2電氣主接線3主接線及限制短路電流34頁課件(34頁P(yáng)PT)

1、火力發(fā)電廠電氣主接線1、地方性火力發(fā)電廠特點(diǎn)： 單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都較小，一般都建在負(fù)荷中心附近（城市邊緣），因而有大量發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷。所發(fā)出的電能有較大部分以發(fā)電機(jī)電壓（10kV）經(jīng)線路直接送到附近的用戶，或升至35kV送到稍遠(yuǎn)些的用戶。在滿足這些地方負(fù)荷后，剩余的電能才升壓到110kV或220kV電壓送入系統(tǒng)。在本廠發(fā)電機(jī)故障或檢修時(shí)，可由系統(tǒng)倒送電能給地方負(fù)荷。多為熱電廠。第1頁，共34頁?；鹆Πl(fā)電廠電氣主接線1、地方性火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓等級均設(shè)母線母線形式根據(jù)機(jī)組容量和負(fù)荷性質(zhì)來確定，一般采用單母線（或分段）和雙母線（或分段）。發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷大多通過電纜饋線引出。根據(jù)情況考慮加裝母

2、線分段電抗器或電纜出線電抗器。第2頁，共34頁?；鹆Πl(fā)電廠電氣主接線1、地方性火力發(fā)電廠升高電壓等級均設(shè)母線在滿足發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷的前提下，100MW及以上機(jī)組，多采用單元接線直接接至升高電壓母線。升高電壓母線應(yīng)根據(jù)多方面因素（如電壓等級、出線回?cái)?shù)、用戶性質(zhì)、與系統(tǒng)交換功率大小等）確定。升高電壓等級一般不超過兩級。第3頁，共34頁?；鹆Πl(fā)電廠電氣主接線1、地方性火力發(fā)電廠第4頁，共34頁?；鹆Πl(fā)電廠電氣主接線2、區(qū)域性火電廠 特點(diǎn)：沒有發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷，單機(jī)容量與總?cè)萘慷驾^大。大多建在大型煤炭基地或運(yùn)煤方便的地方，而與負(fù)荷中心（城市）距離較遠(yuǎn)。生產(chǎn)的電能全部經(jīng)升壓變壓器升至較高電壓后送入系統(tǒng)。多為

3、凝汽式電廠。多采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線、發(fā)電機(jī)變壓器線路單元接線，升高為一個(gè)最多兩個(gè)升高電壓等級220kV500kV的升高電壓側(cè)接線可靠性要求高，一般采用雙母線、雙母線帶旁路、一臺(tái)半斷路器等接線第5頁，共34頁?；鹆Πl(fā)電廠電氣主接線2、區(qū)域性火電廠第6頁，共34頁。水力發(fā)電廠電氣主接線1、特點(diǎn)建在有水能資源處，一般離負(fù)荷中心很遠(yuǎn)，沒有發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷或很小，電能全部升壓后送入系統(tǒng)。因此，主接線中可不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線，多采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線或擴(kuò)大單元接線。單元接線能減少配電裝置占地面積，也便于水電廠自動(dòng)化調(diào)節(jié)水輪機(jī)組起停迅速，常用作系統(tǒng)備用或調(diào)峰，因此主接線應(yīng)該力求簡單，以利用自動(dòng)化裝置進(jìn)行操

4、作，避免誤操作。第7頁，共34頁。水力發(fā)電廠電氣主接線1、特點(diǎn)受地形限制，應(yīng)盡量采用簡化的接線，減少變壓器和斷路器的數(shù)量，使配電裝置緊湊，縮小占地面積。水力發(fā)電廠的裝機(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)建問題。這樣，除可采用單母線分段、雙母線、雙母線帶旁路及3/2斷路器接線外，橋型和多角形也應(yīng)用較多。第8頁，共34頁。水力發(fā)電廠電氣主接線2、大型水力發(fā)電廠的電氣主接線第9頁，共34頁。限制短路電流的方法 在大容量發(fā)電廠和電力網(wǎng)中，短路電流可達(dá)到幾萬安至幾十萬安，以致在選擇發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)備及線路的電纜截面時(shí)，由于要滿足短路電流熱穩(wěn)定和電動(dòng)力穩(wěn)定的要求，使得必須選擇重

5、型的電氣設(shè)備，從而發(fā)電廠和變電所以及供電網(wǎng)的投資增大。 因此，在設(shè)計(jì)大容量發(fā)電廠和變電所的主接線時(shí)，必須采取限制短路電流的措施使短路電流水平降低，以便采用價(jià)格較便宜的輕型電器以及截面較小的電纜。第10頁，共34頁。限制短路電流的方法 限制短路電流的方法從根本上講，是增大電源至短路點(diǎn)的等效阻抗，就是說，要減少并列，增加串聯(lián)。 限制短路電流的措施概括為如下幾種： 一、裝設(shè)限流電抗器 二、采用低壓分裂繞組變壓器 三、采用不同主接線形式和運(yùn)行方式第11頁，共34頁。1.裝設(shè)限流電抗器 常用于發(fā)電廠和變電站的6-10kV配電裝置。依據(jù)電抗器的結(jié)構(gòu)分為普通電抗器和分裂電抗器兩類。 1、 加裝普通電抗器 1

