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电气主接线

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发表于 2018-12-25 21:12:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
  第二章 电气主接线 Main electrical connection scheme 1 什么是电气主接线? ? 它是由规定的各种电气设备和连 接线所组成的表示接受和分配电 能的电路。 ? 它不仅表示各种电气设备的规格、 数量、连接方式和作用,而且反 映了各电力回路的相互关系和运 行条件,从而构成了发电厂或变 电所电气部分的主体。 2 电气主接线图 ? 表明电气主接线和厂用电接线的 图称为电气主接线图和厂用电接 线图。 ? 通常都以单线图绘制而成,只是 将不对称的部分 ( 如接地线、互感 器等)局部地用三线 ? 电气主接线 WL2 220kV QF4 QF5 T1 T2 T3 ? W3 W1 QF1 QF2 110kV W2 ? ~ G3 ~ 4 G1 ~ G2 电气主接线图是用 规定的图形符号和 文字符号表示电气 设备连接关系的一 种图。 电气主接线图通常 采用单线图表示, 只有需要时才绘制 三线图。 电气主接线表明电 能汇集和分配的关 系。 对电气主接线的基本要求 ?保证必要的供电可靠性 ?保证电能质量 ?具有一定的灵活性和方便性 ?具有一定的经济性 5 衡量电气主接线)断路器检修时能否不影晌供电; 2) 断路器或母线故障以及母线检修时, 尽量减少停运的回路数和停运时间, 并要保证对重要用户的供电; 3) 尽量避免发电厂、变电所全部停运的 可能性; 4)大机组、超高压电气主接线应满足可 靠性的特殊要求。 6 选择电气主接线可靠性的因素: a、发电厂或变电站在电力系统中的 地位和作用; ? b、负荷性质和类别; ? c、设备的制造水平; ? d、长期实践运行经验 ? 7 对灵活性和方便性的要求 应能灵活地投入和切除某些机组、变 压器或线路,从而达到调配电源和负 荷的目的; ? 能满足电力系统在事故运行方式、检 修运行方式和特殊运行方式下的调度 要求; ? 8 对灵活性和方便性的要求 当需要进行检修时,应能够很方 便地使断路器、母线及继电保护 设备退出运行进行检修,而不致 影响电力网的运行或停止对用户 供电;。 ? 必须能够容易地从初期接线过渡 到最终接线,以满足扩建的要求。 9 对经济性的要求 ? 电气主接线的经济性是指: ? 投资省 ? 占地面积小 ? 电能损耗少 10 对经济性的具体要求 应力求简单,以节省断路器、隔离开 关、电流互感器、电压互感器及避雷 器等一次设备的投资; ? 要尽可能的简化继电保护和二次回路, 以节省二次设备和控制电缆; ? 应采取限制短路电流的措施,以便选 择轻型的电器和小截面的载流导体; ? 11 对经济性的具体要求 要为配电装置的布置创造条件,以节 约用地和节省有色金属、钢材和水泥 等基建材料; ? 应经济合理地选择主变压器的型式、 容量和台数,要避免出现两次变压, 以减少变压器的电能损耗。 ? 12 对电气主接线 第一节 单母线接线形式 Single-bus scheme 一. 单母线接线 Single-bus scheme 二. 单母线分段接线 Single-bus scheme with two section 三. 单母线分段带旁路接线 Single-bus scheme with side bus 14 一. 