发电厂电气部分第三讲

1、第四章 电气主接线（2）教学内容：教学内容：、主变压器的选择原则、主变压器的选择原则容量、台数、型式结构容量、台数、型式结构、限制短路电流的方法、限制短路电流的方法目的、方法目的、方法一、主变压器容量和台数的确定一、主变压器容量和台数的确定主变压器主变压器联络变压器联络变压器厂用变压器厂用变压器补充：补充： 电力变压器的基础知识电力变压器的基础知识电力变压器的结构及铭牌参数电力变压器的结构及铭牌参数结构：结构： 铁芯、绕组、油箱、引出线、绝缘套管、铁芯、绕组、油箱、引出线、绝缘套管、 分接开关、冷却系统、保护装置分接开关、冷却系统、保护装置铭牌参数：铭牌参数： 额定容量、额定电压、短路电压百分

2、值、额定容量、额定电压、短路电压百分值、 空载电流百分值、短路损耗、空载损耗等空载电流百分值、短路损耗、空载损耗等变压器型号变压器型号产品型号产品型号高压绕组电压等级（高压绕组电压等级（KVKV）额定容量（额定容量（kVAkVA）设计序号设计序号相数，单相相数，单相D，三相三相S绕组外绝缘介质，变压器油绕组外绝缘介质，变压器油 ，空气，空气G（K），），成型固体成型固体C冷却方式，油浸自冷（冷却方式，油浸自冷（J） ，空气自冷空气自冷 ，风冷风冷F，水冷水冷W（S）油循环方式，自然循环油循环方式，自然循环 ，强迫油导向循环，强迫油导向循环D，强迫油循环强迫油循环P绕组数，双绕组绕组数，双绕组

3、，三绕组，三绕组S调压方式，无激磁调压调压方式，无激磁调压 ，有载调压，有载调压Z绕组导线型号，铜绕组导线型号，铜 ，铝（，铝（L）绕组耦合方式，自耦绕组耦合方式，自耦O注：自耦变作升压用时，注：自耦变作升压用时，O列在型号后，作降压用时列在型号后，作降压用时O列在型号前列在型号前n例如：例如：n ODFPSZ-250000/500n OSFPSZ-360000/500n SFP-300000/500n SSP3-180000/220n SFPZ7-20000/220n SFPS1-180000/220n SSPSO3-120000/220主变压器容量和台数的确定主变压器容量和台数的确定n主变

4、压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统外，还应根据电力系统5-10年发展规划、输送功率大年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。等因素，进行综合分析和合理选择。1 1、发电厂主变压器：、发电厂主变压器：1 1）单元接线的主变压器容量的确定原则）单元接线的主变压器容量的确定原则 按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，按发电机额定容

5、量扣除本机组的厂用负荷后，留留10%10%的裕度确定。的裕度确定。 扩大单元接线的变压器容量，按上述算出的扩大单元接线的变压器容量，按上述算出的两台机容量之和确定两台机容量之和确定。 PN COSPC cos/1 . 1)PPSCNT（2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（1 1）当发电机电压母线上负荷最小时，）当发电机电压母线上负荷最小时，扣除厂用负荷后，主变压器应能将剩扣除厂用负荷后，主变压器应能将剩余有功和无功送往系统。余有功和无功送往系统。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用厂用直配负荷直配负荷LLCNNTTP

6、PPPSScos/cos/ )(min2121Lcos2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（2 2）发电机电压母线上最大一台发电发电机电压母线上最大一台发电机检修或故障时机检修或故障时，主变能从系统倒送，主变能从系统倒送功率保证母线上最大负荷的需要。此功率保证母线上最大负荷的需要。此时应适当考虑母线上负荷可能的增加时应适当考虑母线上负荷可能的增加和变压器的允许过负荷能力。和变压器的允许过负荷能力。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用厂用直配负荷直配负荷)cos/ )cos/2max21PPPSSCNLLTT（Lcos1

7、G停用停用2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（3 3）发电机电压母线上有两台或以上）发电机电压母线上有两台或以上主变主变时，当其中时，当其中容量最大的一台因故容量最大的一台因故退出运行时退出运行时，其余主变在允许的正常，其余主变在允许的正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的率的70%70%以上。以上。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用厂用直配负荷直配负荷Lcos1T停用停用7 . 0cos/)cos/ )min212LLCNNTPPPPS（2 2）具有发电机电压母线接线的主变压器容

