經(jīng)典：發(fā)電廠電氣部分-第四章-電氣主接線及設(shè)計(jì)2

1、12021/8/6某中型熱電廠的主接線分析某中型熱電廠的主接線分析該熱電廠裝有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，接到10kV母線上； 1）10kV母線為雙母線三分段接線，母線分段及電纜出線均裝有電抗器，用以限制短路電流，以便選用輕型電器；發(fā)電廠供給本地區(qū)后的剩余電能通過(guò)兩臺(tái)三繞組主變壓器送入110kV及220kV電壓級(jí)； 2）110kV為單母線分段接線，重要用戶可用雙回路分別接到兩分段上； 3）220kV為有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路母線接線，只有出線進(jìn)旁路，主變壓器不進(jìn)旁路。 22021/8/6n區(qū)域性火電廠屬大型電廠，建在煤炭生產(chǎn)基地或港口附近，為凝汽式電廠，一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電能幾乎全部用高壓或超高壓輸電

2、線路送至遠(yuǎn)方。n單機(jī)容量為200MW以上， 目前以600MW為主力機(jī)組，總裝機(jī)容量1000MW及以上。(2) 區(qū)域性火力發(fā)電廠區(qū)域性火力發(fā)電廠32021/8/6 n n 42021/8/6區(qū)域性區(qū)域性火電廠主接線分析火電廠主接線分析 該發(fā)電廠有4300MW及2600MW共6臺(tái)發(fā)電機(jī)，分別與6臺(tái)雙繞組主變壓器接成單元接線，其中2個(gè)單元接到220kV配電裝置，4個(gè)單元接到500kV配電裝置； 1）220kV為有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路接線； 2） 500kV為一臺(tái)半斷路器接線； 3） 220kV與500kV用自耦變壓器聯(lián)絡(luò)(由3臺(tái)單相變壓器組成)，其低壓側(cè)35kV為單母線接線，接有2臺(tái)廠用高壓

3、啟動(dòng)備用變壓器及并聯(lián)電抗器； 4）各主變壓器的低壓側(cè)及220kV母線，分別接有廠用高壓工作或備用變壓器。 52021/8/62、水力發(fā)電廠電氣主接線、水力發(fā)電廠電氣主接線水力發(fā)電廠具有以下特點(diǎn)：水力發(fā)電廠具有以下特點(diǎn)：1）水電廠以水能為資源，建在江、河、湖、泊附近，一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，絕大多數(shù)電能都是通過(guò)高壓輸電線送入電力系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷很小或甚至全無(wú)；2）水電廠的裝機(jī)臺(tái)數(shù)和容量是根據(jù)水能利用條件一次確定的，一般不考慮發(fā)展和擴(kuò)建；3)水電廠多建在山區(qū)峽谷中，地形比較復(fù)雜；為了縮小占地面積，減小土石方的開挖量和回填量，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化接 線，減少變壓器和斷路器等設(shè)備的數(shù)量，使配電裝置布置緊湊。4）

4、水輪發(fā)電機(jī)啟動(dòng)迅速、靈活方便；5）根據(jù)水電廠的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備特點(diǎn)，比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化。因此，電氣主接線應(yīng)盡可能地避免隔離開關(guān)作為操作電器以及具有繁瑣倒換操作的接線形式。62021/8/6水力發(fā)電廠電氣主接線的特點(diǎn)：水力發(fā)電廠電氣主接線的特點(diǎn)：1）水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的接線：）水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的接線： 多采用單元接線或擴(kuò)大單元接線；當(dāng)有少量地區(qū)負(fù)荷時(shí)，可采用單母線或單母線分段接線。2）水力發(fā)電廠的升高電壓側(cè)的接線：）水力發(fā)電廠的升高電壓側(cè)的接線：當(dāng)出線數(shù)不多時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用多角形接線等類型的無(wú)匯流母線的接線；當(dāng)出線數(shù)較多時(shí)，可根據(jù)其重要程度采用單母線分段、雙母線或一臺(tái)半斷路器接

5、線等。72021/8/6某中型水電廠主接線某中型水電廠主接線1）該電廠有4 臺(tái)發(fā)電機(jī)G1G4，每?jī)膳_(tái)機(jī)與一臺(tái)雙繞組變壓器接成擴(kuò)大單元接線；2）110kV側(cè)只有2回出線，與兩臺(tái)主變壓器接成4角形接線。 82021/8/6某大型水電廠主接線某大型水電廠主接線92021/8/61）該電廠有6臺(tái)發(fā)電機(jī)，G1G4與分裂變壓器T1、T2接成擴(kuò)大單元接線，將電能送到500kV配電裝置； 2）G5、G6與雙繞組變壓器T3、T4接成單元接線，將電能送到220kV配電裝置； 3）500kV配電裝置采用一臺(tái)半斷路器接線； 4）220kV配電裝置采用有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路接線，只有出線進(jìn)旁路； 5）220kV