单母线 不分段的单母线接线 基本环节:电源、线路、 开关、母线 母线作用:汇聚和分配电 能的作用 QF的作用:开断和关合负 荷和故障电流 QS的作用:明显开断点, 隔离电压 15 不分段单母线)优点: ?接线简单,投资少; ?操作方便,容易扩建 (2)缺点: ?检修母线或母线隔离开关,全厂(所)停电; ?母线或母线隔离开关故障,全厂(所)停电; ?检修出线断路器,该回路停电。 16 不分段单母线接线的适用 范围 ? 一般只适用于电压为 6 ~ 220 千伏、 出线回路数较少、用户重要性等 级较低的配电装置中,尤其对采 用开关柜的配电装置更为合适。 17 2 单母线.接线 单母线分段接线特点 以隔离开关分段时: 若任一段母线 (I 段或Ⅱ段 ) 及其母线隔离开 关停电检修,可以通过事先断开分段隔离 开关 QS1,使另一段母线的工作不受影响。 ? 但当分段隔离开关 QS1 投入,两段母线同 时运行期间,若任一段母线发生故障,仍 将造成整个配电装置的短时停电。只有在 用分段隔离开关 QS1将故障段母线隔开后, 才能恢复非故障段母线 单母线分段接线特点 以断路器分段时的优点: ? 在正常情况下检修母线时,可不中断另一段 母线的运行。 ? 任一段母线发生故障时,在继电保护装置的 作用下,母线分段断路器断开,从而保证了 非故障段母线的不间断供电。 ? 可满足采用双回线路供电的重要用户供电可 靠性要求。 20 单母线分段接线特点 以断路器分段时的缺点: ? 当一段母线或母线隔离开关故障 或检修时,该段母线上的所有回 路都要在检修期间内停电。 ? 当采用接于不同段母线的双回线 路供电时,常使架空线路出现交 叉跨越。 ? 扩建时需要向两个方向均衡扩建。 21 3.单母线分段接线的适用范围 单母线分段的数目取决于电源的数目、 电网的接线段为宜。 ? 其连接的回路数一般比不分段的单母 线接线增加一倍,但仍不宜过多。 ? 主要应用于中、小容量发电厂的电气 主接线;各类发电厂的厂用电接线以 及进出线千伏变 电所中。 ? 22 三.单母分段带旁路接线. 采用专用旁路断路器的接线.采用专用旁路接线特点 旁路母线的作用:检修进出线断路器 时,和旁路断路器一起代替相应回路 的出线断路器,使该出线不停电。 ? 检修进(出)线断路器 ( 如图中 QF2) 时, 可利用旁路断路器1QFP代替QF2的工作。 ? 24 利用旁路断路器1QFP代替2QF 的操作步骤 (1)合旁路断路器 1QFP两侧的隔离开关QS2和QS1; (2)合旁路断路器1QFP ; (3)使旁路母线PW充电,检查PW是否完好; ( 4 )在 PW 完好的情况下,断开旁路断路器 1QFP ; (5)合旁路隔离开关 QS3,形成与 2QF 并联供电的 通路; (6)合1QFP; (7)断开出线QF两侧的隔离开关QS4和QS5。 25 利用旁路断路器1QFP代替2QF 的操作步骤 当断路器2QF 检修完毕后恢复其正常工 作的操作步骤是: ? 1)接通2QF两侧的隔离开关QS5和 QS4; ? 2)接通出线)断开旁路隔离并关QS3; ? 5)断开旁路断路器1QFP 两侧的隔离 开关QS1和QS2。 26 2.采用分段断路器兼作旁路 断路器 27 2.采用分段断路器兼作旁路断路器 ?目的:节省设备投资和减少占地面积。 ?接线中的QFFP 既是分段断路器,又可兼作旁路 断路器。 ?正常运行时,分段断路器QFFP及隔离开关QS1、 QS2均处于闭合状态,QS3、QS4、QS5均处于断 开状态。 ?正常时旁路母线PW不带电,整个主接线以单母 线分段方式运行。此时,QFFP 起分段断路器的作 用。 28 采用分段断路器兼作旁路断路器 ? 当QFFP作旁路断路器时,若接通QS1、 QS4(此时QS2,QS3断开)及断路器QFFP , 则将旁路母线与I段工作母线相连; ? 