電氣主接線及設(shè)計(jì).ppt

第四章 電氣主接線及設(shè)計(jì),定性分析和衡量主接線可靠性 斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電； 線路、斷路器或母線故障與檢修時(shí)，停運(yùn)回路數(shù)多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)I、類負(fù)荷的供電； 發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性； 大機(jī)組突然停運(yùn)，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行影響與后果。,主接線是發(fā)電廠、變電站電氣部分主體，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行可靠性、靈活性；對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定有決定性的影響。因此，主接線的設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證后確定。,主要內(nèi)容：本章以電氣主接線設(shè)計(jì)為中心，介紹對(duì)主接線的基本要求、典型接線形式以及主要設(shè)備的作用、配置原則，并對(duì)變壓器選擇、限制短路電流的方法等進(jìn)行了詳盡的分析；綜合闡述了各種類型發(fā)電廠或變電站電氣主接線的特點(diǎn)和主接線設(shè)計(jì)的一般原則、步驟。,4-1 電氣主接線設(shè)計(jì)原則和程序,一、對(duì)電氣主接線的基本要求,1、可靠性,安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。停電不僅給發(fā)電廠造成損失，而且給國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來(lái)的損失將更加嚴(yán)重。,(1)發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用； (2)負(fù)荷性質(zhì)和類別； (3)設(shè)備的制造水平； (4)長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。,2、靈活性,(1)操作的方便性； (2)調(diào)度的方便性； (3)擴(kuò)建的方便性。,3、經(jīng)濟(jì)性,(1)節(jié)省一次投資；(2)占地面積少；(3)電能損耗少。,根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，經(jīng)過(guò)原始資料分析，對(duì)電源和出線回路、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，擬定出若干方案。從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理方案，保留23個(gè)技術(shù)上相當(dāng)?shù)姆桨?，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。,包括發(fā)電廠類型、設(shè)計(jì)規(guī)劃容量、單機(jī)容量及臺(tái)數(shù)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。,以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。,二、電氣主接線設(shè)計(jì)的原則,三、電氣主接線的設(shè)計(jì)程序,1、對(duì)原始資料分析,(1)工程情況,(2)電力系統(tǒng)情況,包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。,(3)負(fù)荷情況,包括負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。,(4)環(huán)境條件,包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。,(5)設(shè)備供貨情況,為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較。,2、主接線方案的擬定與選擇,3、短路電流計(jì)算和主要電器選擇,4、繪制電氣主接線圖,5、編制工程概算,4-2 主接線的基本接線形式,一、單母線接線及單母線分段接線,1、單母線接線,接線特點(diǎn),操作原則,應(yīng)用,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn),2、單母線分段接線,分段作用,分段數(shù)目,應(yīng)用,610kV出線在6回及以上時(shí)，每段所接容量不超過(guò)25MW；3560kV出線回路數(shù)不超過(guò)8回；110220kV出線回路數(shù)不宜超過(guò)4回。