风电场电气工程-一次设备的选择和配置培训课件

2.3.2 导体发热计算-短时发热 1、三相短路电流的计算 有限大功率电源
ikt
t
2I ptcos t inp0e Ta
inp0 2 I "
式中: Ipt － 对应时间t的短路电流周期分量有效值 inp0 － 短路电流非周期分量初始值 Ta － 非周期分量衰减时间常数
I’’ － 短路电流非周期分量初有效值
即： tk t pr tbr
而 tbr tin ta
式中： tbr－断路器全开断时间 tpr－后备继电保护动作时间 tin－断路器固有分闸时间(查产品参数表) ta－断路器燃弧时间
二、短路电流热效应Qk的作计者：算 版权所有
(2)非周期分量热效应Qnp的计算
Qnp
tk 0
-
in2p0e
2t
合理选择变压器容量和台数的意义： 容量过大和台数过多，造成投资、占地和运行损耗 等的浪费；容量太小，使发出的电送不出去或不能 满足负荷的需要。
高压侧引 线接头
套管
油位计
套管 CT
瓦斯继电 器
低压侧引 线接头
散热片
压力释放 装置
呼吸器 放油阀门
绕组温度 计
散热风扇
本体端子 箱
油温度计
主变端子 箱
压力释放 装置
1、三相短路电流周期分量的计算
无穷大功率电源（计算电抗大于3，电流无衰减）：
I st
I''
I
Ij X js
Ist ：短路电流在t秒周期分量有效值 I'' ：短路电流周期分量有效值 I ：时间为无穷大电流周期分量有效值。 I j ：标么值计算中的电流基准值
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
2.3.2 导体发热计算-长期发热 当t→∞时，导体的温
τ
升趋于稳定温升τw
2
w
I2R
wF
τk
1
τw
此时
0 Tr
I2 R w F w QI Qf
t
I w Fw
R
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
2.3.2 导体发热计算-长期发热
当t→∞时，导体的温 升趋于稳定温升τw
Ta dt
Ta 2
- 2tk
(1 e ) Ta
i2 np 0
Ta 2
- 2tk
(1 e ) Ta (
2I )2
所以有：
- 2tk
Qnp Ta (1 e Ta ) I "2 T I"2
T－非周期分量等效时间。
❖如果短路电流切除时间tk>1s时，导体的发热主要由 周期分量决定，故可以不计Qnp影响。
7）SF6全封闭电器架空线路侧必须装设避雷器 8）进线全部为电缆的GIS变电站内是否装设氧化物避雷器，应视电 缆另一端有无雷电过电压侵入可可能，经校验决定。
9）变电站采用1台半断路器主接线时，金属氧化物避雷器宜安装于 没回线路的入口，每组母线上是否安装需经校验决定。 10）单元连接的发电机出线宜装一组避雷器。
一、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。
厂（所）用变压器或自用变压器：只供本厂（所） 用电的变压器。
联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的 变压器。
二、与选择主变压器的相关因素
容量和台数
型式：相数、绕组数、接线组别、 调压方式、冷却方式
练习：SFPZ7-120000/220
避雷器，自耦变压器必须在两个耦合的绕组出线上装设避雷器，应
3、避雷器的配置：
4）下列情况变压器中性点装设避雷器 直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装设有隔离开关。
直接接地的系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电站为单进
线且单台变压器运行；
不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器的中 性点。
w
来自百度文库
I2R
wF
此时
I2 R w F w QI Qf
I w Fw
R
而稳定温升τw = θw - θ0 ， 其中：θ0 是环境温度， θw I 是导体正常工作时长期发热稳
定温度。
w F ( w 0 ) = QI Qf
R
R
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
2.3.2 导体发热计算-短时发热
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
3 常用电气计算
可以认为： ▪ FB为最大值时的φ，应能使非周期分量为最大 ▪ 通常：Ta=0.05s ▪ 短路发生后半个周期即 t=0.01s 时，短路电流幅值
最大 ▪ 短路冲击电流
