新建110k V變電站變壓器設(shè)計(jì)選擇

劉曉紅

(重慶軌道交通〈集團(tuán)〉有限公司，中國(guó) 重慶 400015)

0 引言

在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶(hù)輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。

在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙值組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，在滿(mǎn)足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器。

選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。

1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是110kV終端降壓變電所。它是以110kV受功率為主，把所受的功率通過(guò)主變傳輸至10kV母線(xiàn)上。若全所停電后，將引起整個(gè)供電區(qū)域的供電，因此選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。

為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過(guò)大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。

2 主變壓器容量的選擇

主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，5～10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來(lái)選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性能的變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的60%～70%。該變電所是按60%全部負(fù)荷來(lái)選擇。即

其中，n——變電站主變壓器臺(tái)數(shù)；

Pmax——變電站最大負(fù)荷。

雖然本站是一個(gè)末端站，但本站是由兩回110kV線(xiàn)路供電，為了保證供電的可靠性、做到雙電源，本站裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。

根據(jù)任務(wù)書(shū)所述：本站目前最大負(fù)荷是29000kVA，所以，將數(shù)據(jù)帶入上式得到：SN≈17400kVA?？紤]變壓器的損耗和負(fù)荷的發(fā)展，本站選擇主變壓器的容量為SN＝20000kVA。

3 主變壓器型式的選擇

3.1 主變壓器相數(shù)的選擇

當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來(lái)選擇。

本次設(shè)計(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占地陵，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。

3.2 繞組數(shù)的選擇

由于本所只存在110kV和10kV兩種電壓等級(jí)，故選擇雙繞組變壓器。

3.3 主變調(diào)壓方式的選擇

為了滿(mǎn)足用戶(hù)的用電質(zhì)量和供電的可靠性，同時(shí)要達(dá)到無(wú)人值班的要求，主變調(diào)壓方式現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)均選用有載調(diào)壓裝置。

3.4 連接組別的選擇

變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。

全星形接線(xiàn)雖然有利于并網(wǎng)時(shí)相位一致的優(yōu)點(diǎn)，而且全星形接法，零序電流沒(méi)有通路，相當(dāng)于和外電路斷開(kāi)，即零序阻抗相當(dāng)于無(wú)窮大，對(duì)限制單相及兩相接地短路都有利，同時(shí)便于接消弧線(xiàn)圈限制短路電流。但是三次諧波無(wú)通路，將引起正弦波的電壓畸變，對(duì)通訊造成干擾，也影響保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度。如果影響較大，還必須綜合考慮系統(tǒng)發(fā)展才能選用。我國(guó)規(guī)定110kV以上的電壓等級(jí)的變壓器繞組常選用中性點(diǎn)直接地系統(tǒng)，而且要考慮到三次諧波的影響，會(huì)使電流、電壓畸變。采用△接法可以消除三次諧波的影響。故本次設(shè)計(jì)的變電所，選用主變壓器的接線(xiàn)組別為：Y，D11接線(xiàn)。

3.5 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(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。

自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。

強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。所以，選擇自然風(fēng)冷。

綜上所述，本站主變壓器型號(hào)選擇SFZ9-20000/110型自然風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器。其中，額定容量SN=20000kVA,額定電壓比U1N/U2N=110±3×2.5%/10.5kV，短路電壓百分值 Ud%=8