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110kV降压变电站电气一次部分设计
第三章 变压器的选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器。只供本厂（站）用电的变压器，称为厂（站）变压器或成为自身变压器。
3.1 主变压器的选择
3.1.1 主变压器台数的选择
为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站由两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。
3.1.2 主变压器型式的选择
(1)相数的确定
容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资少、占地少、损耗少，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。
(2)绕组数的确定
在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧撞无功功率补偿时，宜采用三绕组变压器。
(3)绕组连接方式的确定
变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，负责不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星接和三角形接法，高、中、低三测绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用星接，35kV也采用星接，其中性点通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用角接。
(4)结构型式的选择
①升压型：铁芯——中压绕组——低压绕组——高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。
②降压型：铁芯——低压绕组——中压绕组——高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。
③应根据功率传输方向来选择结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。
(5)调压方式的确定
变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变压器分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运行，因为有在分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电所变压器配置，应采用无载调压变压器。
3.1.3 主变压器容量选择
变电站主变压器容量一般按建站后5～10年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷Smax 的50%～70%（35～110kV变电站为60%），或全部重要
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负荷（当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时）选择。
SN=0.6(1+5%)8Smax/(N-1) MVA （3.1）
式中： N为主变压器台数
3.1.4 主变压器型号的选择
由所给材料可知：
10kV侧 Plmax=3.6MW
35kV侧 Plmax=10MW
高压侧 Plmax=3.6+10=13.6MW
变电所用电负荷Pz为：
Pz=0.16MW
所以变电所最大负荷Smax为：
Smax=13.6+0.16=13.76MW 8
则Sn=0.6(1+5%)Smax/(N-1)=0.6×13.76×（2-1）=12.198MVA
由以上计算，查《发电厂电气部分》第481页，选择主变压器型号如下：
表3.1 主变压器的型号及参数
型号及容量（kVA） SFSL1-15000/110 额定电压（kV） 高 中 低 连接组 损耗（kV） 空 载 短 路 阻抗电压（%） 高 中 高低 中低 6 空载电 流（%） 121±838.5±2×2.5% ×2.5% 10.5 YN,yn0,d11 22.7 120 10.5 17 1.3 其容量比为：15000/15000/15000 3.2 站用变压器的选择
3.2.1 站用变压器选择的基本原则
站用变压器是本变电站提供动力的变压器，它一般有两个用途，一是供给变电站使用的低压交流电源，二是在10kV侧形成人为的中性点，同消弧线圈相结合，用于10kV发生接地时补偿接地电容电流，消除接地点电弧。它向本变电站区域的用电设备提供电力，其选择应当满足本变电站区域的用电量需求，还要考虑在满足最基本供电质量前提下，将短路电流水平降到最低，以降低初投资额度。
阻抗电压几条亚形式的选择，宜使在接点电压及站用电负荷正常波动范围内，站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的±0.5%。
变压器的额定容量必须保证用机械及设备能从电源获得足够的功率。
在此方案中站用变压器选择的型号为：SC10－160／10，站用电位：160kVA。所选型号变压器可以满足最基本供电质量，并将短路电流水平降到最低。
3.2.2 站用变压器型号的选择
站用变压器：
表3.2 站用变压器的型号及参数 型号 SC10--160/10 额定容量 160 额定电压 10.5/0.4 连接组 Y,yn0 空载 480 8
损耗W 短路 1860 阻抗电压（%） 空载电压（%） 4 1.3
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第四章 短路电流计算
本章讲述短路计算的方法，包括等值网络图，变压器参数计算，短路点的确定，短路电流计算，用于检验设备的动，热稳定。
4.1 短路电流计算的目的、规定与步骤
4.1.1 短路电流计算的目的
在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面： 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。
在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全，可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定：计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。
4.1.2 短路电流计算的一般规定
（1）计算的基本情况
①电力系统中所有电源均在额定负载下运行；
②所有同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁)； ③短路发生在短路电流为最大值时的瞬间； ④所有电源的电动势相位角相等；
⑤应考虑对短路电流值有影响的所有元件,但不考虑短路点的电弧、电阻对异步电动机的作用,仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 （2）接线方式
计算短路电流时所用的接线方式,应是可能发生最大短路电流的正常接线方式(即最大运行方式),不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
4.1.3 短路电流计算步骤
（1）选择计算短路点； （2）画等值网络图；
首先去掉系统中的所有分支，线路电容，各元件的电阻； 选取基准容量和基准电压(一般取各级的平均电压)； 将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗； 绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号； （3）化简等值网络：为计算不同短路点的短路值,需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗； （4）求计算电抗；
由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值(运算曲线只作到)； 计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量； 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。
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4.2 变压器的参数计算及短路点的确定
4.2.1 变压器参数的计算
基准值得选取：SB=100MVA，UB取联络侧平均额定电压。 (1)主变压器参数计算
由表1.1查明可知，U12%=10.5 U13%=17 U23%=6
U1%=0.5(U12%+ U13%-U23%)=0.5(10.5+17-6)=6 U2%=0.5(U12%+ U23%-U13%)=0.5(10.5+6-17)=-0.25 U3%=0.5(U13%+ U23%-U12%)=0.5(17+6-10.5)=6.25
电抗标幺值： X1=(U1%÷100)×(SB÷SN)= (10.75÷100)×(100÷15)=0.72 X2=(U2%÷100)×(SB÷SN)= (-0.25÷100)×(100÷15)=-0.017 X3=(U3%÷100)×(SB÷SN)= (6.25÷100)×(100÷15)=0.42 (2)站用变压器参数计算： 由表1.2查明， Ud%=4
X4=( Ud%÷100)×(SB÷SN)= (4÷100)×(100÷0.16)=25 (3)系统等值电抗XS=r1l1(SB÷UB2)=65×0.4×(100÷1152)=0.197
4.2.2 短路点的确定
此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110kV进线处短路与变压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点：在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。
依据本变电站选定的主接线方式，设备参数和短路点选择，网络等值图如下：
S0.197/Xsd-1110kV10kV0.4kV0.72/X10.163/X325/X4-0.017/X2d-3d-4d-235kV
图4.0 网络等值图
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