变电所主变压器台数与容量选择

变电所主变压器台数与容量选择

柳正志

（通化钢铁集团股份有限公司吉林省通化市134003）

摘要：变电站的设计必须贯彻党的有关原则和政策。不断总结设计实践经验。在保证安全运行和经济合理的条件下，努力简化布线，紧凑布局，逐步提高自动化水平，并积极谨慎慎蘑地采用新技术。

关键词：变电所；主变压器；台数与容量；

一般情况下，车间变电所会布置一台变压器，但是对于一些容量比较大、负荷较为集中的变电所，可以布置两台以上的变压器。

一、确定主变压器

1.供电电压的条件要求。使用线路阻抗为0．38Ω／km、长度为300m的10KV降压变电所电缆来进行受电。（1）按照200MVA容量计算工程总降压变电所10KV母线上的短路容量。（2）工厂总降压变电所10KV限流保护设备的整定时间为2s（3）变电所负功率因素最最小值不应小于0．9。

2.变压器的选择。由于本工厂属于二级负荷，通过对计算出的功率因素，然后参考主变压器选取的原则，在保证供电安全的基础上，为了最大限度的节省运营成本，决定使用两台变压器布置在车间，并保证一次补偿容量为650．1kV·A，考虑到15％余量后的总容量为S30＝（1＋15％）×650．1＝747．6KV．A，计算出变压器的容量大小为SN．T＝（0．6～0．7）S30＝（448～523）KV．A，最终确定变压器的额定容量为500KV，按照不同的冷却方式可以将变压器分为：干式、油浸式、蒸发冷却式三类，其中蒸发冷却式变压器对自然环境有害，因此不予考虑。结合相关规定要求以及本工程施工任务书的要求，本变电所是室内安装的，综合考虑后，使用干式变压器。

二、主变压器容量的选择

1.变电站主变压器容量应根据地区供电条件、负荷性质、运行方式和用电容量等条件进行综合考虑。总的来说，对主变压器容量大小的选择，取决于区域负荷的现状和增长速度、上一级电网提供负载的能力、与之相连接的配电装置技术和性能指标，取决于负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低等因素。

2.主变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要，即满足全部用电设备总负荷的需要，以便投入运行后能常年经济运行，避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站主变压器容量的合理选择要考虑变压器最佳负荷率，运行效率要高、损耗要低的要求。单台主变压器容量的选择不宜过大或过小，单台容量应根据供电区域的负荷密度进行选择，要预留负荷发展和扩建的可能，实现变电站容量由小到大。投产初期主变压器的负载率尽量接近最佳经济运行负载系数，最大负荷利用小时数大于3000h时可取0.6～0.7，最大负荷利用小时数小于3000h时可取0.75～1.00。主变压器容量应满足5～10年规划负荷的需要，为今后供电区域负荷增长保留足够的容量裕度，防止不必要的扩建和增容。

3.对于扩建、改造的变电站，主变压器容量的选择要与站内原有的主变压器技术参数相匹配。主变压器并列运行是变电站变压器经济运行的有效方式，在扩建、改造变电站时，新增或改造的主变压器与变电站内现有主变压器应能满足并联条件，即联结组别与相位关系相同；电压和变压比相同，允许偏差相同，调压范围内的每级电压相同；防止二次绕组之间因存在电势差产生环流；短路阻抗相同，控制在10%的允许偏差范围内，容量比为0.5～2.0。

4.主变压器容量的选择要考虑变压器的经济运行。对一般负荷的变电站，一般装设2台及以上主变压器，保证供电运行方式灵活。当负荷增加到1台变压器的容量不够用时，采用并列投入第二台变压器；当负荷减少到不需要2台同时供电时，可将其中的一台变压器退出运行；并列运行的主变压器发生故障时，要迅速将故障变压器退出运行，用另外一台主变压器正常供电，减少故障和检修时停电范围，增加企业收益，达到安全可靠供电的目的。