若接通QS2、QS3(此时QS1,QS4断开)及 断路器QFFP ,则将旁路母线与Ⅱ段工作母 线相连。 ? 当QFFP作为旁路断路器运行时,两段主母 线可各自按单母线方式运行,也可以通过 隔离开关QS5并列运行。 29 增加旁路设施的利与弊 ? 优点:在检修任一台进出线断路 器时,可以不中断该回路的供电, 从而提高了供电的可靠性。 ? 缺点:设置旁路设施的同时,也 造成了设备投资增加,配电装置 结构复杂及运行操作复杂等问题。 30 第二节 双母线接线 采用双母线接线的目的: 为了克服单母线接线不论是否分段,当 母线和母线隔离开关故障或检修时,连 接在该段母线上的进出线在检修期间将 长时间停电的缺点 。 31 双母线接线的分类 ? 单断路器的双母线接线 ? 双断路器的双母线接线 ? 一台半断路器的双母线接线 ? 变压器----母线 单断路器的双母线 和母线两 组母线,每个 回路都通过一 台断路器和两 组隔离开关连 接到两组母线 单断路器的双母线接线 ? 为了减少母线故障而 造成的停电范围,正 常时双母线的两组母 线同时工作,并通过 母线联络断路器QFM 并联运行。电源和负 荷被适当地分配在两 组母线 单断路器的双母线)可以轮流检修母线)检修任一回路的母线隔离开 关时,不用停该回路。 3)一组母线故障后,能迅速恢 复该母线 单断路器的双母线 单断路器的双母线)任一台断路器拒动,将造成与该断路 器相连母线)一组母线检修时,全部电源及线路都 集中在另一组母线上,若该组母线再 故障将造成全停事故; 3)任一组母线短路,而母联断路器拒动, 将造成双母线 单断路器的双母线)当母线故障或检修时,隔离开关作为 切换操作电器,容易发生误操作; 5)在检修任一进出线回路的断路器时, 将使该回路停电。 38 双母线 (倒母线) ? 倒母线:当双母线接线采用一组母 线工作、一组母线备用的方式运行 时,需检修工作母线,可将工作母 线经倒闸操作转换为备用状态之后, 进行母线停电检修工作,这个操作 称为倒母线 双母线 (倒母线 将工作母线I转换为备用状态的 基本操作: 1)合母联断路器两侧隔离开关 2)合母联断路器向备用母线充电, 检验备用母线)切断母联断路器控制回路电源 4)依次合入与II组母线连接的母 线隔离开关—除母联断路器外 5)依次断开与I组母线连接的母 线隔离开关—除母联断路器外 6)投入母联断路器控制回路电源, 拉开母联断路器及两侧隔离开 关 双母线(母线侧 隔离开关检修) ? I组母线为工作母线、II组母线为备用母线和全部出线 转移到II母线)拉开母联断路器及两 侧隔离开关 41 3、双母线 ? I组母线为工作母线、II组母线为备用母线QF拒动,利 用母联断路器切断该出线)利用倒母线的操作步骤只 将出线转移到II母线)这时出线的工作电流 由I母线经母联断路器及两 侧隔离开关到1QS3、1QF 及1QS2送出; 3)拉开母联断路器及两侧隔 离开关,可切断出线 双母线接线的适用范围: ? ? ? ? 广泛应用于大、中型发电厂和变电所中。 一般 适用于引出线和电源较多、输送和穿越功率较大、 要求可靠性和灵活性较高的以下场合: 1)短路容量大,出线kV出线回且连接电源较多、 负荷较大的装置。 3)110~220kV出线回以上或者在系统中居重 要位置,出线 针对双母线接线、在断路器和隔离开关之间装设闭锁装置, 以避免隔离开关的误操作; ? 2、双母线分段运行,以缩小母线故障的影 响范围; ? 3、双母线带旁路运行,增设旁路母线,解 决断路器检修时的停电问题; ? 4、双母线 双母线带旁路母线接线 为了避免在检修进 出线断路器时造成 停电,可在单断路 器双母线的基础上 增设旁路母线。 ? 