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摘要：针对降压变电所输送电的效率和运行安全的可靠性要求，提出了电气设备（主变压器，电压互感器）的選择与主接线方案的设计，包括高压侧35KV与低压侧10KV主接线方式。通过实验表明该设计提高了输送电效率，同时也符合降压变电所的安全可靠运行的要求。
关键词：负荷计算；设备选择校验；主接线方案
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）36-0223-02
随着我国的新型智能变电所相继出现，并且发展势头迅猛，可谓是日新月异。变电所是电力系统中供电配电并且变换电压的重要设施。变电所的设计是否合理，直接影响电能的利用率以及电力系统的更新换代。因此，对于变电所的设计必须严格按照国家的相关规定，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调试灵活，满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持适用、经济的原则。变电站作为整个电网中的一个节点，在电网中，担负着电能传输、分配任务。变电站继电保护、监控自动化系统是保证上述任务完成的基础。变电站自动化应用自动控制技术、信息处理和传输技术、计算机硬软件技术实现变电站运行监测、协调、控制和管理任务，部分代替或取代变电站常规二次系统，减少和代替运行值班人员对变电站运行监视、控制的操作，使变电站更加安全、稳定、可靠运行。变电站自动化包括两个方面：横向综合【1】是利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备的功能。纵向综合是在变电站层这一级，提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增强变电站内部、各控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心可实现对变电站控制和保护系统进行在线诊断和事件分析，或在变电站当地自动化功能协助之下，完成电网故障后自动恢复。
1 负荷与无功功率补偿计算
1.1 设计原始资料
1）本厂由两路线长9Km的35KV架空线（1# 2#）供电。断路器定时限过电流的整定时间为1.7秒。高压侧的架空线路总长为12KMm。
2）10KV出线10回 负荷类型为一 二级负荷 ，其基本资料见表1.1。
3）变电所35KV母线侧最大短路容量1000MVA 最小短路容量550MVA
4）本地区海拔160米，最高气温41℃，最低气温-26℃，年平均气温20℃，最热月平均最高气温30℃，土壤温度22℃。
1.2补偿电容器的选择
高压用户的功率因数在0.9以上，低压用户功率因数应在0.85以上。降压变电所为高压用户，补偿后的功率因数在0.9以上[3]。一般情况下，电气系统的功率因数都不会太大，普遍小于0.9。因此，变电所需装设大量的电容，这样才能满足相关的要求。
考虑损耗计算：[P30=KtPN=0.8×14202=11361.6KW][Q30=KtQN=0.85×10670.724=9070.1154KVAR]
改造前的功率因数：
[cosφ1=αP30αP302 βQ302=0.75×11361.60.75×11361.62 0.8×9070.11542=0.76]
[tanφ1=0.855]
改造后的功率因数： [cosφ2=0.9]，[tanφ2=0.484]
需要补偿的电容大小：
[Qc=αP30tanφ1-tanφ2=0.75×11361.6×0.855-0.484=3161.3652Kvar][]
应选用型号为BWF10.5-100-1的电容器作为无功功率补偿的电气设备。
2 变压器的选择
2.1主变压器容量的确定
设计应该选择暗备用，即两台变压器都接入到电力系统当中，其中每台按变压器的最大值选择。正常情况下两台变压器均投入到电力系统当中，每台变压器均没饱和工作，这样可以延长变压器的使用寿命；而当其中一台故障时，每一台变压器均可负担起所有负荷，不会影响电力系统的运行。这种暗备的方法经济科学【4】。
由于 [SN.T=100%S30=14537.98KVA]，根据数据选S11-16000/35型变压器。
[ΔPT=ΔPOT ΔPCu.N.T（ScSN.T）2][ΔQT=ΔQOT ΔQN.T（ScSN.T）2]
[ΔQT=112 1000×（14537.9816000）2=1049.60Kvar][S30=（P30 ΔPT）2 （Q30 ΔQT-QC）2=（11361.6 68.）2 （9070.1154 1049.6-33×68）2][=13885.2<16000]校验合格。
实际功率因数：
[cos?=PavQav=αP’30αP’302 Pavtan?1-nS2]
[=0.75×9518.3（0.75×9518.3）2 （0.75×9518.3×0.802-33×72.56）2]
[=7138.7257877.53=0.906]
2.2 电压互感器的选择
首先由额定电压，确定电压互感器的型号，其次通过电路的电路等级确定装置的连接结构，由测量数据确定准确度，最后进行热稳定校验。
