3 主变压器选择和电气主接线设计
3.1 主变压器选择
在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。利用上节的有关负荷计算结果和以下国家能源部颁发的《110kV变电所设计技术规程》中有关规程，便可选择主变的台数、容量和型式。
第4.1.1条 主变压器容量和台数的选择。凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷。
第4.1.2条 与电力系统连接的110kV变压器，若不受运输条件的制，应选用三相变压器。
第4.1.4条 110kV具有三种电压的变电所中，如通过主变各侧绕组的功率均达到该主变容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。
3.1.1 主变台数选择
根据《河南省电力公司“两型一化”设计建设实施细则》，通过综合比较，可知本变电所最终选择3台主变压器，考虑到变电站可靠性，近期上2台，互为备用。
3.1.2 主变容量选择
变电所主变容量，一般应按年远景负荷来选择。根据城市规划负荷性质电网结构等综合因素确定主变容量。
(1) 按规划5~10年选择，并考虑远期10~20年发展，对城郊变，应与城市规划相结合。
(2) 由变电站带负荷性质及电网结构决定主变容量，对有重要负荷变电站，应考虑一台主变停运时期于主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷，对一般变电站，当一台主变停运时，其余主变应保证其余负荷的60~70%。
(3) 同级电压单台降压容量不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化。
- 7 -
(4) 对城市的郊区一次变，在中、低压侧构成环网下，装两台。 (5) 对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台。
(6) 对规划只装两台，其主变基础按大于主变容量的1~2级设计以便发展时宜更换。
1) 选择条件
所选择的n台主变压器的容量nSN ，应该大于等于变电所的最大综合计算负荷Smax，即
nSN?Smayx (3.1)
式中 n—— 主变台数，为3台。
SN—— 主变额定容量，MVA。
2) 校验条件（按远景负荷校验）
装有两台及以上主变压器的容量一般应满足60%~70%的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷S?和大部分II类负荷S??（ 220kV及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷S?和II类负荷S??）即
)N? (n?1S
(n?1)SN?S??S??
(0.6~S0.7)mayx (3.2)
(3.3)
联立以上两式，求它们的最大值，然后查变压器容量表，即得主变额定容量。
根据负荷计算的已知条件，代入以上，求得主变额定容量，本所选择SN为31.5MVA，变压器远期规划3台，考虑到变电站的可靠性，近期建设两台变压器，互为备用。
具体计算过程见计算书。
3.1.3 主变型式选择
主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组合、容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、全绝缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点接地方式等。
3.1.3.1 相数的确定 主变采用三相或单相，主要考虑变压器的容量、制造水平、可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电所
- 8 -
中，一般都应选用三相变压器。本所交通便利，综合考虑本所主变决定选用三相式。
3.1.3.2 绕组数的确定 因为本变电站有两个电压等级，故本所主变选用双绕组普通式。
3.1.3.3 冷却方式的确定 主变的冷却方式，主要有自然风冷、油浸水冷、强迫油循环水（风）冷、强迫空气冷却、强迫油循环导向冷却等。本所容量较底，考虑综合经济效益，本所主变采用自然风冷。
3.1.3.4 调压方式 主变调压方式有无载调压和有载调压两种。本所直接供给用户，为保证用户用电质量，本所采用有载调压。
3.1.3.5 绕组接线组别的确定 我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”连接；35kV采用“Y”连接，35kV以下采用“D”连接。“D”连接具有限制或消除三次谐波对电源和电压质量、波形等的不良影响。因此本所主变采用常规接线组别“YN,d11”。
3.1.3.6 主变中性点绝缘水平的确定 主变中性点绝缘水平有两种情况：全绝缘和分级绝缘。采用分级绝缘的经济效益是很明显的，且运输安装较方便，但必须采用主变中性点（高压侧）装设专用避雷器加以绝缘保护。所以本所主变高压侧选用中性点半绝缘（分级绝缘的一种）。
表3.1选择的主变型号参数表
型号 额定容量 高压侧电压 低压侧电压 连接组别 调压方式 阻抗电压（%）
SFZ7-31500/110 31500kVA 110±8×2.5% 10.5 YNd11 有载调压 10.5 3.2 电气主接线设计
发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和
- 9 -
控制方式的拟定有较大影响。
3.2.1 电气主接线设计的基本要求
对电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性、经济性三方面。
(1) 可靠性
① 断路器检修时，能否不影响供电。
② 断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I类负荷和大部分II类负荷的供电。
③ 发电厂、变电所全部停运的可能性。
④ 大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求 (2) 灵活性
① 调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配断电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求；
② 检修时，可方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；
③ 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。
(3) 经济性
节约投资，占地面积小和年运行费用小。
3.2.2 影响主接线设计的因素
(1) 变电所在系统中所处的地位、作用、规模 (2) 负荷性质及要求 (3) 电压等级及线路回数
(4) 主要设备特点(如六氟化硫断路器) (5) 厂(所)址条件
(6) 配电装置选型(屋内或屋外)
3.2.3 主接线设计的基本内容
(1) 初期与远景工程的主变压器配置
- 10 -
(2) 各电压级主接线的形式
(3) 6~10kV电压级的限流措施 (4) 所用电的选择
(5) 中性点接地方式的确定 (6) 无功补偿
3.3 各电压级电气主接线设计
在进行电气主接线设计时，一般根据设计任务书的要求，综合分析有关基础资料，拟定出2~3个技术上能满足要求的较好方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。
经济比较中，一般只比较各个方案的不同部分，因而不必计算出各方案的全部费用。
3.3.1 110kV侧接线的选择
110kV近期设计回路数为2，远景发展为2回。先列出两个可行方案：单母分段接线和双母线进行比较。
主要比较两个方案的可靠性、灵活性和经济型。
对比一下两种方案：虽然双母线也能满足要求，但其投资大、占地面积大、经济性能差，故不采纳；对于单母线分段接线，将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，可以由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性，且六氟化硫断路器的安全性，可靠性较高，故采用单母线分段接线。
具体比较过程见表3.2。
- 11 -