,二、雙母線接線及雙母線分段接線,1、雙母線接線,(1)檢修任一組母線都不必停止對(duì)用戶供電,(2)一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電,(3)檢修任一組母線隔離開(kāi)關(guān)不影響其它回路運(yùn)行,(4)檢修任一出線斷路器可用母聯(lián)斷路器代替其工作,雙母線接線的適用范圍 (1)610kV配電裝置，當(dāng)短路電流較大出線需帶電抗器; (2)3560kV配電裝置當(dāng)出線回路超過(guò)8回時(shí)，或連接的電源較多、負(fù)荷較大。 (3)110220kV配電裝置出線回路為5回及以上時(shí)。,2、雙母線分段接線,應(yīng)用：610kV進(jìn)出線或電源較多,輸送功率較大時(shí),為限制短路電流,選擇輕型設(shè)備,常采用雙母線三分段。 220500kV容量較大的發(fā)電廠或變電所高壓接線，有時(shí)采用雙母線三分段或四分段接線。,三、帶旁路母線的單母線和雙母線接線,普通單母線帶旁路母線接線,1、單母線帶旁路母線的接線,單母線分段帶旁路接線,利用分段兼旁路(旁路兼分段) 單母線分段接線,單母線(或分段)帶旁路母線的應(yīng)用范圍 (1)610kV屋內(nèi)配電裝置一般情況下不裝設(shè)旁路母線。 (2)3560kV配電裝置一般不設(shè)旁路母線，因?yàn)橹匾脩舳酁殡p回路供電，允許停電檢修斷路器。如果線路斷路器不允許停電檢修，在采用單母線分段接線時(shí)可考慮增設(shè)旁路母線，但多用分段斷路器兼作旁路斷路器。 (3)110220kV如果采用單母分段，一般應(yīng)設(shè)置旁路母線且以專用旁路斷路器為宜。 (4)凡采用SF6斷路器的接線，可不裝設(shè)旁路母線。,2、雙母線帶旁路母線的接線 (1)普通雙母線帶旁路母線的接線,(2)利用旁路兼母聯(lián)(母聯(lián)兼旁路)的雙母線帶旁路接線,3、旁路母線設(shè)置的原則,110kV出線在6回及以上、220kV出線在4回及以上時(shí),宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。 在出線回?cái)?shù)較少的情況下，為節(jié)省投資，采用母聯(lián)斷路器或分段斷路器兼作旁路斷路器的接線方式。 下列情況下，可不設(shè)置旁路設(shè)施 (1)允許斷路器停電檢修時(shí)(如雙回路供電的負(fù)荷)； (2)中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出線斷路器時(shí)； (3)采用六氟化硫(SF6)斷路器及封閉組合電器(GIS)時(shí)。,4、電源側(cè)斷路器是否接入旁路母線,變電站主變壓器可靠性較高，通常不需檢修,但是高壓側(cè)斷路器有定期檢修需要，則應(yīng)接入; 發(fā)電廠升壓變壓器高壓側(cè)斷路器的定期檢修,可安排在發(fā)電機(jī)組檢修期同步進(jìn)行，則不需接入。,5、設(shè)置旁路設(shè)施,每?jī)苫剡M(jìn)出線用3臺(tái)斷路器構(gòu)成一串，接在二組母線之間，因而稱3/2斷路器接線，也稱一臺(tái)半斷路器接線。,1、一臺(tái)半斷路器接線,四、一臺(tái)半斷路器及4/3接線,(1)3/2斷路器接線的特點(diǎn),操作方便；,(2)配置原則,電源與負(fù)荷盡量布置在同一串上，避免在聯(lián)絡(luò)斷路器故障時(shí),使兩條電源或兩條出線同時(shí)被切除；,可靠性高；,調(diào)度靈活；,投資較大，保護(hù)較復(fù)雜。,檢修方便；,當(dāng)接線僅為兩串時(shí)，同名回路宜分別接入不同側(cè)的母線(交叉接線)，進(jìn)出線應(yīng)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。,(3)交叉接線特點(diǎn),(4)適用范圍,3/2斷路器接線是現(xiàn)代大型電廠和變電所超高壓、特高壓配電裝置，對(duì)供電可靠性要求較高時(shí)常用接線形式。,2、4/3接線,4/3接線的一個(gè)串中有4臺(tái)斷路器，連接3回進(jìn)出線回路。,應(yīng)用 通常用于發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)(進(jìn)線)大于線路(出線)數(shù)的大型水電廠，以便實(shí)現(xiàn)在一個(gè)串的3個(gè)回路中電源與負(fù)荷容量相互匹配；與一臺(tái)半斷路器接線相比，投資節(jié)省，但可靠性有所降低，布置比較復(fù)雜。,(1)與3/2接線相比有何特點(diǎn),(2)應(yīng)用范圍,五、變壓器母線接線,六、單元接線 1、發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線,優(yōu)點(diǎn), 存在的技術(shù)問(wèn)題,當(dāng)主變發(fā)生故障，除了跳主變高壓側(cè)斷路器外還需跳發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)。 由于大型發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)較大，即使磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)發(fā)變組的故障電流仍很大；若磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)拒跳，則后果更為嚴(yán)重。