發電廠電氣部分（32學時）

第六講

主講：劉君

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第四章電氣主接線及設計（3）

基本要求：掌握發電廠、變電站主變壓器的選擇方法NorthChinaElectricPowerUniversity一、變壓器知識常識分接頭1、變壓器結構（內部：鐵芯、繞組）NorthChinaElectricPowerUniversity變壓器結構（外部）潛油泵線夾引線套管風扇套管油位儲油柜瓦斯繼電器NorthChinaElectricPowerUniversity變壓器結構（外部）油流繼電器分接頭機構箱油溫表油位表NorthChinaElectricPowerUniversity2、變壓器的分類主變壓器聯絡變壓器廠用變壓器（1）按功能NorthChinaElectricPowerUniversity（2）按相數三相單相NorthChinaElectricPowerUniversity（3）按繞組數（4）按調壓方式無激磁（無載）

有激磁（有載）

雙繞組三繞組自耦低壓分裂繞組NorthChinaElectricPowerUniversity（5）按冷卻形式自然油循環強迫油循環導向冷卻風冷（水冷）風冷（水冷）>10000KVA自然空氣冷卻<7500KVA散熱器散熱器風扇3、變壓器的主要參數型號額定容量kVA額定電壓kV連接組損耗kW空載電流%阻抗電壓%總體質量t高壓低壓空載短路SF7-31500/11031500110±2×2.5%121±2×2.5%6.36.610.511YN，d1138.51480.810.558.6SFP7-360000/220360000242±4×2.5%18YN，d111958600.714.0252110、220kV雙繞組變壓器技術數據4、變壓器型號產品型號高壓繞組電壓等級（KV）額定容量（kVA）設計序號相數，單相D，三相S繞組外絕緣介質，變壓器油，空氣G（K），成型固體C冷卻方式，油浸自冷（J），空氣自冷，風冷F，水冷W（S）油循環方式，自然循環，強迫油導向循環D，強迫油循環P繞組數，雙繞組，三繞組S調壓方式，無激磁調壓，有載調壓Z繞組導線型號，銅，鋁（L）繞組耦合方式，自耦O注：自耦變作升壓用時，O列在型號后，作降壓用時O列在型號前變壓器型號舉例：ODFPSZ-250000/500OSFPSZ-360000/500SFP-300000/500SSP3-180000/220SFPZ7-20000/220SFPS1-180000/220SSPSO3-120000/2201）單元接線的主變壓器容量的確定原則

按發電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留10%的裕度確定。

擴大單元接線的變壓器容量，按上述算出的兩臺機容量之和確定。

PNCOSPC二、主變壓器容量和臺數的確定1、發電廠主變壓器（MVA）例題：100MW的發電機組，功率因數0.85，額定電壓10.5kV,單元接線接入110kV系統，廠用電率8%，選主變型號。PNCOSPC所以：主變的容量>119MVA其它：應選雙繞組，110/10kV電壓等級型號額定電壓(高/低)SFPL1-90000121/10.5SFPL1-120000121/10.5

SFPL1-150000121/10.5SSPL1-150000121/13.82）具有發電機電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則[原則1]

當發電機電壓母線上負荷最小時，扣除廠用負荷后，主變壓器應能將剩余有功和無功送往系統。廠用直配負荷（MVA）[原則2]發電機電壓母線上最大一臺發電機檢修或故障時，主變能從系統倒送功率保證母線上最大負荷的需要。此時應適當考慮母線上負荷可能的增加和變壓器的允許過負荷能力。2）具有發電機電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則直配負荷停用廠用（MVA）發電機電壓母線上除最大一臺機組外其它發電機容量之和，MW[原則3]發電機電壓母線上有兩臺或以上主變時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其余主變在允許的正常過負荷范圍內，應能輸送母線剩余功率的70%以上。2）具有發電機電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則直配負荷廠用停用（MVA）[原則4]因系統經濟運行要求需限制本廠出力時，應具有從系統倒送功率的能力，滿足電壓母線上最大負荷的要求。2）具有發電機電壓母線接線的主變壓器容量的確定原則直配負荷停用廠用發電機電壓母線上停運部分機組后，其它發電機容量之和，MW（MVA）例題：兩臺發電機組均為50MW(額定電壓10.5kV,功率因數0.8)，廠用電率為10％，當地最大綜合負荷70MW，最小綜合負荷40MW，功率因數0.9，剩余功率送110kV系統。廠用啟動備用電源引自110kV母線，夏季豐水期時，一臺機組停運，一臺機組備用，選擇主變型號。比較（1）?（4），按最大者選擇主變的容量，即SNT≥48MVA，故選擇SF7-63000/110，