kim =1+e-0.01/Ta
i(3)
sh
kim Im
1.82
Im
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
4 风电场电气设备的配置 1、断路器的配置：
1）小型风电机组与双绕组变压器一般以单元接线连接，如果采用
双绕组变压器，在发电机和变压器之间装设断路器，当发电机与三
绕组变压器或自耦变连接时，在发电机与变压器之间装设断路器与 隔离开关，常用分支线接在断路器与变压器之间。
二、三相导体短路时的电作动者力： 版权所有
代入以上条件，最后得出：
❖ A相电动力最大值为
FA max
1.616 10-7
L a
i
(3)2 sh
❖ B相电动力最大值为
FB max
1.73 10-7
L i a
(3)2 sh
比较上述二式可知，FBmax > FAmax 。 故三相短路时电动力最大值出现在中间相(B相)上。 L-导体长度；a-导体间距
2）在出线上装设电抗器的6-10kV配电装置中，当向不同用户供电的 两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应装设隔离开关。
3）220kV以下线路避雷器以及接于发电机与变压器引出线的避雷器， 不宜装设隔离开关，变压器中性点避雷器不应装设隔离开关。
4）220kV及以下母线避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关， 330-500kV避雷器不应装设隔离开关（330-500kV避雷器除保护大气 过电压外，还要限制操作过电压，因此不允许退出运行）。
3、避雷器的配置：
1）配电装置的每组母线上应装设避雷器，但进出线都装设避雷器 时除外。 2）旁路母线上需要装设避雷器与否，应视在旁路母线投入运行后， 避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。 3）330kV以上电压等级变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并 尽可能靠近设备本体。三绕组变压器的低压侧的一相宜各设置一台
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
2.3.2 导体发热计算-短时发热 1、三相短路电流的计算—冲击电流计算
ich 2Kch I ''
式中: Kch － 短路电流冲击系数（1.8~1.9）
ich － 短路电流冲击电流
I’’ － 短路电流有效值
第二章 风电场电气部分的构成以及电气主接线
2.3.2 导体发热计算-短时发热 1、三相短路电流的计算—短路电流全电流最大有 效值
5）110-500kV线路电压互感器与耦合电容器或电容式电压互感器不 装设隔离开关。（检修时可与相应回路配合运行或带电作业） 6）一台半断路器接线，进线可装可不装隔离开关。 7）桥接线的跨条宜用两组隔离开关串联。 8）断路器的两侧均应配置隔离开关，便于不停电检修。 9）中性点直接接地的普通变压器均应装设隔离开关接地，自耦变 压器的中性点则不装设隔离开关。
测温探头
瓦斯继电 器
滤油器 鹅卵石
调压机构箱
电气设备的选择
1 电气设备选择的一般原则 2 高压开关设备的选择 3 低压开关电器选择 4 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择 5 互感器的选择
27/56
电气设备选择的一般原则
按正常工作条件下选择额定电流、额定 电压及型号等，按短路情况下校验开关的开 断能力、短路热稳定和动稳定。
2）当两台发电机与一台变（分裂变压器）为扩大单元接线时，发 电机和变压器之间应装设断路器和隔离开关。
3）当风电机组需要倒送厂用变，或接有公共常用变压器且不允许 短时停电的单元回路，需要在发电机出口处加装断路器。
2、隔离开关的配置：
1）中小型发电机出口处一般应装设隔离开关，在容量为200MW及 以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关。
5）连接变压器低压侧的调相机出线处，发电厂、变电站35kV及以 上电缆进线段、在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。
6）110~220kV线路侧不装设避雷器，330-500kV线路侧如操作过电压 超过操作波保护范围，应装设避雷器，不超过，是否装设避雷器， 需要根据出线设备、本地区雷电活动并通过模拟实验和计算确定。
3、接地开关和接地器的配置：
