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。电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。电力系统及变电所的设计首先要对电力系统进行分析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。
经过对电力系统的正确分析才能选择变电站的正确设计方案，电力系统的分析应满足以下几点：
1、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。
2、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。
3、变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。
4、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。
2.2 负荷分析
2.2.1 110kv负荷分析
表2-1 110kv负荷分析
用户名称 炼钢厂 最大负荷（KW） 42000 cosφ 0.95 回路数 2 重要负荷百分数（％） 65 2.2.2 10kv负荷分析
表2-2 10kv负荷分析
序号 1 2 3 用户名称 矿机厂 机械厂 汽车厂 最大负荷（KW） cosφ 1800 900 2100 0.95 回路数 2 2 2 重要负荷百分数 62 4 5 6 电机厂 炼油厂 饲料厂 2400 2000 600 2 2 2 根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，即一级负荷、二级负荷、三级负荷。等级不同，对电力系统供电可靠性与稳定性的要求也不同。
如果停电，一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型的设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的发展，负荷等级不同，对供电的要求也不相同：对于一级负荷，必须有二个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个独立电源点供电。对于二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。
由上表可知，在110KV及10KV负荷中，各车间的负荷比较大，若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，为满足公司的正常生产任务和对员工的生命财产的考虑，必须保证其供电可靠性。因此其都属于一级负荷。
第3章 主变压器的选择
3.1. 主变压器的选择依据
3.1.1 主变容量的考虑原则
1 只装一台主变压器的变电所
主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要 SN.T≥S30
2装有两台主变压器的变电所
每台变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件
Ⅰ.任一台变压器单独运行时,易满足总计算负荷S30的大约60%～70%的需要,即: S30=(0.6～0.7) S30
Ⅱ.任一台变压器单独运行时,应满足全部一二级符合的需要 即: S30 ≥S30(Ⅰ+Ⅱ)
3 车间变电所主变压器的单台容量选择
车间变电所主变压器的单台容量一般不宜大于1000KV.A，对装设在二层以上的电力变压器,应考虑其垂直与水平运输对通道及楼板荷载的影响。如果采用干式变压器时,其容量不易大于630KVA，对居住小区变电所内的油浸式变压器单台容量不易大于630KVA.适当考虑负荷的发展，应适当考虑今后5～10年电力负荷的增长,留有一定的余地,干式变压器的过负荷能力较小,更宜留有较大的裕量。又参考《电力工程电气设计手册》中的第五章P214的规定：
（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。
（2）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。（主要考虑备用品，备件及维修方便）。
变电站主变压器台数和容量的最后确定,应结合主接线方案,经技术经济比较择优而定。根据以上对主变压器的分析.该变电站的负荷大多为一二级负荷,主变压器选为二台主变。
3.1.2 主变台数的考虑原则
选择主变压器台数时应考虑下列原则
应满足用电负荷对供电可靠性的要求,对供有大量一二级负荷的变电所,应采
用两台变压器,以便当一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器对一二级负荷继续供电.对只有二级负荷而无一级负荷的变电所,也可以只采一台变压器,但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源或另有自备电源。
1. 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所也可以考虑采用两台变压器。
2. 除上述两种情况外,一般车间变电所宜采用一台变压器.但是负荷集中且容量相当大的变电所,虽为三级负荷,也可以采用两台变压器。
3. 在确定变电所主要变压器台数时,应适当考虑负荷的发展留有一定的余地。
3.2 变电所主变压器形式与容量的确定
3.2.1 主变压器容量确定的要求
1.主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。
2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。S总=60.6MVA由于上述条件所限制。故选两台63000KVA的主变压器就可满足负荷需求。
3.2.2 变压器形式的选择
1 变压器相数的确定
根据：若站址地势开阔，不受运输条件限制时，在330KV及其以下的发电厂和变电所中，均采用三相变压器。
2 变压器绕组数量的选择
在《电力工程电气设计手册》和相应规程中指出：在具有三种电压的变电所中，如果通过主变压器各绕组的功率达到该主变压器容量的15%及以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功功率补偿设备时，主变宜采用三绕组变压器。结合本次设计的具体实际情况，都应选择三绕组变压器。
3 绕组连接方式
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，由主变容量选
择部分的计算数据，明显满足上述情况。故本市郊变电所主变选择三绕组变压器。 参考《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Y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，为取得中型点，所以都需要选择YN的连接方式。，而6-10KV侧采用△型的连接方式。
故本次220KV变电站主变应采用的绕组连接方式为：YN，?。
4.变电站主变压器型式的选择
具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；35kV采用Y０连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用 连接。
故市郊工业变电所主变应采用的绕组连接方式为：YNyn0?11
5 调压方式的确定
常用的调压方式手动调压和有载调压。手动调压用于调整范围±2×2.5％以内；有载调压用于调整范围可达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。
规程规定，在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于维修)。对于200kv站以往设计由于任务书已经给出系统能保证本站220kv母线的电压波动在+5-0％之内，所以可以采用手动调压方式。
综合以上分析，本设计中该市郊工业变电站的主变宜采用有载调压方式。
6 主变压器的冷却方式
根据型号有：自然风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。按一般情况，220KV变电站宜选用自然风冷式。
7 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，而本站220KV与110KV是中性点直接接地系统，且其多用于220KV及以上变电所，发电机升压及联络变压器。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
220KV降压变电所电气一次部分设计完整.doc
