风电厂电气系统第四章第四章 电气主接线及设计电气主接线及设计第三节第三节 主变压器的选择主变压器的选择风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择教学内容教学内容本节教学内容本节教学内容一、变压器容量和台数的确定原则一、变压器容量和台数的确定原则二、变压器型式和结构的选择原则二、变压器型式和结构的选择原则首页风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择第三节第三节 主变压器的选择主变压器的选择 主变压器：在发电厂和变电所中，用来向电力系统主变压器：在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送电能的变压器。或用户输送电能的变压器。 联络变压器：用于两个电压等级之间交换电能的联络变压器：用于两个电压等级之间交换电能的变压器。变压器。 厂厂(所所)变压器：用于本厂变压器：用于本厂(所所)用电的变压器，也用电的变压器，也称自用变。称自用变。 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择一一、变压器容量和台数的确定原则、变压器容量和台数的确定原则 ( (一一) )、变压器台数的选择变压器台数的选择 1发电厂变压器台数的选择发电厂变压器台数的选择 1）为保证供电可靠性，接在发电机电压母线上的主）为保证供电可靠性，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。变压器一般不少于两台。 2）单元接线变压器为一台。扩大单元接线时，两台）单元接线变压器为一台。扩大单元接线时，两台发电机配一台变压器。发电机配一台变压器。 2变电所变压器台数的选择变电所变压器台数的选择 1）变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变）变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。故障或检修时中断供电。 2）对大型超高压枢纽变电所，为减小单台容量，可）对大型超高压枢纽变电所，为减小单台容量，可装设装设24台主变压器。台主变压器。 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择一一、变压器容量和台数的确定原则、变压器容量和台数的确定原则( (二二) )、发电厂变电所主变压器容量的选择发电厂变电所主变压器容量的选择 1. 发电厂主变压器容量的选择发电厂主变压器容量的选择 容量应与发电机容量配套，按发电机的额定容量容量应与发电机容量配套，按发电机的额定容量PN /cosN扣除本机组的厂用负荷扣除本机组的厂用负荷KpPN /cosN后，留后，留10%的裕度选择。的裕度选择。 PN为发电机的额定功率，为发电机的额定功率， cosN为额定功率因数，为额定功率因数，Kp为厂为厂用电率。用电率。 (2)(2)接于发电机电压母线上的主变容量选择接于发电机电压母线上的主变容量选择 按下述三条计按下述三条计算，根据最大的算，根据最大的计算算结果果选择容量。容量。 1）当）当发电机机电压母母线上的上的负荷最小荷最小时，扣除厂，扣除厂负荷后，主荷后，主变能将最大剩余功率送入能将最大剩余功率送入电力系力系统。即。即 (1)(1)单元接线的主变容量选择单元接线的主变容量选择风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择一一、变压器容量和台数的确定原则、变压器容量和台数的确定原则SNi 第第i台发电机的额定视在功率台发电机的额定视在功率; Kpi 第第i台发电机的厂用电率台发电机的厂用电率; Smin发电机机电压母母线上最小上最小负荷的荷的视在功率在功率 。 n、m发电机电压母线上的主变压器台数和发电机台数。发电机电压母线上的主变压器台数和发电机台数。 2）发电机电压母线上的最大一台发电机停机，主变应能）发电机电压母线上的最大一台发电机停机，主变应能从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂用电的需要，即用电的需要，即: SNmax 、 Smax 最大一台最大一台发电机的机的额定定视在功率和最大在功率和最大负荷的荷的视在功率。在功率。 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择一一、变压器容量和台数的确定原则、变压器容量和台数的确定原则 3）若发电机电压母线上接有两台及以上主变时，其中）若发电机电压母线上接有两台及以上主变时，其中一台容量最大的主变退出运行时，应该能输送母线最大剩余一台容量最大的主变退出运行时，应该能输送母线最大剩余功率的功率的70%以上，即以上，即: (3) (3) 联络变压器的容量选择联络变压器的容量选择 一般不应小于接在两种电压母线上最大一台发电机的容一般不应小于接在两种电压母线上最大一台发电机的容量，以保证该发电机停运时，通过联络变压器来满足本侧负量，以保证该发电机停运时，通过联络变压器来满足本侧负荷的需要。荷的需要。 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择一一、变压器容量和台数的确定原则、变压器容量和台数的确定原则2变电所主变压器容量的选择变电所主变压器容量的选择 1）所选择的）所选择的n台主变压器的容量和，应该大于等于变台主变压器的容量和，应该大于等于变电所的最大综合计算负荷，即电所的最大综合计算负荷，即: nSN Smax 2）装有两台及以上主）装有两台及以上主变的的变电所，当一台主所，当一台主变停运停运时，其余主，其余主变容量一般容量一般应满足足70%的全部最大的全部最大综合合计算算负荷，以及荷，以及满足全部足全部I类负荷荷SI和和II类负荷荷SII,即即: (n- -1)SN(0.60.7) Smax(n- -1)SN SI + SII 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择一一、变压器容量和台数的确定原则、变压器容量和台数的确定原则 若若为三三绕组变压器器还应考考虑中、低中、低压侧间的的负荷同荷同时系数。