新建110k V變電站變壓器設計選擇

劉曉紅

(重慶軌道交通〈集團〉有限公司，中國 重慶 400015)

0 引言

在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統負荷增長情況，并根據電力系統5～10年發展規劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統的穩定性。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絡經濟運行的保證。

在生產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，要根據原始資料和設計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經濟性來選擇主變壓器。

選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數及容量。

1 主變壓器臺數的選擇

由原始資料可知，我們本次所設計的變電所是110kV終端降壓變電所。它是以110kV受功率為主，把所受的功率通過主變傳輸至10kV母線上。若全所停電后，將引起整個供電區域的供電，因此選擇主變臺數時，要確保供電的可靠性。

為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網絡較復雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化。而且會造成中壓側短路容量過大，不宜選擇輕型設備。考慮到兩臺主變同時發生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。

2 主變壓器容量的選擇

主變容量一般按變電所建成近期負荷，5～10年規劃負荷選擇，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規劃相結合，該所近期和遠期負荷都給定，所以應按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據變電所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷的60%～70%。該變電所是按60%全部負荷來選擇。即

其中，n——變電站主變壓器臺數；

Pmax——變電站最大負荷。

雖然本站是一個末端站，但本站是由兩回110kV線路供電，為了保證供電的可靠性、做到雙電源，本站裝設兩臺主變壓器。

根據任務書所述：本站目前最大負荷是29000kVA，所以，將數據帶入上式得到：SN≈17400kVA。考慮變壓器的損耗和負荷的發展，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 主變壓器相數的選擇

當不受運輸條件限制時，在330kV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數時，應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。

本次設計的變電所，位于市郊區，交通便利，不受運輸的條件限制，而應盡量少占地陵，故本次設計的變電所選用三相變壓器。

3.2 繞組數的選擇

由于本所只存在110kV和10kV兩種電壓等級，故選擇雙繞組變壓器。

3.3 主變調壓方式的選擇

為了滿足用戶的用電質量和供電的可靠性，同時要達到無人值班的要求，主變調壓方式現目前國內均選用有載調壓裝置。

3.4 連接組別的選擇

變壓器繞組的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。

全星形接線雖然有利于并網時相位一致的優點，而且全星形接法，零序電流沒有通路，相當于和外電路斷開，即零序阻抗相當于無窮大，對限制單相及兩相接地短路都有利，同時便于接消弧線圈限制短路電流。但是三次諧波無通路，將引起正弦波的電壓畸變，對通訊造成干擾，也影響保護整定的準確度和靈敏度。如果影響較大，還必須綜合考慮系統發展才能選用。我國規定110kV以上的電壓等級的變壓器繞組常選用中性點直接地系統，而且要考慮到三次諧波的影響，會使電流、電壓畸變。采用△接法可以消除三次諧波的影響。故本次設計的變電所，選用主變壓器的接線組別為：Y，D11接線。

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：自然風冷卻，強迫油循環風冷卻，強迫油循環水冷卻。

自然風冷卻：一般只適用于小容量變壓器。

強迫油循環水冷卻，雖然散熱效率高，節約材料減少變壓器本體尺寸等優點。但是它要有一套水冷卻系統和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以，選擇自然風冷。

綜上所述，本站主變壓器型號選擇SFZ9-20000/110型自然風冷有載調壓變壓器。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