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石家庄铁道大学毕业设计
第4章 变电站设计
4.1 变电站选址
4.1.1 变电站选址的重要意义
变电站规划是电网规划的重要组成部分，要确定合理的电网结构，必须首先确定变电站的位置，使变电站规模和供电范围最佳。
变电站站址的布局直接影响着网架结构的优劣，确定变电站的位置是城市电网规划中介于电力负荷预测和网络结构优化之间的关键环节，其结果直接影响未来电力系统的走线、网络结构、电网投资、运行经济性、供电可靠性及电能质量等。
4.1.2 变电站选址原则
(1)靠近负荷中心，以减少线路投资和电能损失。 (2)靠近道路，方便大型设备的运输和线路进出。
(3)避开易燃易爆和严重污染地区，注意对周围环境和邻近军事设施、飞机场、导航台等的影响。
(4)尽可能远离通信设施，避免发生接地故障时变电所电位升高，对邻近通信设施产生危险影响。
(5)符合防洪防震等有关要求。
4.1.3 变电站选址方法
传统的规划方法是以方案比较为基础，由专家指定若干可行方案，通过技术经济比较进行决策。
近三十年来，随着计算机技术和优化理论的迅速发展，许多电力系统专家致力于应用计算机技术来解决电网规划问题，从而大大提高了规划速度和质量，给传统的电网规划注入了新的活力。
4.1.4 变电站选址的基本思路
(1)紧密结合城市发展和地区规划属性，确定规划供电区域。
(2)以变电站建设和运行费用最小为目标，确定变电站经济供电半径，变电站经济容
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量，变电站个数。
(3)以变电站经济供电半径和变电站个数为基础，以变电站覆盖圆覆盖供电区域内所有负荷为目标，确定变电站站址。
(4)综合城市发展规划及站址选择原则，对站址进行适当修改。
变电站站址一经确定就要做好变电站的总体规划。总体规划是建站的总的安排，既在拟建变电站的场地上，对变电站的站区、生活区、水源地、进出线走廊、道路、供排水管线、防排洪措施、施工、扩建等项目工程用地进行安排、布置。按照工艺要求、安全运行、经济合理、有利管理、方便生活的原则，在技术经济论证的基础上，进行合理布局与全面规划。
变电站的总体规划是总布置设计的首要环节，只有在正确的总体规划指导下，才能设计出好的总布置，总体规划一般采用以下方法和步骤：
第一:在已取得的建站地形图、地质资料、进出线路径规划、城镇及工业区规划图的基础上进行规划。
第二：先标出站区位置及范围，再依次标出各级电压进出线方位，并与站内相对应的配电装置方位一致，表明进出线回路及走廊宽度；进站道路接引点和路径；站区主要的出入口位置；水源地及供水管线走径、取水设施及建筑物；排水设施、排放点位置及排水管走径；生活区位置等。
4.1.5 变电站选址
考虑当地的交通状况及供电范围，决定将变电站建在本区省道324的交界处的东北方向。
图4-1 变电站的选址
此地位于县郊，村庄分布稀疏、交通便利，110kv变电站经济供电半径为120公里，
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能满足当地经济发展的需要。
4.2 变压器的选择
4.2.1 变压器容量和台数的选择
4.2.1.1 变压器容量的选择原则
(1)按电网发展规划选择主变容量
主变容量一般按变电所建成后5—10年的发展规划负荷选择，并适当考虑到远期10—20年的负荷发展。对于城市郊区变电所应与城市发展规划相结合。一般采取负荷平衡法选择变电所主变容量。
(2)按电压等级选择主变容量
变电所主变容量选择的一般原则为电压等级越高，变电所密度低，主变容量就选择的越大。电压等级低、变电所密度高，一般变电所容量可选择的小些。
(3)根据变电所所带负荷的性质和电网结构选择主变容量
对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器在计及过负荷能力时，在允许时间内应保证用户的一级及二级负荷；对于一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%——80%。
(4)同级电压的单台变压器容量的级别
同级电压的单台变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行主变容量的系列化、标准化。
在一个地区的电网中，同一级电压的主变单台容量不宜超过三种。一般在同一变电所中同一级电压的主变压器宜采用相同容量规格。否则将会给变电所的运行检修带来麻烦。
35kv变电所单台主变容量一般选用3.15MVA、4.00MVA、6.3MVA及8.00MVA。110kv变电所单台主变容量一般选用31.5MVA\\40MVA\\50MVA三种。220kv变电站单台主变容量一般选用120MVA\\180MVA两种规格。
(5)按容载比确定主变的容量
在选择变电所单台主变容量及变电所主变总容量时，应考虑变电容载比，即电网变电所主变压器容量，在满足供电可靠性的基础上与对应的网供最大负荷之比值，容载比是宏观控制变电总容量的指标，也是合理选择变电所主变容量的主要依据之一。
国家《城市电力规划设计导则》中规定，电网容载比一般为220kv电网：1.6—1.9；35—110kv电网：1.8—2.1。
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(6)按负荷密度选择变电所主变压器的容量
供用电负荷密度高的经济开发区，一般应建设大中型变电所，电压等级为110kv、220kv。变电所容量一般较大。
近年来，由于城市建设的迅速发展和经济的繁荣，电力负荷大幅度增长，有的城市负荷密度已达几十万kw/km2。可按以下公式选择：
P=PdSj S=P/COSΦ (4-1) 式中，S——主变容量(KVA)；
Pd ——负荷密度(kw/km2)； Sj ——经济开发区用电面积(km2)；
cosΦ ——功率因数。
4.2.1.2 变压器台数的确定
变电所变压器台数的确定，应根据地区供电条件、负荷性质、供电负荷大小、运行方式、供电可靠性等条件进行综合考虑。变电所当一台变压器退运时，其余变压器必须保证向下一级配电网供电，即满足N-1准则，满足变电所供电的可靠性。
35—220kv变电所一般应配置两台或以上变压器，当一台变压器退运时，其负荷自动转移至正常运行的变压器，此时变压器的负荷不应超过其短时允许的过载容量，以及通过电网操作将变压器的过载部分转移至冲压电网。符合这种要求的变压器运行率计算如下：
T=KP(N-1)/NP*100% (4-2) 式中，T——变压器运行率；
K——变压器短时允许过载率；
N——变压器台数；
P——单台变压器额定容量。
变电所中变压器越多，其利用率越高，供电可靠性也越高。变电所主变台数不宜少于两台，最多不宜多于四台。 4.2.1.3 本站变压器容量和台数的确定
由负荷预测的结果知，本经济开发区面积23.78平方公里，负荷密度为4000kw/km2 ，由公式(4-1)按负荷密度选择变压器容量和台数如下：
P=PdSj=4000*23.78=95120kw2， S=P/COSφ=100126.32KVA
所以由以上计算结果，选择两台50MVA的变压器即可。
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