电气主接线及设计(2)
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短路损耗 变压器短路试验时，变压器所吸收的有功功率称为短路损耗，Pk（kW） 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，短路 损耗近似为变压器绕组通过额定电流时一、二次绕组上产生的铜损。
-22-
空载损耗 通过变压器空载试验测得 当以额定电压施加于变压器的一个绕组（通常为低压绕组）上，其余 绕组均为开路时，变压器吸取的有功功率叫空载损耗。P0（kW） 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损 变压器的空载损耗通常为变压器额定容量的0.2%-1%
PN 2
S NT PNG (1 Kp ) / cosG PLmin / cosL 70%/(n 1)
-31-
2）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 PLmax PLmin cosL
[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，
SN 3Ul Il 3U2N I2N (V.A / kV.A / MV.A)
一般双绕组变压器一次侧、二次侧的额定功率相等
-19-
额定电压
三相变压器中，额定电压均指线电压
一次侧额定电压U1N：
主要根据变压器绝缘强度所规定的一次侧电压 值。
一次绕组上加上额定电压时，二次绕组的空载
发电机额定容量 在扩大单元接线中为两台发电机容量之和
-27-
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。
S （P P
)1.1/ cos
NT
NG
C
100 (1 8%)1.1/ 0.85 119MVA
10.5 11 242±4×2.5% 18
连接组 YNd11 YNd11
损耗 kW 空短 载路 38.5 148
195 860
空载 阻抗 总体 电流 电压 质量
%% t 0.8 10.5 58.6
0.7 14.0 252
-24-
电力变压器
产品型号 SL7－315/10 产品编号
额定容量 315kV·A 使用条件 户外式
-30-
2）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 PLmax PLmin cosL
[原则3]
发电机电压母线上有两台或以上 停用 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 送母线剩余功率的70%以上。
PN1
cosG
PC 厂用
T1
S7-12500/35 SF7-50000/110 SFZ7-25000/110
供选择的变压器的型号
-34-
2、变电站主变压器
PL m a x
PI
PL m in
PII
cosL
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。
额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN
额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相
油 重 380kg
联接组别 Y yno
总 重 1525kg
制造厂
生产日期
电力变压器铭牌示意图
-25-
二、变压器容量和台数的确定
主变压器容量、台数直接影响主接线的可靠性、灵活性和经济性 如果主变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，
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%。
S P P k ( NT
I
)
II
/
c
osL
S P ห้องสมุดไป่ตู้ NT
L
max
0.7
/
cosL
直配负荷 PLmax PLmin cosL
[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 剩余容量送往系统。
PN1
cosG
PC 厂用
PN 2
负荷功率因数
S NT
PNG (1 Kp ) / cosG PLmin / cosL
/n
-29-
2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则
轭（连接铁芯以形成闭合磁路） 组成 铁心的材料：0.35～0.5mm厚的 硅钢片
-4-
绕组
绕组是变压器的电路部分 铜或铝导线包绕绝缘纸以
后绕制而成。 原、副绕组同心套在铁芯
柱上。
-5-
绕组
原、副绕组同心套在铁芯 柱上。
一般低压绕组在里，高压 绕组在外，为便于绝缘
-6-
分接开关
PN
COS PC
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)
SFPL1-90000
121/10.5
SFPL1-120000 121/ 10.5
SFPL1-150000 121/ 10.5
SSPL1-150000 121/ 13.8
-28-
2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则
<=630kV.A 630-5000kV.A 6300-63000kV.A >=90000kV.A
小型变压器 中型变压器 大型变压器 特大型变压器
变压器额定容量的大小与电压等级也是密切相关的。 电压低、容量大时电流大，损耗增大 电压高、容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大。 因此，电压低的容量必小，电压高的容量必大。
空载电流百分值 变压器空载试验时，变压器所流入电流的三相算术平均值 通常为额定电流的2%-10%
-23-
5、变压器的主要参数
110、220kV双绕组变压器技术数据
型号
SF731500/110
SFP7360000/220
额定 容量 kVA 31500
360000
额定电压
kV
高压
低压
110±2×2.5% 6.3 121±2×2.5% 6.6
直配负荷 PLmax PLmin cosL
[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。
PN1
cosG
PC 厂用
停用
PN 2
