电气主接线及设计-4

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二、绕组数与结构
按每相的绕组数分类：
双绕组、三绕组或更多绕组等型式。
按电磁结构分类：
普通双绕组、三绕组、自耦式及低压 绕组分裂式等型式。
发电厂以两种升高电压级向用户供电或与
系统连接时，可以采用2台双绕组变压器或 三绕组变压器。
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1.最大机组容量为125MW及以下的发电 厂多采用三绕组变压器。
的短路电流，使发电厂引出端和用户处均能选用轻 型电器，减小电缆截面。
对于利用工业生产的余热发电的中、小型电厂， 可只装设1台主变压器与电力系统构成弱连接。
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三、连接两种升高电压母线的联络变压器
1.联络变压器的台数
一般只设置1台，最多不超过2台。
2.容量的选择
（1）联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种 不同运行方式下有功功率和无功功率交换。
（2）联络变压器容量一般不应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，通过联络变压器来满足本侧负荷 的要求；同时，也可在线路检修或故障时，通过 联络变压器将剩余容量送入另一系统。
• 由于没有铁芯，因而伏安特性是线性的，当电流在从额定 电流到额定值10-20倍的短路电流的很大范围变化时，伏安 特性都是线性的；
• 同时由于无铁芯，而电抗器的导线电阻又很小，因而在运 行中的有功能量损耗也是极小的。
• 根据安装地点和作用，普通电抗器可分为母线电抗器和线 路电抗器两种。
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•线路电抗器：三相垂直/品字形布置
若容量选的过小，将可能“封锁”发电机剩余功
率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这 在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投 资远大于每千瓦变电设备的投资。
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为此，在选择发电厂主变压器时，应遵循以下基本原则。
一、单元接线的主变压器
单元接线的主变压器容量应按下列条件中的较大者选择。 （1）发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%
强迫油循环导向冷却：是大型变压器采用
的高效率的冷却方式。采用潜油泵将油压 入线圈之间、线饼之间和铁芯预先设计好 的油道中进行冷却。
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第四节 限制短路电流的方法
• 短路是电力系统中经常发生的故障；短路电流直 接影响电气的安全，危害主接线的运行。
• 当大容量发电厂采用有母线的主接线方式时，短 路电流经常可达几万安或者几十万安，为使电器 能承受短路电流的冲击，往往需选用加大容量的 电器（即重型电器）----加大投资，大开断电流的 高压电器制造困难。
电
•IN>1000A，x%>5%-6%：品字形布置
抗
•IN>1500A：水平布置
器
•安 装 注 意 ： 垂 直 布 置 时 B 相 应 放 在 A 相
和C相之间；品字形布置时不能把AC相
重叠。
•原因：B相与A、C相线圈的绕向相2反9 。
4.4.1 装设限流电抗器 一、普通电抗器 1.母线电抗器
母线电抗器装于母线分段上或主变压器低压侧回路 中，见图中L1。 （1）作用:无论是厂内（k1、k2点）或厂外（k3点）发 生短路，母线电抗器均能起到限制短路电流的作用。
的裕度；
SN 1.1PNG (1 K P ) / cosG (MVA)
（2）按发电机的最大连续容量，（制造厂家提供的数 据）扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均 温升在标准环境温度或冷却水温度不超过65℃的条件选 择。该65℃是依据我国电力变压器标准，即在正常使用 条件下，油浸式变压器在连续额定容量稳态下的绕组平 均温升。
第四章 电气主接线及设计-4
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第一节 电气主接线设计原则和程序 第二节 主接线的基本接线形式 第三节 主变压器的选择 第四节 限制短路电流的方法 第五节 电气主接线设计举例
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4.3 主变压器的选择
主变压器：在发电厂和变电站中，用来
向电力系统或用户输送功率的变压器， 称为主变压器。
联络变压器：两种电压等级之间交换功
•母线电抗器主要用于限制并列运行发电机所提供的 短路电流，其额定电流通常按母线上事故切除最大一 台发电机时可能通过电抗器的电流进行选择，一般取 发电机额定电流的50%-80%。
• 电抗器在其额定电流IN下所产生的电压降xLIN与额定 相电压比值的百分数，称为电抗器的百分电抗。即：
xL%
3 xL I N 100 UN