6、與500kV用自耦變壓器T5聯(lián)絡(luò)，其低壓繞組作為廠用備用電源。102021/8/63、變電站電氣主接線、變電站電氣主接線變電站的主接線，要根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用、種類、負(fù)荷性質(zhì)和容量、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等多種因素確定。（1）變電站分類（回顧）變電站分類（回顧）樞紐變電站、地區(qū)變電站、中間變電站和終端變電站。1）樞紐變電站：位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，它連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源；若樞紐變電所發(fā)生事故出現(xiàn)全所停電時(shí)，將導(dǎo)致系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)全系統(tǒng)崩潰的災(zāi)難局面。112021/8/62）中間變電站：將發(fā)電廠或樞紐變電站與負(fù)荷中心聯(lián)系起來(lái)的變電站，它一般匯集23個(gè)電源，在系統(tǒng)中起交換

7、功率的作用或使高壓長(zhǎng)距離輸電線路分段的作用；3）地區(qū)變電站：一般是220kV的變電站，它處于地區(qū)電網(wǎng)的樞紐點(diǎn)，高壓側(cè)接受或交換功率，并供給中壓側(cè)和低壓側(cè)負(fù)荷；4）終端變電站：處于電力網(wǎng)的末端，一般是降壓變電站，也稱為末端變電站。它直接向本地負(fù)荷供電而不向其他地區(qū)輸送電能。122021/8/6132021/8/6根據(jù)變電站的類型不同，可分別采用相應(yīng)的接線根據(jù)變電站的類型不同，可分別采用相應(yīng)的接線形式形式1）330500kV配電裝置可能的接線形式有一臺(tái)半斷路器、雙母線分段(三分段或四分段)帶旁路、變壓器母線組接線；2）220kV配電裝置可能接線形式有雙母線帶旁路、雙母線分段(三分段或四分段)帶旁路

8、及一臺(tái)半斷路器接線等； 3）110kV配電裝置可能接線形式有不分段單母線、分段單母線、分段單母線帶旁路、雙母線、雙母線帶旁路、變壓器一線路組及橋形接線等；142021/8/64）3563kV配電裝置可能接線形式有不分段單母線、分段單母線、雙母線、分段單母線帶旁路(分段兼旁路斷路器)、變壓器一線路組及橋形接線等；5）610KVkV配電裝置常采用分段單母線，有時(shí)也采用雙母線接線，以便于擴(kuò)建。6l0kV饋線應(yīng)選用輕型斷路器，若不能滿足開斷電流及動(dòng)、熱穩(wěn)定要求，應(yīng)采取限制短路電流措施，例如使變壓器分裂運(yùn)行或在低壓側(cè)裝設(shè)電抗器、在出線上裝設(shè)電抗器等。152021/8/6（2）降壓變電站主接線常用接線形式

9、）降壓變電站主接線常用接線形式 變電站主接線的高壓側(cè)：變電站主接線的高壓側(cè)：1）應(yīng)盡可能采用斷路器數(shù)目少的接線，以節(jié)省投資，減少占地面積；2）隨出線數(shù)的不同，可采用橋形、單母線、雙母線及角形等接線形式；3)如果電壓較高又是極為重要的樞紐變電站，宜采用帶旁路的雙母線分段或一臺(tái)半斷路器接線。 變電站的低壓側(cè)：變電站的低壓側(cè)：常采用單母線分段或雙母線接線。162021/8/6172021/8/6某某110KV110KV終端變電站主接線終端變電站主接線182021/8/6某某500KV500KV樞紐變電站主接線樞紐變電站主接線192021/8/6小結(jié)：小結(jié)：202021/8/6212021/8/622

10、2021/8/6232021/8/6圖圖 雙母線帶旁路母線的接線雙母線帶旁路母線的接線242021/8/6圖圖 一臺(tái)半斷路器接線一臺(tái)半斷路器接線252021/8/6圖圖 單元接線單元接線262021/8/6圖圖 橋形接線橋形接線272021/8/6282021/8/6292021/8/6第三節(jié)第三節(jié) 主變壓器的選擇主變壓器的選擇基本工作原理 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZdtdNedtdNe2211 只要一、二次繞組的匝數(shù)不同