图示为设有专用旁 路断路器QFP的双母 线带旁路母线 母联断路器兼作旁路断路器的 接线方式 ? ? 图示为正常运行情况下QFMP 起母联作用,隔离开关QS3断 开,隔离开关QS1和QS2闭合。 当用母联断路器QFMP作为旁 路断路器时,先将所有回路切 换到规定的一组母线断开,而隔离开 关QS2和QS3闭合, QFMP闭 合,通过旁路母线 双母线 双母线四分段带旁路母线 双母线四分段接线中同名回 路的配置 ? 为了避免同名回路(两 个变压器回路或向同 一用户供电的双回线) 同时停电的可能性, 在设计主接线及制定 主接线运行方式时要 注意,最好不要将同 名回路配置在同一侧 的两段母线 双母线四分段接线中同名回 路的配置 ? 在运行中不要 使两台变压器 回路或双回线 组合在相邻的 两段母线 双母线四分段接线中同名回 路的配置 ? 应分别配置在 不相邻的两段 母线 双断路器的双母线接线 每个回路内,无论 是进线(电源)、出 线(负荷),都通过 两台断路器与两组 母线相连。 ? 正常运行时,母线、 断路器及隔离开关 全部投入运行。 ? 52 双断路器的双母线)任何一组母线或任何一台断路器因检 修而退出工作时,都不会影响系统的供 电。可以同时检修任一组母线上的所有 母线隔离开关,而不会影响任一回路的 工作。 (2)隔离开关只作为隔离电器。 (3) 各回路可以任意地分配在任一组母线 上,所有切换均用断路器来进行。 53 双断路器的双母线)继电保护容易实现。 (5)任何一台断路器拒动时,只影响 一个回路。 (6)母线发生故障时,与故障母线相 连的所有断路器自动断开,不影 响任何回路运行。 54 2.2.3 一台半断路器的双母 线接线 ? ? 它由许多“串”并联 在双母线上形成。每 串中有两个回路共用 三台断路器,每个回 路相当于占有一台半 断路器。 紧靠母线侧的断路器 称作母线断路器;两 个回路间的断路器称 作联络断路器。 55 一台半断路器的双母线)具有高度的供电可靠性。当母线发生 短路故障时,只有与故障母线相连的 母线断路器跳闸,不影响任何回路供 电。在事故与检修相重合的情况下, 停电回路数不会超过两回。 (2)运行调度灵活。任何一回路停送电时 互不影响,使运行调度十分灵活。 56 一台半断路器的双母线)操作检修方便。该接线中隔离开关仅 作为隔离电器。当任一组母线需要停 电清扫或检修时,回路不需要切换。 任何一台断路器检修,各回路仍按原 接线方式运行,也不需要切换。 57 同名回路的布置问题 ? 目的:防 止发生同 名回路同 时停电的 事故发生。 58 防止同名回路同时停电的措施 同名回路应布置在不同串上,以避免当一 串中的中间联络断路器故障,或一串中母 线侧断路器停运的同时,同串中另一侧回 路又故障时,使同串中的两个同名回路同 时断开。 ? 当一串配置两条回路时,应将电源回路和 负荷回路搭配在同一串中。 ? 对于特别重要的同名回路,可考虑分别交 替接入两侧母线,形成“交替布置”。 ? 59 2.2.4 变压器---母线组接线 在超高压配电装置中,为了保证超高压、 长距离输电线路的输电可靠性,线路部分 采用双断路器或二分之三断路器接线。 ? 对于主变压器,考虑其运行可靠、且平时 切换操作的次数较少,不会造成经常停母 线切换变压器的情况,故不用断路器,而 直接通过隔离开关接到母线 变压器---母线 变压器---母线组接线 ? 当有四台主变 压器时,可利 用断路器将双 母线分成四段, 在每段母线上 连接一台主变 压器 。 62 变压器---母线)可靠性高。任一台断路器故障或拒动时, 仅影响一组变压器和一回线路的供电;母 线故障只影响一组变压器供电;变压器故 障时,与该变压器相连母线上的断路器全 部跳开,但是并不影响其它回路的供电。 当变压器用隔离开关断开后,母线)经济性好。