,發(fā)電機(jī)故障時(shí)，若變壓器高壓側(cè)斷路器失靈拒跳，只能通過(guò)失靈保護(hù)出口啟動(dòng)母差保護(hù)或發(fā)遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)使線路對(duì)側(cè)斷路器跳閘； 若因通道原因遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)失效，則只能由對(duì)側(cè)后備保護(hù)切除故障，故障切除時(shí)間大大延長(zhǎng)，會(huì)造成發(fā)電機(jī)、主變壓器嚴(yán)重?fù)p壞。,接線簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便。,發(fā)電機(jī)故障跳閘時(shí)，將失去廠用工作電源，而這種情況下備用電源的快速切換極有可能不成功，因而機(jī)組面臨廠用電中斷的威脅。,2、發(fā)電機(jī)-三繞組變壓器(自耦變壓器)單元接線,3、發(fā)電機(jī)-變壓器-線路單元接線,4、發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器擴(kuò)大單元接線,5、發(fā)電機(jī)-分裂變壓器擴(kuò)大單元接線,當(dāng)只有2臺(tái)變壓器和2條線路時(shí)，宜采用橋形接線。橋形接線，根據(jù)橋斷路器的安裝位置，可分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種。,七、橋形接線,1、內(nèi)橋接線,適用于線路較長(zhǎng)和變壓器不需要經(jīng)常切換的情況。,2、外橋接線,適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。 另外當(dāng)系統(tǒng)中有穿越功率通過(guò)高壓側(cè),或橋形接線的2條線路接入環(huán)網(wǎng)時(shí)。,優(yōu)缺點(diǎn) 適用范圍 小容量發(fā)電廠或變電站，以及作為最終將發(fā)展為單母線分段或雙母線接線的初期接線方式,角形接線斷路器數(shù)等于電源回路和出線回路的總數(shù)，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線回路都接在2臺(tái)斷路器之間，多角形接線的“角”數(shù)等于回路數(shù)，等于斷路器數(shù)。,八、角形接線,1、三角形接線,2、四角形接線,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn),斷路器數(shù)目較少; 任一臺(tái)斷路器檢修時(shí)，不需要繁瑣 的操作，不影響任何回路供電; 無(wú)母線,不存在母線故障產(chǎn)生的影響； 任一回路故障，只跳開(kāi)與其相連的兩臺(tái)斷路器，不影響其它回路運(yùn)行。 操作方便，所有隔離開(kāi)關(guān)，只用于檢修時(shí)隔離電源，誤操作機(jī)會(huì)少。,檢修任何一臺(tái)斷路器時(shí)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行，如此時(shí)出現(xiàn)故障，將造成解列； 設(shè)備選擇困難,繼電保護(hù)裝置復(fù)雜化。,配置原則,電源應(yīng)盡量配置在多角形的對(duì)角上，使所選電氣設(shè)備的額定電流不致過(guò)大; 當(dāng)有故障發(fā)生解列開(kāi)環(huán)時(shí),不至于使負(fù)荷失去電源。,應(yīng)用,多角形接線，一般用于回路數(shù)較少、不適用于回路數(shù)較多的情況。一般最多用到六角形，以減少開(kāi)環(huán)運(yùn)行所帶來(lái)的不利影響。 適用于110kV及以上的配電裝置。,九、典型主接線分析 1、火力發(fā)電廠電氣主接線 (1)地方性火電廠的特點(diǎn),建設(shè)在城市附近或工業(yè)負(fù)荷中心； 為提高能源利用率和環(huán)境保護(hù)要求，逐步對(duì)小火電實(shí)行關(guān)停的政策，當(dāng)前在建或運(yùn)行的地方性火電廠多為熱電廠，以推行熱電聯(lián)產(chǎn)，在提供蒸汽和熱水熱能的同時(shí)，生產(chǎn)的電能大部分都用發(fā)電機(jī)電壓直接送給地方用戶，只將剩余的電能以升高電壓送往電力系統(tǒng)。一般熱電廠的單機(jī)容多為中小型機(jī)組。通常電氣主接線包括發(fā)電機(jī)電壓接線及12級(jí)升高電壓級(jí)接線。,(2)區(qū)域性火電廠,建在煤炭生產(chǎn)基地附近，為凝汽式電廠，一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電能幾乎采用高壓或超高壓輸電線路送至遠(yuǎn)方，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的基本負(fù)荷，裝機(jī)總?cè)萘吭?000MW以上，單機(jī)容量為200MW以上，目前以600MW為主力機(jī)組。,2、水力發(fā)電廠電氣主接線,(1)一般遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，當(dāng)?shù)刎?fù)荷很小甚至沒(méi)有，電能絕大部分要以較高電壓輸送到遠(yuǎn)方。