编号：1151401127课程设计（2011级本科）题目：电力变压器台数和容量的最佳方案设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：谭小峰指导教师：刘永科职称：副教授完成日期：2014 年7 月 1 日二○一四年七月目录1 前言1.1 设计任务书 (1)1.2基础资料 (3)2 主接线方案的选择 (4)3变压器的选择 (5)3.1 变压器容量的选择 (5)3.2 变压器台数的选择 (5)4方案中变压器容量的经济比较 (5)4.1 变压器经济比较 (5)4.2 综合费用比较 (7)4.3 动态比较 (7)附电气主接线图 (9)全文总结 (10)前言变电站内变压器容量和台数是影响电网结构、供电安全可靠性和经济性的重要因素，而容量大小和台数多少的选择往往取决于区域负荷的现状和增长速度，取决于一次性建设投资的大小，取决于周围上一级电网或电厂提供负载的能力，取决于与之相联结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，取决于变压器单位容量造价、系统短路容量和运输安装条件等等，近几年随着变压器制造技术的不断提高，变压器自身质量和安全运行水平大幅度提高;变压器空载损耗下降的幅度大，变压器经济运行的负载率得到不断降低;又国家节能减排政策，鼓励企业开展经济运行工作;建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，国内尚无明确具体的规定，也是随技术水平提高不断完善的一个系统工程，一般根据常规经验和规划者的观点来进行;结合相关规程制度，作者认为一般都应考虑如下因素：(1)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计算负荷的需要，避免变压器长期处于过负荷状态运行。

新建变电站变压器容量应满足5-10年规划负荷的需要，防止不必要的扩建和增容，也减少因为扩建增容造成的大面积和长时间停电;对较高可靠性供电要求的变电站一次最好投入两台变压器，变压器正常的负载率不大于50%为最好。

(2)对于供电区域内有重要用户的变电站，应考虑一台变压器在故障或停电检修状态下，其它变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般负荷的变电站，任何一台变压器停运，应能保证全部负荷的70%-80%的电力供应不受影响，城区变电站变压器台数和容量应满足N-1的要求。

河西学院本科生课程设计任务书 设 计 题 目电力变压器台数和容量的最佳方案设计 作 者 姓 名 谭小峰 学院、专业、年级 物电学院电气工程及其自动化专业11级指导教师姓名、职称刘永科 副教授 任务下达日期 2014年5月20日 1.设计内容1.1设计内容一般变压器台数的选族原则是当工厂负载属于三级负载时，或只有极少量的一、二级负载，并且可以从就近的其他供电点获取6-10kv 的独立备用电源时，可考虑装设一台主变压器。

如工厂的一、二级负荷所占比重较大，这时必须要装设两台变压器，而且在设计主要接线时应考虑两台变压器之间可互为备用，且在容量选择时要考虑至少满足一台故障或检修时另一台能满足全部一、二级负荷的需要。

其容量选择一般按变压器的额定容量ca S S N ≥变压器所带的总计算负荷考虑（或满足一、二级负荷的要求）。

1.2原始资料：（1）电力系统简图如图所示。

两路电源进线、变压器选两台。

电力系统简图（2）选总用电负载21L L S S +=6+j4MV A,则cos 832.0=ϕ。

变压器一、二次侧电压为35kv 、10.5kv 。

（3）选用两种主接线及运行方式，两种不同型号的变压器进行经济及技术比较。

（4）年最大负载小时数为h 5500max =T ，最大损耗所需利用小时τ=4150h 。

（5）电价为1.0元/kwh（6）初选每台变压器容量按70%的总负载容量选择，即MVA S 05.5%70=.因为一、二级负载占总负载的70%。

变压器允许过负载的倍数为1.10。

（7）开关设备按最大负载选择。

10kv 引出线的保护装置动作时间设1.5s 。

（8）自然条件设计在地区为安徽省安庆市：海拔高度为40.9m ，累计最热月平均温度为28.9℃，极端最高温度40.6℃，极端最低为-12.5℃，雷暴日数为44日/年2.设计的基本要求2.1设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。

（2）计算书内容：为各设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算，如。

（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。

2.2图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。

3.论文(设计)进度安排阶段论文（设计）各阶段名称起止日期1 熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料5月31--6月4日2 查阅有关资料 6月5--6月7日3 阅读设计要求必读的参考资料6月8--6月10日4 书写设计说明书6月11日5 上交设计成果6月19日4.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）[1]: 陈珩.电力系统稳态分析（第三版）[M]，北京，中国电力出版社，2007[2]：何仰赞，温增银.《电力系统分析》第三版[M]，武汉,华中科技大学出版社，2002[3]：陈悦.《电气工程毕业设计指南电力系统分册》[M]，北京，中国水利水电出版社，2008[4]：教研室意见负责人签名：年月日学院意见负责人签名：年月日电力变压器台数和容量的最佳方案设计变压器是变电所、发电厂和输配电网络的主要电气设备，合理选择电气设备是保证电力系统运行可靠、安全的首要任务。

