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1、幻灯片1发电厂电气部分（32学时）第六讲 主 讲： 刘君 E-mail: Tel: 80798481 幻灯片2第四章 电气主接线及设计（3）基本要求： 掌握发电厂、变电站主变压器的选择方法幻灯片3一、变压器知识常识1、变压器结构 （内部：铁芯、绕组）分接头North China Electric Power University幻灯片4变压器结构（外部）瓦斯继电器线夹储油柜引线套管油位风扇套管潜油泵North China Electric Power University幻灯片5变压器结构（外部）油温表油位表分接头机构箱油流继电器North China Electric Power Univ
2、ersity幻灯片62、变压器的分类（1）按功能联络变压器主变压器厂用变压器North China Electric Power University幻灯片7三相单相 （2）按相数North China Electric Power University幻灯片8双绕组 三绕组 自耦低压分裂绕组 （3）按绕组数无激磁（无载） 有激磁（有载） （4）按调压方式North China Electric Power University幻灯片9（5）按冷却形式自然空气冷却 10000KVA风冷（水冷）导向冷却散热器散热器风扇North China Electric Power University幻灯
3、片103、变压器的主要参数110、220kV双绕组变压器技术数据型号额定容量kVA额定电压kV连接组损耗kW空载电流%阻抗电压% 总体质量t高压低压空载短路SF7-31500/1103150011022.5%12122.5%6.36.610.511YN，d1138.51480.810.558.6SFP7-360000/22036000024242.5%18YN，d111958600.714.0252幻灯片11产品型号4、变压器型号设计序号额定容量（kVA）高压绕组电压等级（KV）绕组耦合方式，自耦O绕组导线型号，铜 ，铝（L）调压方式，无激磁调压 ，有载调压Z绕组数，双绕组 ，三绕组S油循环方
4、式，自然循环 ，强迫油导向循环D，强迫油循环P冷却方式，油浸自冷（J） ，空气自冷 ，风冷F，水冷W（S）绕组外绝缘介质，变压器油 ，空气G（K），成型固体C相数，单相D，三相S注：自耦变作升压用时，O列在型号后，作降压用时O列在型号前幻灯片12变压器型号举例：ODFPSZ-250000/500OSFPSZ-360000/500SFP-300000/500SSP3-180000/220SFPZ7-20000/220SFPS1-180000/220SSPSO3-120000/220幻灯片13二、主变压器容量和台数的确定1、发电厂主变压器1）单元接线的主变压器容量的确定原则 按发电机额定容量扣除本
5、机组的厂用负荷后，留10%的裕度确定。 扩大单元接线的变压器容量，按上述算出的两台机容量之和确定。 （MVA）PN COSPC 幻灯片14例题： 100MW的发电机组，功率因数0.85，额定电压10.5kV,单元接线接入110kV系统，厂用电率8%，选主变型号。所以：主变的容量 119MVA其它：应选双绕组，110/10kV电压等级型号额定电压(高/低)SFPL1-90000121/10.5SFPL1-120000121/ 10.5SFPL1-150000121/ 10.5SSPL1-150000121/ 13.8PN COSPC 幻灯片152）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则直
6、配负荷原则1 当发电机电压母线上负荷最小时，扣除厂用负荷后，主变压器应能将剩余有功和无功送往系统。厂用（MVA）幻灯片162）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则直配负荷原则2 发电机电压母线上最大一台发电机检修或故障时，主变能从系统倒送功率保证母线上最大负荷的需要。此时应适当考虑母线上负荷可能的增加和变压器的允许过负荷能力。停用发电机电压母线上除最大一台机组外其它发电机容量之和，MW厂用（MVA）幻灯片172）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则直配负荷原则3 发电机电压母线上有两台或以上主变时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其余主变在允许的正常过负荷范围内，应能输
7、送母线剩余功率的70%以上。停用厂用（MVA）幻灯片182）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则直配负荷原则4因系统经济运行要求需限制本厂出力时，应具有从系统倒送功率的能力，满足电压母线上最大负荷的要求。停用发电机电压母线上停运部分机组后，其它发电机容量之和，MW厂用（MVA）幻灯片19两台发电机组均为50MW(额定电压10.5kV,功率因数0.8)，厂用电率为10，当地最大综合负荷70MW，最小综合负荷40MW，功率因数0.9，剩余功率送110kV系统。厂用启动备用电源引自110kV母线，夏季丰水期时，一台机组停运，一台机组备用，选择主变型号。例题：解：（MVA）（MVA）（MVA