①额定电压要与供电电路的额定电压等级相同
②准确度
[SN·TV≥S2=i=1n（Sicosφi）2 （Sisinφi）2]
电压互感器选择型号【6】JDJ2—35，电压等级35KV侧，额定电压35KV/0.1KV。
3 电气主接线的设计
3.1 电气主接线设计的基本要求
电气主接线的设计必须由实际状况出发，以客户所提的要求为目标，充分利用已有的资源，考虑各种可能的状况，合理地选择主接线方案。 1）可靠性是指主接线能够源源不断地对用电设备供电，保障设备不断电[7]。
2）灵活性是电气主接线应能应对电力系统的正常和故障的运行状态，并且能够在两者之间轻松切换，保证系统的能够运行【8】。
3）在供电不会发生状况的情况下，接线要尽可能的少【9】。
3.2 电气主接线方案的确定
3.2.1 35kv侧
内桥式主接线方案是将一次侧的高压短路器横跨接在两条电源进线上，但是靠近下级电力设备的方向，通常在两条线路短路器的内侧【10】。外桥式主接线是将一次侧的高压断路器也横跨接在两条电源进线上，但是靠近上级电力设备的方向，一般在两条线路断路器的外侧。全桥式这种主接线是将两个高压断路器横跨在两条电源进线上，分别在两条线路断路器的两端。
内桥式【11】适用于电源线路长，不经常切换变压器的总降压变电所；外桥式适用于电源线路较短，经常切换变压器的总降压变电所；全桥式适用于所有电路，但是这种主接线需要电力元件多，经济负担增大。设计的高压侧的线路长为9km，电源线路长，电所昼夜负荷变动大、经济运行需要经常切换变压器，再加上考虑到其经济性，为了减少开支，应选用外桥式。
3.2.2 10kv側
双母线分段优点保障设备不断电，轻松切换电力线路，缺点是设备不以安置，花销大，所占地方多，配电装置复杂。单母线分段接线【12】简单易行，操作容易，设备不多，投资少，更重要的是适合扩建，能为以后的发展留有余地。设计负荷较少故选用低压侧采用单线分段接线方式。
4 结论
通过对降压变电所负荷的相关计算，进行了主变压器的选择和校验，同时确定了主变压器的容量，以及电压互感器和电流互感器的选择。在选好设备的基础上对主接线进行设计，大大提高了变电所供配电的效率，完成了变电所可靠运行的设计要求。
参考文献：
[1] 刘介才.工厂供电[M].4版.北京：机械工业出版社，2009.
[2] 周泽存.沈其工.高电压技术[M].中国电力出版社，2007.
[3] 姚志松.姚磊.新型配电变压器结构、原理和运用[M].北京：机械工业出版社，2007.
[4] 熊信银.张步涵.电气工程基础[M].湖北：华中科技大学出版社，2005.
[5] 陈先禄.刘渝根，黄勇.接地[M].重庆：重庆大学出版社，2002.
[6] 刘介才.实用供配电技术手册[M].北京：中国水利水电出版社，2002 .
关键词：负荷计算；设备选择校验；主接线方案
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）36-0223-02
随着我国的新型智能变电所相继出现，并且发展势头迅猛，可谓是日新月异。变电所是电力系统中供电配电并且变换电压的重要设施。变电所的设计是否合理，直接影响电能的利用率以及电力系统的更新换代。因此，对于变电所的设计必须严格按照国家的相关规定，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调试灵活，满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持适用、经济的原则。变电站作为整个电网中的一个节点，在电网中，担负着电能传输、分配任务。变电站继电保护、监控自动化系统是保证上述任务完成的基础。变电站自动化应用自动控制技术、信息处理和传输技术、计算机硬软件技术实现变电站运行监测、协调、控制和管理任务，部分代替或取代变电站常规二次系统，减少和代替运行值班人员对变电站运行监视、控制的操作，使变电站更加安全、稳定、可靠运行。变电站自动化包括两个方面：横向综合【1】是利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备的功能。纵向综合是在变电站层这一级，提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增强变电站内部、各控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心可实现对变电站控制和保护系统进行在线诊断和事件分析，或在变电站当地自动化功能协助之下，完成电网故障后自动恢复。
1 负荷与无功功率补偿计算
1.1 设计原始资料
1）本厂由两路线长9Km的35KV架空线（1# 2#）供电。断路器定时限过电流的整定时间为1.7秒。高压侧的架空线路总长为12KMm。
2）10KV出线10回 负荷类型为一 二级负荷 ，其基本资料见表1.1。
3）变电所35KV母线侧最大短路容量1000MVA 最小短路容量550MVA
4）本地区海拔160米，最高气温41℃，最低气温-26℃，年平均气温20℃，最热月平均最高气温30℃，土壤温度22℃。
1.2补偿电容器的选择