所有变压器回路都不用断路 器,使所用断路器的总数减少,节省了总 投资。 63 第三节 无母线接线形式 no-bus diagram 一、多角形接线 Angle-type connection scheme 二、桥形接线 Bridge-circuit configuration 三、单元接线 Unite connection scheme 64 2.3.1 多角形接线)三角形接线 多角形接线)四角形接线 多角形接线)五角形接线 多角形接线的特征 ? 把各个断路器互相连接起来, 形成闭合的单环形接线。 ? 每个回路(电源或线路)都经过 两台断路器接入电路中,从而 达到了双重连接的目的。 68 多角形接线) 闭环运行时具有较高的可靠性。 (2) 断路器配置合理。 (3) 隔离开关只作为检修时隔离电压 之用,减少了因隔离开关误操作造成 的停电事故。 (4)占地面积较小,比较适合于地形狭 窄地区和洞内的布置。 (5)进出线的回路数受限制;配电装置 不易扩建。 69 多角形接线的缺点 多角形的“边数”不能多,即要对进 出线的回路数进行限制。 ? 在闭环和开环两种情况下,流过各开 关电器的工作电流差别较大,不仅给 选择电器带来困难,而且使继电保护 的整定和控制回路复杂化。 ? 配电装置不易扩建。 ? 以采用三~五角形接线 桥形接线. 发电厂和变电所中只有两台变压器 和两回线路时,可采用桥形接线. 桥形接线有内桥和外桥两种接线 )桥断路器在 靠近变压器一 侧。 (2)操作线路方 便,主变压器 不方便,造成 一回线 )断路器设在 靠近线)变压器操作 方便;线路操 作不方便,造 成一台变压器 的暂时停运。 桥形接线的适用情况 ? 内桥接线: 适用于输电线路 较长、故障机会 较多,而变压器 又不需要经常切 换的中小容量的 发电厂和变电所 中。 74 外桥接线)适用于线路短, 检修 、 操作及故 障机会均较少 , 而变压器按照经 济运行的要求需 要经常进行切换 的场合。 (2)电网中有穿越 功率通过变电所 时,采用外桥接 线较为合适。 ? 桥形接线中跨条的作用 在内桥中,利用跨条可避免出线断路 器检修,线路将较长时间中断运行; ? 在外桥中,利用跨条可避免变压器侧 断路器检修时,造成变压器在较长时 间内中断运行的情况。 ? 跨条上设置两组隔离开关进行串联, 便于轮流停电检修跨条上的任何一组 隔离开关。 ? 75 2.3.3 单元接线 把发电机、变压器或线路直接串联连 接,其间除厂用分支外,不再设母线 之类的横向连线。 ? 按照串联元件的不同,单元接线有以 下三种形式: ? 发电机——变压器单元接线 ? 扩大单元接线 ? 发电机——变压器——线.发电机—变压器单元接线 将发电机和变压 器直接连成一个 单元组,再经断 路器接至高压母 线,发电机发出 的电能经变压器 升压后直接送入 高压电网。 具有接线简单清 晰、设备投资少 等优点。 2.扩大单元接线 ? ? 通过把两台发电机与 一台变压器相连接, 可以简化接线,减少 主变压器和高压断路 器的数量,并可以减 少高压配电装置的间 隔,节省占地面积。 当采用扩大单元接线 时,发电机出口均应 装设断路器和隔离开 关。 78 3.发电机—变压器—线路单 元接线方式 ? 在大型发电厂中采用 这种接线,不需要在 发电厂中设置高压配 电装置,而把电能通 过线路直接输送到附 近的枢纽变电所,从 而简化了发电厂中的 电气主接线,压缩了 占地面积,并解决了 屋外配电装置遭受电 厂烟囱飞灰和水塔冒 出的水汽的污染问题。 79 第四节 主变压器的选择 一、主变压器容量和台数的确定原则 ? ? ? ? ? 