額定電壓121/10.5kV

解：（MVA）（MVA）（MVA）（MVA）2、變電站主變壓器1）變電所主變容量，一般應按5-10年規劃負荷來選擇，根據城市規劃、負荷性質、電網結構等綜合考慮，確定其容量。2）重要變電所，應考慮一臺主變停運，其余主變容量在計及過負荷能力允許時間內，應滿足I、II類負荷的供電。3）一般性變電所，當一臺主變停運，其余主變容量應能滿足全部負荷的70%-80%。例題：某變電所的最大綜合負荷70MW，最小綜合負荷40MW，功率因數0.9,選擇主變型號。根據主變的容量≥

55MVA

選擇SF7-63000/110額定電壓110/11kV（MVA）解：1)聯絡變的容量應能滿足兩種電壓網絡在各種不同運行方式下，網絡間的有功和無功功率的交換。

2)聯絡變容量一般不小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯絡變來滿足本側負荷的要求；同時在線路檢修或故障時，通過聯絡變將剩余容量送入另一系統。

3、聯絡主變壓器：4、主變壓器臺數的確定與系統有強聯系的大、中型發電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級下，主變應不少于2臺。對地區性孤立的一次變電所或大型工業專用變電所，可設3臺主變。與系統弱聯系的中、小型電廠和低壓側電壓為6~10KV的變電所，或與系統聯系只是備用性質時，可只裝1臺變壓器。

聯絡變為布置和引線方便，通常只選一臺，在中性點接地方式允許條件下，以選自耦變為宜。其第三繞組，即低壓繞組兼作廠用備用電源或引接無功補償裝置。

----與電壓等級、接線形式、傳輸容量、和系統的聯系等因素有密切關系。三、主變壓器型式的選擇

330KV及以下電力系統，一般都應選三相變壓器。500KV及以上電力系統中的主變相數的選擇，除按容量、制造水平、運輸條件確定外，更重要的是考慮負荷和系統情況，保證供電可靠，進行綜合分析，在滿足技術、經濟的條件下，來確定選用單相變還是三相變。相數的確定-------主變選擇三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、運輸條件和可靠性要求等因素。a.一般當最大機組容量為125MW及以下的發電廠，多采用三繞組變壓器。但每個繞組的通過容量應達到該變壓器額定容量的15%及以上，否則選兩臺雙繞組變合理。b.對于最大機組為200MW以上的發電廠，一般采用雙繞組變壓器，加聯絡變壓器。c.在110KV及以上中性點直接接地系統中，凡需選用三繞組變的場所，均可優先選用自耦變。它損耗小，體積小，效率高，但限流效果差，且變比不宜過大。

繞組數的確定-----發電廠如以兩種升高電壓等級向用戶供電或與系統連接時，可采用二臺雙繞組或一臺三繞組或自耦變。我國110KV及以上電壓等級中，變壓器三相繞組都采用“YN

”連接；35KV采用“Y”連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下，采用“△”連接。在發電廠和變電所中，一般考慮系統或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，主變壓器的接線組別一般都選用YN/△-11常規接線。

繞組接線組別的確定------變壓器三相繞組的連接方式有“Y”和“△”兩種，應根據具體工程確定；接線組別必須和系統電壓相位一致，采用時鐘法表示采用有載調壓的情況：接于出力變化大的發電廠的主變，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平。接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯絡變壓器，為保證供電質量，要求母線電壓恒定。發電機經常在低功率因數下運行。

