(fù)荷分析 1197411.1.2負(fù)荷計(jì)算 2320431.3主變壓器選擇 3237971.3.1主變臺(tái)數(shù)選擇 331131.3.2主變?nèi)萘窟x擇 4306001.3.3主變壓器型式選擇 41.1變電站總體分析根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)建設(shè)計(jì)劃，需要在該地區(qū)新建一座220kV降壓式變電站。本變電站設(shè)計(jì)為三個(gè)電壓等級(jí)變電站，電壓等級(jí)為220/110/10kV。該站建成后與220kV高壓主網(wǎng)相連，在系統(tǒng)中處于環(huán)式骨干網(wǎng)上，并供給近區(qū)用戶供電，該變電站如果發(fā)生停電事故，不但對(duì)本地區(qū)的工廠、農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)和居民日常用電造成很大的影響，而且影響該地區(qū)整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行，所以本所對(duì)可靠性要求程度較高。該變電所位于市郊西北部，地處平原，地勢(shì)大體平坦、交通相對(duì)比較便利。站址的防洪標(biāo)高在100年一遇的防洪水位以上，地震烈度為5度以下。該地區(qū)的最熱月日平均氣溫大約為21°C,年平均氣溫5°C，絕對(duì)最高氣溫為40"C，土壤的溫度大約為8°C，海拔127.95m。當(dāng)?shù)乩妆┤誘=27.7日/年。1.2負(fù)荷分析1.1.1各電壓側(cè)負(fù)荷分析1.1.1.1220kV和10kV側(cè)負(fù)荷分析220kV側(cè)回路數(shù)為6回(其中備用2回)。主要連接電力系統(tǒng)S以及三座220kV變電站。110kV側(cè)出線10回(其中備用2回)。10kV側(cè)接補(bǔ)償器以及引接所用電。1.1.1.2110kV側(cè)負(fù)荷分析110kV側(cè)出線10回(其中備用2回)。1.110kV側(cè)有兩回出線供給東部工業(yè)區(qū)，工業(yè)區(qū)內(nèi)包含機(jī)械廠、化工廠和水泥廠等大型重要生產(chǎn)企業(yè)，要求供電可靠性很高。1.變電站東北部為礦場(chǎng)，是重要的電力用戶，同樣要求很高的供電可靠性。3.三條市區(qū)線分別向南部城區(qū)的西部、中部和東部供電，該城市西部有軍隊(duì)駐地以及政府部門，東部有醫(yī)院、大學(xué)城和機(jī)場(chǎng)，必須要求供電可靠，城市中部主要為生活用電和商業(yè)用電。4這條縣城供電線路是向西南方向的舊縣城城區(qū)區(qū)域進(jìn)行供電，該縣城線的主要用途是用于作為大型農(nóng)業(yè)、生活用電設(shè)施和商業(yè)辦公設(shè)施的用電，一、二類負(fù)荷占總?cè)萘康谋戎叵鄬?duì)較低，故對(duì)供電可靠性一般要求不高。5.農(nóng)電線主要向郊區(qū)農(nóng)村用戶供電，主要負(fù)荷為灌溉、排澇、照明等，季節(jié)性較明顯。表2-1變電站110kV側(cè)負(fù)荷資料負(fù)荷最大負(fù)載（MW）負(fù)荷組成(%)功率因數(shù)Тmax(h)線路長(zhǎng)(km)備注近期遠(yuǎn)景ⅠⅡⅢ工業(yè)區(qū)60704030300.950005向東出線礦場(chǎng)20252035450.9500015向東北出線市區(qū)130352040400.9500010向南出線市區(qū)230352020600.9500010同上市區(qū)330352025550.9450010同上縣85350030向西南出線農(nóng)85400035同上備用線302530450.85備用線202530450.851.1.2負(fù)荷計(jì)算1.1.1.1110kV側(cè)綜合最大負(fù)荷計(jì)算為了正確地選定主變的臺(tái)數(shù)及容量，必須考慮110kV側(cè)（10kV側(cè)忽略不計(jì)）的綜合最大負(fù)荷。 Sjs.式中：Kt——同時(shí)系數(shù)，取KPimaxcosφi——自然功率因數(shù)，取無功補(bǔ)償后的，即α%1.1.1.2110kV側(cè)遠(yuǎn)期Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)綜合最大負(fù)荷計(jì)算本項(xiàng)計(jì)算采用保守算法，不計(jì)同時(shí)系數(shù)和線損率，即負(fù)荷直接相加。遠(yuǎn)期Ⅰ級(jí)綜合最大負(fù)荷計(jì)算公式： Sjs.Ⅰ遠(yuǎn)期Ⅱ級(jí)綜合最大負(fù)荷計(jì)算公式： Sjs.Ⅱ遠(yuǎn)期Ⅰ、Ⅱ級(jí)總綜合最大負(fù)荷計(jì)算公式：Sjs.ⅠⅡmax本變電所的各項(xiàng)負(fù)荷量的計(jì)算結(jié)果均列于下表2-2中。