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
S NT PLmax / cosL PN'G (1 Kp ) / cosG / n
而且也增加了运行时电能的损耗，不能充分发挥设备的效益 如果容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者满足不
了负荷的需要 因此，主变压器容量和台数需要根据实际应用场合的基本原则合理选择
1、发电厂主变压器的选取原则 2、变电站主变压器的选取原则 3、联络变压器的选取原则
-26-
二、变压器容量和台数的确定
二次侧额定电压U2N：
电压 由于变压器内阻抗压降的存在，二次绕组的空
载电压应较满载运行时的电压高5%-10%
-20-
额定电流 三相变压器中，额定电流均指线电流 变压器的额定电流 I1N 和 I2N 是指按照规定工作方式（长时间连续工 作或短时间歇工作）运行时，一、二次绕组允许通过的最大电流 是根据材料允许的温度确定的 可由额定容量和额定电压计算得出
满足电压母线上最大负荷的要求。
PN1
cosG
PC 厂用
G停1 用
PN 2
发电机电压母线上停运部分机组后，
其它发电机容量之和
S NT
PLmax / cosL PN''G (1 Kp ) / cosG
/n
-32-
例题： 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％，
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 2）具有发电机电压母线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机组的厂用负荷后，留10%的裕度确定。
PNG
COS PC
厂用负荷 常用厂用电率KP表示
S （P P 1.1 NT
NG
)
C
/
cosG
（MVA）
发电机额定功率因数
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。
•解：
（1）S NT [250 (110%) / 0.8 40 / 0.9] / 2 34 （MVA） （2）S NT [70 / 0.9 50 (110%) / 0.8] / 2 11 （MVA） （3）S NT [250 (110%) / 0.8 40 / 0.9] 70% 48（MVA） （4）S NT [70 / 0.9 50 (110%) / 0.8] / 2 11（MVA）
40000kVA,高压电压等级为110kV 。 SCZ9—1250/10 三相（干式）双绕组有载调压铜线9型变压器，容量为1250kVA,高
压电压等及为10kV。
-17-
4、变压器的额定值 变压器应运行在规定的额定参数范围内，标注在铭牌上
额定容量
阻抗电压
额定参数
短路损耗
-18-
额定容量 施加额定电压、额定频率，输出的是额定电流，温升也不超过极限值时， 变压器的容量，用SN表示 二次绕组的额定视在功率 额定容量为三相额定容量之和
比较（1）〜（4），按最大者选择主变的容量，即 SNT ≥ 48MVA ， 故选择 SF7-50000/110，额定电压121/10.5kV
-33-
SFPS7-63000/110
SFPS7-50000/110
SFP7-120000/110
SFP7-180000/110
S7-10000/35 SF7-25000/110 SF7-20000/110
-21-
阻抗电压（短路电压）
阻抗电压通过变压器短路试验测得 双绕组变压器，短路电压：将一侧（二次侧）绕组短路，另一侧（一次 侧）绕组施加电压，使短路一侧（二次侧）的电流达到额定电流 用Uk表示，通常以额定电压的百分数Uk%表示 阻抗电压值的大小，反应变压器在额定负载下运行时，漏阻抗压降的大 小，是计算变压器短路电流的依据 从运行角度，希望阻抗电压小，使变压器输出电压随负载变化波动小些 但阻抗电压过小，变压器短路电流太大，可能损坏变压器 Uk%在大型变压器中可达10%-15%，中小型变压器在1%-5%范围内
-8-
1、变压器（外部）结构
引线 线夹
储油柜
套管油位 套管
-9-
瓦斯继电器 风扇
潜油泵
油位表
油流继电器
-10-
油温表 分接头机构箱
2、变压器的分类 （1）按功能
-11-
联络变压器 主变压器
厂用变压器
（2）按相数 三相 单相
-12-
（3）按容量大小 小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器
第四章 电气主接线及设计
4.3 主变压器的选择 4.4 限制短路电流的方法
4.3 主变压器的选择
一、变压器基础知识 二、变压器容量和台数的确定 三、主变压器型式和结构的选择
-2-
一、变压器基础常识
1、变压器（内部）结构 （铁芯、绕组、分接开关）
-3-
铁心
作用：构成变压器的主磁路 由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁
-13-
双绕组 三绕组 自耦 （4）按绕组数 低压分裂绕组
（5）按调压方式
无激磁（无载） 有激磁（有载）
-14-
（6）按冷却形式 自然油循环
强迫油循环
自然空气冷却 <7500kV.A 风冷（水冷） >10000kV.A
风冷（水冷）
散热器
-15-
散热器 风扇
3、变压器型号
-16-
SFSZL10—40000/110 三相（油浸）风冷三绕组有载调压铝线10型变压器，容量为
为了供给稳定的电压、控制电力潮 流或调节负载电流，均需对变压器进 行电压调整 调压方法：切除和增加一部分绕组 的线匝，以改变绕组的匝数。 把绕组引出若干个抽头，这些抽头 叫作分接头。当用分接开关切换到不 同的抽头时，便接入了不同的匝数。
-7-
一般情况下是在高压绕组上抽出适 当的分接。 一则高压绕组一则常套在外面，引 出分接方便; 二则高压侧电流小，分接引线和分 接开关的载流部分截面小，开关接触 触头也较容易制造。 调压方式分为无激磁（无载）调压 和有载调压两种。 无励磁调压：二次不带负载，一次 也与电网断开 (无电源励磁)的调压 有载调压：带负载进行变换绕组分 接的调压
-22-
空载损耗 通过变压器空载试验测得 当以额定电压施加于变压器的一个绕组（通常为低压绕组）上，其余 绕组均为开路时，变压器吸取的有功功率叫空载损耗。P0（kW） 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损 变压器的空载损耗通常为变压器额定容量的0.2%-1%