中、低系数。中、低压侧的最大的最大综合合计算算负荷分荷分别按上式按上式计算，算，总的最大的最大综合合计算算负荷荷为它它们之和再乘以中、低之和再乘以中、低压侧间负荷的同荷的同时系数。系数。最大综合计算负荷的计算最大综合计算负荷的计算: Pimax 、 cosi各出线的远景最大负荷和自然功率因数；各出线的远景最大负荷和自然功率因数； Kt同同时系数，出系数，出线回路数越多其回路数越多其值越小，一般取越小，一般取0.80.95； %线损率，取率，取5%。 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择二二、变压器型式和结构的选择原则、变压器型式和结构的选择原则( (一一) )、主变压器型式的选择、主变压器型式的选择 1 1相数选择相数选择 三相变压器：造价低，占地小，应优先选用，但运输不易。三相变压器：造价低，占地小，应优先选用，但运输不易。 三单相变压器组：投资多，占地大，运输易，用于超高压大容三单相变压器组：投资多，占地大，运输易，用于超高压大容量。量。 2 2绕组数选择绕组数选择 三绕组：三绕组：机机组容量在容量在125MW125MW及以下且有两种升高电压时。及以下且有两种升高电压时。 双绕组：双绕组：机机组容量超容量超过200MW200MW以上时，采用双绕组变压器单元接以上时，采用双绕组变压器单元接线形式。若有两个升高电压，加装联络变压器，宜选择三绕组线形式。若有两个升高电压，加装联络变压器，宜选择三绕组变（或自耦变），低压绕组作为厂用启动备用电源。变（或自耦变），低压绕组作为厂用启动备用电源。 自耦变：自耦变：220kV220kV及以上及以上电压等等级的的变压器可以器可以选择自耦自耦变。 低压分裂绕组：低压分裂绕组：扩大大单元接元接线的的变压器或厂用器或厂用变压器。器。风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择二二、变压器型式和结构的选择原则、变压器型式和结构的选择原则3 3绕组联结方式绕组联结方式 高高压绕组为星形星形联结时，用符号，用符号Y Y表示，如果将中性点引出表示，如果将中性点引出则用用YNYN表示，表示，对于中、低于中、低压绕组则用用y y及及ynyn表示；表示； 高高压绕组为三角形三角形联结时，用符号，用符号D D表示，低表示，低压绕组用用d d表示。表示。 例如常用例如常用YN yn0 d11接接线组别，表示高中，表示高中压侧均均为星形星形联结且中性且中性点都引出，高中点都引出，高中压间为0点接点接线，高低，高低压间为11点接点接线。 4 4调压方式的选择调压方式的选择 变压器器绕组的的联结方式方式选择应考考虑必必须与多与多电压级闭环电网的网的电压相位一致；并列运行的相位一致；并列运行的变压器器联结组别必必须相同，否相同，否则不能并列运不能并列运行。行。还应考考虑消除三次消除三次谐波的波的对电压波形的影响波形的影响(三角形三角形联结的的绕组可可以消除三次以消除三次谐波的影响波的影响) 。 调压方式分：方式分：1) 带负荷切荷切换的有的有载（有励磁）（有励磁）调压方式；方式；2) 不不带负荷切荷切换的无的无载（无励磁）（无励磁）调压方式。方式。 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择二、变压器型式和结构的选择原则二、变压器型式和结构的选择原则5变压器阻抗的选择变压器阻抗的选择 无无载调压变压器的分接器的分接头挡位位较少，少，电压调整范整范围一般只有一般只有10%以以内，而有内，而有载调压变压器的器的电压调整范整范围大，能达到大，能达到电压的的30%，但其，但其结构比无构比无载调压变压器复器复杂，造价高。，造价高。 1) 在能满足电压正常波动情况下一般采用无载调压方式。在能满足电压正常波动情况下一般采用无载调压方式。 2) 发电厂可以通过发电机的励磁调节来调压，其主变压器一般发电厂可以通过发电机的励磁调节来调压，其主变压器一般选择无载调压方式。选择无载调压方式。 3) 一般变电所的变压器选择有载调压方式。一般变电所的变压器选择有载调压方式。 三绕组变压器的各绕组之间的阻抗，三绕组变压器的各绕组之间的阻抗，由变压器的三个绕组在铁心上的相对位由变压器的三个绕组在铁心上的相对位置决定。故变压器阻抗的选择实际上是置决定。故变压器阻抗的选择实际上是结构形式的选择。三绕组变压器分升压结构形式的选择。三绕组变压器分升压结构和降压结构两种类型，如图结构和降压结构两种类型，如图4-154-15a)a)、b)b)所示。所示。 图图4-154-15风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择二、变压器型式和结构的选择原则二、变压器型式和结构的选择原则 1) 1)升压结构变压器高、中压绕组阻抗大而降压结构变压器升压结构变压器高、中压绕组阻抗大而降压结构变压器高、低压绕高、低压绕组阻抗大。从阻抗大。从电力系力系统稳定和供定和供电电压质量及减小量及减小传输功率功率时的的损耗考耗考虑，变压器的阻抗越小越好，但阻抗偏小器的阻抗越小越好，但阻抗偏小又会使短路又会使短路电流增大，低流增大，低压侧电器器设备选择遇到困遇到困难； 另外，变压器的选择内容还有：变压器的另外，变压器的选择内容还有：变压器的容量比、容量比、冷却方冷却方式式 、绝缘和绕组材料等的选择。、绝缘和绕组材料等的选择。 2) 接接发电机的三机的三绕组变压器，器，为低低压侧向高中向高中压侧输送功送功率，率，应选升升压型；型； 3) 变电所的三所的三绕组变压器，如果以高器，如果以高压侧向中向中压侧输送功送功率率为主，主，则选用降用降压型；如果以高型；如果以高压侧向低向低压侧输送功率送功率为主，主，则可可选用升用升压型，但如果需要限制型，但如果需要限制610kV系系统的短路的短路电流，可流，可以考以考虑优先采用降先采用降压结构构变压器。器。 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择思考练习思考练习思考练习思考练习1.变压器的台数怎么选择变压器的台数怎么选择? 2.变压器的容量怎么选择变压器的容量怎么选择? 3.变压器的型式和结构怎么选择变压器的型式和结构怎么选择? 风电厂电气系统第四章 电气主接线及设计第三节 主变压器的选择