8、）（MVA）比较（1）（4），按最大者选择主变的容量，即 SNT 48MVA ，故选择SF7-63000/110， 额定电压121/10.5kV 幻灯片202、变电站主变压器1）变电所主变容量，一般应按5-10年规划负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑，确定其容量。2）重要变电所，应考虑一台主变停运，其余主变容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足I、II类负荷的供电。 3）一般性变电所，当一台主变停运，其余主变容量应能满足全部负荷的70%-80%。 幻灯片21例题：某变电所的最大综合负荷70MW，最小综合负荷40MW，功率因数0.9,选择主变型号。解：（MVA） 根据主变的容
9、量 55MVA 选择SF7-63000/110 额定电压110/11kV幻灯片223、联络主变压器：1)联络变的容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功和无功功率的交换。 2)联络变容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变来满足本侧负荷的要求；同时在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统。 幻灯片234、主变压器台数的确定-与电压等级、接线形式、传输容量、和系统的联系等因素有密切关系。与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变应不少于2台。对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可
10、设3台主变。与系统弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为610KV的变电所，或与系统联系只是备用性质时，可只装1台变压器。 联络变为布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方式允许条件下，以选自耦变为宜。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。 幻灯片24三、主变压器型式的选择 相数的确定-主变选择三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、运输条件和可靠性要求等因素。330KV及以下电力系统，一般都应选三相变压器。500KV及以上电力系统中的主变相数的选择，除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况，保证供电可靠，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下，来确
11、定选用单相变还是三相变。幻灯片25幻灯片26绕组数的确定-发电厂如以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时，可采用二台双绕组或一台三绕组或自耦变。a. 一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂，多采用三绕组变压器。但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上，否则选两台双绕组变合理。b. 对于最大机组为200MW以上的发电厂，一般采用双绕组变压器，加联络变压器。c. 在110KV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变的场所，均可优先选用自耦变。它损耗小，体积小，效率高，但限流效果差，且变比不宜过大。 幻灯片27绕组接线组别的确定-变压器三相绕组的连接方式有“Y”和“”两
12、种，应根据具体工程确定；接线组别必须和系统电压相位一致，采用时钟法表示我国110KV及以上电压等级中，变压器三相绕组都采用“YN ”连接；35KV采用“Y”连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下，采用“”连接。在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，主变压器的接线组别一般都选用YN /-11常规接线。 幻灯片28调压方式的确定-包括无激磁调压和有载调压两种，其调压范围分别在10%以内和30%。发电厂主变很少采用有载调压，220KV及以上的降压变压器仅在电网电压变化较大时采用有载调压。采用有载调压的情况：接于出力变化大的发电厂的主变，特别是
13、潮流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平。接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定。发电机经常在低功率因数下运行。 幻灯片29冷却方式-随形式和容量不同而异自然风冷：7500KVA以下小容量变， 强迫空气冷却：容量大于10000KVA 强迫油循环水冷却 强迫油循环导向冷却 水内冷变压器 采用充气式变压器 幻灯片30合上书本！可以合作完成！习题1110kV35kV已知：1.变电站2为110/10kV降压变电站，10kV侧有10回电缆出线，一类、二类负荷占20%。2.发电厂共有4台100MW汽轮发电机组，且无发电机电压直配负荷。初步设计发