11、，就能達(dá)到改變壓的目的。302021/8/6第三節(jié)第三節(jié) 主變壓器的選擇主變壓器的選擇一、有關(guān)的幾個(gè)概念一、有關(guān)的幾個(gè)概念1、主變壓器、主變壓器發(fā)電廠、變電站中向系統(tǒng)、用戶輸送功率的變壓器。2、聯(lián)絡(luò)變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器用于兩種電壓等級(jí)之間交換功率的變壓器。3、廠（站）變壓器、廠（站）變壓器用于本廠（站）用電的變壓器，也稱自用變。312021/8/6廠用電率。發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù)；容量之和，元接線中為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)容量，在擴(kuò)大單式中PGNGKMWPcos322021/8/6) (cos/ ) 1 ( 1 . 1MVAKPSGPNGN332021/8/6) (coscos/ ) 1 (minMVAn

12、PKPSGPNGN342021/8/6NGP352021/8/61、發(fā)電廠主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇、發(fā)電廠主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇（1）單元接線的主變壓器）單元接線的主變壓器A、容量選擇、容量選擇應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度選擇B、臺(tái)數(shù)選擇、臺(tái)數(shù)選擇每單元的主變壓器為一臺(tái)一臺(tái)。minPcos二、主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定二、主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定原則：盡量減少變壓器臺(tái)數(shù)，提高單臺(tái)容量。原則：盡量減少變壓器臺(tái)數(shù)，提高單臺(tái)容量。362021/8/6（2）接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器）接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器A、容量選擇、容量選擇1）當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最小

13、時(shí)（特別是發(fā)電廠投入運(yùn)行初期，發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷不大），應(yīng)能將發(fā)電廠的最大剩余功率送至系統(tǒng)，計(jì)算中不考慮稀有的最小負(fù)荷情況。即式中 發(fā)電機(jī)電壓母線上的發(fā)電機(jī)容量之和，MW； 發(fā)電機(jī)電壓母線上的最小負(fù)荷，MW； 負(fù)荷功率因數(shù)； 發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器臺(tái)數(shù)；2）當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上接有2臺(tái)及以上主變壓器，當(dāng)負(fù)荷最小且其中容量最大的一臺(tái)變壓器退出運(yùn)行時(shí)，其他主變壓器應(yīng)能將發(fā)電廠最大剩余功率的70%以上送至系統(tǒng)。即n) ( 1%70coscos/ ) 1 (minMVAnPKPSGPNGN) (cos/ ) 1 (cosmaxMVAnKPPSGPNGNNGPmaxP)(cos/)1(cos maxMVA

14、nKPPSGPNNG372021/8/63）當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最大且其中容量最大的一臺(tái)機(jī)組退出運(yùn)行時(shí)，主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)倒送功率，滿足發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。即式中 發(fā)電機(jī)電壓母線上除最大一臺(tái)機(jī)組外，其他發(fā)電機(jī)容量 之和，MW； 發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大負(fù)荷，MW；4）對(duì)水電廠比重較大的系統(tǒng)，由于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，在豐水期應(yīng)充分利用水能，這時(shí)有可能停用火電廠的部分或全部機(jī)組，以節(jié)約燃料，火電廠的主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)倒送功率，滿足發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。即式中 發(fā)電機(jī)電壓母線上停運(yùn)部分機(jī)組后，其他發(fā)電機(jī)容量 之和，MW；對(duì)對(duì)1)4)中的主變?nèi)萘康挠?jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，取其中最大者。中

15、的主變?nèi)萘康挠?jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，取其中最大者。NGPmaxSnSN SSSnSSnNN17 . 06 . 01max%1cos1maxmaxniiitPKSiiPcos,max382021/8/6B、臺(tái)數(shù)選擇、臺(tái)數(shù)選擇接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器一般來(lái)說(shuō)不小于2臺(tái)，臺(tái)，但對(duì)主要向發(fā)電機(jī)電壓供電的地方電廠、系統(tǒng)電源主要作為備用時(shí)，可以只裝1臺(tái)臺(tái)。392021/8/6（3）連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器）連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器A、容量選擇、容量選擇一般不應(yīng)小于接在兩種電壓母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量，以保證該發(fā)電機(jī)停運(yùn)時(shí)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器來(lái)滿足本側(cè)負(fù)荷的需要。 B、臺(tái)數(shù)選擇、臺(tái)數(shù)選擇聯(lián)絡(luò)變

16、壓器的臺(tái)數(shù)一般只設(shè)置1臺(tái)，臺(tái)，最多不超過(guò)2臺(tái)臺(tái)。402021/8/62、變電站主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇、變電站主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇A、容量選擇、容量選擇所選擇的所選擇的n臺(tái)主變壓器的容量和，應(yīng)該大于等于變電站臺(tái)主變壓器的容量和，應(yīng)該大于等于變電站的最大綜合計(jì)算負(fù)荷的最大綜合計(jì)算負(fù)荷。即對(duì)重要變電所對(duì)重要變電所1臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量能滿足變電站最大負(fù)荷的60%70%（35110KV變電站為60%，220500KV變電站為70%），以及在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力允許范圍內(nèi)，應(yīng)能滿足所有類負(fù)荷和類負(fù)荷的需要。即tK%412021/8/6最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算式中 各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷和自然功率因數(shù)

