电气主变压器的选择与限制短路电流的方法PPT课件.ppt

发电厂电气部分 广东工业大学华立学院 机电工程学部 第四讲 多媒体电子教案 主变压器与限流电抗器的选择 二零一二年二 七月 主讲 周展怀 1 1 授课日期 2012 2 28 3 1 第二周周二 五5 6 5 6节 4 3 4 4 4 5 主变压器的选择限制短路电流的方法电气主接线设计举例 第4章 电气主接线及设计 1a 2 4 3主变压器的选择 4 3 1变压器容量和台数的确定原则 主变压器 联络变压器 厂用变压器 在发电厂和变电站 用来向电网或用户输送功率的变压器 在电网中 用于两种电压等级交换功率的变压器 只供本厂 站 用电的变压器 1 单元接线的主变压器 可按 发电机额定容量 10 裕量 本机组厂用负荷 2 具有发电机电压母线接线的主变压器 1 考虑选用一台主变压器时 全部发电机额定容量 厂用负荷 3 连接两种升高电压母线的联络变压器 一般不多于2台 2 考虑选用两台主变压器时 最大的一台按 全部发电机额定容量 厂用负荷 70 选择 3 当最大机组维修时 主变压器应能倒送功率 保证母线最大负荷需要 1 能满足两种电压网络在不同运行方式下的功率交换 2 容量不小于最大一台机组的容量 4 变电站主变压器 1 3 4 变电站主变压器 变电站是联系发电厂和用户的中间环节 起着变换和分配电能的作用 1 枢纽变电站2 中间变电站3 地区变电站4 终端变电站5 企业变电站 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点 连接电力系统高 中压的几个部分 汇集有多个电源和多回大容量联络线 变电容量大 电压 指其高压侧 以下同 等级为330 500kV 全站停电时 将引起系统解列 甚至瘫痪 中间变电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处 汇集有2 3个电源 高压侧以交换潮流为主 同时又降压供给当地用户 主要起中间环节作用 电压等级为220 330kV 全站停电时 将引起区域电网解列 地区变电站以对地区用户供电为主 是一个地区或城市的主要变电站 电压等级一般为110 220kV 全站停电时 仅使该地区中断供电 终端变电站位于输电线路终端 接近负荷点 经降压后直接向用户供电 不承担功率转送任务 电压等级为110kV及以下 全站停电时 仅使其站供的用户中断供电 企业变电站是供大 中型企业专用的终端变电站 电压等级一般为35 110kV 进线为1 2回 1 4 4 变电站主变压器 供电给二类 三类负荷的变电站 原则只装设一台变压器 供电负荷较大的城市变电站或有一类负荷的重要变电站 应选用两台相同容量的主变压器 每台变压器的容量应满足一台变压器停运后 另一台能供给全部一类负荷 在无法确定一类负荷所占比重时 每台变压器的容量可按计算负荷的60 80 选择 对大城市郊区的一次变电站 如果中 低压侧已构成环网的情况下 变电站以装设两台为宜 对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站 在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性 对于规划只装两台主变压器的变电站 其变压器的基础宜按大于变压器容量的1 2级设计 变压器台数确定原则 1 5 4 3 2变压器形式和结构的选择原则 1 相数的确定2 绕组数的确定3 绕组接线组别的确定4 调压方式的确定 在330kV及以下电力系统中 一般都应选用三相变压器 500kV的大型变压器应选用单相变压器 以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时 可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器 亦可选用自耦变压器 在110kV及以上中性点直接接地系统中 凡需选用三绕组变压器的场所 均可优先选用自耦变压器 对于三相双绕组变压器的高压侧 110kV及以上电压等级 三相绕组都采用 YN 连接 35kV及以下采用 Y 连接 对于三相双绕组变压器的低压侧 三相绕组采用 连接 若低压侧电压等级为380 220V 则三相绕组采用 yn0 连接 在变电站中 为限制三次谐波 主变压器接线组别一般都选用YN d11常规接线 无励磁调压 调整范围通常在 2 2 5 以内有载调压 调整范围可达30 1 6 4 3 2变压器形式和结构的选择原则 5 冷却方式的选择 自然风冷却 一般适于7500kVA以下小容量变压器 强迫空气冷却又简称风冷式 用于容量大于等于8000kVA的变压器 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 近年来大型变压器都采用这种冷却方式 水内冷变压器 1 7 1 8 4 4限制短路电路的方法 装设限流电抗器 采用低压分裂绕组变压器 采用不同的主接线形式和运行方式 4 4 1装设限流电抗器 1 普通电抗器 1 母线电抗器 2 线路电抗器 1 9 4 4 1限流电抗器 限流电抗器的作用限制短路电流 1 线路电抗器 2 母线电抗器限流电抗器的结构类型1 混凝土柱式限流电抗器 串接在线路或电缆馈线上 使出线能选用轻型断路器以及减小馈线电缆的截面 