第3.5章 第三节发电厂和变电所主变压器的选择发电厂主系统 教学课件.ppt

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1、第三节第三节 发电厂和变电所主变压器的选择发电厂和变电所主变压器的选择 主变压器：主变压器：在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送电能的变压器。送电能的变压器。联络变压器：联络变压器：用于两个电压等级之间交换电能的变压器。用于两个电压等级之间交换电能的变压器。厂厂(所所)变压器：变压器：用于本厂用于本厂(所所)用电的变压器，也称自用变。用电的变压器，也称自用变。一、变压器台数的选择一、变压器台数的选择 1 1发电厂变压器台数的选择发电厂变压器台数的选择 为保证供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一为保证供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变

2、压器一般不少于两台。般不少于两台。单元接线变压器为一台。扩大单元接线时，两台发电机配单元接线变压器为一台。扩大单元接线时，两台发电机配一台变压器。一台变压器。2 2变电所变压器台数的选择变电所变压器台数的选择 变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。检修时中断供电。对大型超高压枢纽变电所，为减小单台容量，可装设对大型超高压枢纽变电所，为减小单台容量，可装设2 24 4台主变压器。台主变压器。二、发电厂变电所主变压器容量的选择二、发电厂变电所主变压器容量的选择 1.1.发电厂主变压器容量的选择发电厂主变压器容量的选择 容量应

3、与发电机容量配套，按发电机的额定容量容量应与发电机容量配套，按发电机的额定容量P PN N/cos/cosN N扣除本机组的厂用负荷扣除本机组的厂用负荷K Kp pP PN N /cos/cosN N后，留后，留10%10%的裕度选择。的裕度选择。P PN N为发电机的额定功率为发电机的额定功率,cos,cosN N为额定功率因数，为额定功率因数，K Kp p为厂用电率。为厂用电率。单元接线的主变容量选择单元接线的主变容量选择接于发电机电压母线上的主变容量选择接于发电机电压母线上的主变容量选择 按下述三条计算，根据最大的计算结果选择容量。按下述三条计算，根据最大的计算结果选择容量。1 1）当发

4、电机电压母线上的负荷最小时，扣除厂负荷后，主）当发电机电压母线上的负荷最小时，扣除厂负荷后，主变能将最大剩余功率送入电力系统。即变能将最大剩余功率送入电力系统。即 S SN Ni i 第第i i台发电机的额定视在功率台发电机的额定视在功率;K Kp pi i 第第i i台发电机的厂用电率台发电机的厂用电率;S Sminmin发电机电压母线上最小负荷的视在功率发电机电压母线上最小负荷的视在功率 。n n、m m发电机电压母线上的主变压器台数和发电机台数。发电机电压母线上的主变压器台数和发电机台数。2 2）发电机电压母线上的最大一台发电机停机，主变应能从电）发电机电压母线上的最大一台发电机停机，主

5、变应能从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂用电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂用电的需要，即的需要，即 S SNmax Nmax、S Smax max 最大一台发电机的额定视在功率和最大负荷最大一台发电机的额定视在功率和最大负荷的视在功率。的视在功率。3 3）若发电机电压母线上接有两台及以上主变时，其中一台容）若发电机电压母线上接有两台及以上主变时，其中一台容量最大的主变退出运行时，应该能输送母线最大剩余功率的量最大的主变退出运行时，应该能输送母线最大剩余功率的70%70%以上，即以上，即 联络变压器的容量选择联络变压器的容量选择 一般不应小于接在两种电压母

6、线上最大一台发电机的容一般不应小于接在两种电压母线上最大一台发电机的容量，以保证该发电机停运时，通过联络变压器来满足本侧负量，以保证该发电机停运时，通过联络变压器来满足本侧负荷的需要。荷的需要。2 2变电所主变压器容量的选择变电所主变压器容量的选择 所选择的所选择的n n台主变压器的容量和，应该大于等于变电所台主变压器的容量和，应该大于等于变电所的最大综合计算负荷，即的最大综合计算负荷，即 nSN Smax 装有两台及以上主变的变电所，当一台主变停运时，其余主装有两台及以上主变的变电所，当一台主变停运时，其余主变容量一般应满足变容量一般应满足60%60%（220kV220kV及以上电压等级的变

7、电所应满足及以上电压等级的变电所应满足70%70%）的全部最大综合计算负荷，以及满足全部）的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I I类负荷类负荷S SI I和大和大部分部分IIII类负荷类负荷S SIIII（220kV 220kV及以上电压等级的变电所，在计及过及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部负荷能力后的允许时间内，应满足全部S SI I和和S SIIII）即）即 (n n-1)-1)S SN N-0.7)-0.7)S Smaxmax(n n-1)-1)S SN N S SI I +S SII II 最大综合计算负荷的计算最大综合计算负荷的计算 P Pi im