17、； 同時(shí)系數(shù)，出線回路數(shù)越多其值越小，一般取 0.80.95； 線損率，取5%。若為三繞組變壓器還應(yīng)考慮中、低壓側(cè)間的負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。一般變電所一般變電所1臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%80%B、臺(tái)數(shù)選擇、臺(tái)數(shù)選擇一般裝設(shè)2臺(tái)臺(tái)，對(duì)大型變電站經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，可選用34臺(tái)主變。) (coscos/ ) 1 (minMVAnPKPSGPNGN422021/8/6三、主變壓器型式的選擇三、主變壓器型式的選擇型號(hào)（型式） 型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線有載調(diào)壓，額定容量2

18、50000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。432021/8/6三、主變壓器型式的選擇三、主變壓器型式的選擇1、相數(shù)選擇、相數(shù)選擇容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330kV及以下的電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器；容量為600MW機(jī)組單元連接的主變壓器和500kV電力系統(tǒng)中的主變壓器應(yīng)綜合考慮運(yùn)輸和制造條件，結(jié)合能技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可采用單相變壓器；單相變壓器一般不設(shè)備用相，但對(duì)于大容量的單相變壓器，是否需要設(shè)置備用相，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。442021/8/62、繞組數(shù)選擇、繞組數(shù)選擇雙繞組、三繞組、自耦式、低壓繞組分裂等雙繞組、三繞組、自耦式、低壓繞組分

19、裂等1）當(dāng)只有升高一級(jí)電壓的發(fā)電廠或35KV及以下變電站時(shí)，可選雙繞組變壓器；2）有兩種升高電壓的發(fā)電廠及三種電壓的變電站，可選雙繞組變壓器后三繞組變壓器（包括自耦變壓器） 當(dāng)最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠，當(dāng)有兩種升高電壓時(shí)，宜采用三繞組變壓器； 當(dāng)送電方向主要由低壓側(cè)向中、高壓側(cè)，或由低中壓側(cè)送向高壓側(cè)是，宜采用自耦變壓器； 200MW及以上的機(jī)組，采用雙繞組變加聯(lián)絡(luò)變，聯(lián)絡(luò)變一般為三繞組（包括自耦變壓器）； 擴(kuò)大單元接線優(yōu)選低壓分裂繞組變； 110KV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三相變壓器時(shí)，均可選用自耦變。三、主變壓器型式的選擇三、主變壓器型式的選擇452021/8/6

20、3、繞組聯(lián)接方式、繞組聯(lián)接方式變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致！否則不能并列運(yùn)行。提示：提示：p我國(guó)110KV及以上電壓：變壓器三相繞組都采用YN接地；p35KV電網(wǎng)：變壓器采用Y聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地；p35KV以下高壓電網(wǎng)：變壓器都采用D聯(lián)接；三、主變壓器型式的選擇三、主變壓器型式的選擇462021/8/64、調(diào)壓方式的選擇、調(diào)壓方式的選擇n調(diào)壓方式調(diào)壓方式：變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比實(shí)現(xiàn)。n調(diào)壓方式分調(diào)壓方式分：1）有載調(diào)壓方式有載調(diào)壓方式，調(diào)壓范圍可達(dá)30% ；2）無(wú)勵(lì)磁（無(wú)載）調(diào)壓方式無(wú)勵(lì)磁（無(wú)載）調(diào)壓方式，調(diào)壓范圍5%內(nèi)。

21、n分接頭設(shè)置原則分接頭設(shè)置原則：在高、中壓繞組上，不在低壓繞組；盡量在星形繞組；在網(wǎng)絡(luò)上電壓變化量最大的繞組上。n應(yīng)用應(yīng)用：1）在能滿足電壓正常波動(dòng)情況下，一般采用無(wú)載調(diào)壓方式；2）發(fā)電廠可以通過(guò)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)壓，其主變壓器一般選擇無(wú)載調(diào)壓方式；3）一般變電站的變壓器選擇有載調(diào)壓方式。三、主變壓器型式的選擇三、主變壓器型式的選擇472021/8/65、變壓器阻抗的選擇、變壓器阻抗的選擇變壓器阻抗的選擇實(shí)質(zhì)上是結(jié)構(gòu)形式的選擇結(jié)構(gòu)形式的選擇 升壓結(jié)構(gòu)變壓器高、中壓繞組阻抗大而降壓結(jié)構(gòu)變壓器高、低壓繞組阻抗大； 接發(fā)電機(jī)的三繞組變壓器，為低壓側(cè)向高中壓側(cè)輸送功率，應(yīng)選升壓型升壓型； 變電站的三

