变电站是构成电力系统主网络的一个重要环节,承担着电能转换、调配和控制等重要的作用,是推动区域经济发展的重要能源基础,随着国家“一路一带”经济发展战略的实施,包头市区域经济也呈现出突飞猛进的发展态势,特别对担负市内重工业区域负载能量供给的柏树沟变电站更提出了改建的需求,基于此背景,本文重点针对柏树沟变电站三期改扩建项目的要求,围绕改扩建的设计方案、系统电气主接线模式、电气主设备的选择、短路电流计算以及主保护等关键内容展开设计研究工作的。文中归纳阐述了包头供电局所属发电厂、变电站以及用电负荷的发展运行状况,重点分析了柏树沟变电站的设备状态、负荷增长需求以及线路状况,并从内蒙古电网发展规划出发,提出了变电站改建的总体设计方案。通过对负荷的分析计算,预测了变电站的接入容量,并采用双母线的电网架构方式,设计给出了双电源进线、多端负荷出线的整体电气主接线构成模式。采用等值网络图法,进行了短路电流的计算,应用视在功率不变的补偿方法,进行了系统无功补偿量的计算,为展开设计和选择系统电气主设备奠定了技术基础。设计完成了110kV电源侧以及10kV负荷侧的电气主接线,并对线路中主变压器、断路器、隔离开关等主要电气设备进行了参数计算和选型。设计完成了瓦斯保护、差动保护等系统主保护环节,并对保护功能进行了分析。对系统的运行性能进行了分析,并经过实际运行考核,验证了设计的合理性。