主接線不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線，多采用發(fā)變組單元接線或擴(kuò)大單元接線。 (2)主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，主變臺(tái)數(shù)和高壓斷路器數(shù)量應(yīng)盡量減少，高壓配電裝置應(yīng)布置緊湊、占地少，以減少土石方開(kāi)挖量和回填量。 (3)裝機(jī)臺(tái)數(shù)和容量大都一次確定，高壓配電裝置也一次建成，不考慮擴(kuò)建問(wèn)題。 (4)水輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)快，常在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)頻、調(diào)峰及調(diào)相任務(wù)，因此機(jī)組開(kāi)停頻繁，運(yùn)行方式變化大，主接線應(yīng)具有較好的靈活性。 (5)水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制比較簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為此主接線應(yīng)盡力避免以隔離開(kāi)關(guān)作為操作電器。,3、變電站電氣主接線,變電站主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負(fù)荷性質(zhì)、出線回路數(shù)等條件和具體情況確定。 通常變電站主接線的高壓側(cè)，應(yīng)盡可能采用斷路器數(shù)目較少的接線，以節(jié)省投資，可采用橋形、單母線、雙母線接線及角形接線等。如果變電站電壓為超高壓等級(jí)，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線分段帶旁路接線或采用一臺(tái)半斷路器接線。,變電站低壓側(cè)常采用單母分段接線或雙母接線，以便于擴(kuò)建。610kV饋線應(yīng)選輕型斷路器，如SNl0型少油斷路器或ZNl3型真空斷路器；若不能滿足開(kāi)斷電流及動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求時(shí)，應(yīng)采用限流措施。 變電站限制短路電流方法，變壓器低壓側(cè)分列運(yùn)行；若分列運(yùn)行仍不能滿足要求，則可裝設(shè)分裂電抗器或出線電抗器,一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。,發(fā)電廠中用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶輸送電能的變壓器稱為主變壓器； 用于聯(lián)接兩個(gè)升高電壓等級(jí)并可相互交換功率的變壓器稱為聯(lián)絡(luò)變壓器； 只供發(fā)電廠本身用電的變壓器稱廠用變壓器。 除發(fā)電機(jī)外，主變壓器是發(fā)電廠中最為貴重的大型電氣設(shè)備。 主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的選擇是否合理，對(duì)發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。,4-3 主變壓器的選擇,一、主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定原則,主變壓器容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選得過(guò)大、臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運(yùn)行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，將可能“封鎖”發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出或者會(huì)滿足不了變電站負(fù)荷的需要，這在技術(shù)上是不合理的。,1、單元接線的主變壓器,單元接線的主變壓器容量應(yīng)按照發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來(lái)確定。 一般情況下，主變壓器容量與發(fā)電機(jī)相配套即可。 例如100MW發(fā)電機(jī)配120MVA主變壓器；200MW發(fā)電機(jī)配240MVA主變壓器；300MW發(fā)電機(jī)配360MVA主變壓器；600MW發(fā)電機(jī)配720(3240)MVA主變壓器等。,2、具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器,發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)連接的升壓變壓器一般情況下應(yīng)選2臺(tái)，某些小型發(fā)電廠，或發(fā)電廠主要電能是以發(fā)電機(jī)電壓向附近供出，系統(tǒng)電源僅作為備用時(shí)，亦可選用1臺(tái)主變壓器。