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3.若发电机电压母线上接有2台及以上的主变 压器时，当其中容量最大的一台因故退出运 行时，其他主变压器应能输送母线剩余功率 的70%以上。
SN [ PNG (1 K P ) / cosG Pmin / cos ]
70% /(n 1) (MVA）
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4.在电力市场环境下，中、小火电机组的高成本 电量面临“竞价上网”的约束，特别是在夏季 丰水季节处于不利地位，加之“以热定电”的 中、小热电厂在夏季热力负荷减少的情况下， 可能停用火电厂的部分或全部机组，主变压器 应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机 电压母线上最大负荷的要求。
2.全星形接线变压器均为自耦变压器，用于 110kV及以上电压等级的中性点直接接地 系统中。
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四、调压方式
1.调压：通过变压器的分接开关切换，改 变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其 变比，实现电压调整。
2.两种切换方式：
无激磁调压：不带电切换，调整范围通
常在+2*2.5%以内。
有载调压 ：带负荷切换，调整范围可达
率的变压来自百度文库。
厂（站）用变压器或自用变压器：只供
本厂（站）用电的变压器。
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4
4.3.1变压器容量和台数的确定原则
变压器容量和台数的确定依据：
传递容量、电力系统5-10年发展规划、输 送功率大小、馈线回路数、电压等级、接入系 统的紧密程度等。
如果变压器容量选择过大、台数过多，不仅增
加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电 能损耗，设备未能充分发挥效益。
• 它只能如k3点短路时才有限制短路电流的作用。
• 由于架空线路本身感抗值较大，不长一段线路就可
以把出线上的短路电流限制到装设轻型断路器的数
值，因此，通常在架空线路上不需要装设线路电抗
器。
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2.线路电抗器
（1）作用： 主要用来限制6~10kV电缆馈线的短路电流。
可限制该馈线电抗器后发生短路（如K3点短路）时
自然风冷却：无风扇。依靠装在变压器油
箱上的片状或管形辐射式冷却器散发热量， 适用于中、小型变压器。
强迫风冷却：简称风冷式，在冷却器间加
装数台电风扇，使油迅速冷却。
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强迫油循环风冷却：采用潜油泵强迫油循
环，并用风扇对油管进行冷却，适用于大容 量变压器。
强迫油循环水冷却：采用潜油泵强迫油循
环，并用水对油管进行冷却，散热效率高， 节省材料，减小变压器本体尺寸，但要一套 水冷却系统和有关附件，在冷却器中，油与 水不是直接接触。
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使得发电机出口断路器、母联断路器、分段断路器
及主变压器低压侧断路器都能按各自回路的额定电 流选择；
当发电厂和系统容量较小，而母线电抗器的限流作
用足够大时，线路断路器也可按相应线路的额定电 流选择，这种情况下可以不装设线路电抗器。
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（2）电抗百分值
•为了运行操作方便和减小母线各段间的电压差，母 线分段一般不宜超过三段。
采用扩大单元接线时应尽可能采用分裂绕组变压器，其 容量也应按单元接线的计算原则算出的两台容量之和来 确定。
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二、具有发电机电压母线接线的主变压器 连接在发电机电压母线与系统之间的主变压
器的容量，应考虑以下因素： 1.当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压
供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变 压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无 功容量送入系统。
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2. 变电站主变压器容量
（1）对重要变电站，应考虑当1台主变压器 停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力 允许时间内，应满足I类及II类负荷的供电。
（2）对一般性变电站，当1台主变压器停运 时，其余变压器容量应能满足全部负荷的 70~80%。
SN (0.7 ~ 0.8)Smax /(n 1) (MVA)
母线电抗器电抗百分值8%~12%。 32
2.线路电抗器
• 线路电抗器用来限制电缆馈线回路的短路电流。
• 由于电缆的电抗值较小且有分布电容，即使在电缆 馈线末端发生短路，也和母线短路相差不多。
• 为了出线能选择轻型断路器，同时馈线的电缆也不 至因短路发热而需加大截面，常在出线端加装出现 电抗器L2，如图4-20.
