发电厂电气部分第三讲

第四章电气主接线（2）教学内容：１、主变压器的选择原则容量、台数、型式结构２、限制短路电流的方法目的、方法一、主变压器容量和台数的确定主变压器联络变压器厂用变压器补充：电力变压器的基础知识电力变压器的结构及铭牌参数结构：铁芯、绕组、油箱、引出线、绝缘套管、分接开关、冷却系统、保护装置铭牌参数：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、空载损耗等变压器型号产品型号高压绕组电压等级（KV）额定容量（kVA）设计序号相数，单相D，三相S绕组外绝缘介质，变压器油，空气G（K），成型固体C冷却方式，油浸自冷（J），空气自冷，风冷F，水冷W（S）油循环方式，自然循环，强迫油导向循环D，强迫油循环P绕组数，双绕组，三绕组S调压方式，无激磁调压，有载调压Z绕组导线型号，铜，铝（L）绕组耦合方式，自耦O注：自耦变作升压用时，O列在型号后，作降压用时O列在型号前例如：ODFPSZ-250000/500OSFPSZ-360000/500SFP-300000/500SSP3-180000/220SFPZ7-20000/220SFPS1-180000/220SSPSO3-120000/220主变压器容量和台数的确定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外，还应根据电力系统5-10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等因素，进行综合分析和合理选择。1、发电厂主变压器：1）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，留10%的裕度确定。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。PNCOSPCcos/1.1)PPSCNT（2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（1）当发电机电压母线上负荷最小时，扣除厂用负荷后，主变压器应能将剩余有功和无功送往系统。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用直配负荷LLCNNTTPPPPSScos/cos/)(min2121Lcos2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（2）发电机电压母线上最大一台发电机检修或故障时，主变能从系统倒送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和变压器的允许过负荷能力。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用直配负荷)]cos/)[cos/2max21PPPSSCNLLTT（Lcos1G停用2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（3）发电机电压母线上有两台或以上主变时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，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率的70%以上。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用直配负荷Lcos1T停用7.0]cos/)cos/)[min212LLCNNTPPPPS（2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则（4）因系统经济运行要求需限制本厂出力时，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。CP1NP2NPmaxLPminLPcos厂用直配负荷Lcos1G停用LLCTTPPSScos/cos/max212G2、变电站主变压器1）变电所主变容量，一般应按5~10年规划负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑，确定其容量。2）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内，应满足I、II类负荷的供电。3）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70%~80%。cosmaxLPminLPIPIIPcos/)(PPSIIITkcos/7.0maxPSLT3、联络变压器容量1)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。2)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。4、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、和系统的联系等因素有密切关系。1)与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，主变应不少于2台。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3台主变。3)与系统弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为6~10KV的变电所，或与系统联系只是备用性质时，可只装1台变压器。4)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1）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。300MW及以下:一般都应选三相变压器。600MW及以上: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、经济的条件下，来确定选用单相变还是三相变。2）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：二台双绕组或一台三绕组或自耦变。a.最大机组容量为125MW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15%及以上，否则选两台双绕组变）b.最大机组为200MW以上，双绕组变压器＋联络变压器。在110KV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，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3)绕组接线组别的确定我国110KV及以上电压等级中，变压器都采用“YN”连接；35KV采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下，采用“d”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YN,d11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）4)调压方式的确定无激磁调压：不带电切换，调压范围在±2×2.5%以内。有载调压：带负荷切换，调压范围在30%。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，且要求变压器副边电压维持在一定水平。b.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。5)冷却方式（随形式和容量不同而异）自然风冷：7500KVA以下小容量变，强迫空气冷却：容量大于10000KVA强迫油循环水冷却强迫油循环风冷却强迫油循环导向冷却（具有引导油流向的构件）三、限制短路电流的措施1、限制短路电流的目的短路故障电流能达到很大的数值（几万~几十万安）。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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（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）。2、限制短路电流的措施1）采用适宜的主接线形式及运行方式2）装设限流电抗器3）采用低压分裂绕组变压器2、限制短路电流的措施1）采用适宜的主接线形式及运行方式对大容量发电机采用单元接线。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。在降压变电所，变压器低压侧分列运行。合理断开环网。在环网穿越功率最小处开环运行。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）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Ie、Ue、Xk%（百分电抗）。参数间的数学关系如下：Xk为电抗器一相的感抗。eekkUIXX3%LXk（1）线路电抗器适用范围：主要用来限制6~10KV电缆馈线短路电流，而且能在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流限制到预期数值时才采用。接入方式：在断路器和线路之间；取值范围：300~600AXk%选为3%~6%。（2）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，如并列运行发电机所提供的短路电流。接入方式：母线分段处取值范围：Xk%选为8%~12%（3）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。每臂自感抗XL=ωL，两臂间的互感抗XM=fXL互感系数f(0.4~0.6),一般取0.5每臂的运行电抗Ｘ＝XL–XM=(1-f)XL=0.5XL两分支等效为同一负荷时，总等值运行电抗=0.25XL1端故障，２端的短路电流：3端看作开路，X12=(XL+XM)+(XL+XM)=2(1+f)XL=3XL1端故障，３端的短路电流：２端看作开路，X1３=XL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，不能一边接电源另一边接负荷。（4）分裂变压器结构：两个低压分裂绕组的额定电压、容量、匝数相同X2’=X2”=X2X1较小应用：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：X12=X1+0.5X2低压侧一发电机出口短路，X2’2”=X2’+X2”=2X2X12”=X1+X2”=X1+X2分裂低压绕组正常运行电抗只相当于短路时电抗的1/2、1/4。四、电气主接线的设计原则电气主接线的设计作为厂站电气设计的主体，是以设计任务书为依据，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，就近取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济和美观的原则电气主接线的设计程序1）对原始资料分析2）主接线方案的拟定和选择3）短路电流计算和主要电器选择4）绘制电气主接线图5）编制工程概算说明1)原始资料主要包括：工程情况电力系统情况负荷情况环境条件设备供货情况工程情况包括：电厂类型设计规划容量单机容量和台数电厂可能的运行方式最大负荷利用小时数负荷情况包括：负荷的性质地理位置输电电压等级出线回路数输送容量环境条件包括：气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等电力系统情况包括：系统近期及远景规划厂站在系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用本期工程和远景与系统的连接方式各级电压中性点接地方式工程概算的构成主要设备器材费安装工程费其它费用设备原价主要材料费设备运杂费备品备件购置费生产器具购置费直接费间接费税金人工费材料费施工机械使用费施工管理费临时设施费劳动保险基金施工队伍调遣费营业税教育附加费城市维护建设税工程设计费及预备费、联合试运转费、研究试验费、建设场地占用及清理费等