22、繞組變壓器，以高壓側(cè)向中壓側(cè)輸送功率為主，則選降壓型降壓型；以高壓側(cè)向低壓側(cè)輸送功率為主，則選升壓型升壓型；但需要限制610KV系統(tǒng)的短路電流，可優(yōu)先采用降壓結(jié)構(gòu)變壓器。ktavkZUI3)3(三、主變壓器型式的選擇三、主變壓器型式的選擇482021/8/66、冷卻方式的選擇、冷卻方式的選擇隨變壓器型式和容量不同而異冷卻類型：冷卻類型：p自然風(fēng)冷卻強(qiáng)迫空氣冷卻強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻水內(nèi)冷492021/8/6例例：某發(fā)電廠主接線如下圖所示。已知：發(fā)電機(jī)G1、G2容量均為25MW，G3容量為50MW，發(fā)電機(jī)額定電壓10.5KV，高壓側(cè)為110KV；10KV母線上最大綜合

23、負(fù)荷32MW，最小負(fù)荷23MW，發(fā)電機(jī)及負(fù)荷的功率因數(shù)均為0.8；廠用電率10%。試選擇變壓器T1T3的容量。502021/8/6解：（1）T1、T2容量的選擇。1）當(dāng)10KV母線上的負(fù)荷最小時(shí)，應(yīng)有2）當(dāng)10KV母線上的負(fù)荷最小且T1、T2之一退出時(shí)，應(yīng)有3）當(dāng)10KV母線上的負(fù)荷最大且G1、G2之一退出時(shí)，應(yīng)有 可見(jiàn)，應(yīng)根據(jù)2）的計(jì)算結(jié)果選擇的容量，選擇型號(hào)為SFZ7-20000/110變壓器。（2）T3容量的選擇。 選擇型號(hào)為SFZ7-63000/110 變壓器。)(cos/)1 (cos maxMVAnKPPSGPNNGNGPcos512021/8/6第四節(jié)第四節(jié) 限制短路電流的方法限

24、制短路電流的方法回顧：回顧：1、短路的概念、短路的概念2、短路的危害、短路的危害3、廠（站）變壓器、廠（站）變壓器一、限制短路電流的目的一、限制短路電流的目的為了合理的選擇輕型電器。二、限制短路電流的措施二、限制短路電流的措施1、短路電路數(shù)學(xué)表達(dá)式：、短路電路數(shù)學(xué)表達(dá)式：2、措施：、措施：增大電源到短路點(diǎn)的阻抗。增大電源到短路點(diǎn)的阻抗。%12%8%) 8 . 0 5 . 0 (maxLGNxIINNLLIUxx3100%522021/8/6三、限制短路電流的方法三、限制短路電流的方法1、選擇適當(dāng)?shù)闹鹘泳€和運(yùn)行方式、選擇適當(dāng)?shù)闹鹘泳€和運(yùn)行方式選擇計(jì)算阻抗比較大的接線形式或運(yùn)行方式，增大電源至短路

25、點(diǎn)的等效電抗。具體方法如下：對(duì)具有大容量機(jī)組的發(fā)電廠采用單元接線；對(duì)于降壓變電站，將兩臺(tái)降壓變壓器低壓側(cè)分開運(yùn)行，即“母線硬分段方式”；在環(huán)形網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)穿越功率最小處開環(huán)運(yùn)行。532021/8/6%6 %3 %600300LNx AI多為542021/8/62、裝設(shè)限流電抗器、裝設(shè)限流電抗器 普通電抗器 母線電抗器限流電抗器分 線路電抗器 分裂電抗器電抗器的接法電抗器的接法552021/8/6（1）裝設(shè)母線分段電抗器）裝設(shè)母線分段電抗器A、裝設(shè)地點(diǎn)、裝設(shè)地點(diǎn)在發(fā)電機(jī)電壓的610KV母線分段處。B、作用、作用限制來(lái)自另一母線的發(fā)電機(jī)所提供的短路電流（限制發(fā)電廠內(nèi)部的短路電流），對(duì)系統(tǒng)提供的短路電

26、流也起到一定的限制作用。C、母線電抗器的參數(shù)選擇、母線電抗器的參數(shù)選擇D、加裝母線電抗器后、加裝母線電抗器后可使所選擇的發(fā)電機(jī)、主變、分段、母聯(lián)回路的斷路器容量不升級(jí)，減少投資。E、母線電抗器對(duì)出線回路的限流作用較?。?、母線電抗器對(duì)出線回路的限流作用較?。弘娍褂忻担?.50.5LMLLLX XXXfXfXX 562021/8/6（2）裝設(shè)線路電抗器）裝設(shè)線路電抗器A、裝設(shè)地點(diǎn)、裝設(shè)地點(diǎn)在線路隔離開關(guān)與線路斷路器之間。B、作用、作用限制電纜線路的短路電流（架空線路的電抗大，不需裝電抗器）。C、加裝母線電抗器后、加裝母線電抗器后1）可使電纜線路的斷路器容量不升級(jí)；2）電纜截面減?。?）維持母線殘

