电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电所的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电所的设计内容多、范围广、逻辑性强，因此要求要有较高的专业水平，并熟悉各种设计规程和设计原理，设计过程中要针对变电所的规模和形式，具体问题具体分析。本文是对大北60kv/10kv二次降压变电所提供的设计的具体方案，设计分为两部分。

　　第一部分说明书里面包括了对原始设计条件的分析，导线的选择，无功补偿静电电容器的选择，主变压器的选择，电气主接线的确定，短路计算，各种电气设备的选择与校验，高压配电装置的规划设计，防雷保护的规划设计。在设计和选择设备中都最大限度地考虑到了可靠性，灵活性和经济性。另外，各种断路器、隔离开关、电流互感器型号的选择要与高压配电装置的布置联系在一起考虑。

　　计算书部分包括了计算变电所的最大负荷容量，无功补偿的计算，计算主变压器的容量，化简短路阻抗和计算短路电流，电气设备的校验，和防雷保护保护范围的计算。

　　210KV线按经济电流密度选择导线选择导线主变压器容量、台数和型式的选择 7

　　1 选择10KV输电线 选择机械制造厂出线选择标准件厂出线 选择服装厂出线选择粮食加工厂出线选择化工厂出线 选择主变压器的台数、容量、型号 59

　　变电所的设计必须贯彻执行党的有关方针、政策。设计中应不断总结实践经验，在保证安全运作、经济合理的条件下，力求接线简化、布置紧凑和慢慢地提高自动化水平，并积极慎重地采用新技术。变电所设计规程规定电压为35～330KV，每台变压器容量为5000KA及以上新建变电所的设计，扩建工程的设计可参照行。

　　变电所的所址应符合下列要求：接近负荷中心；不占或少占农田；便于各级电压线路的引入和引出。架空线路走廊应与所址同时确定；交通运输方便；具有适宜的地质条件；尽量不设在空气污秽地区，否则应采取防污设施或设在污源的上风侧；所址不应为积水淹浸，山区变电所的防洪设施应满足泄洪要求；具有生产和生活用水的可靠水源；适当考虑职工生活上的方便；确定所址时，应考虑邻近设施的影响。所区内建筑物、构筑物的布置应紧凑合理，充分的利用地形并考虑便于扩建。为减少所区占地面积或当所区面积受到限制时，配电装置中应尽量采用减少占地的电器，或在布置上采用高型或半高型方式等。

　　变电所中一般装设两台主变压器。如只有一个电源或变电所可由中、低压侧电力网取得备用电源，可装设一台主变压器。变电所中主变压器一般都会采用三相式变压器，其容量应根据电力系统装5～10年的发展规划做出合理的选择。装有两台及以上主变压器的变电所，当一台断开时，其余主变压器的容量一般保证70%的全部负荷，但应保证用户的一级和大部分二级负荷。

　　变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负载性质等条件确定，并应满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求。

　　当能满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。当满足电力系统继电保护的要求时，也可采用线路分支接线。如有扩建的需要，在布置上应为过渡到最终接线KV配电装置中，当出线为两回时，一般都会采用桥形接线，当出线为两回以上时，一般都会采用分段单母线或单母线接线。出线回路数较多、连接的电源较多，负荷大或污秽环境中的35～60KV屋外配电装置，可采用双母线KV的配电装置中，一般都会采用分段单母线或单母线接线。

　　配电装置中旁路设施或专用的旁路断路器，应按以下条件设置：35～60KV配电装置中，一般不设旁路母线；如线路断路器不允许停电检修，可设置其他旁路设施。当地区电力网或用户不允许停电检修线路断路器时，采用单母线KV配电装置中，可设置旁路母线KV线路导线的选择

　　导线是架空线路的主要元件之一，在架空线路建设投资中占很大比重。铜导线虽然导电性能好，机械强度高，在抗氧化、抗侵蚀的能力。但价格较为昂贵，经济性较差，所以不宜采用铜导线。

　　铝导线虽具有非常好的导电性，价格低，但由于机械强度较差，大约为铜的一半，此外铝易氧化，抗腐蚀性差，因此也不宜采用。

　　架空线路要求有较高的机械性能，耐腐蚀和耐震性能，同时要考虑经济性，符合国家电线产品的标准。

　　因此本变电所的架空线路采用钢芯铝绞线，符号：LGJ—**，其中**为导线）。

　　导线截面选择过大，会增加线路的投资，导线截面过小，会增加导线运行中电压和电能损耗，使电能传输质量和运行的经济性变差，所以要选择正真适合的导线 按经济电流密度选择导线经济截面积

　　使年综合费用最小时所对应的母线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。

　　按经济电流密度选择导线截面，可使用全年综合费用（包括年电能损耗费、导体投资和折旧费、利息等）最低。对于电压较高、线路较长、最大负荷利用小时数较多的线路首选此方法。此外，从经济性的角度，可使网络处于最佳经济运作时的状态，故本次设计按经济电流密度选择导线。其计算公式如下。