8、量的确定原则）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（4 4）因系统经济运行要求需）因系统经济运行要求需限制本厂限制本厂出力出力时，应具有从系统倒送功率的能时，应具有从系统倒送功率的能力，满足电压母线上最大负荷的要求。力，满足电压母线上最大负荷的要求。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用厂用直配负荷直配负荷Lcos1G停用停用LLCTTPPSScos/cos/max212G2 2、变电站主变压器、变电站主变压器1 1）变电所主变容量，一般应按）变电所主变容量，一般应按510510年规划年规划负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合

9、考虑，确定其容量。电网结构等综合考虑，确定其容量。2 2）重要变电所，应考虑一台主变停运，其）重要变电所，应考虑一台主变停运，其余主变容量在计及过负荷能力允许时间余主变容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足内，应满足I I、IIII类负荷的供电。类负荷的供电。 3 3）一般性变电所，当一台主变停运，其余）一般性变电所，当一台主变停运，其余主变容量应能满足全部负荷的主变容量应能满足全部负荷的70%80%70%80%。 cosmaxLPminLPIPIIPcos/ )(PPSIIITkcos/7 . 0maxPSLT3 3、联络变压器容量、联络变压器容量 1)1)联络变的容量应能满足两种电压网络在

10、各种不同运行联络变的容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功和无功功率的交换。方式下，网络间的有功和无功功率的交换。 2)2)联络变容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台联络变容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变来满足本侧负荷的要求；同时在线路检修或过联络变来满足本侧负荷的要求；同时在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统。故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统。 4 4、变压器的台数、变压器的台数 变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量、和系统的联变压

11、器的台数与电压等级、接线形式、传输容量、和系统的联系等因素有密切关系。系等因素有密切关系。1)1)与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，主变应不与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，主变应不少于少于2 2台。台。2)2)对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3 3台台主变。主变。 3) 3) 与系统弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为与系统弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为610610KVKV的变电的变电所，或与系统联系只是备用性质时，可只装所，或与系统联系只是备用性质时，可只装1 1台变压器。台变压器。 4)4)联络变为

12、布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方联络变为布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方式允许条件下，以选自耦变为宜。其第三绕组，即低压绕组式允许条件下，以选自耦变为宜。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。 二、主变压器型式的选择主变压器型式的选择 1 1）相数的确定）相数的确定主要考虑变压器的制造条件、运输条件和可靠性要求等因素。主要考虑变压器的制造条件、运输条件和可靠性要求等因素。300MW300MW及以下及以下: : 一般都应选三相变压器。一般都应选三相变压器。600MW600MW及以上及以上: : 除制造、运输条件外，更

13、重要的是考虑负荷和系除制造、运输条件外，更重要的是考虑负荷和系统情况，保证供电可靠，进行综合分析，在满足技术、经济统情况，保证供电可靠，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下，来确定选用单相变还是三相变。的条件下，来确定选用单相变还是三相变。 2 2）绕组数的确定）绕组数的确定 按绕组分类：双绕组、三绕组、自耦和低压绕组分裂等按绕组分类：双绕组、三绕组、自耦和低压绕组分裂等 发电厂如以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时，发电厂如以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时，可采用：二台双绕组可采用：二台双绕组 或或 一台三绕组一台三绕组 或或 自耦变。自耦变。 a. a. 最大机组容量为最

14、大机组容量为125125MWMW及以下，多采用三绕组变压器。（但三及以下，多采用三绕组变压器。（但三绕组变的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的绕组变的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%15%及以上，否则选两台双绕组变）及以上，否则选两台双绕组变）b. b. 最大机组为最大机组为200200MWMW以上，双绕组变压器联络变压器。以上，双绕组变压器联络变压器。 在在110110KVKV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变的及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变的场所，均可优先选用自耦变。它损耗小，体积小，效率高，场所，均可优先选用自耦变。它损耗小，体积小，效率高