14、电厂和变电站2的电气主接线。幻灯片31习题2请画出该电网的结构示意选择发电厂及变电站的主变压器的容量和型式 幻灯片32已知：发电厂为火电厂，厂用电率为8% 3#、4#机组额定容量分别为100MW，COSL = 0.85 1#、2#机组额定容量分别为50MW， COSL = 0.85 厂站名称项目电厂变电站1变电站2变电站3最大负荷（MW）40103025最小负荷（MW）2052015最大负荷功率因数0.80.850.850.85最大负荷利用小时数（h）4500400050004500低压侧线电压（kV）10101010负荷等级（I II III）I: 30% II: 40% III: 30%调
15、 压要 求（kV）最大负荷时10101010最小负荷时11111111幻灯片33习题1供选择的变压器的型号SFPS7-63000/110SFPS7-50000/110SFP7-120000/110SFP7-180000/110S7-10000/35S7-12500/35SF7-25000/110SF7-31500/110SF7-20000/110SFZ7-25000/110幻灯片34小结1、典型的主接线形式及其特点2、厂站主变压器选择的原则3、主接线设计的内容和步骤 幻灯片35作业4-11 参考资料：1 曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料，水利电力出版社，19952西北电力设计院.电力
16、工程电气设计手册I，电力出版社3西北电力设计院.电力工程电气设备手册上，电力出版社4黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料，水利电力出版社幻灯片36补充 电力变压器的基础知识电力变压器的结构及铭牌参数结构： 铁芯、绕组、油箱、引出线、绝缘套管、 分接开关、冷却系统、保护装置铭牌参数： 额定容量、额定电压、短路电压百分值、 空载电流百分值、短路损耗、空载损耗等幻灯片37幻灯片38变压器的型式： 普通、自耦变、分裂变 油浸式、干式 三相、单相 双绕组、三绕组 有载调压、无激磁调压 接线组别 冷却方式幻灯片39三相变压器组的磁路幻灯片40三相心式变压器的磁路 幻灯片41组式变压器三相铁心相互独立，三
17、相磁路没有关联，三相磁路对称，三相电流平衡，便于拆开运输，并可以减少备用容量。 芯式变压器铁心互不独立，三相磁路互相关联；中间相的磁路短，磁阻小，励磁电流不平衡，但对实际运行的变压器，其影响极小。 在相同的SN下，芯式变压器经济/省材料/体积小/重量小。 幻灯片42规定感应电势的参考正方向为由首端指向末端A-X。 根据绕向（用同名端表示）和标记，可以判断同一柱上1/2次相之间的相位关系。 幻灯片43三相变压器的联接组用1/2次侧对应相/线电势之间的相位关系来描述。三相变压器的联接组(1)时钟表示法将1次侧的某相线电势固定在0点，2次侧对应相的线电势所指的位置(小时数)可以用来表示二者之间的相位
18、差，即可以用来表征联结组。幻灯片44Y,y6 幻灯片45双绕组变压器的连接方式 ： Y0/-11、Y/-11、Y0/Y-12、/ Y0-11Y -三相绕组为星形接法，用于中性点不接地场合Y0 -三相绕组为星形接法，但有中性点出线，用于中性点直接接地或经阻抗接地的场合-三角形接线 高低压绕组空载电势的相位差用时钟法表示，高压侧线电压（相电压）作为长针，固定在12点，低压侧同名的线（相）电压向量为短针，钟面上的时数就表示相位的关系。 如Y0/-11表示低压侧的线电压比高压侧的线电压超前30度，称11点接法。幻灯片46Y0/-11后面的数字表示钟点数，也就是原副边线电压（或相对地）相位差30的倍数，
19、Y0/-11 表示相位差330 的角度差等于 幻灯片47变压器的短路试验将一侧绕组短路，另一侧绕组施加电压，使短路一侧的电流达到额定电流，此时，测得变压器的有功功率损耗为短路损耗。幻灯片48短路损耗-由于短路试验时施加的电压比额定电压小得多，故铁损很小可略去不计，则短路损耗近似等于变压器的绕组通过额定电流时在一、二次绕组电阻上产生的铜损，由此可计算变压器的一、二次绕组的等值电阻。短路电压百分数-变压器绕组中通过额定电流时在阻抗上产生的电压降相对于额定电压的百分数，由于大型变压器的电抗远大于电阻，由此可计算变压器的一、二次绕组的总的等值电抗。幻灯片49变压器空载试验变压器的一侧开路，另一侧加额定电压，测得变压器的有功损耗即空载损耗，空载电流对额定电流的百分数即空载电流百分数。幻灯片50空载损耗-空载电流相对于额定电流小得多，空载时绕组上的功率损耗很小，因此近似认为变压器的空载损耗为铁芯损耗，用电导表示，故由空载损耗可计算变压器的等值电导。空载电流百分数-变压器的空载电流中包含有功分量和无功分量，与空载损耗对应的是有功分量，与励磁功率对应的是无功分量，由于有功分量很小，因而无功分量和空载电流近似相等，由此可计算表示变压器励磁特性的参数电纳。