主变压器:用来向电力系统 或用户输送功率的变压器 联络变压器:用于两种电压 等级之间交换功率的变压器 厂用变压器:只供本厂用电 的变压器 1、单元接线的主变压器 按发电机的额定容量扣 除本机组的厂用电负荷后, 留有10%的裕度 80 2、具有发电机电压母线接线的主变压器 ? ? ? ? 1)当发电机电压母线上负荷最小时, 能将发电机电压母线上的剩余有功和 无功容量送入系统; 2)当发电机电压母线上最大一台发 电机组停用时,能由系统供给发电机 电压母线)对发电机电压母线台及以 上的主变压器时,当其中容量最大的 一台因故退出运行时,其余主变压器 应能输送母线)在电力市场环境下,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、连接两种升高电压母线的联络变压器容量的选择 ? ? ? 82 ? 1)满足两种电压网络的各种不同运 行方式下,网络间的有功功率和无功 功率的交换; 2)其容量一般不小于接在两种电压 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 络变压器将其剩余功率容量送入另一 系统; 3)为了布置和引出线的方便,联络 变压器一般装设一台,最多不超过两 台; 4)联络变压器一般采用自耦变压器。 二、变压器相数的选择 ? 1)当不受运输条件限制时,在330KV及以下的发电厂 和变电所,均应选用三相变压器; 2)当发电厂与系统连接的电压为500KV时,宜经技术 经济比较后,确定选用三相变压器、两台半容量三相变 压器或单相变压器。对于单机容量为300MW、并直接 升压到500KV的,宜选用三相变压器。 3)对于500KV变电所,除需考虑运输条件外,尚应根 据所供负荷和系统情况,分析一台变压器故障或停电检 修时对系统的影响,经过技术经济论证,来确定选用单 相变压器还是三相变压器。 83 ? ? ? ? 三、变压器绕组数量和连接方式的选择 1)最大机组容量为125MW及以下的发电厂,当有两种高电压向 用户供电或与系统连接时,宜采用三绕组变压器,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,两种升高电压的 三绕组变压器一般不超过两台。(三绕组变压器比同容量双绕组 变压器价格高40%-50%,运行检修比较困难,台数过多时会 造成中压侧短路容量过大,且屋外配电装置复杂,故对其使用要 给予限制。) 2)对于200MW及以上的机组,其升压变压器一般不采用三绕组 变压器而采用发电机-双绕组变压器单元接线接入系统,而两种 高压之间加装联络变压器更为合理。(原因:a、发电机回路及 厂用分支回路均采用分相封闭母线供电可靠性高,而大电流的隔 离开关发热问题比较突出,特别是设置在封闭母线中的隔离开关 问题更多;b、同时发电机回路断路器的价格极为昂贵,故在封 闭母线回路里一般不设置断路器和隔离开关,以提高供电的可靠 性和经济性;c、三绕组变压器的中压侧,由于制造上的原因一 般不希望出现分接头,往往只制造死接头,从而对高、中压侧调 84 压及负荷分配不利。) 三、变压器绕组数量和连接方式的选择 3)联络变压器一般应选用三绕组变压器,其低压绕组可 接高压厂用启动/备用变压器或无功补偿。 4)在具有三种电压的变电所中,如通过主变压器各侧绕 组的功率均达到该变压器容量的15%以上,或低压侧 虽无负荷,但在变电所内需装设无功补偿设备时,主 变压器宜采用三绕组变压器。 2、绕组连接方式的选择 1)我国110KV及以上电压,变压器绕组都采用YN连接; 2) 35KV电压,变压器绕组都采用Y连接,其中性点多 通过消弧线KV及以下电压,变压器绕组都采用 连接。 85 四、分裂绕组变压器和自耦变压器的选用 1、分裂绕组变压器的一般使用条件: 1)当发电厂占地面积特别狭小,必须压缩配电装置间隔时,有 时采用两台发电机接一台变压器的扩大单元接线。