高压用户的功率因数在0.9以上，低压用户功率因数应在0.85以上。降压变电所为高压用户，补偿后的功率因数在0.9以上[3]。一般情况下，电气系统的功率因数都不会太大，普遍小于0.9。因此，变电所需装设大量的电容，这样才能满足相关的要求。
考虑损耗计算：[P30=KtPN=0.8×14202=11361.6KW][Q30=KtQN=0.85×10670.724=9070.1154KVAR]
改造前的功率因数：
[cosφ1=αP30αP302 βQ302=0.75×11361.60.75×11361.62 0.8×9070.11542=0.76]
[tanφ1=0.855]
改造后的功率因数： [cosφ2=0.9]，[tanφ2=0.484]
需要补偿的电容大小：
[Qc=αP30tanφ1-tanφ2=0.75×11361.6×0.855-0.484=3161.3652Kvar][]
应选用型号为BWF10.5-100-1的电容器作为无功功率补偿的电气设备。
2 变压器的选择
2.1主变压器容量的确定
设计应该选择暗备用，即两台变压器都接入到电力系统当中，其中每台按变压器的最大值选择。正常情况下两台变压器均投入到电力系统当中，每台变压器均没饱和工作，这样可以延长变压器的使用寿命；而当其中一台故障时，每一台变压器均可负担起所有负荷，不会影响电力系统的运行。这种暗备的方法经济科学【4】。
由于 [SN.T=100%S30=14537.98KVA]，根据数据选S11-16000/35型变压器。
[ΔPT=ΔPOT ΔPCu.N.T（ScSN.T）2][ΔQT=ΔQOT ΔQN.T（ScSN.T）2]
[ΔQT=112 1000×（14537.9816000）2=1049.60Kvar][S30=（P30 ΔPT）2 （Q30 ΔQT-QC）2=（11361.6 68.）2 （9070.1154 1049.6-33×68）2][=13885.2<16000]校验合格。
实际功率因数：
[cos?=PavQav=αP’30αP’302 Pavtan?1-nS2]
[=0.75×9518.3（0.75×9518.3）2 （0.75×9518.3×0.802-33×72.56）2]
[=7138.7257877.53=0.906]
2.2 电压互感器的选择
首先由额定电压，确定电压互感器的型号，其次通过电路的电路等级确定装置的连接结构，由测量数据确定准确度，最后进行热稳定校验。
①额定电压要与供电电路的额定电压等级相同
②准确度
[SN·TV≥S2=i=1n（Sicosφi）2 （Sisinφi）2]
电压互感器选择型号【6】JDJ2—35，电压等级35KV侧，额定电压35KV/0.1KV。
3 电气主接线的设计
3.1 电气主接线设计的基本要求
电气主接线的设计必须由实际状况出发，以客户所提的要求为目标，充分利用已有的资源，考虑各种可能的状况，合理地选择主接线方案。 1）可靠性是指主接线能够源源不断地对用电设备供电，保障设备不断电[7]。
2）灵活性是电气主接线应能应对电力系统的正常和故障的运行状态，并且能够在两者之间轻松切换，保证系统的能够运行【8】。
3）在供电不会发生状况的情况下，接线要尽可能的少【9】。
3.2 电气主接线方案的确定
3.2.1 35kv侧
内桥式主接线方案是将一次侧的高压短路器横跨接在两条电源进线上，但是靠近下级电力设备的方向，通常在两条线路短路器的内侧【10】。外桥式主接线是将一次侧的高压断路器也横跨接在两条电源进线上，但是靠近上级电力设备的方向，一般在两条线路断路器的外侧。全桥式这种主接线是将两个高压断路器横跨在两条电源进线上，分别在两条线路断路器的两端。
内桥式【11】适用于电源线路长，不经常切换变压器的总降压变电所；外桥式适用于电源线路较短，经常切换变压器的总降压变电所；全桥式适用于所有电路，但是这种主接线需要电力元件多，经济负担增大。设计的高压侧的线路长为9km，电源线路长，电所昼夜负荷变动大、经济运行需要经常切换变压器，再加上考虑到其经济性，为了减少开支，应选用外桥式。
3.2.2 10kv側
双母线分段优点保障设备不断电，轻松切换电力线路，缺点是设备不以安置，花销大，所占地方多，配电装置复杂。单母线分段接线【12】简单易行，操作容易，设备不多，投资少，更重要的是适合扩建，能为以后的发展留有余地。设计负荷较少故选用低压侧采用单线分段接线方式。
4 结论
通过对降压变电所负荷的相关计算，进行了主变压器的选择和校验，同时确定了主变压器的容量，以及电压互感器和电流互感器的选择。在选好设备的基础上对主接线进行设计，大大提高了变电所供配电的效率，完成了变电所可靠运行的设计要求。
参考文献：
[1] 刘介才.工厂供电[M].4版.北京：机械工业出版社，2009.
[2] 周泽存.沈其工.高电压技术[M].中国电力出版社，2007.
[3] 姚志松.姚磊.新型配电变压器结构、原理和运用[M].北京：机械工业出版社，2007.
[4] 熊信银.张步涵.电气工程基础[M].湖北：华中科技大学出版社，2005.
[5] 陈先禄.刘渝根，黄勇.接地[M].重庆：重庆大学出版社，2002.
[6] 刘介才.实用供配电技术手册[M].北京：中国水利水电出版社，2002 .