6、）線路電抗器 出線端加裝線路電抗器用來限制電纜饋線支路短路電流。通常在架空線路上不裝設(shè)電抗器。 線路電抗器不僅限制短路電流，而且能在母線上維持較高的剩余殘壓（大于65UN）。通常線路電抗器的百分值為36。 第12頁，共34頁。 2）母線電抗器 裝設(shè)在母線分段的地方，其目的是讓發(fā)電機(jī)出口斷路器、變壓器低壓側(cè)斷路器、母聯(lián)斷路器和分段斷路器等都能按各回路額定電流來選擇，不因短路電流過大而升級。 一般設(shè)計(jì)主接線時(shí)，為了限制發(fā)電機(jī)電壓母線短路電流，應(yīng)首先考慮在分段斷路器回路或聯(lián)絡(luò)斷路器回路中以及主變壓器回路中安裝電抗器，只有經(jīng)過計(jì)算認(rèn)為限制效果不夠時(shí)，才考慮裝設(shè)線路電抗器。1.裝設(shè)限流電抗器（續(xù)）第13

7、頁，共34頁。 2、分裂電抗器 分裂電抗器在結(jié)構(gòu)上與普通電抗器相似，只是線圈中心有一個(gè)抽頭3，中間抽頭一般用來連接電源、兩個(gè) 分支（又稱兩臂）1和 a）分裂電抗器接線圖 2用來連接大致相等的 b）分裂電抗器等值電路圖兩組負(fù)荷。 c）正常運(yùn)行時(shí)的等值電路圖 1.裝設(shè)限流電抗器（續(xù)）第14頁，共34頁。 當(dāng)分裂電抗器的電抗值與普通電抗器的電抗值相同時(shí)，兩者在短路時(shí)的限流作用一樣，但正常運(yùn)行時(shí)電壓損失只有普通電抗器的一半，而且比普通電抗器多供一倍的出線，減少了電抗器的數(shù)目。 運(yùn)行中當(dāng)兩個(gè)分支負(fù)荷不等或者負(fù)荷變化過大時(shí)，將引起兩臂電壓偏差，造成電壓波動(dòng)，甚至可能出現(xiàn)過電壓。所以一般分裂電抗器的電抗百分

8、值取812。 分裂電抗器在主接線中，可以裝設(shè)在電纜饋線上，每個(gè)臂可以接一回出線或幾回出線。分裂電抗器串接在發(fā)電機(jī)回路中，不僅起著出線電抗器的作用，而且也起著母線電抗器的作用。1.裝設(shè)限流電抗器（續(xù)）第15頁，共34頁。2.采用低壓分裂繞組變壓器 當(dāng)發(fā)電機(jī)容量較大時(shí)，采用分裂低壓繞組變壓器組成擴(kuò)大單元接線。分裂繞組變壓器在正常工作和低壓側(cè)短路時(shí)其電抗值不相同，從而起到限制短路電流效果。 低壓分裂繞組正常運(yùn)行時(shí)的電抗值，只相當(dāng)兩分裂繞組短路電抗的1/4。當(dāng)一個(gè)分裂繞組出線發(fā)生短路時(shí)，來自系統(tǒng)的短路電流則遇到限制。 第16頁，共34頁。3.選擇適當(dāng)?shù)闹鹘泳€形式和運(yùn)行方式（1）對具有大容量機(jī)組的發(fā)電廠

9、中采用單元接線；（2）在降壓變電所中，可采用變壓器低壓側(cè)分列運(yùn)行方式，即所謂母線硬分段接線；（3）對具有雙回路電路，在負(fù)荷允許條件下可按單回路運(yùn)行；（4）對環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，可在環(huán)網(wǎng)中穿越功率最小處開環(huán)運(yùn)行。第17頁，共34頁。主變壓器的選擇油浸式變壓器第18頁，共34頁。330kV、220kV、 110kV、直流變壓器第19頁，共34頁。主變壓器的選擇（續(xù)）在發(fā)電廠和變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器只供本廠（站）用電的變壓器，稱為廠（站）用變壓器或自用變壓器第20頁，共34頁。主變壓器的選擇（續(xù)）正確合理地選擇主變壓