这种接线简 单,减少主变压器及高压断路器台数,节约投资。由于两台发 电机接于不同分裂绕组上,所以发电机回路和厂用分支短路容 量小,故可选用轻型设备,投资省。 2)单机容量小(只占系统容量1%-2%),而发电厂与系统的 连接电压又较高,也可考虑采用扩大单元接线、自耦绕组变压器的一般使用条件: 1)单机容量在200MW及以上时,用来作高压和中压系统之间联 络用的变压器; 2)单机容量在200MW及以下,且两级升高电压均为直接接地系 统,其送电方向主要由低压向高压、中压侧,或从低压和中压 向高压侧,此时,自耦变压器可作发电机升压用; 3) 在220KV 以上变电所中,优先选用自耦变压器。 86 五、主变压器电压调整方式的选择 1、变压器调压方式: 1)无激磁调压:不带电切换变压器的分接头来调压,调整电压 范围通常在±5%以内; 2)有载调压:带负载切换变压器的分接头来调压,调整电压范 围可达到30%; 2、设置有载调压的原则: 1)对于220KV及以上的降压变压器,仅在电网电压可能有较大 变化的情况下,采用有载调压方式; 2)对于110KV及以下的变压器,宜考虑至少有一级电压的变压 器采用有载调压方式; 3) 接于出力变化大的发电厂的主变压器,或接于时而为送端, 时而为受端母线上的发电厂联络变压器,一般采用有载调压方 式。 87 六、变压器的冷却方式 1、自然风冷却:小容量变压器使用; 2、强迫风冷却: 3、强迫油循环风冷却:大容量变压器一般采用; 4、强迫油循环水冷却:效率高,节约材料;减少变 压器本体尺寸但要有一套水冷却系统,且密封性能 要求高,维护工作量大; 5、强迫油循环导向冷却:现在大容量变压器一般采 用,冷却效率更高。 88 第五节 限制短路电流的措施 The measures of limiting short-circuit current 一、短路电流增大的原因 ? The reasons of recreated short-circuit current 二、短路电流增大的危害 ? damages of recreated short-circuit current 三、限制短路电流的措施 ? The measures of limiting short-circuit current 89 一、短路电流增大的原因 1.发电机单机容量及发电厂总装机容量的增大; 2.电力系统总容量的不断扩大; 3.为了提高电力系统运行的稳定性,加强系统之 间的联系,在电网之间增设了联络线路,引起 系统阻抗的降低; 4.自耦变压器的广泛采用,增加了系统直接接地 的中性点的数目,引起系统零序电抗的减小。 90 二、短路电流增大的危害 从电气部分设计角度考虑: ? 1. 造成电气设备动、热稳定 难以承受短路电流的发热和 电动力。 ? 2.设备投资增加。 91 三、限制短路电流的措施 1.选择合理的电气主接线.选择合适的变压器容量、参 数和型式 3.利用限流电抗器限制短路电 流 92 1.选择合理的电气主接线)采用单元接线)环形接线)简化接线 二、选择合适的变压器容量、 参数和型式 1 )选择合适的变压器容量。变电所中变 压器采用高负荷率。 2 )选用高阻抗变压器。这时变压器正常 运行时的功率损耗则降为次要位置。 3)采用分裂绕组变压器。 94 三、加装限流电抗器 1、加装普通电抗器,包括母线电抗器和线路电抗器 普通电抗器的特点:a、由三个单相线圈构成,无铁心,故伏 安特性是线性的;b、导线电阻小,故有功能量损耗也极小。 ? ? ? ? 1)母线电抗器 目的:让发电机出口断路器、变 压器低压断路器、母联断路器和 分段断路器都能按各回路额定电 流来选择,不因短路电流过大而 使容量升级。 