PN 2
S NT PNG (1 Kp ) / cosG PLmin / cosL 70%/(n 1)
-31-
2）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 PLmax PLmin cosL
[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，
SN 3Ul Il 3U2N I2N (V.A / kV.A / MV.A)
一般双绕组变压器一次侧、二次侧的额定功率相等
-19-
额定电压
三相变压器中，额定电压均指线电压
一次侧额定电压U1N：
主要根据变压器绝缘强度所规定的一次侧电压 值。
一次绕组上加上额定电压时，二次绕组的空载
发电机额定容量 在扩大单元接线中为两台发电机容量之和
-27-
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。
S （P P
)1.1/ cos
NT
NG
C
100 (1 8%)1.1/ 0.85 119MVA
10.5 11 242±4×2.5% 18
连接组 YNd11 YNd11
损耗 kW 空短 载路 38.5 148
195 860
空载 阻抗 总体 电流 电压 质量
%% t 0.8 10.5 58.6
0.7 14.0 252
-24-
电力变压器
产品型号 SL7－315/10 产品编号
额定容量 315kV·A 使用条件 户外式
-30-
2）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 PLmax PLmin cosL
[原则3]
发电机电压母线上有两台或以上 停用 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 送母线剩余功率的70%以上。
PN1
cosG
PC 厂用
T1
S7-12500/35 SF7-50000/110 SFZ7-25000/110
供选择的变压器的型号
-34-
2、变电站主变压器
PL m a x
PI
PL m in
PII
cosL
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。
额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN
额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相
油 重 380kg
联接组别 Y yno
总 重 1525kg
制造厂
生产日期
电力变压器铭牌示意图
-25-
二、变压器容量和台数的确定
主变压器容量、台数直接影响主接线的可靠性、灵活性和经济性 如果主变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，
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%。
S P P k ( NT
I
)
II
/
c
osL
S P ห้องสมุดไป่ตู้ NT
L
max
0.7
/
cosL
直配负荷 PLmax PLmin cosL
[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 剩余容量送往系统。
PN1
cosG
PC 厂用
PN 2
负荷功率因数
S NT
PNG (1 Kp ) / cosG PLmin / cosL
/n
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2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则
轭（连接铁芯以形成闭合磁路） 组成 铁心的材料：0.35～0.5mm厚的 硅钢片
-4-
绕组
绕组是变压器的电路部分 铜或铝导线包绕绝缘纸以
后绕制而成。 原、副绕组同心套在铁芯
柱上。
-5-
绕组
原、副绕组同心套在铁芯 柱上。
一般低压绕组在里，高压 绕组在外，为便于绝缘
-6-
分接开关
PN
COS PC
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)
SFPL1-90000
121/10.5
SFPL1-120000 121/ 10.5
SFPL1-150000 121/ 10.5
SSPL1-150000 121/ 13.8
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2）具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则
<=630kV.A 630-5000kV.A 6300-63000kV.A >=90000kV.A
小型变压器 中型变压器 大型变压器 特大型变压器
变压器额定容量的大小与电压等级也是密切相关的。 电压低、容量大时电流大，损耗增大 电压高、容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大。 因此，电压低的容量必小，电压高的容量必大。
空载电流百分值 变压器空载试验时，变压器所流入电流的三相算术平均值 通常为额定电流的2%-10%
-23-
5、变压器的主要参数
110、220kV双绕组变压器技术数据
型号
SF731500/110
SFP7360000/220
额定 容量 kVA 31500
360000
额定电压
kV
高压
低压
110±2×2.5% 6.3 121±2×2.5% 6.6
直配负荷 PLmax PLmin cosL
[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。
PN1
cosG
PC 厂用
停用
PN 2
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
S NT PLmax / cosL PN'G (1 Kp ) / cosG / n
而且也增加了运行时电能的损耗，不能充分发挥设备的效益 如果容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者满足不
了负荷的需要 因此，主变压器容量和台数需要根据实际应用场合的基本原则合理选择