27、壓在較高數(shù)值，這對(duì)其它回路正常運(yùn)行有利。D、線路電抗器的參數(shù)選擇、線路電抗器的參數(shù)選擇LLLMLXXffXXXXX5.15.0572021/8/6（3）裝設(shè)分裂電抗器）裝設(shè)分裂電抗器分裂電抗器在結(jié)構(gòu)上與普通大型電抗器相似，都可以看作是一個(gè)電感繞組，但是分裂電抗器的繞組是由纏繞方向相同的兩個(gè)分段(又稱兩臂)所組成，兩分段連接點(diǎn)抽出一個(gè)接頭，稱為中間抽頭。中間抽頭通常接至電源，兩臂一般是連接負(fù)荷大致相等的用戶。582021/8/6n正常運(yùn)行：n分支短路分支1短路時(shí)，若忽略分支2的負(fù)荷電流，短路電流只流過(guò)分裂電抗器1，則運(yùn)行電抗值為XL；若短路電流由同一方向流過(guò)兩臂，則每臂電抗為兩臂總電抗為3XL5

28、92021/8/6n分裂電抗器的優(yōu)點(diǎn)：具有正常運(yùn)行時(shí)電抗小，電壓降小，而短路時(shí)電抗大，限制短路電流作用強(qiáng)。n分裂電抗器在使用上的缺點(diǎn)：當(dāng)兩臂負(fù)荷不等或者負(fù)荷變化過(guò)大時(shí)，將引起兩臂電壓波動(dòng)、甚至可能出現(xiàn)過(guò)電壓。n分裂電抗器的裝設(shè)地點(diǎn)mxeLL0602021/8/63、采用低壓分裂繞組變壓器、采用低壓分裂繞組變壓器n當(dāng)發(fā)電機(jī)容量較大時(shí)，采用低壓分裂繞組變壓器組成擴(kuò)大單元接線，以限制短路電流。n兩個(gè)分裂繞組有漏抗，所以兩臺(tái)發(fā)電機(jī)之間的電路有電抗，一臺(tái)發(fā)電機(jī)端口短路時(shí)，另一臺(tái)發(fā)電機(jī)送來(lái)的短路電流就受到限制。612021/8/6n兩個(gè)低壓分裂繞組之間有較大的短路電抗；而每一分裂繞組與高壓繞組之間的短路電

29、抗較小，且相等。622021/8/6n分裂繞組變壓器具有正常工作時(shí)電抗小(兩個(gè)分裂繞組并聯(lián)運(yùn)行)，而短路時(shí)電抗大，即限制短路電流作用強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)正常工作高壓側(cè)開路，低壓側(cè)一端短路632021/8/6分裂繞組變壓器的使用分裂繞組變壓器的使用單機(jī)容量在200MW及以上機(jī)組的廠用高壓變壓器，可將兩個(gè)低壓分裂繞組接至廠用電的不同分段上。運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)：運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)：當(dāng)一個(gè)分裂繞組低壓側(cè)發(fā)生短路時(shí)，另一個(gè)未發(fā)生短路的分裂繞組低壓側(cè)仍能維持較高的電壓，以保證該低壓側(cè)上的設(shè)備能繼續(xù)運(yùn)行，并能保證電動(dòng)機(jī)緊急啟動(dòng)，這是一般結(jié)構(gòu)的三繞組變壓器所不及的。642021/8/6第五節(jié)第五節(jié) 電氣主接線設(shè)計(jì)舉例電氣主接線設(shè)計(jì)舉

30、例一、電氣主接線設(shè)計(jì)原則（回顧）一、電氣主接線設(shè)計(jì)原則（回顧）可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性二、電氣主接線設(shè)計(jì)程序（重要?。┒?、電氣主接線設(shè)計(jì)程序（重要?。?、對(duì)原始資料分析、對(duì)原始資料分析2、擬定主接線方案、擬定主接線方案3、短路電流計(jì)算、短路電流計(jì)算4、主要電器選擇、主要電器選擇5、繪制電氣主接線圖、繪制電氣主接線圖6、工程概算的構(gòu)成、工程概算的構(gòu)成652021/8/61、對(duì)原始資料分析、對(duì)原始資料分析（1）本工程情況）本工程情況A、發(fā)電廠類型、發(fā)電廠類型B、設(shè)計(jì)規(guī)劃容量：、設(shè)計(jì)規(guī)劃容量： 50MW以下以下小型機(jī)組小型機(jī)組 50200MW中型機(jī)組中型機(jī)組 200MW以上以上大