10、器的臺(tái)數(shù)、容量和類型，是電力系統(tǒng)規(guī)劃和主接線設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要問題。臺(tái)數(shù)選得過多，容量選得過大：投資大，占地面積大，運(yùn)行損耗大。臺(tái)數(shù)選得過少，容量選得過?。簩⒖赡堋胺怄i”發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出或者滿足不了可靠性要求及負(fù)荷（發(fā)展）的需要。第21頁，共34頁。1 變壓器臺(tái)數(shù)與容量的確定1. 單元接線的主變1） 單元接線中變壓器容量 S=（發(fā)電機(jī)容量廠用負(fù)荷）1.12） 擴(kuò)大單元接線中變壓器容量 盡量采用分裂繞組變壓器 按單元接線的原則計(jì)算出的兩臺(tái)機(jī)容量之和來確定第22頁，共34頁。1.2 具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變選擇條件：1）發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的最小日負(fù)荷，并扣除廠用負(fù)荷后

11、，主變壓器應(yīng)保證能將發(fā)電廠全部剩余功率送入系統(tǒng)。2）當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺(tái)機(jī)組檢修或者因供熱機(jī)組熱負(fù)荷變動(dòng)而需要限制本廠出力時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。 3） 當(dāng)變電所采用兩臺(tái)以上主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)考慮一臺(tái)停運(yùn)時(shí)可保證輸送剩余功率的70以上。第23頁，共34頁。1.2 具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變（續(xù)）4） 具有發(fā)電機(jī)電壓母線的發(fā)電廠，為確保對發(fā)電機(jī)電壓上的負(fù)荷供電可靠性，接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器不應(yīng)少于2臺(tái)。5） 主變?nèi)萘靠紤]滿足5-10年負(fù)荷的逐年發(fā)展。6） 變電所一般不少于兩臺(tái)變壓器，當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所重要負(fù)荷有備用電源

12、時(shí)才考慮采用一臺(tái)變壓器。第24頁，共34頁。1.3 變電站主變壓器的選擇 1）主變臺(tái)數(shù)的選擇變電所一般不少于兩臺(tái)變壓器，當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所重要負(fù)荷有備用電源時(shí)才考慮采用一臺(tái)變壓器。第25頁，共34頁。2）主變?nèi)萘康倪x擇若裝設(shè)兩臺(tái)變壓器時(shí)，總安裝容量可?。菏街?，PM變電所的最大負(fù)荷。 當(dāng)變電所采用兩臺(tái)以上主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)考慮一臺(tái)停運(yùn)時(shí)可保證重要負(fù)荷的供電。此外，變電所容量選擇還應(yīng)考慮年電力負(fù)荷的發(fā)展和運(yùn)行方式的變化。1.3 變電站主變壓器的選擇第26頁，共34頁。2 主變型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則1、相數(shù) 300MW機(jī)組和330kV以下的系統(tǒng)，一般應(yīng)選用三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對投資

13、較大，占地多，運(yùn)行損耗大，配電裝置復(fù)雜?？紤]到制造能力和運(yùn)輸條件時(shí)，可以用兩臺(tái)小容量三相變壓器或單相變壓器組。600MW機(jī)組和500kV以上的系統(tǒng)，可靠性要求特別高，應(yīng)綜合考慮，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定，可以采用單相組成三相變壓器。第27頁，共34頁。2 主變型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則2、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)（雙繞組；三繞組；多繞組；自耦式；低壓繞組分裂式）有兩個(gè)升高電壓等級時(shí)，優(yōu)先采用三繞組變壓器。 但要保證每個(gè)繞組的實(shí)際通過容量達(dá)到額定容量的15及以上，否則未充分利用。容量為200MW及以上的機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口回路和常用分支回路大多采用分相封閉母線，此時(shí)宜采用雙繞組變壓器作主變，然后通過聯(lián)絡(luò)變和其它電壓等級

14、聯(lián)系。采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，可選用低壓分裂繞組變壓器。第28頁，共34頁。2 主變型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則2、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)（雙繞組；三繞組；多繞組；自耦式；低壓繞組分裂式）與同容量的普通變壓器相比，自耦變壓器消耗材料少，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，便于運(yùn)輸和安裝。在220kV及以下降壓變電所中應(yīng)用很廣泛。聯(lián)絡(luò)變宜選三繞組變壓器。當(dāng)兩個(gè)升高電壓等級均為中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)時(shí)，優(yōu)先用自耦變壓器。第29頁，共34頁。2 主變型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則3、繞組接線組別變壓器三相繞組接線方式必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求及限制3次諧波對電源的影響等因素，根據(jù)以上變壓器繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都是選用YN，d11常規(guī)接線。第30頁，共34頁。電氣主接線設(shè)計(jì)舉例電氣主接線設(shè)計(jì)的一般步驟1、分析原始資料2、擬定主接線方案3、方案的經(jīng)濟(jì)性比較最小費(fèi)用法計(jì)算綜合投資Z， 計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用F4、確定最終的主接線方案（經(jīng)濟(jì)性可靠性）第31頁，共34頁。小結(jié)電氣主接線的基本要求可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性主接線的基本接線形式有匯流母線：單母、雙母、一臺(tái)半斷路器接線、4/3臺(tái)斷路器接線無匯流母線：單元接