发电厂电气部分课设

1、发电厂电气部分课程设计 专 业:电气工程及其自动化 班 级:电姓 名:学 号:2指导教师:兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年 7月 12日1 设计原始题目1.1 具体题目某发电厂中发电机 变压器单元接线的升压变压器为三相三绕组自耦变压 器 , 其 相 关 数 据 如 下 :额 定 容 量 为 240/240/120, 额 定 电 压 为 242/121/15.75kV, 额定短路损耗为 12400kW p -=、 13320kW p -=、 23340kW p -=,额定空载损耗为 0130kW p =。(1 计 算各绕组在以下 4种运行方式中的负荷(设各侧负荷功率因数相等 110k

2、V 侧断开,发电机向 220kV 系统输送 220kV 侧断开,发电机向 110kV 系统输送 发电机和 110kV 系统各向 220kV 系统输送 发电机和 220kV 系统各向 110kV 系统输送 (2 用两种方法计算变压器在上述四种运行方式下各自的总损耗。1.2 要完成的内容了解自耦变压器的组成、运行方式的种类以及熟悉其定量计算的原则和公式, 并理解自耦变压器的优缺点。本次题目就是通过自耦变压器的不同运行方式的定 量计算来让我们学生了解其中的不同和变化之处。2 设计课题的计算与分析2.1 计算的意义自耦变压器的运行方式有联合运行方式、 纯自耦运行方式及纯变压运行方式 3种。本次的计算让

3、我更加清楚不同运行的方式下系统中的功率交换的方向、三绕 组自耦变压器在联合运行方式下的绕组上电流的分布和流动情况,以及在纯变压 运行方式下最大传输功率和额定容量的联系。 2.2 计算中需要的公式推导及注释低、高压侧向中压侧送电,中、低压侧功率因数相同时为:(32b s S S K S += (1当中、低压侧功率因数相同时为:(c b 233=S K S S S +-(2低、中压侧向高压侧送电,串联绕组中的负荷为:12121b 11( U U S U U I S K S U -=-= (3 纯变压运行方式下的各绕组负荷为:(s 31c b 3b 1t 3111, b b S K S K S S

4、K S K S S S S =-=-=, (4式中:123S S S 、 、 高、中、低压之路的额定短路损耗。 c 、 s 、 t 各绕组间未归算的电路损耗为:s c 12c t 232b s t b 121323b b 11(1 P P P P K P K a P P P K K -=-=-+-(5 式中:s c c t s t P P P -、 、 串联 公共、 公共 第三及串联 第三绕组间未归算 短路损耗。a 第三绕组的额定容量 N3S 与自耦变压器标准容量 a S比,即 N3a =a S S 。 由各绕组间损耗求各绕组以标准容量 a S 为基准的损耗:c s t c t s t 22s

5、 s c c t c t c2110.5( 1P P P P a a P P P P P P a -=+-=-=-(6式中:c s t P P P 、 、 公共、串联、第三绕组的损耗。 求总损耗:222c s t 0c s t a a a( ( S S SP P P P P S S S =+ (7 式中:c s t S S S 、 、 公共、串联、第三绕组的负荷。 当高、低压侧功率因数相同时,有:c b 13=+S K S S (8由式 3、式 7得各绕组的负荷为:s c 32t 320, , S S S S S S S = (92.3 对自耦变压器负荷损耗的分析三绕组自耦变压器的有功损耗的求

6、解中,自耦变压器中,高压 低压绕组和中压 低压绕组的短路损耗是以低压绕组的额定容量为基准的,因此,在计算时,应 将、归算到以自耦变压器的额定容量为基准,即、值应除以 a 系数的平方。其中, a =1,即低压绕组额定容量对自耦变压器额定容量之比值。求总的有功损耗时,可 分别求出公共绕组 (c绕组 , 串联绕组 (s绕组 和第三绕组 (t绕组 的有功损耗, 然后 相加。根据短路试验,试验接线图如图 1所,涉及其中的公式如公式 5所示。 uu(a 串联绕组 公共绕组短路试验 (b 公共绕组 第三绕组短路试验 utu(c 串联绕组 第三绕组短路试验 (d 高压绕组 第三绕组短路试验图 1 自耦变压器短