8、ax max、coscosi i各出线的远景最大负荷和自然功率因数；各出线的远景最大负荷和自然功率因数；K Kt t同时系数，出线回路数越多其值越小，一般取同时系数，出线回路数越多其值越小，一般取%线损率，取线损率，取5%5%。三、主变压器型式的选择三、主变压器型式的选择 相数选择相数选择 三相变压器：造价低、占地小、应优先选用、但运输不易。三相变压器：造价低、占地小、应优先选用、但运输不易。三单相变压器组：投资多、占地大、运输易、超高压大容量。三单相变压器组：投资多、占地大、运输易、超高压大容量。绕组数选择绕组数选择 三绕组：三绕组：机组容量在机组容量在125MW125MW及以下且有两种升高

9、电压时。及以下且有两种升高电压时。双绕组：双绕组：机组容量超过机组容量超过200MW200MW以上时，采用双绕组变压器单元接以上时，采用双绕组变压器单元接线形式。若有两个升高电压，宜选择三绕组变（或自耦变线形式。若有两个升高电压，宜选择三绕组变（或自耦变)。自耦变：自耦变：220kV220kV及以上电压等级的变压器可以选择自耦变。及以上电压等级的变压器可以选择自耦变。低压分裂绕组：低压分裂绕组：扩大单元接线的变压器或厂用变压器。扩大单元接线的变压器或厂用变压器。3 3绕组联结方式绕组联结方式 高压绕组为星形联结时，用符号高压绕组为星形联结时，用符号Y Y表示，如果将中性点引表示，如果将中性点引

10、出则用出则用Y YN N表示，对于中、低压绕组则用表示，对于中、低压绕组则用y y及及y yn n表示；表示；高压绕组为三角形联结时，用符号高压绕组为三角形联结时，用符号D D表示，低压绕组用表示，低压绕组用d d表示。表示。4 4调压方式的选择调压方式的选择 调压方式分：调压方式分：1)1)带负荷切换的有载（有励磁）调压方式；带负荷切换的有载（有励磁）调压方式；2)2)不带负荷切换的无载（无励磁）调压方式。不带负荷切换的无载（无励磁）调压方式。无载调压变压器的分接头挡位较少，电压调整范围一般只有无载调压变压器的分接头挡位较少，电压调整范围一般只有10%10%以内，而有载调压变压器的电压调整范

11、围大，能达到电以内，而有载调压变压器的电压调整范围大，能达到电压的压的30%30%，但其结构比无载调压变压器复杂，造价高。，但其结构比无载调压变压器复杂，造价高。在能满足电压正常波动情况下一般采用无载调压方式。在能满足电压正常波动情况下一般采用无载调压方式。发电厂可以通过发电机的励磁调节来调压，其主变压器一般发电厂可以通过发电机的励磁调节来调压，其主变压器一般选择无载调压方式。选择无载调压方式。一般变电所的变压器选择有载调压方式。一般变电所的变压器选择有载调压方式。5 5变压器阻抗的选择变压器阻抗的选择 三绕组变压器的各绕组之间的三绕组变压器的各绕组之间的阻抗，由变压器的三个绕组在铁心阻抗，由

12、变压器的三个绕组在铁心上的相对位置决定。故变压器阻抗上的相对位置决定。故变压器阻抗的选择实际上是结构形式的选择。的选择实际上是结构形式的选择。三绕组变压器分升压结构和降压结三绕组变压器分升压结构和降压结构两种类型。构两种类型。升压结构变压器高、中压绕组阻抗大升压结构变压器高、中压绕组阻抗大,而降压结构变压器高、而降压结构变压器高、低压绕组阻抗大。从电力系统稳定和供电电压质量及减小传输低压绕组阻抗大。从电力系统稳定和供电电压质量及减小传输功率时的损耗考虑，变压器的阻抗越小越好，但阻抗偏小又会功率时的损耗考虑，变压器的阻抗越小越好，但阻抗偏小又会使短路电流增大，低压侧电器设备选择遇到困难；使短路电

13、流增大，低压侧电器设备选择遇到困难；另外，变压器的选择内容还有：变压器的容量比、冷另外，变压器的选择内容还有：变压器的容量比、冷却方式却方式 、绝缘和绕组材料等的选择。、绝缘和绕组材料等的选择。接发电机的三绕组变压器，为低压侧向高中压侧输送功接发电机的三绕组变压器，为低压侧向高中压侧输送功率，应选升压型；率，应选升压型；变电所的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧输送功变电所的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧输送功率为主，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧输送功率率为主，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧输送功率为主，也可选用升压型，但如果需要限制为主，也可选用升压型，但如果需要限制6-10k

