风电场一次设备的选择模板

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导体短路时的电动力
短路的时候电流急剧增大，导体所受的电动力也急剧增大， 很可能造成导体的变形扭曲，导致电气设备的损坏 一般情况下，系统中发生三相故障时的短路电流最大，而且 短路电流的最大数值出现在短路后最初的半个周期（常按 t=0.01s分析），此时的短路电流的最大峰值被称为最大冲击 电流 ish 三相导体中B相（中间相）的电动力最大，大小为： 7 L 2 FB max 1.73 10 ish a
按照短路状态校验 按照正常条件选出的电气设备必须要校验一下其热稳定和动 稳定能力 （1）设备允许通过的热稳定电流It和时间t，并以此校验其热 稳定性是否满足要求：
I t 2t Qk
其中Qk是实际计算得到的短路电流热效应 （2）设备允许通过的动稳定电流幅值ies及其有效值Ies，以此校 验电气设备是否可以满足动稳定的要求： Ies Ish ies ish 其中ish和Ish为实际计算得到的冲击电流幅值（kA）
序号 1 2 3 型号 SFP7-120000/110 SFP-120000/110 SFZ10-63000/110 额定电压 高压 121±2×2.5% 121 121±8×1.25% 中压 低压 13.8 35 35 YN,d11 YN,d11 YN,d11 连接组标号
4
5 6 7
SFZ9-63000/110
按照短路状态校验 Qk和ish需要由短路电流计算求得 在计算Qk时需要选取合适的短路时间，一般考虑短路时间tr为 保护动作时间tpr和断路器全开断时间tbr之和，即：
tk tpr tbr
tpr 一般采用后备保护动作时间 tbr为断路器的固有分闸时间和断路器触头开始拉开直至触头 间电弧完全熄灭的时间之和。
导体短时发热
短路发生后，导体中流过的电流急剧增加，热量积累也非常 迅速（按照电流的平方产生），但是短路不允许持续很长时 间，继电保护会尽可能快地将其切除，因此这一过程被称为 短时发热。 一般采用短路电流热效应来计算短路后的导体发热热积累。 短路电流热效应计算公式如下： tk Qk I kt 2 dt
变压器的型式
（5）冷却方式： 自然风冷：7500kVA以下的小容量变压器靠自然的风吹进行 冷却 强迫空气冷却：容量大于10000kVA的变压器常采用人工风冷 强迫油循环水冷却：水源充足的地方采用此方式极为有利 强迫油循环导向冷却：近年来大型变压器都采用这种方式 水内冷变压器 充气式变压器
变压器的型式
风电场电气系统
风电场一次设ห้องสมุดไป่ตู้的选择
风电场一次设备的选择
关注的问题 电气设备选择的技术条件和校验方法是什么？ 变压器的容量、台数和型式应怎样进行选择？ 开关设备的型式和参数怎样选择？CT和PT怎样选择？
载流导体选择和校验应如何计算？ 教学目标 了解风电场一次电气设备选择的一般条件和技术条件， 了解热稳定校验、动稳定校验和环境校验方法，
变压器的容量和台数
（3）场用变压器 风电场场用变压器的选择，容量按估算的风电场内部负荷并 留一定的裕度确定。 变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量、与系统的 联系紧密程度等因素有密切关系： ① 与系统有强联系的大型、特大型风电场，在一种电压等级 下，升压站中的主变应不少于2台。 ② 与系统联系较弱的中、小型风电场和低压侧电压为6-10kV 的变电所，可只装1台主变压器。
SSZ9-63000/110 S9-800/35 OSFPS-120000/220
121±8×1.25%
110±8×1.25% 35±5% 220±2×2.5% 121 38.5，35
10.5
YN,d11
6.3. ， 6.6 ， YN,d11 10.5，11 3.15 ， 6.3 ， Y,d11 10.5 10.5 YN,yn，d11
变压器的型式