串接在发电机电压母线的分段处或主变压器的低压侧 用来限制厂内 外短路时的短路电流 也称为母线分段电抗器 当线路上或一段母线上发生短路时 它能限制另一段母线提供的短路电流 构成 绕组 水泥支柱及支持绝缘子 1 10 2 分裂电抗器 分裂电抗器每相线圈有中间抽头 一般中间抽头接电源侧 两端头接负荷侧 每臂的运行电抗 f为互感系数 1 11 4 4 1限流电抗器 3干式空心限流电抗器限流电抗器型号 能承受户外恶劣的气象条件 可在户内 户外使用 1 结构特点 N 水泥柱式 F 分裂式 K 电抗器 2 线圈材料 L 铝线 铜线不表示 3 额定电压 kV 4 额定电流 A 5 电抗百分数 1 12 限流电抗器的选择 一般按下列项目选择和校验 1 额定电压 2 额定电流 3 电抗百分数 电抗器的额定电压Ue应大于或等于所在电网的额定电压Uew 即Ue Uew 电抗器的额定电流Ie应大于或等于通过它的最大持续工作电流Igmax 即Ie Igmax 1 13 电抗器的使用知识 1 电抗器的布置和安装线路电抗器通常都作垂直布置 各电抗器及与地之间用支柱绝缘子绝缘 中间一相电抗器的绕线方向与上下两边相反 母线电抗器作水平布置或品字形布置 2 电抗器的运行维护正常运行中 接头应接触良好无发热 周围应整洁无杂物 支持绝缘子应清洁并安装牢固 水泥支柱无破碎 垂直布置的电抗器应无倾斜 电抗器绕组应无变形 无放电声及焦臭味 DQ3 4 1 14 4 4 2采用低压分裂绕组变压器 采用低压分裂绕组变压器组成发电机 变压器扩大单元接线 4 4 2采用不同的主接线形式和运行方式 选用计算阻抗较大的接线和运行方式 DQ1 2 1 15 4 5电气主接线的设计举例 设计的原则和要求电气主接线设计应满足可靠性 灵活性 经济性三项基本要求 设计的步骤和方法1 分析原始资料2 拟定主接线方案3 短路电流计算4 主要电气设备的配置和选择5 绘制电气主接线图纸 原始资料分析包括 1 本工程情况 2 电力系统情况 3 负荷情况 拟定主接线方案的具体步骤如下 1 根据发电厂 变电站和电网的具体情况 初步拟定出若干技术可行的接线方案 2 选择主变压器台数 容量 型式 参数及运行方式 3 拟定各电压等级的基本接线形式 4 确定自用电的接入点 电压等级 供电方式等 5 对上述各部分进行合理组合 拟出3到5个初步方案 在结合主接线的基本要求对各方案进行技术分析比较 确定出两三个较好的待选方案 6 对待选方案进行经济比较 确定最终主接线方案 1 16 4 5电气主接线的设计举例 电气主接线中主要设备的配置 1 隔离开关的配置2 接地刀闸的配置3 电压互感器的配置4 电流互感器的配置5 避雷器的配置6 阻波器和耦合电容的配置 1 断路器两侧均应配置隔离开关 以便在断路器检修时隔离电源 2 中小型发电机出口一般应装设隔离开关 3 接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关 4 多角形接线中的进出线应该装隔离开关 以便进出线检修时能保证闭环运行 5 桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联 这样便于进行不停电检修 6 中性点直接接地的普通变压器中性点应通过隔离开关接地 自耦变压器中性点则不必装设隔离开关 1 35kV及以上每段母线应根据长度装设1 2组接地刀闸 母线的接地刀闸一般装设在母线电压互感器隔离开关或者母联隔离开关上 2 63kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸 3 旁路母线一般装设一组接地刀闸 设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧 4 63kV及以上主变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸 1 电压互感器的配置应能满足保护 测量 同期和自动装置的要求 2 6kV 220kV电压等级的每一组主母线的三相上应装设电压互感器 3 当需要监视和检测线路侧有无电压时 出线侧的一相上应装设电压互感器 4 发电机出口一般装设两组电压互感器 5 500kV采用双母线时每回出线和每组母线的三相装设电压互感器 500kV采用一个半断路器接线时 每回出线三相装设电压互感器 主变压器进线和每组母线根据需要在一相或者三相装设电压互感器 1 凡是装设断路器的回路均应装设电流互感器 2 在未设断路器的下列地点应装设电流互感器 发电机变压器中性点 发电机和变压器出口 桥形接线的跨条上 3 中性点直接接地系统一般按三相配置 非直接接地系统根据需要按两相或者三相配置 4 一台半断路器接线中 线路 线路串根据需要设三到四组电流互感器 线路 变压器串 如果变压器套管电流互感器可以利用 可以装设三组电流互感器 1 每组母线上应装设避雷器 进出线都装有避雷器的除外 2 旁路母线是否装设避雷器视其是否满足要求而定 3 330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装设避雷器 4 220kV及以下变压器到避雷器之间的电气距离超过允许值时 应在变压器附近增设一组避雷器 5 三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器 