主变选择和限制断路电流.ppt

第四章 电气主接线（2）,1、变压器知识常识 结构、种类、参数和型号 2、主变压器的选择原则 容量、台数、型式结构 3、限制短路电流的目的和方法,教学内容,North China Electric Power University,一、变压器知识常识,1、变压器结构 （内部：铁芯、绕组）,North China Electric Power University,变压器结构（外部）,潜油泵,引线,套管,风扇,套管油位,储油柜,North China Electric Power University,变压器结构（外部）,North China Electric Power University,2、变压器的分类,主变压器,联络变压器,厂用变压器,（1）按功能,North China Electric Power University,（2）按相数,North China Electric Power University,（3）按绕组数,（4）按调压方式,无激磁（无载） 有激磁（有载）,North China Electric Power University,（5）按冷却形式,导向冷却,风冷（水冷）,风冷（水冷） 10000KVA,自然空气冷却 7500KVA,3、变压器的主要参数,110、220kV双绕组变压器技术数据,4、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,变压器型号举例：,ODFPSZ-250000/500 OSFPSZ-360000/500 SFP-300000/500 SSP3-180000/220 SFPZ7-20000/220 SFPS1-180000/220 SSPSO3-120000/220,复习: 发电机的技术参数,300MW同步发电机的主要技术参数,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。,PN COS,PC,二、主变压器容量和台数的确定,1、发电厂主变压器,例题： 100MW的发电机组，功率因数0.85，额定电压10.5kV,单元接线接入110kV系统，厂用电率8%，选主变型号。,PN COS,PC,所以：主变的容量 119MVA 其它：应选双绕组，110/10kV电压等级,2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则,原则1 正常方式（G1G2T1T1都运行）下，主变T1T1应能将发电机电压母线上剩余的最大功率送给系统。 该母线上发电功率 = G1 + G2 最小用电功率 = 最小的直配负荷 + 厂用负荷,厂用,直配负荷,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。,厂用,直配负荷,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,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。,厂用,直配负荷,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,2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则,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。,厂用,直配负荷,停用,例题：,两个发电机组为50MW(额定电压10.5kV,功率因数0.8)，厂用电率10，当地最大综合负荷70MW，最小综合负荷40MW，功率因数0.9，剩余功率送110kV系统。选择主变型号,厂用,直配负荷,所以：主变的容量 48MVA 其它：应选双绕组，110/10kV电压等级,2、变电站主变压器,1）变电所主变容量，一般应按510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%。,例题：,某变电所的最大综合负荷70MW，最小综合负荷40MW，功率因数0.9,选择主变型号。,所以：主变的容量 55MVA 其它：应选双绕组，110/10kV电压等级,3、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610KV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。,三、主变压器型式的选择,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。,1、相数的确定,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 发电厂如以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接： a.一台三绕组: 最大机组容量为125MW及以下（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.二台双绕组联络变压器: 最大机组为200MW以上 c.自耦变: 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）,四、限制短路电流的措施,为什么要限制短路电流 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动稳定的要求），必须选择加大容量的电器（重型) 投资增加 或 选不到符合要求的高压电器。 限短路电流目的： 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）。,1、限制短路电流的目的,金具：用于悬挂、固定、保护、连接、接续架空线或绝缘子,线路组成: 导线 杆塔 避雷线 绝缘子 金具,金具种类 （1）线夹：用来固定导线和避雷线,悬垂线夹用于直线杆塔,耐张线夹用于耐张杆塔,防晕线夹用于500KV线路,用于固定避雷线或拉线,（2）保护金具：改善或保护导线等机械和电气工作条件,均压环,防振锤,护线条,间隔棒,防振锤和护线条：防微风振动 间隔棒：使分裂导线的子导线间保持一定距离 均压环：电压分布均匀 屏蔽环：减小电晕,防振锤,（3）连接金具：用于将线夹、保护金具和绝缘子连接起来。,用于连接杆塔与第一片绝缘子,用于连接最后一片绝缘子与各种挂板,（4）接续金具： 架空线端头及 跳线接续,1）线路电抗器 适用范围：主要用来限制610KV 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 在断路器和母线之间 X 取值范围： 300600A Xk%选为3%6%。,2、限制短路电流的措施 （1）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。,线路电抗器应用实例,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。 端接电源，1,端接负荷 每臂自感抗 XL=L，两臂间的互感抗 XM = fXL 互感系数f (0.40.6),一般取0.5 每臂的运行电抗 XL XM = (1-f) XL = 0.5 XL 两分支的总等值运行电抗: X31(2) = 0.25 XL 1端故障，端可看作开路: X1 = 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。,结构：两个低压分裂绕组的 额定电压、容量、匝数相同 X2 = X2” = X2 X1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， X22” =X2+X2”=2X2 X12” =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。,（2）分裂变压器,分裂变压器作为厂用变,（3）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,（3）采用适宜的主接线形式及运行方式,在降压变电所，变压器低压侧分列运行,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,五、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,电气主接线的设计步骤,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,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,电厂和变电站主接线设计的基本框架,1. 明确电压等级、进出线数 2.对于变电站，确定主变数，选用合适的框架 对于发电厂，确定机组的供电方向，选用合适的框架 3.根据各电压等级的可靠性和灵活性的要求，选择2种及以上的合适的接线形式 4.评价各方案的特点，最终确定1个方案。,