1）屋外配电装置，为保证母线和电气设备的检修安全，每段母线 应装设接地开关和接地器。，安装的数量应该与 母线电磁感应电压 和平行母线的 长度和间隔距离计算； 2）66kV以上配电装置，断路器两侧的隔离开关靠电源侧，线路隔 离开关靠线路侧，变压器的进线隔离开关的变压器侧，应配置接地 开关，66kV及以上电压等级的并联电抗器的高压侧应配置接地开关， 双母线接线两组隔离开关的断路器侧可共用一组接地开关。
产品型号 设计序号
额定容量 （kVA）
高压绕组 电压等级 （kV）
变压器型号代表符号
相数
单项
D
三相
S
绕组外绝缘介质
油
空气
G
成型固体
C
冷却方式
自冷式
风冷
F
水冷
W
油循环
自然循环
强迫油导向循环 强迫油循环
D P
绕组数
双绕组
三绕组
S
调压方式
无激磁调压
有载调压
Z
绕组耦合方式
自耦
O
分裂
三、变压器容量和台数的选择
I
2 pt
dt
二、短路电流热效应Qk的作计者：算 版权所有
Qp
tk 12
(I" 2
10
I2 tk
2
I2 tk
)
tk－短路切除时间。等于继电保护动作时间与断路器 全开断时间之和。
I”－t=0时的短路电流周期分量有效值（次暂态电流）
二、短路电流热效应Qk的计算
短路计算时间tk
❖校验热稳定
▪短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器 的全开断时间tbr之和。
3）330kV以上电压等级同杆架设线路或平行回的线路的接地开关应 具备开合电磁感应和静电感应电流的能力。 4）旁路母线应装设一组接地开关，设在旁路回路隔离开关的旁路 母线侧。
4、电压互感器的配置：
1）电压互感器的数量和配置与主接线相关，并应满足继电保护装 置、计量和自动装置的要求，在保证在运行方式改变后，保护装置 不得失压、同期电两侧都能取到电压。 2）6-220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。 3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相应装设 电 压互感器。 4）110kV及以上配电装置的电压互感器配置，可按母线配置，也可 按回路配置。 5）500kV以上的配电装置，对于双母线宜在每回出线盒每组母线上 装设电压互感器，对于1台半断路器，应在每回出线的三相上装设 电压互感器，在主变进线和每组母线、在一相或三相上装设PT，线
29/56
电气设备选择的一般原则
1.2 按短路情况进行校验
1．短路热稳定校验
当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和 电器各部件温度(或热量) 不应超过允许值，即满足热稳定 的条件
I
2
t
ima
I
2 t
t
式中： I∞— 短路电流的稳态值； tima—短路电流的假想时间，短路切除时间 It— 设备在t秒内允许通过的短时热稳定电流；在
28/56
电气设备选择的一般原则
1.1 按正常工作条件选择电气设备
1．电气设备的额定电压电气设备的额定电压不得低 于所接电网的最高运行电压。 2．电气设备的额定电流电气设备的额定电流不小于 该回路的最大持续工作电流或计算电流。 3.选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境 及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外 、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。
5、电流互感器的配置：
1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器 2）在未装设断路器的下列地点应装设CT。
发电机和变压器中性点、发电机和变压器出口、桥型接线的跨 条。
3）对直接接地系统，一半按三相配置，对于非直接接地的系统， 按两相或三相配置。 4）一台半断路器的接线中，在满足继电保护和计量要求下，每串 应装设三相电流互感器。
Ich 1 2( Kch 1)2 I ''
式中: Kch － 短路电流冲击系数（1.8~1.9）
I’’ － 短路电流有效值
二、短路电流热效应Qk的作计者：算 版权所有
即短路电流热效应包括周期分量热效应和非周期分量热
效应两部分。
Qk Qp Qnp
(1)周期分量热效应Qp的计算
Qp
tk 0
指定的时间段内短路电流不会是电气设备发热超过设备允许 的最大短时温度的电流
t— 与It对应的设备的热稳定时间。
33/56
电气设备选择的一般原则
2．短路动稳定校验 当短路电流通过电气设备时，短路电流产生
的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳 定的条件