15、，但限流效果差，且变比不宜过大。但限流效果差，且变比不宜过大。 按潮流方向选择升压（发电厂）或降压（变电站）变压器按潮流方向选择升压（发电厂）或降压（变电站）变压器3)3)绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定 我国我国110110KVKV及以上电压等级中，变压器都采用及以上电压等级中，变压器都采用“Y YN N”连接；连接；3535KVKV采用采用“Y Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地。连接，其中性点多通过消弧线圈接地。3535KVKV以下，采用以下，采用“d d”连接。连接。 在发电厂和变电所中，主变压器的接线组别一般都选用在发电厂和变电所中，主变压器的接线组别一般都选用YN,d11YN

16、,d11常规接线。（一般考虑系统或机组的同步并列要求常规接线。（一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素）以及限制三次谐波对电源的影响等因素）4)4)调压方式的确定调压方式的确定 无激磁调压：不带电切换，调压范围在无激磁调压：不带电切换，调压范围在2 22.5%2.5%以内。以内。有载调压：带负荷切换，调压范围在有载调压：带负荷切换，调压范围在30%30%。na. a. 接于出力变化大的发电厂的主变，特别是潮流方向不固定，接于出力变化大的发电厂的主变，特别是潮流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平。且要求变压器副边电压维持在一定水平。nb. b. 接于时而为

17、送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器。为保证供电质量，要求母线电压恒定。变压器。为保证供电质量，要求母线电压恒定。5)5)冷却方式（冷却方式（随形式和容量不同而异随形式和容量不同而异） n自然风冷：自然风冷：75007500KVAKVA以下小容量变，以下小容量变， n强迫空气冷却：容量大于强迫空气冷却：容量大于1000010000KVA KVA n强迫油循环水冷却强迫油循环水冷却 n强迫油循环风冷却强迫油循环风冷却n强迫油循环导向冷却强迫油循环导向冷却 （具有引导油流向的构件）（具有引导油流向的构件）三、限制短路电流的措施三、限制短路

18、电流的措施1 1、限制短路电流的目的、限制短路电流的目的n短路故障电流能达到很大的数值（几万短路故障电流能达到很大的数值（几万 几十万安）。几十万安）。n为使电器能够承受短路电流的冲击（满足短路电流的热稳定和为使电器能够承受短路电流的冲击（满足短路电流的热稳定和电动力稳定的要求），必须选择加大容量的电器（重型电气电动力稳定的要求），必须选择加大容量的电器（重型电气n投资增加，选不到符合要求的高压电器。投资增加，选不到符合要求的高压电器。合理地选择电气设备合理地选择电气设备（采用价格较便宜的轻型电器（断路器、隔（采用价格较便宜的轻型电器（断路器、隔离开关）和截面较小的母线和电缆、金具等）离开关）

19、和截面较小的母线和电缆、金具等）。 2 2、限制短路电流的措施、限制短路电流的措施 1 1）采用适宜的主接线形式及运行方式）采用适宜的主接线形式及运行方式 2 2）装设限流电抗器）装设限流电抗器 3 3）采用低压分裂绕组变压器）采用低压分裂绕组变压器2、限制短路电流的措施限制短路电流的措施 1 1）采用适宜的主接线形式及运行方式）采用适宜的主接线形式及运行方式n对大容量发电机采用单元接线。对大容量发电机采用单元接线。 n限制接入发电机电压母线的发电机台数和容量，尽可能在发限制接入发电机电压母线的发电机台数和容量，尽可能在发电机电压级不用母线。电机电压级不用母线。 n在降压变电所，变压器低压侧分

20、列运行。在降压变电所，变压器低压侧分列运行。 n合理断开环网。在环网穿越功率最小处开环运行。合理断开环网。在环网穿越功率最小处开环运行。 n在负荷允许的条件下，具有双回路的电路，采用单回路运行。在负荷允许的条件下，具有双回路的电路，采用单回路运行。 2 2）加装限流电抗器）加装限流电抗器 电抗器是电阻值很小的电感线圈。其主要参数是电抗器是电阻值很小的电感线圈。其主要参数是I Ie e 、U Ue e 、X Xk k% %（百分电抗）。参数间的数学关系如下：百分电抗）。参数间的数学关系如下： X Xk k 为电抗器一相的感抗。为电抗器一相的感抗。 eekkUIXX3% LXk（1 1）线路电抗器