表2-2變電站110kV側(cè)各綜合最大負(fù)荷計(jì)算結(jié)果（MVA）近期綜合最大負(fù)荷S遠(yuǎn)期綜合最大負(fù)荷S遠(yuǎn)期Ⅰ級(jí)綜合最大負(fù)荷S遠(yuǎn)期Ⅱ級(jí)綜合最大負(fù)荷S遠(yuǎn)期Ⅰ、Ⅱ級(jí)總的綜合最大負(fù)荷S176.84265.2680.5394.21174.741.3主變壓器選擇在變電站中，用于在電力系統(tǒng)和用戶之間變換電壓等級(jí)的變壓器被稱為主變壓器，合理地配置主變壓器的類型、數(shù)量和容量，這是設(shè)計(jì)一個(gè)變電所的重要內(nèi)容。1.3.1主變臺(tái)數(shù)選擇110kV以上較高電壓等級(jí)的大中型變電站，一般至少需要裝設(shè)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上大型主變壓器，以免在一臺(tái)主變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)造成全站停電的后果，同時(shí)也能有效地減小單臺(tái)變壓器的容量，節(jié)約投資。綜合考慮，本所選用兩臺(tái)主變。1.3.2主變?nèi)萘窟x擇1.3.1.1選擇條件所選用n臺(tái)主變壓器的容量之和，應(yīng)當(dāng)大于等于最大綜合計(jì)算負(fù)荷，即nSN≥式中：SNSmax1.3.1.2校驗(yàn)條件當(dāng)一個(gè)變電站中任意一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余一臺(tái)或數(shù)臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)該能夠滿足整個(gè)變電站最大綜合負(fù)荷的70%，且計(jì)及過各種負(fù)荷情況后，能夠同時(shí)滿足所有Ⅰ類、Ⅱ類的負(fù)荷。(n?1)S(n據(jù)表2-2中的已知條件，代入以上三式中，求得主變額定容量為S1.3.1.3近期中應(yīng)裝設(shè)的臺(tái)數(shù)SN≥因SN=1801.3.3主變壓器型式選擇選擇主變壓器的型式，主要包括：相數(shù)的選擇、繞組數(shù)的選擇、繞組連接方式的選擇、調(diào)壓方式的選擇等方面。1.3.3.1相數(shù)選擇變壓器分為三相變壓器和單相變壓器組，在330kV及以下電壓等級(jí)的變電站中，實(shí)際通常選用選用三相變壓器。由于變壓器組售價(jià)高、占地面積較大，而且相較于三相變壓器來講運(yùn)行費(fèi)用更高。綜合考慮運(yùn)輸、造價(jià)等因素，本所主變壓器選用三相式變壓器。1.3.3.2繞組數(shù)選擇變壓器根據(jù)繞組的數(shù)量可劃分為雙繞組、三繞組、自耦型和低壓繞組的分裂型。本變電站內(nèi)由于要求裝設(shè)高壓并聯(lián)補(bǔ)償裝置，所以在設(shè)計(jì)時(shí)選擇采用了三繞組的變壓器。1.3.3.3繞組連接方式我國(guó)規(guī)定110kV及以上電壓等級(jí)均需要采用中性點(diǎn)直接接地，即大電流接地系統(tǒng)，就需要采用“YN”連接來取得中性點(diǎn)；35kV系統(tǒng)采用“yn”進(jìn)行連接，10kV系統(tǒng)采用“D”進(jìn)行連接，以控制或去除三次諧波對(duì)電壓質(zhì)量、波形和電網(wǎng)的負(fù)面影響。所以目前本站主變壓器接線采用組別為“YN,yn0,d11”的接線方式。1.3.3.4調(diào)壓方式和分接頭的確定變壓器調(diào)壓方式主要包括有：通電帶有負(fù)載直接調(diào)壓（有載調(diào)壓）、斷電切換（無勵(lì)磁調(diào)壓、無載調(diào)壓）兩種。因本站母線電壓受系統(tǒng)運(yùn)行模式改變影響很小，電壓波動(dòng)也比較較小，故可以選擇無載調(diào)壓。采用無載調(diào)壓的變壓器分接頭檔位比采用有載調(diào)壓變壓器要少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。1.3.3.5變壓器冷卻方式變壓器的冷卻方式主要包括四種類型：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水（風(fēng)）冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。目前所投入使用的各種大容量變壓器通常都是采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷方式，本所主變壓器采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。1.3.3.6主變壓器中性點(diǎn)絕緣水平主變壓器中性點(diǎn)絕緣水平有兩種類型：全絕緣和分級(jí)絕緣。采用分級(jí)絕緣的經(jīng)濟(jì)效益很明顯，且產(chǎn)品運(yùn)輸、安裝方便，但是由于采用分級(jí)絕緣的變壓器必須在中性點(diǎn)直接接地的情況下運(yùn)行。所以本所主變壓器選用中性點(diǎn)分級(jí)絕緣。根據(jù)以上各個(gè)功能方面的要求進(jìn)行選擇，最終確定的主変壓器型號(hào)等參數(shù)見表2-3中。表2-3變電站主変壓器型號(hào)選擇結(jié)果型號(hào)額定容量（kVA）額定電壓/kV損耗/kW空載電流（%）高/中/低空載