,(1)當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最小時(shí)，應(yīng)能將發(fā)電機(jī)剩余的功率送入系統(tǒng)。 (2)當(dāng)接入發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)停用時(shí)，能由系統(tǒng)倒送功率供給機(jī)壓母線的最大負(fù)荷。 (3)當(dāng)豐水季節(jié)為充分利用水能發(fā)電而對(duì)本廠發(fā)電機(jī)出力進(jìn)行限制時(shí)，應(yīng)能從系統(tǒng)返送電能滿足發(fā)電機(jī)電壓母線的最大負(fù)荷 (4)對(duì)于裝有2臺(tái)主變壓器的發(fā)電廠，當(dāng)1臺(tái)故障或檢修時(shí)，另1臺(tái)主變壓器應(yīng)能承擔(dān)總傳輸功率的70%。,3、連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器,聯(lián)絡(luò)變壓器一般只設(shè)一臺(tái)，最多不超過(guò)兩臺(tái)，否則會(huì)造成布置和引接線的困難。 (1)容量應(yīng)滿足在各種不同運(yùn)行方式下兩級(jí)電壓間的功率交換； (2)容量一般不小于接在兩電壓母線上最大一臺(tái)機(jī)組容量.,4、變電站主變壓器,一般應(yīng)按510年規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。,重要變電站應(yīng)考慮當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足I類及類負(fù)荷的供電； 一般變電站當(dāng)l臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的7080。 一般情況下，設(shè)置2臺(tái)變壓器；對(duì)于地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，可設(shè)3臺(tái)主變壓器。,二、變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則,1、三相變壓器與單相變壓器,容量相同情況下，一臺(tái)三相變壓器比由三臺(tái)單相變壓器組成的變壓器組價(jià)格便宜，占地和運(yùn)行損耗都小。 當(dāng)受到運(yùn)輸條件限制而不能采用三相變壓器時(shí)，可采用一組單相變壓器，亦可采用兩臺(tái)小容量三相變壓器,具體應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較決定。,2、雙繞組變壓器與三繞組變壓器,200MW及以上的機(jī)組，其升壓等級(jí)一般只有一級(jí)。 聯(lián)絡(luò)變壓器一般都選用三繞組變壓器(多為自耦三繞組變壓器)，其第三繞組可接發(fā)電廠廠用起動(dòng)備用變壓器，并可接大功率無(wú)功設(shè)備(調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器),機(jī)組為125MW及以下容量的發(fā)電廠有兩級(jí)升高電壓時(shí),一般優(yōu)先考慮采用三繞組變壓器。但當(dāng)兩種升高電壓的負(fù)荷相差很大，經(jīng)常流過(guò)三繞組變壓器某一側(cè)的功率小于該變壓器額定容量的15時(shí)，則宜選兩臺(tái)雙繞組變壓器。,3、普通型變壓器與自耦變壓器,容量相同情況下，自耦變壓器消耗材料省、體積小、重量輕、造價(jià)低，同時(shí)功率損耗也低，輸電效率較高。 大容量發(fā)電廠中，自耦變壓器常用于高壓和中壓系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)變壓器，一般應(yīng)有2個(gè)110kV及以上電壓等級(jí)。 在中小發(fā)電廠中，可用三繞組自耦變壓器作為125MW及以下發(fā)電機(jī)的升壓變壓器，此時(shí)主要的潮流方向是低壓側(cè)和中壓側(cè)同時(shí)向高壓側(cè)輸送功率，這樣可以將部分發(fā)電機(jī)接到中壓側(cè)，充分利用自耦變壓器的通過(guò)容量，節(jié)省變壓器和開(kāi)關(guān)設(shè)備的投資。 升壓結(jié)構(gòu)的自耦變壓器不適于由低壓側(cè)和高壓側(cè)同時(shí)向中壓側(cè)輸送功率(漏磁較大)。 自耦變壓器的中性點(diǎn)必須直接接地(或經(jīng)過(guò)小電抗接地)，否則，當(dāng)高壓電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，自耦變壓器的中壓側(cè)繞組會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓。,4、分裂繞組變壓器的選用,發(fā)電機(jī)單機(jī)容量小于系統(tǒng)容量的1%2%，而發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓又較高，如200MW機(jī)組升壓到500kV時(shí)，采用單元接線不經(jīng)濟(jì)，可采用兩臺(tái)發(fā)電機(jī)共用一臺(tái)低壓繞組分裂的主變壓器構(gòu)成擴(kuò)大單元接線。