　　J——经济电流密度（A/mm2），可根据经济电流密度曲线 选择导线截面积的步骤

　　选择导线截面积的一般方法：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后作热稳定、电压损失、机械强度、电晕电压等技术条件的校验，最后确定导线KV线路导线经济截面积计算

　　根据《电力工程电气设计手册》377页，图8-30软导线经济电流密度查找不同负荷的最大负荷小时数时的经济电流密度按下式计算。

　　按电压损失校验导线截面，并不是单纯地为了增大其截面积。对于线路来说，采用增大导线截面积的方法可降低电压损失，虽然增加了投资和金属的消耗量。但这要比提高功率因数、采用有载调压变压器以及改变电网规划方案来满足电压损失来讲，其经济性要好得多。

　　其中由《供用电工程》附录A查得+200C时的直流电阻，修正到其实际在做的工作温度时的电阻值，按下式进行修正：

　　当时满足电压损失校。当时，应选下一等级截面的导线，再进行电压损失校验，直到为止，此时的导线 按载流量校验导线截面积

　　允许载流量是根据热平衡条件确定的导线长期允许通过的电流。因此所有线路都必须根据也许会出现的长期运作情况作载流量的校验。线路的最大长期工作电流应不大于导体长期发热的允许电流，即：。

　　在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

　　为了保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。根据《电力系统模块设计作业规程》SKJ161—85有关法律法规：凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变容量应保证供应该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。

　　（1）应满足供电的可靠性要求。对供有在量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。

　　（2）对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可采用两台变压器。

　　（3）对于集中负荷较大的情况，虽为三级负荷，也应采用两台及以上的变压器。

　　（4）在确定变电所主变压器参数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

　　首先应确定变电所的总装设容量。变电所总装设容量的确定根据《电力工程电气设计手册》P214页规定：一般按变电所建成后5～10年的远期规划负荷选择。其容量的大小应为低压侧母线的计算负荷的总和，可按下式确定：

　　其中，在总负荷的计算中要先计算线路上的功率损耗，再加上出线负荷，之后乘以同时系数，得出总负荷。

　　线路上的功率损耗可根据《供用电工程》P41页，公式2-41及式2-42求出，其计算公式如下：

　　根据《电力系统模块设计作业规程》SDJ161-85有关法律法规：当变电所有两台主变压器时，一台故障或检修时，其另一台主变压器应保证供应全部负荷的70%。

　　（1）根据《电力工程电气设计手册》P216页规定：当不受运输条件限制时，在330KV有以下的发电厂和变电所均采用三相变压器。由于本次设计中电压等级为60KV/10KV，且变电所处于交通方便之地，故选用三相变压器。

　　根据《电力工程电气设计手册》P217页规定35KV以上的绕组采用Y接线KV以下的变压器绕组采用△接线，所以本次设计采用的变压器联结组别为Ynd—11型。选择两台SF9—12500/60型有载调压变压器。主变压器主要参数见下表：

　　型号 额定容量(KVA) 电压组合 联接组别 空载损耗（W） 负载损耗（W） 空载电流(%) 阻抗电压(%) 尺寸(mm) 轨距(mm)

　　系统无功平衡是一个重要的问题,为维持电压水平就必须为负荷点提供一定的无功功率,如果负荷侧的功率因数过低,会造成诸多不利影响:

　　为此，当系统功率因数过低的时候，应增设无功补偿设备来提高功率因数，根据《全国供电规则》规定“对于新建及扩建的电力用户其功率因数一律不应低于0.9,这与本次设计任务要求相一致，即变电所的功率因数在0.9以上。

　　在电力系统中除了发电机能发出无功功率外，还有同步调相机、静电电容器和静止补偿器三种无功补偿装置。其中调相机、静止补偿器大多数都用在枢纽变电所中。而静电电容器由于其质量轻、安装便捷、投资少、故障少、损耗少、易维护等诸多优点，主要将其安装在中、小型变电所。所以本次设计采用静电电容器作为无功补偿装置。

　　并联电容器使系统总电流相量I与电压相量U的角度φ减小，因为容性电流与感性电流分量恰好相反，从而抵消一部分感性电流。串联电容器的容抗可以补偿一部分系统电抗，从串联电容补偿的电压损耗计算公式来看，只有负荷蓄在数低，导线为较粗的架空线，采用串联补偿才合适。因此本次设计采用并联方式。

　　并联电容器装置向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电网电压，在本次变电所中可直接连接在低压侧的母线上。

　　根据《并联电容器装置设计技术规定》第15页第2.2.1条规定“设计安装的10KV电容器应采用星形接线为宜。”三角形接线的主体问题是电容器出现故障时故障电流大，较星形接线发生相间短路的可能性较大。所以本次设计采用星形接线方式，被选择电容器的标称电压应为10KV。综合上述分析，选用BWF电容器。

　　型号规格 额定电压（KV） 标称容量（kvar） 标称电容μF 相数 外观尺寸长*宽*高（mm） 重量kg

　　对于n台容量及参数均相同的变压器并列运行，其总有功功率损耗和总无功功率损耗可根据下式计算：