以变压器这个电器元件为例满足其技术性要求的同时还应考虑综合经济性选择电器设备。

为此，选择两种以上变压器容量进行综合经济比较确定其最佳方案。

一、基础资料一般变压器台数的选族原则是当工厂负载属于三级负载时，或只有极少量的一、二级负载，并且可以从就近的其他供电点获取6-10kv 的独立备用电源时，可考虑装设一台主变压器。

如工厂的一、二级负荷所占比重较大，这时必须要装设两台变压器，而且在设计主要接线时应考虑两台变压器之间可互为备用，且在容量选择时要考虑至少满足一台故障或检修时另一台能满足全部一、二级负荷的需求。

其容量选择一般按变压器的额定容量ca S S N ≥变压器所带的总计算负荷考虑（或满足一、二级负荷的要求）。

（1）电力系统简图如图所示。

两路电源进线、变压器选两台。

电力系统简图（2）选总用电负载21L L S S +=6+j4MVA,则cos 832.0=ϕ。

变压器一、二次侧电压为35kv 、10.5kv 。

（3）选用两种主接线及运行方式，两种不同型号的变压器进行经济及技术比较。

（4）年最大负载小时数为h 5500max =T ，最大损耗所需利用小时τ=4150h 。

（5）电价为1.0元/kwh（6）初选每台变压器容量按70%的总负载容量选择，即MVA S 05.5%70=.因为一、二级负载占总负载的70%。

变压器允许过负载的倍数为1.10。

（7）开关设备按最大负载选择。

10kv 引出线的保护装置动作时间设1.5s 。

（8）自然条件设计在地区为安徽省安庆市：海拔高度为40.9m ，累计最热月平均温度为28.9℃，极端最高温度40.6℃，极端最低为-12.5℃，雷暴日数为44日/年三、变压器的选择 三、变压器的选择二、主接线方案的选择（1）电气主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。

（2）采用双母线接线停电的机会减少了，必须的停电时间缩短了，运行的可靠性和灵活性有了显著的提高。

另外，在扩建时也可比较方便，施工时可以不必停电。

采用外桥接线的优点是高压电气设备少、布置简单、造价低，但其可靠性不是太高，切换操作比较麻烦，又因为系统的一、二类负载占总负载的70%，故采用全桥式接线可满足一、二类负载的要求。

（3）采用全桥式双母线（图2-1）与采用外桥式双母线（图2-2）相比，第一种方案明显比第二种方案运行更可靠，切换操作更灵活，但相对投资多一些，故采用第一种方案。

2-1 全桥双母线接 2-2 外桥双母线接（4）（4）主接线的投资全桥式双母线（图2-1）与采用外桥式双母线（图2-2）相比 多两组高压断路器，故主接线的经济性比较差。

但设备选择原则，是正常运行的条件下选择，短路情况下校验。

下面主要分析变压器台数和容量的选择方法。

三、变压器的选择1、变压器容量的选择变压器容量的选择方案很多。

例如，同容量不同型号；同型号不同容量；同型号同容量生产厂家不同；产地不同等。

这里选择同容量不同型号进行分析比较。

初选方案一：选用SL7-5000/35(三相自冷式铝线电力变压器)，额定容量为5000KV A ，35/10.5，阻抗电压百分数为7%，YNd11接线，空载损耗6.750kW ，短路损耗为36.7kW ，空载电流百分数为2%，参考价格为59.4万元（每台参考价）。

以上数据由表查得。

初选方案二：选用SLZ-5000/35（油浸自冷式或风冷式的三相有载调压变压器），额定容量为5000kV A ，YNd11接线，阻抗电压为7%，空载损耗为13.5kW ，短路损耗为47.5kW ，空载电流百分数为1.5%，参考价格为58万元（每台参考价）。

以上数据由参考文献查得。

2、电力变压器台数的选择用电负载为A MV j S S L L ⋅+=+4621时，每种方案均选择两台变压器，每台变压器正常运行时的负载容量为3.61A MV ⋅，正常变压器负载率为722.05/61.3/1===NT L S S β。

一台变压器停电或故障时，另一台必须承担一、二级负载。

不正常运行状态下变压器负载率为01.1505.5max ===NT S S β，小于允许过载倍数1.1。

因此，每台变压器承担的最大负载为A MV ⋅05.5。

四、方案中变压器容量的经济比较经济比较包括计算综合投资、计算年运行费用和所选方案综合比较的内容。

计算分析时，只考虑各个方案中不同的部分。

1、变压器的经济比较（1）计算综合投资Z 。

综合投资包括变压器综合投资、配电装置综合投资、输电线路综合投资等。

配电装置综合投资有断路器、隔离开关、互感器等设备的投资。

两种方案的配电装置综合投资、输电线路综合投资相差很小，故只考虑变压器的综合投资。

变压器的综合投资不仅包括变压器本身价格，还包括运输、现场安装、架构、基础、铁轨、电缆等附加费用可用0100Z a 计算，0Z 是变压器本身价格，35kV 网络取100~50=a 。

变压器综合投资为T Z 。

选择SL7-5000/35的变压器方案一的综合投资()1.89100/5014.591001011=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=Z a Z T （万元） 式中 01Z ------方案一中变压器本身的价格。