分裂變壓器低壓側(cè)有兩個(gè)完全相同的繞組，節(jié)約了投資，減小發(fā)電機(jī)端短路時(shí)短路電流數(shù)值，從而可選用輕型斷路器作為發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)及廠用分支開(kāi)關(guān)。 分裂繞組變壓器在大容量發(fā)電廠中,還常被用作廠用電變壓器及廠用高壓?jiǎn)?dòng)/備用變壓器。,5、調(diào)壓方式,無(wú)載調(diào)壓變壓器必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)其高壓繞組的分接頭位置，從而改變變壓器的變比達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。調(diào)壓范圍較小，一般在5%以內(nèi)。一年中只能調(diào)節(jié)12次，電力系統(tǒng)中廣泛使用的變壓器大多數(shù)是無(wú)載調(diào)壓變壓器。 有載調(diào)壓變壓器具有專用的分接頭切換開(kāi)關(guān)，能夠在不停電(帶著負(fù)載)的情況下改變分接頭位置進(jìn)行調(diào)壓。調(diào)壓的范圍一般為15%以上甚至可達(dá)30%,并且可根據(jù)負(fù)荷大小的變化在一天中調(diào)節(jié)好幾次，并可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。 價(jià)格要較貴，當(dāng)負(fù)載變化較大，采用無(wú)載調(diào)壓變壓器電壓質(zhì)量無(wú)法保證時(shí)，可以選用有載調(diào)壓變壓器。,6、繞組接線組別,主變壓器多采用Y,d接線或者Y,y,d接線。 沒(méi)有繞組，鐵芯中主磁通會(huì)形成平頂波，其中包含較大的三次諧波磁通分量，會(huì)使變壓器鐵軛部件及油箱等鐵磁物體產(chǎn)生附加鐵損,降低變壓器效率并引起局部過(guò)熱。 另外線路上如出現(xiàn)三次諧波電流則會(huì)對(duì)通信線路造成干擾。有繞組后，三次諧波電流僅在繞組內(nèi)部循環(huán)流通，而不流到線路上去，就不會(huì)干擾通信線路了。在繞組內(nèi)部流通的三次諧波電流，對(duì)主磁通中的三次諧波分量產(chǎn)生強(qiáng)烈的去磁作用，從而使主磁通的波形變?yōu)檎也?，也使各相電壓波形為正弦波?我國(guó)330/220/35、330/110/35、220/110/35kV自耦變壓器為全星形變壓器，其第三繞組(35kV)也是星形接線。 高、中壓繞組均為星形且中性點(diǎn)直接接地，可以讓三次諧波電流流通，從而使變壓器主磁通保持正弦波。同時(shí)，適當(dāng)采用這種全星形變壓器,還可以增大系統(tǒng)的零序阻抗，以減少日益增大的單相短路電流。,7、冷卻方式的選擇,4-4 限制短路電流的方法,當(dāng)發(fā)電機(jī)有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，其短路電流可能高達(dá)十幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安培，這將使母線、斷路器等一次設(shè)備遭受到嚴(yán)重的沖擊(發(fā)熱和電動(dòng)力)。為了安全，必須加大設(shè)備型號(hào)，而無(wú)法采用價(jià)格便宜的輕型開(kāi)關(guān)電器和較小截面的導(dǎo)線，這不僅會(huì)使投資大為增加，甚至?xí)蚨搪冯娏魈蠖鵁o(wú)法選到合乎要求的設(shè)備。因此，應(yīng)當(dāng)采取某些限制短路電流的措施。,一、選擇適當(dāng)?shù)闹鹘泳€形式和運(yùn)行方式 1、發(fā)電機(jī)組采用單元接線,發(fā)電機(jī)和升壓變壓器采用單元接線而不在機(jī)端并聯(lián)運(yùn)行，將大大減少發(fā)電機(jī)機(jī)端短路的短路電流。,2、環(huán)形電網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行,在環(huán)形電網(wǎng)某一穿越功率最小處開(kāi)環(huán)運(yùn)行，或?qū)l(fā)電廠高壓母線分裂運(yùn)行，就是將本來(lái)并聯(lián)運(yùn)行的兩部分分開(kāi)運(yùn)行，當(dāng)然使短路時(shí)的阻抗增大，短路電流變小。,3、并聯(lián)運(yùn)行的變壓器分開(kāi)運(yùn)行,多數(shù)降壓變電所中裝有兩臺(tái)變壓器，其低壓側(cè)母線常采用單母線分段接線，當(dāng)分段斷路器分開(kāi)運(yùn)行時(shí)，會(huì)使短路電流大為減少。為保證供電可靠性，分段斷路器上可裝設(shè)“備用電源自動(dòng)投入裝置”，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障退出運(yùn)行時(shí)，分段斷路器能自動(dòng)合閘，恢復(fù)對(duì)失電母線段及所帶出線的供電。,二、裝設(shè)限流電抗器 1、在發(fā)電機(jī)電壓母線上裝設(shè)分段電抗器,裝在發(fā)電機(jī)電壓母線(6kV或10kV)分段處的電抗器能有效地降低發(fā)電機(jī)出口斷路器、母線分段斷路器、母線聯(lián)絡(luò)斷路器以及變壓器低壓側(cè)斷路器所承受的短路電流。