7、路试验接线图2.4 详细计算变压器的效益系数为:N2b 12N111211110.5242U K k U =-=-=-=公共、串联绕组容量均为:0.5200=100(MVA ; a =1(1 不同运行方式下的各绕组的负荷计算。 运行方式 1属于低 -高压侧间纯变压方式。由公式 3及公式 4得501005. 01b 3b s =S K S K S (MVA(c b 3b 11110.510050S K S K S =-=-=-=(MVAt 31100S S S =(MVA此时,串联、公共绕组均只带 50%负荷,低压绕组满负荷。 运行方式 2属于低 -中压侧间纯变压方式。 由公式 9得s 0S =

8、c 32100S S S =(MVA t 32100S S S =(MVA此时,串联绕组无负荷,公共、低压绕组均满负荷。 运行方式 3属于联合运行方式一(低、中压侧向高压侧送电 。由公式 1及公式 2得(s b 230.5100100100S K S S =+=+=(MVA (01001001005. 0332b c =-+=-+=S S S K St 32100S S S =(MVA此时,公共绕组无负荷,串联、低压绕组均满负荷。 运行方式 4属于联合运行方式二(低、高压侧向中压侧送电 。由公式 2及公式 8得s b 10.510050S K S =(MVA 1501001005. 031b

9、c =+=+=S S K S (MVAt 3100S S =(MVA此时,串联绕组只带 50%负荷,公共绕组过负荷 50%,低压绕组满负荷。需降低 发电机输出功率。(2 运行方式 3的损耗计算。发电厂电气部分课程设计报告 通过求 c 绕组、s 绕组、t 绕组的短路损耗计算 由公式 5、6、7 可得 DPs - c = DP1- 2 = 400 (kW DPc - t = DP2- 3 = 340 (kW DPs - t = (1 - K b a 2 DP1- 2 + = (1 - 0.5 ´1´ 400 + 320 0.5 - (1 - 0.5 ) 340 0.5 = 50

10、0(kW 1 - Kb 1 DP1- 3 - DP2- 3 Kb Kb DPc = 0.5(DPs -c + = 120(kW 1 1 DPc - t - 2 DPs - t 2 a a = 0.5(400 + 340 - 500 DPs = DPs- c - DPc = 400 - 120 = 280(kW 1 DPc- t - DPc = 340 - 120 = 220( kW) a2 S S S DP = DP0 + ( c 2 DPc + ( s 2 DPs + ( t 2 DPt Sa Sa Sa DPt = = 130 + (50 120 ´ 120 + (50 120&

11、#180; 280+ ( 100 120 ´ 220 ) = 352.2 ( kW ) DP = DP0 + ( = 130 + (100 120 ´120 + (0 120 ´ 280 + (100 120 ) ´ 220 = 366.1( kW ) Sc 2 S S DPc + ( s 2 DPs + ( t 2 DPt Sa Sa Sa 5 发电厂电气部分课程设计报告 DP = DP0 + ( = 130 + (0 120 ´120 + (100 120 ´ 280 + (100 120 ) ´ 220 = 477.2

12、 ( kW ) Sc 2 S S DPc + ( s 2 DPs + ( t 2 DPt Sa Sa Sa DP = DP0 + ( = 130 + (150 120 ´120 + (50 120 ´ 280 + (100 120 ) ´ 220 = 518.9 ( kW ) Sc 2 S S DPc + ( s 2 DPs + ( t 2 DPt Sa Sa Sa 3 总结 通过对同一自耦变压器的几种不同的运行方式的计算，分别求出其的负荷和 总损耗。由结果可明白，当低压侧和中压侧同时向高压侧送电时，其串联绕组的 电流较大，公共绕组中负荷较小。因此，其中最大的传输功率会受到串联绕组容 量的限制。同时，总的损耗也较大。当高压侧和低压侧同时向中压侧送电时，串