31、型機(jī)組大型機(jī)組 提示：提示：最大單機(jī)容量的選擇不宜大于系統(tǒng)總?cè)萘康?0%，以保證該機(jī)組在檢修或故障情況下系統(tǒng)的供電可靠性。對(duì)于形成中的電力系統(tǒng)，且負(fù)荷增長(zhǎng)較快時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮大型機(jī)組。662021/8/6C、發(fā)電廠運(yùn)行方式及年最大利用小時(shí)也影響主接線的選、發(fā)電廠運(yùn)行方式及年最大利用小時(shí)也影響主接線的選擇擇年最大負(fù)荷利用小時(shí)的概念：年最大負(fù)荷利用小時(shí)的概念： 年最大負(fù)荷利用小時(shí)是一個(gè)假象時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。（Tmax）年最大負(fù)荷利用小時(shí)（Tmax）是反映企業(yè)電力負(fù)荷是否均勻的一個(gè)重要指標(biāo)。承擔(dān)基荷承擔(dān)基荷年利用小時(shí)在50

32、00h以上；承擔(dān)腰荷承擔(dān)腰荷年利用小時(shí)在30005000h；承擔(dān)峰荷承擔(dān)峰荷年利用小時(shí)在3000h以下。672021/8/6（2）電力系統(tǒng)情況）電力系統(tǒng)情況A、電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（、電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（510年）年）B、發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用：、發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用：大型發(fā)電廠大型發(fā)電廠總?cè)萘?000MW以上，單機(jī)容量在200MW以上；中型發(fā)電廠中型發(fā)電廠總?cè)萘?001000MW，單機(jī)容量在50200MW；小型發(fā)電廠小型發(fā)電廠總?cè)萘?00MW以下，單機(jī)容量在50MW以下；若所建發(fā)電廠容量與電力系統(tǒng)容量相比，大于15%，則該廠就可認(rèn)為是在系統(tǒng)中處于比較重

33、要的地位。682021/8/6（3）負(fù)荷情況）負(fù)荷情況負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。及輸送容量等。負(fù)荷在一定階段內(nèi)的自然增長(zhǎng)率是按指數(shù)規(guī)律變化的L0初期負(fù)荷；x年數(shù)，一般按510年規(guī)劃考慮；m年負(fù)荷增長(zhǎng)率，由概率統(tǒng)計(jì)確定。（4）環(huán)境條件）環(huán)境條件氣溫、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)等因數(shù)氣溫、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)等因數(shù)（5）設(shè)備制造情況）設(shè)備制造情況692021/8/62、擬定主接線方案、擬定主接線方案（1）經(jīng)濟(jì)計(jì)算比較）經(jīng)濟(jì)計(jì)算比較A、綜合總投資、綜合總投資包括變壓器綜合投資，開關(guān)設(shè)備、配電裝置

34、綜合投資和不可預(yù)見(jiàn)的附加投資。只計(jì)算出方案不同部分的投資。B、年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算、年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算主要包括一年中變壓器的電能損耗及檢修、維護(hù)、折舊費(fèi)等。702021/8/6（2）可靠性分析）可靠性分析利用元件的可靠性指標(biāo)和采用合適的算法來(lái)計(jì)算電氣主利用元件的可靠性指標(biāo)和采用合適的算法來(lái)計(jì)算電氣主接線的可靠性指標(biāo)。接線的可靠性指標(biāo)。計(jì)算程序：計(jì)算程序：n根據(jù)電氣主接線的形式，列出其中所有元件；n給出每個(gè)元件的故障率、修復(fù)率、計(jì)劃?rùn)z修率、停運(yùn)時(shí)間等；n確定系統(tǒng)故障判據(jù)，即規(guī)定主接線正常和故障條件；n建立數(shù)學(xué)模型，選擇要計(jì)算的可靠性指標(biāo)；n采用合適的可靠性計(jì)算方法，計(jì)算電氣主接線系統(tǒng)的可靠性（網(wǎng)絡(luò)法、狀態(tài)

35、空間法等）；1.工程概算的構(gòu)成（主要設(shè)備器材費(fèi)、安裝工程費(fèi)和其它費(fèi)用）。712021/8/6三、電氣主接線設(shè)計(jì)舉例三、電氣主接線設(shè)計(jì)舉例1、發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)舉例、發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)舉例某火力發(fā)電廠原始資料如下：（1）規(guī)模）規(guī)模1）裝機(jī)容量（4臺(tái)）供熱式機(jī)組：250MW UN=10.5KV凝氣式機(jī)組：2300MW UN=15.75KV2）機(jī)組年利用小時(shí)：Tmax=6500h3）氣象條件發(fā)電廠所在地，最高溫度42，年平均氣溫25，氣象條件一般，無(wú)特殊要求（臺(tái)風(fēng)、地震、海拔等）。4）廠用電率6%722021/8/6（2）電力系統(tǒng)及與電力系統(tǒng)連接情況）電力系統(tǒng)及與電力系統(tǒng)連接情況1）10.5KV