5.主变压器容量的选择要考虑变电站“N-1”和“手拉手”供电方式。满足“N-1”供电准则的变电站的主变压器容量可适当减少。一般认为配电变压器负荷率为额定容量的70%～80%较合适，对主变压器则应尽量按最大需求量选择容量。当任何一台变压器停运时，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，以后再通过电网操作将变压器的过载部分转移。另外，对变电站密集区，由于变电站之间存在联络供电线路，变电站之间可以“手拉手”互供，主变压器容量的选择也可以适当减小。正常条件下分区域各自供电，当不能满足供电输出时，通过运行方式的调整，可以靠周边的变电站通过联络线带部分负荷。

6.主变压器容量的选择还要考虑国家降损节能政策和变压器长期运行中的功率损耗。对新上的变压器应优先选用损耗参数良好、节电效果明显、经济效益好、投资收回期短的新型变压器，符合国家相关能效标准。这样，虽然短期增加了购买设备的投资，但采用新型的变压器能够节约能源，减少电能量损耗，多投资部分靠节约电能量的电费，短时期即可收回。

三、选择总配变电所主接线方案

虽然该变电所负荷率小，不过由于其为二级负荷，对运行可靠性的要求比较高。主要由10KV高压点来进行供电，按照上述的设计要求和原则，对下述两种方案进行了对比：

1.方案一。方案一的主接线方式见图1。方案一的优点：方案一具有良好的灵活性以及可靠性，通过倒换操作两组母线隔离开关可以使母线的供电不会中断，不管是检修哪一个回路母线侧的隔离开关，只要关闭此回路的供电即可。在对任意回路断路器进行检修时，可以使用母联断路器取代工作，未来拓展也较为方面，适用于容量较大、线路回路比较多场所。

图1方案一低压双母线和高压侧无母线单母线接线图

方案一的缺点：（1）当变电所的运行方式发生变化后，毋需要对母线的隔离开关进行倒闸操作，流程比较繁琐，且很容易出现误操作，引起设备事故和人身事故。（2）在检修任何一个回路的断路器时，都需要对回路进行短时间的停电。（3）系统配置相对较为复杂，使用的母线较长，用到的隔离开关数量也比较多。不论是投资还是占地面积都显著增加。

2.方案二。方案二的接线方式见图2。

图2低压侧单母线和高压侧无母线变电所主接线图

方案二良好的稳定性，当任何一个电源进线或者变压器无法正常工作时，另外一根变压器低压侧可以闭合低压母线的分段开关，并在短时间内恢复正常供电。系统中方案二良好的稳定性，当任何一个电源进线或者变压器无法正常工作时，另外一根变压器低压侧可以闭合低压母线的分段开关，并在短时间内恢复正常供电。系统中使用备用电源自动投入装置安装在两部变压器低压线路的一侧。在实际运行的过程中，如果其中的一个变压器低压开关侧因失压而产生跳闸现象时，那么电源自动投入装置会使另一个变压器的低压侧以及低压母线分段自动进行合闸，并将供电恢复到正常状态下。

3.综合比较两种方案的应用价值。对比方案一和方案二，方案二的整体操作流程简单、方便，灵活性佳，而方案一整体操作过程繁琐，需要投入大量的精力和费用来进行维护。方案一的稳定性比方案二稍好。但是，方案二在检修任意一个回路的断路器时，各回路都需要短时间的停电。方案一和方案二的安全性都可以满足要求，在保证人身安全、设备安全方面均有良好的效果。方案一和方案二相比，方案一用到的母线比较长，使用的断路器数量也比较多，初期的投资成本高，线路维护的工作量较大，导致其运营成本高。结合本工程的工作条件和工作环境来看，本工厂属于二级负荷，所以选择方案二作为主接线方案。

总之，变电所中变压器越多，其利用率越高，供电可靠性也越高。变电所主变压器台数不宜少于2台，最多不宜多于4台，一般情况下3台主变压器就能满足供电要求。

参考文献：

[1]何萍．浅谈变电所主变压器台数与容量选择.2017.

[2]王秀英，变电所主变压器台数与容量选择的分析.2017.