14、V6-10kV系统的短系统的短路电流，可以考虑优先采用降压结构变压器。路电流，可以考虑优先采用降压结构变压器。第四节第四节 限制短路电流的方法限制短路电流的方法 问题的提出：问题的提出：在发电机或变电所的在发电机或变电所的6 610kV10kV母线上发生短路母线上发生短路时，短路电流的数值可能很大，致使电气设备的选择发生困时，短路电流的数值可能很大，致使电气设备的选择发生困难，或使所选择的设备容量升级，投资增加。难，或使所选择的设备容量升级，投资增加。发电机电压和变电所发电机电压和变电所6 610kV10kV出线回路中能采用容量不升级出线回路中能采用容量不升级的电器的电器(选择轻型断路器选择轻

15、型断路器)及截面较小的电力电缆，节约投资。及截面较小的电力电缆，节约投资。一、采用适合的主接线形式及运行方式一、采用适合的主接线形式及运行方式 选择计算阻抗比较大的接线形式或运行方式，增大电选择计算阻抗比较大的接线形式或运行方式，增大电源至短路点的等效电抗。源至短路点的等效电抗。例如：例如：限制接入发电机电压母线的发电机台数和容量；大容限制接入发电机电压母线的发电机台数和容量；大容量的发电机采用单元接线形式；降压变电所采用变压器在低量的发电机采用单元接线形式；降压变电所采用变压器在低压侧分列运行的方式；合理地断开环网等。压侧分列运行的方式；合理地断开环网等。二、装设限流电抗器二、装设限流电抗器

16、 普通电抗器普通电抗器分裂电抗器分裂电抗器母线电抗器母线电抗器 线路电抗器线路电抗器 限流电抗器分限流电抗器分1 1装设母线分段电抗器装设母线分段电抗器 母线分段电抗器装设地点：母线分段电抗器装设地点：在发电在发电机电压的机电压的6-10kV6-10kV母线分段处。母线分段处。作用：作用：限制来自另一母线的发电机限制来自另一母线的发电机所提供的短路电流（限制发电厂内所提供的短路电流（限制发电厂内部的短路电流），对系统提供的短部的短路电流），对系统提供的短路电流也能起到一定的限制作用。路电流也能起到一定的限制作用。2 2装设线路电抗器装设线路电抗器 线路电抗器装设地点：线路电抗器装设地点：在线路

17、隔离开关与线路断路器之间。在线路隔离开关与线路断路器之间。作用：作用：限制电缆线路的短路电流（架空线路的电抗大，不需装限制电缆线路的短路电流（架空线路的电抗大，不需装电抗器）。电抗器）。加装线路电抗器后：加装线路电抗器后：可使可使电缆线路的电缆线路的断路器容量不升级；断路器容量不升级；电缆电缆截面减小；截面减小；维持母线残压在较高数值，这对其他回路正常运行有利。维持母线残压在较高数值，这对其他回路正常运行有利。加装母线电抗器后：加装母线电抗器后：可使所选择的发电机、主变、分段、可使所选择的发电机、主变、分段、母联回路的断路器容量不升级，减少投资。母联回路的断路器容量不升级，减少投资。3 3装设

18、分裂电抗器装设分裂电抗器 分裂电抗器的图形符号、一相接线及等效电路如图分裂电抗器的图形符号、一相接线及等效电路如图3-203-20所示。所示。正常运行时，每臂的电抗值只有其自感电抗的一半，故正正常运行时，每臂的电抗值只有其自感电抗的一半，故正常工作时的电压损失较小常工作时的电压损失较小 。当某端发生短路时，当某端发生短路时，每臂的等值电抗大于正常运行时的电抗，每臂的等值电抗大于正常运行时的电抗，故限流作用强。故限流作用强。4 4采用低压分裂绕组变压器采用低压分裂绕组变压器 (1)(1)结构结构 低压分裂绕组变压器是一种将低压绕组分裂成为相同容低压分裂绕组变压器是一种将低压绕组分裂成为相同容量的两个绕组的变压器量的两个绕组的变压器(2)(2)常见应用常见应用常用于发电机常用于发电机变压器扩大单元接线，限制发电机出口的短路电流变压器扩大单元接线，限制发电机出口的短路电流作为大容量机组的高压厂用变压器，以限制厂用电系统的短路电流作为大容量机组的高压厂用变压器，以限制厂用电系统的短路电流