1、发电厂主变压器的选取原则 2、变电站主变压器的选取原则 3、联络变压器的选取原则
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二、变压器容量和台数的确定
二次侧额定电压U2N：
电压 由于变压器内阻抗压降的存在，二次绕组的空
载电压应较满载运行时的电压高5%-10%
-20-
额定电流 三相变压器中，额定电流均指线电流 变压器的额定电流 I1N 和 I2N 是指按照规定工作方式（长时间连续工 作或短时间歇工作）运行时，一、二次绕组允许通过的最大电流 是根据材料允许的温度确定的 可由额定容量和额定电压计算得出
满足电压母线上最大负荷的要求。
PN1
cosG
PC 厂用
G停1 用
PN 2
发电机电压母线上停运部分机组后，
其它发电机容量之和
S NT
PLmax / cosL PN''G (1 Kp ) / cosG
/n
-32-
例题： 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％，
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 2）具有发电机电压母线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机组的厂用负荷后，留10%的裕度确定。
PNG
COS PC
厂用负荷 常用厂用电率KP表示
S （P P 1.1 NT
NG
)
C
/
cosG
（MVA）
发电机额定功率因数
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。
•解：
（1）S NT [250 (110%) / 0.8 40 / 0.9] / 2 34 （MVA） （2）S NT [70 / 0.9 50 (110%) / 0.8] / 2 11 （MVA） （3）S NT [250 (110%) / 0.8 40 / 0.9] 70% 48（MVA） （4）S NT [70 / 0.9 50 (110%) / 0.8] / 2 11（MVA）
40000kVA,高压电压等级为110kV 。 SCZ9—1250/10 三相（干式）双绕组有载调压铜线9型变压器，容量为1250kVA,高
压电压等及为10kV。
-17-
4、变压器的额定值 变压器应运行在规定的额定参数范围内，标注在铭牌上
额定容量
阻抗电压
额定参数
短路损耗
-18-
额定容量 施加额定电压、额定频率，输出的是额定电流，温升也不超过极限值时， 变压器的容量，用SN表示 二次绕组的额定视在功率 额定容量为三相额定容量之和
比较（1）〜（4），按最大者选择主变的容量，即 SNT ≥ 48MVA ， 故选择 SF7-50000/110，额定电压121/10.5kV
-33-
SFPS7-63000/110
SFPS7-50000/110
SFP7-120000/110
SFP7-180000/110
S7-10000/35 SF7-25000/110 SF7-20000/110
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阻抗电压（短路电压）
阻抗电压通过变压器短路试验测得 双绕组变压器，短路电压：将一侧（二次侧）绕组短路，另一侧（一次 侧）绕组施加电压，使短路一侧（二次侧）的电流达到额定电流 用Uk表示，通常以额定电压的百分数Uk%表示 阻抗电压值的大小，反应变压器在额定负载下运行时，漏阻抗压降的大 小，是计算变压器短路电流的依据 从运行角度，希望阻抗电压小，使变压器输出电压随负载变化波动小些 但阻抗电压过小，变压器短路电流太大，可能损坏变压器 Uk%在大型变压器中可达10%-15%，中小型变压器在1%-5%范围内
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1、变压器（外部）结构
引线 线夹
储油柜
套管油位 套管
-9-
瓦斯继电器 风扇
潜油泵
油位表
油流继电器
-10-
油温表 分接头机构箱
2、变压器的分类 （1）按功能
-11-
联络变压器 主变压器
厂用变压器
（2）按相数 三相 单相
-12-
（3）按容量大小 小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器
第四章 电气主接线及设计
4.3 主变压器的选择 4.4 限制短路电流的方法
4.3 主变压器的选择
一、变压器基础知识 二、变压器容量和台数的确定 三、主变压器型式和结构的选择
-2-
一、变压器基础常识
1、变压器（内部）结构 （铁芯、绕组、分接开关）
-3-
铁心
作用：构成变压器的主磁路 由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁
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双绕组 三绕组 自耦 （4）按绕组数 低压分裂绕组
（5）按调压方式
无激磁（无载） 有激磁（有载）
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（6）按冷却形式 自然油循环
强迫油循环
自然空气冷却 <7500kV.A 风冷（水冷） >10000kV.A
风冷（水冷）
散热器
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散热器 风扇
3、变压器型号
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SFSZL10—40000/110 三相（油浸）风冷三绕组有载调压铝线10型变压器，容量为
为了供给稳定的电压、控制电力潮 流或调节负载电流，均需对变压器进 行电压调整 调压方法：切除和增加一部分绕组 的线匝，以改变绕组的匝数。 把绕组引出若干个抽头，这些抽头 叫作分接头。当用分接开关切换到不 同的抽头时，便接入了不同的匝数。
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一般情况下是在高压绕组上抽出适 当的分接。 一则高压绕组一则常套在外面，引 出分接方便; 二则高压侧电流小，分接引线和分 接开关的载流部分截面小，开关接触 触头也较容易制造。 调压方式分为无激磁（无载）调压 和有载调压两种。 无励磁调压：二次不带负载，一次 也与电网断开 (无电源励磁)的调压 有载调压：带负载进行变换绕组分 接的调压