（1）相数 用一台三相变压器还是用三台单相变压器组，就要根据具 体情况确定，一般要考虑以下原则： ① 当不受运输条件限制时，330kV及以下的电力系统，一 般都应选三相变压器。 ② 当风电场连接到500kV的电网时，宜经过技术经济的比 较后，确定选用三相变压器、两台半容量的三相变压器或 单相变压器。 ③ 对于与系统联系紧密的500kV变电站，除考虑运输条件 外，还应根据系统和负荷情况，分析变压器故障对系统的 影响，以确定选用单相或三相变压器。
2 Qp I pt dt 0
Ta Qnp (1 e 2
tk
tk ( I "2 10I t2k I t2 ) k 12 2
2 )inp 0
2tk Ta
Ta
当短路电流切除时间超过1秒时，发热主要由周期分量决定， 可忽略非周期分量的影响

(1 e

2tk Ta
变压器的型式
（3）接线组别 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致 电力系统采用的变压器三相绕组连接方式只有“Y”和“△”两种
在我国，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，而中性点多通过消弧线圈 接地。35kV以下，采用“△”连接。 在发电厂和变电站中，考虑系统或机组的同步并列要求以及 限制三次谐波等因素，主变压器一般都选用YnD11常规接线。
电气选择的环境因素
4）冰雪 在积雪和附冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷件绝缘 发生对地闪络 5）湿度 一般高压电气设备可在环境温度为+20℃、相对湿度为90％的 环境中使用 6）污秽 7）海拔 对安装在海拔高度超过1km地区的电气设备外绝缘一般应加强 8）地震 选择设备时要考虑本地地震烈度，选用可以满足地震要求的产 品
变压器的型式
（2）绕组数 绕组数一般对应于变压器所连接的电压等级，即电压变化的数 目。分裂变压器的电压等级和绕组数不对应，它的电磁结构是 高压或低压侧有两个绕组，而这两个绕组的电压等级相同。 当风电场中的变压器连接三个电压等级（其中两个为升高的电 压等级）时，可以选择采用2台双绕组变压器或者1台三绕组 变压器。 对于容量为125MW及以下的风电场，可采用三绕组变压器， 三绕组变压器的台数一般不超过2台 对于200MW及以上的风电场，采用双绕组变压器加联络变压 器连接多个电压等级。联络变一般采用自耦变压器
变压器的型式
（4）调压方式 根据分接头的切换方式，变压器的调压方式有两种： 无激磁调压：不带电切换，调压范围在±2×2.5%以内； 有载调压：带负荷切换，调压范围在30%，但结构较复杂。 一般来说，有载调压只在下列情况选用： ① 接于风电场这种出力变化大的发电厂的主变，特别是潮 流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平。 ② 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。 ③ 发电机经常在低功率因数下运行。
例4-1：某风电场安装1500kW风电机组33台，风机及附属设 备耗电不大于3%，请选择风电机组中升压变压器的容量？ (1 3%) 1500 103 解： Sn 1.1 1883kVA 0.85 注：0.85为功率因数
变压器的型式
例4-2：例1中的风电场，每11台机组升压为35kV集成一路接 入风电场升压站，升压站接有一路110kV架空线路，请从下 表中选择升压站主变压器？
环境保护
选择电气设备时，还应该考虑电气设备对周围环境的影响， 主要考虑电磁干扰和噪声。 1) 电磁干扰 电气设备及金具在最高工作相电压下，晴天的夜晚不应出现 可见电晕；110kV及以上的电气设备，户外晴天无线电干扰 电压不应大于2500µV 2) 噪声 在距电气设备2m处，连续性噪声不应大于85dB；非连续性 噪声，屋内设备不应大于90dB，屋外设备不应大于110dB
导体长期发热和载流量
由于导体正常运行时，电流运行于额定电流，发热量不是很 大，可以持续运行而不超过导体的最高允许温度，因此称导 体正常运行时的发热过程为长期发热。 考虑到导体本身的发热和散热过程，电流和温度的关系如下：
I
w F ( w 0 )
R
式中
I为导体载流量； αw为导体的散热系数; F为散热面积; θw为带电运行的导体的温度； θ0为环境温度； R为单位长度的导体电阻