調壓方式的確定------包括無激磁調壓和有載調壓兩種，其調壓范圍分別在10%以內和30%。發電廠主變很少采用有載調壓，220KV及以上的降壓變壓器僅在電網電壓變化較大時采用有載調壓。自然風冷：7500KVA以下小容量變，

強迫空氣冷卻：容量大于10000KVA強迫油循環水冷卻

強迫油循環導向冷卻

水內冷變壓器

采用充氣式變壓器

冷卻方式-----隨形式和容量不同而異已知：1.變電站2為110/10kV降壓變電站，10kV側有10回電纜出線，一類、二類負荷占20%。2.發電廠共有4臺100MW汽輪發電機組，且無發電機電壓直配負荷。初步設計發電廠和變電站2的電氣主接線。110kV35kV合上書本！可以合作完成！習題1請畫出該電網的結構示意選擇發電廠及變電站的主變壓器的容量和型式

習題2已知：發電廠為火電廠，廠用電率為8%

3#、4#機組額定容量分別為100MW，COS?L=0.85

1#、2#機組額定容量分別為50MW，COS?L

=0.85廠站名稱項目電廠變電站1變電站2變電站3最大負荷（MW）40103025最小負荷（MW）2052015最大負荷功率因數0.80.850.850.85最大負荷利用小時數（h）4500400050004500低壓側線電壓（kV）10101010負荷等級％（IIIIII）I:30%II:40%III:30%調壓要求（kV）最大負荷時10101010最小負荷時11111111習題1供選擇的變壓器的型號SFPS7-63000/110SFPS7-50000/110SFP7-120000/110SFP7-180000/110S7-10000/35S7-12500/35SF7-25000/110SF7-31500/110SF7-20000/110SFZ7-25000/110小結1、典型的主接線形式及其特點2、廠站主變壓器選擇的原則3、主接線設計的內容和步驟

作業4-11參考資料：[1]曹繩敏.電力系統課程設計及畢業設計參考資料，水利電力出版社，1995[2]西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊I，電力出版社[3]西北電力設計院.電力工程電氣設備手冊上，電力出版社[4]黃純華.發電廠電氣部分課程設計參考資料，水利電力出版社補充

電力變壓器的基礎知識電力變壓器的結構及銘牌參數結構：鐵芯、繞組、油箱、引出線、絕緣套管、分接開關、冷卻系統、保護裝置銘牌參數：額定容量、額定電壓、短路電壓百分值、空載電流百分值、短路損耗、空載損耗等變壓器的型式：

普通、自耦變、分裂變油浸式、干式三相、單相雙繞組、三繞組有載調壓、無激磁調壓接線組別冷卻方式三相變壓器組的磁路三相心式變壓器的磁路

組式變壓器三相鐵心相互獨立，三相磁路沒有關聯，三相磁路對稱，三相電流平衡，便于拆開運輸，并可以減少備用容量。

芯式變壓器鐵心互不獨立，三相磁路互相關聯；中間相的磁路短，磁阻小，勵磁電流不平衡，但對實際運行的變壓器，其影響極小。

在相同的SN下，芯式變壓器經濟/省材料/體積小/重量小。

規定感應電勢的參考正方向為由首端指向末端A-X。

根據繞向（用同名端表示）和標記，可以判斷同一柱上1/2次相之間的相位關系。

(1)時鐘表示法將1次側的某相線電勢固定在0點，2次側對應相的線電勢所指的位置(小時數)可以用來表示二者之間的相位差，即可以用來表征聯結組。三相變壓器的聯接組三相變壓器的聯接組用1/2次側對應相/線電勢之間的相位關系來描述。Y,y6

雙繞組變壓器的連接方式：

Y0/△-11、Y/△-11、Y0/Y-12、△/Y0-11Y-------三相繞組為星形接法，用于中性點不接地場合Y0------三相繞組為星形接法，但有中性點出線，用于中性點直接接地或經阻抗接地的場合△

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三角形接線高低壓繞組空載電勢的相位差用時鐘法表示，高壓側線電壓（相電壓