由于正常通過(guò)分段的電流不大，可以選較大電抗百分?jǐn)?shù)(8%12%)，而兩段母線間的電壓降也不會(huì)太大，電能損耗也少，因此優(yōu)先采用。,2、在發(fā)電機(jī)電壓電纜出線上裝設(shè)出線電抗器,610kV出線上短路時(shí)，母線分段電抗器能起限流作用，有時(shí)還須在出線上裝設(shè)電抗器,以使發(fā)電機(jī)電壓直配線的短路電流限制到輕型廉價(jià)的開(kāi)關(guān)所能開(kāi)斷的范圍內(nèi)(SNl0-10I型少油斷路器開(kāi)斷電流為16kA)。由于出線電抗器的額定電流較小(300600A)，雖額定電抗標(biāo)么值僅取3%6%，但實(shí)際的有名值電抗較大，限流作用也大，但出線加裝電抗器會(huì)使配電裝置復(fù)雜,占地增多，正常運(yùn)行時(shí)損耗增大。,3、裝設(shè)分裂電抗器,分裂電抗器兩臂在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷應(yīng)相同或相近。使電抗器所造成的電壓降較小，而在分裂電抗器某一臂所帶線路發(fā)生短路時(shí)，短路電流受到很大的限制,這是分裂電抗器的優(yōu)點(diǎn)。,三、采用低壓繞組分裂變壓器,4-5 電氣主接線設(shè)計(jì)舉例 發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)舉例 某火力發(fā)電廠原始資料 供熱式機(jī)組2 50MW (UN=10.5kV)； 凝汽式機(jī)組2300MW(UN=18kV)； 廠用電率6%，機(jī)組年利用小時(shí)Tmax=6500h。 電力負(fù)荷及與電力系統(tǒng)連接情況資料 (1)10.5kV電壓級(jí)Pmax=20MW，Pmin=15MW， cos =0.8，電纜饋線10回。 (2)220kV電壓級(jí)Pmax=250MW，Pmin=200MW， cos =0.85， Tmax=4500h，架空線5回。 (3)500kV電壓級(jí)與容量為3500MW的電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠500kV母線上的標(biāo)幺電抗0.021(基準(zhǔn)容量為100MVA)，500kV架空線4回，備用線1回。,1、對(duì)原始資料的分析 設(shè)計(jì)電廠容量:250+2300MW=700MW; 占系統(tǒng)總?cè)萘?00/(3500+700) 100%=16.7%; 超過(guò)系統(tǒng)檢修備用容量8%15%和事故備用容量10%的限額。 說(shuō)明該廠在系統(tǒng)中的作用和地位至關(guān)重要。 由于年利用小時(shí)數(shù)為6500h5000h，遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的平均最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。 該電廠在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷,從而在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)務(wù)必側(cè)重考慮可靠性。,10.5kV電壓級(jí):地方負(fù)荷容量最大為20MW,共有10回電纜饋線,與50MW發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓相等，采用直饋線為宜。 18kV電壓級(jí): 300MW發(fā)電機(jī)出口電壓，既無(wú)直配負(fù)荷,又無(wú)特殊要求,擬采用單元接線形式。 220kV電壓級(jí):出線回路數(shù)為5回，為保證檢修出線斷路器不致對(duì)該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜。 500kV電壓級(jí):與系統(tǒng)有4回饋線，最大可能輸送的電力為700-15-200-7006%=443MW。500kV電壓級(jí)的接線對(duì)可靠性要求應(yīng)當(dāng)很高。,2、主接線方案的擬定 (1)10kV電壓級(jí) 10kV出線回路多,發(fā)電機(jī)單機(jī)容量為50MW， 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定：當(dāng)每段母線超過(guò)24MW時(shí)，采用雙母線分段接線，將2臺(tái)50MW機(jī)組分別接在兩段母線上。 剩余功率通過(guò)主變壓器送往電壓220kV。 50MW機(jī)組為供熱式機(jī)組,通?！耙詿岫姟?機(jī)組年負(fù)荷小時(shí)數(shù)較低,即10kV電壓級(jí)與220kV電壓之間按弱聯(lián)系考慮,只設(shè)1臺(tái)主變壓器； 10kV電壓最大負(fù)荷20MW，遠(yuǎn)小于250MW發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量，即使在1臺(tái)發(fā)電機(jī)檢修的情況下，也可保證該電