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4.3.2 变压器型式和结构的选择原则
一、相数 1.容量为300MW及以下机组单元接线的主
变压器和330kV及以下电力系统中，一般 都应选用三相变压器。若受到限制时，可 选用单相变压器组。
2.容量为600MW机组单元连接的主变压器 和500kV电力系统中的主变压器应综合考 虑运输和制造条件，经技术经济比较，可 采用单相组成三相变压器。
• 为能合理选择轻型电器，在主接线设计时可采用 限制短路电流的方法。
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限制短路电流措施
1.选择合适的网络结构-----选择适当的主接线形式和 运行方式。
2.采用高阻抗设备：高阻抗变压器、发电机，分裂绕 组变压器。
3.加装限流电抗器
（1）出线电抗器：主要用来限制电缆馈线回路的 短路电流。架空线一般不设。
30%。其结构较复杂，价格较贵。
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3.有载调压的适用范围 接于出力变化大的发电厂的主变压器，
特别是潮流方向不固定，且要求变压器 二次电压维持在一定水平时。
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，要求母线电压恒定时。
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五、冷却方法
1.冷却方式： 自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环 水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环 导向冷却。
SN [ PNG (1 K P ) / cosG Pmin / cos ]/ n (MVA）
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2.当接在发电机电压母线上的最大一台机组检 修或者因供热机组热负荷变动而需限制本厂 出力时，主变压器应能从电力系统倒送功率， 保证发电机电压母线上最大负荷的需要。
SN [Pmax / cos PNG (1 K P ) / cosG ]/ n (MVA)
3.扩大单元接线的主变压器，应优先选 用低压分裂绕组变压器，可以大大限 制短路电流。
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4.在110kV及以上中性点直接接地系统中， 凡需选用三绕组变压器的场所，均可优 先选用自耦变压器。
5.多绕组如四绕组电力变压器，一般用于 600MW级大型机组启动兼备用变压器。
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三、绕组接线组别
1.发电厂和变电站中主变压器接线组别一 般选用YN，d11常规接线。
三绕组变压器的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。
在一个发电厂或变电站中采用三绕组变压
器一般不多于3台，以免由于增加了中压侧 引线的构架，造成布置的复杂和困难。
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2.机组容量为200MW以上的发电厂采用 发电机-双绕组变压器单元接线接入系 统，而两种升高电压级之间加装联络变 压器更为合理。联络变压器宜选择三绕 组变压器（或自耦变压器）。
SN [Pmax / cos PNG (1 K P ) / cosG ]/ n (MVA)
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具有发电机电压母线的发电厂，在发电机电压 母线上通常都是接入60MW及以下的中、小型热 电机组，按照“以热定电”的方式运行，坚持 自发自用原则，严格限制上网电量。
为了确保对发电机电压上的负荷供电可靠性， 接与发电机电压母线上的主变压器不应少于2 台，其容量除满足上述几点要求外，还应考虑 到不少于5年负荷的逐年发展。
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四、变电站主变压器
• 变电站主变压器容量一般应按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。
1.变电站主变压器的台数
对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的
情况下，变电站以设置2台主变压器为宜。
对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用
变电站，可设3台主变压器，以提高供电可靠 性。
（2）母线电抗器：一般装设在母线分段的地方 。
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4.4.1 装设限流电抗器
• 加装限流电抗器限制短路电流，常用于发电厂和6-10KV配 电装置。
• 依据电抗器结构不同分为普通电抗器和分裂电抗器两类。
一、普通电抗器
• 普通电抗器是由三个单相的空心线圈构成，采用空心结构 是为了避免短路时，由于电抗器饱和而降低对短路电流的 限制作用。