36、電壓級(jí)電壓級(jí)電纜饋線10回，最大負(fù)荷20MW，最小負(fù)荷15MW，cos=0.8。2）220KV電壓級(jí)電壓級(jí)架空線5回，最大負(fù)荷250MW，最小負(fù)荷200MW，cos=0.85，Tmax=4500h。3）500KV電壓級(jí)電壓級(jí)架空線4回，備用線1回。與容量為3500MW的電力系統(tǒng)相連，系統(tǒng)歸算到本電廠500KV母線上的標(biāo)幺電抗為0.021（基準(zhǔn)容量為100MVA）732021/8/6設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：1、對(duì)原始資料分析、對(duì)原始資料分析（1）本工程的情況）本工程的情況A、發(fā)電廠類型、發(fā)電廠類型B、設(shè)計(jì)規(guī)劃容量、設(shè)計(jì)規(guī)劃容量電廠總?cè)萘浚?250+ 2300=700MW，為大中型火電廠。年最大負(fù)荷利

37、用小時(shí)為6500h5000h，在電力系統(tǒng)中承擔(dān)基荷。（2）電力系統(tǒng)情況）電力系統(tǒng)情況電廠容量占系統(tǒng)總?cè)萘康陌俜謹(jǐn)?shù)：700/（3500+700）100%=16.7%742021/8/6（3）負(fù)荷情況）負(fù)荷情況1）10.5KV電壓級(jí)電壓級(jí)電纜饋線10回，負(fù)荷容量不大（最大負(fù)荷20MW ），與50MW機(jī)組的機(jī)端電壓相等。采用直饋線（有母線接線方式）。采用直饋線（有母線接線方式）。2）15.75KV電壓級(jí)電壓級(jí)無(wú)直配負(fù)荷，為300MW機(jī)組出口電壓。采用單元接線形式。采用單元接線形式。3）220KV電壓級(jí)電壓級(jí)出線5回。為保證檢修出線斷路器時(shí)不停電，宜采用帶旁路母線的接宜采用帶旁路母線的接線。線。4）5

38、00KV電壓級(jí)電壓級(jí)4回架空饋線，1回備用。送出本廠最大可能的電力為：700-15-200-7006%=443MW可見(jiàn)可見(jiàn)500KV電壓等級(jí)呈強(qiáng)聯(lián)系方式與電力系統(tǒng)相連，主接線可靠性要電壓等級(jí)呈強(qiáng)聯(lián)系方式與電力系統(tǒng)相連，主接線可靠性要求應(yīng)當(dāng)很高。求應(yīng)當(dāng)很高。752021/8/62、擬定主接線方案、擬定主接線方案（1）10KV電壓等級(jí)電壓等級(jí)可采用單母線分段形式可采用單母線分段形式但是規(guī)程規(guī)定：?jiǎn)文妇€分段接線不得超過(guò)但是規(guī)程規(guī)定：?jiǎn)文妇€分段接線不得超過(guò)24MW。所以應(yīng)確定為雙母線分段形式。所以應(yīng)確定為雙母線分段形式。10KV與與220KV之間設(shè)之間設(shè)1臺(tái)主變，將臺(tái)主變，將10KV剩余功率送入電剩余

39、功率送入電力系統(tǒng)。力系統(tǒng)。規(guī)程規(guī)定：每段發(fā)電機(jī)母線上連接的發(fā)電機(jī)容量為規(guī)程規(guī)定：每段發(fā)電機(jī)母線上連接的發(fā)電機(jī)容量為24MW及以上時(shí)，為限制短路電流，應(yīng)在分段上加裝母及以上時(shí)，為限制短路電流，應(yīng)在分段上加裝母線電抗器，并在出線上加裝線路電抗器。線電抗器，并在出線上加裝線路電抗器。762021/8/6772021/8/6（2）220KV電壓等級(jí)電壓等級(jí)可采用單母線帶旁路或雙母線帶旁路形式可采用單母線帶旁路或雙母線帶旁路形式10KV剩余容量：剩余容量：250-20-1006%=74MW250MW，不能滿足220KV負(fù)荷要求。應(yīng)將應(yīng)將1臺(tái)臺(tái)300MW機(jī)組接于機(jī)組接于220KV母線上，剩余容量或檢母線上，剩余容量或檢修不足