6 自耦变压器必须在两个自藕合的绕组出线上装设避雷器 避雷器装设于变压器与断路器之间 7 下列情况变压器中性点应装设避雷器 1 中性点直接接地系统 变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时2 中性点直接接地系统 变压器中性点为全绝缘 但是变电站为单进线且为单台变压器运行时 3 中性点不接地或经消弧线圈接地系统 多雷区单进线变压器中性点 应根据系统通讯对载波电话的规划要求配置 1 17 4 5电气主接线的设计举例 4 5 1火力发电厂电气主接线设计举例 1 分析原始资料 电厂总容量 容量百分比 向500kV电网 厂最大输出负荷 2 主接线方案拟定 1 10kV电压级 2 220kV电压级 3 500kV电压级 1 18 4 5电气主接线的设计举例 2 主接线方案拟定 1 10kV电压级 2 220kV电压级 3 500kV电压级 3 主接线方案的经济比较 4 主接线方案的确定 全连封闭母线 全连封闭母线 P129 1 19 4 5电气主接线的设计举例 4 5 2变电站电气主接线设计举例 330kV 110kV 1 主接线方案拟定 方案1 桥形接线方案 方案2 四角形接线方案 1 20 4 5电气主接线的设计举例 4 5 2变电站电气主接线设计举例 330kV 110kV 1 主接线方案拟定 方案1 桥形接线方案 方案2 四角形接线方案 2 方案的经济计算 3 主接线方案确定 1 21 1 22 4 变电站主变压器 变电站是联系发电厂和用户的中间环节 起着变换和分配电能的作用 1 枢纽变电站2 中间变电站3 地区变电站4 终端变电站5 企业变电站 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点 连接电力系统高 中压的几个部分 汇集有多个电源和多回大容量联络线 变电容量大 电压 指其高压侧 以下同 等级为330 500kV 全站停电时 将引起系统解列 甚至瘫痪 中间变电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处 汇集有2 3个电源 高压侧以交换潮流为主 同时又降压供给当地用户 主要起中间环节作用 电压等级为220 330kV 全站停电时 将引起区域电网解列 地区变电站以对地区用户供电为主 是一个地区或城市的主要变电站 电压等级一般为110 220kV 全站停电时 仅使该地区中断供电 终端变电站位于输电线路终端 接近负荷点 经降压后直接向用户供电 不承担功率转送任务 电压等级为110kV及以下 全站停电时 仅使其站供的用户中断供电 企业变电站是供大 中型企业专用的终端变电站 电压等级一般为35 110kV 进线为1 2回 1 23 4 5电气主接线的设计举例 4 5 2变电站电气主接线设计举例 枢纽变电站接线 主变压器是两台容量为750MVA的带第三绕组自藕变压器 500kV配电装置采用一个半断路器接线 具有非常高的供电可靠性 220kV侧有14回线路 采用有专用旁路断路器的双母线带旁路接线 两台主变压器35kV侧都采用单母线接线 共14回 QFD QFP 1 24 区域变电站接线 220kV配电装置采用内桥接线 在线路侧设置了跨条 110kV配电装置采用单母线分段接线 部分重要用户从两段母线引接电源采用双回线供电保证用户对供电可靠性的要求 35kV侧给附近用户供电 也采用单母线分段接线 4 5电气主接线的设计举例 4 5 2变电站电气主接线设计举例 1 25 终端变电站主接线 高压侧由一条110kV线路供电 变电站只设一台主变 高压侧采用单母线接线 低压侧有三条出线 线路较少 也采用单母线接线 4 5电气主接线的设计举例 4 5 2变电站电气主接线设计举例 1 26 1 27 4 11 某新建火力发电厂有2 25MW 2 50MW共4台发动机 cos 0 8 UN 6 3KV 发电机电压级有10条电缆馈线 其最大综合负荷为30MW 最小为20MW 厂用电率为10 高压侧110KV 有4回线路与电力系统相连 试初步设计该厂主接线图 1 参数分析 计算发电厂总容量 厂用电量和向110kV电网供电 厂最大输出负荷 2 重点分析发电机电压级和高压侧110KV应采用的母线接线形式 画出主接线图 应画出各主要设备及馈线 可不标注型号与参数 电厂总容量 厂用电量 向110kV电网供电 厂最大输出负荷 用两台25MW发电机向发电机电压级地方电网供电 由于有10回电缆馈线 应采用限制短路电流措施以减少投资 可采用分段双母线 两台发动机分别接入其中一段 在分段连接处以及各馈线分别接入限流电抗器 用两台50MW发电机向110kV电网供电 由于有4回出线 可采用分段双母线 两台发动机分别接入其中一段 发电机与变压器采用单元接线 1 28 用两台25MW发电机向发电机电压级地方电网供电 由于有10回电缆馈线 应采用限制短路电流措施以减少投资 可采用分段双母线 两台发动机分别接入其中一段 在分段连接处以及各馈线分别接入限流电抗器 用两台50MW发电机向110kV电网供电 由于有4回出线 可采用分段双母线 两台发动机分别接入其中一段 发电机与变压器采用单元接线 5回 5回 用一台双绕组变压器连接两个电网 1 29 例6 1 试参阅附表5选择容量为25MW UN 10 5kV c