理解和掌握电气设备的型式、参数与其在风电场中运行 环境的关系 能对风电一次设备的选择进行初步分析和简单计算。
导体的发热和电动力
导体长期发热和载流量
当电流流过导体时，由于有电阻存在将造成能量损耗，同时由 于涡流和磁滞损耗，在导体附近的磁场中也将有一部分能量损 耗，这些能量的损耗将转换为热能，使导体的温度升高。 为保证导体可靠工作，往往要对导体正常工作时的最高允许温 度做出限制： ①对于一般裸导体，最高允许温度一般为70℃； ②对于计及日照的钢芯铝绞线和管形导体，最高允许温度一般 为80℃； ③对于接触面有镀锡的可靠覆盖层，最高允许温度一般为 85℃。
0
其中，Ikt 为短路电流； tk为短路时间
导体短时发热
由于短路电流的变化规律十分复杂，很难用简单的解析表达 式来计算，因此工程中常用一种简化的实用计算法来计算 ：
2 Qk I kt dt Qp Qnp 0 tk
其中Qp为短路电流周期分量所产生的热效应，Qnp为短路电 流非周期分量所产生的热效应。
变压器的选择
变压器的容量和台数
风电场中的变压器包括主变压器、集电变压器和场用变压器
风电场各种变压器容量的确定方法如下： （1）集电变压器 集电变压器的选择，可以按照常规电厂中单元接线的机端变 压器的选择方法进行。即：按发电机额定容量扣除本机组的 自用负荷后，留10%的裕度确定
变压器的容量和台数
（2）升压站的主变压器 对于升压站中的主变压器，则参照常规发电厂有发电机电压 母线的主变压器进行选择： ① 主变容量的选择应满足风电场对于能量输送的要求，即主 变压器应能够将低压母线上的最大剩余功率全部输送入电力 系统。 ② 有两台或多台主变并列运行时，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 输送母线最大剩余功率。
电气设备选择的技术条件
按照正常工作状态选择 对电气设备来说，首先要考虑其是否可以承受流过的电流和加 于其上的电压： （1）额定电压
U N >=Uns
即电气设备的额定电压UN要大于设备安装处的电网额定电压Uns （2）额定电流
I N I max
即运行中的电气设备额定电流IN不得低于所在回路在各种可能 运行方式下的最大持续工作电流 Imax。
变压器的型式
解：风电场的总装机容量为
Pn 331500 49500kW
按照短路状态校验 对于以下几种情况，也可以不去校验动稳定和热稳定性： 1)用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故 可不验算热稳定。 2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备。其回路电流被电阻 限制。 3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备。
电气选择的环境因素
应根据具体工作场所的实际情况有针对性地选择电气设备的 结构和型式 1）温度 如果周围的环境温度不是40℃，则设备的允许电流须按一定 的规则进行修正 2）日照 当设备提供的额定载流量未考虑日照时，在电气设计中可以 按电气设备额定电流值的80％满足电流要求来选择设备 3）风速 当最大风速超过35m/s时，应在设计和布置时采取有效防护 措施
电气设备选择的一般条件
电气主接线是由导体和电气设备连接而构成的电路。 选择适合本地使用的导体和电气设备，不仅需要考虑电气 设备的电气参数，还需综合考虑电气设备所处的环境因素， 此外也要注意电气设备运行可能给环境带来的影响。
电气设备选择的一般条件 选择适用的电气设备，首先要确定其额定参数，同时，还要考 虑设备安装地点的环境因素，此外，必须考虑电力系统中短路 所造成的巨大短路电流对系统的损害 在选择电气设备时，必须考虑下列各项原则： 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑 远景发展。 应按当地环境条件校核。 应力求技术先进和经济合理。 与整个工程的建设标准谐调一致。 同类设备尽量减少品种。 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。