21、）线路电抗器 适用范围：主要用来适用范围：主要用来限制限制610610KVKV 电缆馈线电缆馈线短路电流短路电流，而且能，而且能在在母线上维持较高的剩余残压母线上维持较高的剩余残压。仅在采用其它方法不能把短路电。仅在采用其它方法不能把短路电流限制到预期数值时才采用。流限制到预期数值时才采用。接入方式：接入方式：在断路器和线路之间在断路器和线路之间 ； 取值范围：取值范围： 300600 300600A A X Xk k% %选为选为3%6%3%6%。 （2 2）母线电抗器）母线电抗器 适用范围：主要用来限制发电厂内部的短路电流，如并列运行适用范围：主要用来限制发电厂内部的短路电流，如并列运行发

22、电机所提供的短路电流。发电机所提供的短路电流。接入方式：母线分段处接入方式：母线分段处 取值范围：取值范围：X Xk k% %选为选为8%12% 8%12% （3 3）分裂电抗器）分裂电抗器 结构：中间抽头的空心电感线圈，由缠绕方向与结构参数完结构：中间抽头的空心电感线圈，由缠绕方向与结构参数完全相同的两个分段连接而成，其间不仅有互感耦合，而且全相同的两个分段连接而成，其间不仅有互感耦合，而且电气上直接连通。电气上直接连通。每臂自感抗每臂自感抗 X XL L=L=L，两臂间的互感抗两臂间的互感抗 X XM M = fX = fXL L 互感系数互感系数f (0.40.6),f (0.40.6)

23、,一般取一般取0.50.5每臂的运行电抗每臂的运行电抗 X XL L X XM M = (1-f) X = (1-f) XL L = 0.5 X = 0.5 XL L两分支等效为同一负荷时，总等值运行电抗两分支等效为同一负荷时，总等值运行电抗 = 0.25 X= 0.25 XL L1 1端故障，端的短路电流：端故障，端的短路电流：3 3端看作开路，端看作开路，X X1212 = (X = (XL L+ X+ XM M)+(X)+(XL L+ X+ XM M) = 2(1+f) X) = 2(1+f) XL L = 3 X= 3 XL L1 1端故障，端的短路电流：端看作开路，端故障，端的短路电

24、流：端看作开路，X X1 1 = X= XL L优点：正常工作时电压损失较小，短路时限流作用强。优点：正常工作时电压损失较小，短路时限流作用强。缺点：两分支负荷不等或负荷变化过大时，将引起两臂产生电缺点：两分支负荷不等或负荷变化过大时，将引起两臂产生电压偏差，造成电压波动，甚至产生感应过电压。压偏差，造成电压波动，甚至产生感应过电压。应用：两臂接入要么都是电源，要么都是负荷，不能一边接电应用：两臂接入要么都是电源，要么都是负荷，不能一边接电源另一边接负荷。源另一边接负荷。（4 4）分裂变压器）分裂变压器结构：两个低压分裂绕组的结构：两个低压分裂绕组的额定电压、容量、匝数相同额定电压、容量、匝数

25、相同X X2 2 = X = X2 2” = X = X2 2 X X1 1较小较小应用：扩大单元接线（低压接电源），厂用变（高压接电源）应用：扩大单元接线（低压接电源），厂用变（高压接电源）正常工作时，高低压绕组间总的等值电抗：正常工作时，高低压绕组间总的等值电抗： X X1212=X=X1 1+0.5X+0.5X2 2低压侧一发电机出口短路，低压侧一发电机出口短路， X X2 22 2” =X =X2 2+X+X2 2”=2X=2X2 2 X X1212” =X =X1 1+X+X2 2”=X=X1 1+X+X2 2分裂低压绕组正常运行电抗只相当于短路时电抗的分裂低压绕组正常运行电抗只相当

26、于短路时电抗的1/21/2、1/41/4。四、电气主接线的设计原则四、电气主接线的设计原则 电气主接线的设计作为电气主接线的设计作为厂站电气设计厂站电气设计的主体，是的主体，是以以设计任务书设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能节约投资，就近下，兼顾运行、维护方便，尽可能节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚坚持可靠、先进、适用、经济和美观的原则持可靠、先进、适用、经济和美观的原则