装设的地方:电流流动最小的地 方,即母线分段处。 选择:其额定电流一般取发电机 额定电流的50%-80%,电抗百 分值为8%-12%。 95 ? 2)出线电抗器 ? ? ? ? 目的:主要用来限制电缆馈线回 路短路电流,以便出线能选用轻 型断路器,架空线一般不装设电 抗器。(原因:电缆电抗值小, 且有电容分布,其馈线末端短路 和母线电路时短路电流相差不多) 作用:a、限制出线短路电流; b、能在母线上维持较高的剩余 电压,一般大于65%Un。 缺点:a、总投资加大;b、正常 运行时产生较大的电压损失和较 多的功率损耗。 选择:其额定电流一般取300- 600A,电抗百分值为 3%-6%。 96 2、加装分裂电抗器 注:一般情况3接电 源,两臂1和2用来 接大致相等的两组 负荷。假设f为电 抗器的互感系数 ? ? ? ? 1)工作原理: 正常运行时: ?U ? Ix L ? Ix M ? Ix L (1 ? f ) 1出线短路时: ?U ? Ix L 结论:在分裂电抗器和普通电抗器电抗值相同时(XL),两者短路时的 限流作用都一样(其限流阻抗都为XL),而在正常运行时分裂电抗器的 电压损失是普通电抗器的一半(假设f=0.5),且多提供了一倍出线)分裂电抗器的装设方式: a、装于直配电馈线 b、装于发电机回路 c、装于变压器回路 缺点:当两臂负荷不等或者负荷变化过大,将引起两臂电压波动, 甚至出现过电压,一般分裂电抗器的电抗百分值取8%-12%。 98 3.采用分裂绕组变压器 分裂变压器正常工作时电抗值较小, 而当一个分裂绕组短路时,来自高压 侧的短路电流将受到半穿越电抗 X1-2, 的限制,其值近似为正常工作电抗 ( 穿 越电抗 X1-2 ) 的 1 . 9 倍,很好的限制 了短路电流。 ? 在大型发电厂及短路容量较大的变电 所中得到了较广泛的应用。 ? 99 分裂绕组变压器的限流原理 100 分裂绕组变压器的各部分电 抗 1. 穿越电抗 : 当低压分裂绕组的两个分支 并联连接组成统一的低压绕组对高压绕组 运行时,变压器的短路电抗叫做穿越电抗, 用X1-2表示。 ? 2. 半穿越电抗 : 当低压分裂绕组的一个分 支开路,而另一个分支对高压绕组运行时, 变压器的短路电抗叫做半穿越电抗,用X1,表示。 2 ? 101 分裂绕组变压器的各部分电抗 3. 分裂电抗 :当高压绕组开路,分裂绕 组的一个分支对另一个分支运行时, 变压器的短路电抗叫做分裂电抗,用 X2?-2“表示。 ? 4.分裂系数:分裂变压器的分裂电抗与 穿越电抗之比叫做分裂变压器的分裂 系数,用kf表示。kf = X2?-2“/ X1-2。 ? 102 分裂绕组变压器的限流原理 ? ? ? 正常工作时,高压绕组到低压绕组的穿越电 抗 为X1-2=X1+X2,/2= X1+X2?-2” /4 ; 当一个绕组(设2’)短路时,来自高压侧的短 路电流将受到半穿越电抗X1-2,的限制。即 X1-2,= X1 + X2,=(1+kf/4 ) X1-2 kf值若取3.5,则X1-2,=1.875X1-2 。 其值近似为正常工作电抗(穿越电抗X1-2 )的 1.9倍。 103 发电厂、变电站常用接线、大型区域性火力发电厂电气接线、中型热力发电厂电气接线、枢纽变电站电气接线kV中型地区变电站电气接线 114 习题1:大型发电厂电气主接 线MW 发电厂,发变机组采用单 元接线 回出线,采用双 母带旁路接线:小型发电厂电气主接 线kV机压负荷,最大 负荷 65MW,最小负荷 35MW,10 回出线KV 与系统联系,设计主接线
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