2x100MW火电厂电气一次部分设计及发变组保护设计说明书
序号 5 6 7 8 分类 绕组数 调压方式 绕组导线材料 绕组耦合方式 类别 双绕组 三绕组 无励磁调压 有励磁调压 铜 铝 自耦 分裂 代表符号 — S — Z — L O F 注：a.符号“—”表示为不表示；
b.自耦变压器用作升压时，符号O列在型号之后；用作降压时，符号O列在型号之前。
2.4.2 主变压器的选择
1.容量选择
发电机与变压器单元接线时，主变压器的容量可按以下条件中的较大者选择：
（1）按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，并留有10%的裕度；
（2）按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。 设计任务中已知条件为：
（1）发电机参数：PN=100MW, Cos?=0.85；
（2）高压电动机计算负荷之和约为14000KVA，低压厂用计算负荷之和约为5000KVA。 因此，发电机的额定容量为 SN =
PN100MW = = 117.65MVA
0.85cos?本机组的厂用计算负荷之和为
S30 = 14000kVA+5000kVA = 19000kVA = 19MVA 根据容量选择的原则，主变压器的容量应满足
ST·N ≥ (SN- S30)?1.1 = (117.65-19) ?1.1MVA = 1 48.5MVA 因此，选取容量为150MVA的主变压器。 2.主变压器型式的选择
主变压器型式的选择主要包括有：相数、绕组数、电压组合、容
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量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、连接组别、全绝缘还是半绝缘等，以下分别介绍。
（1）相数选择
变压器有三相变压器和单相变压器。在330KV及以下的发电厂和变电所，一般选用三相变压器。单相变压器组是由三个单相的变压器组成，造价高、占地多、运行费用高。只有受变压器的制造和运输条件限制时，才考虑用单相变压器组。对于500KV发电厂和变电所，应根据技术经济论证来确定选用三相变压器还是单相变压器组。
在本设计中，电压等级是220KV，因此选用三相变压器。 （2）绕组数的选择
发电厂的最大机组容量为100MW及以下时，若以两种升高电压向用户供电或与电力系统连接时，一般采用三绕组变压器，其第三绕组接发电机。但是各绕组通过的功率应该达到该变压器容量的15%，否则不如采用两台双绕组变压器经济合理。
发电厂的容量为100MW及以上的机组时，一般采用发电机-双绕组变压器单元接线形式接入系统。采用扩大单元接线的变压器，适宜采用低压分裂绕组的变压器，可以大大限制短路电流。
根据以上选择原则，并结合主接线采用发电机-变压器单元接线形式，选用双绕组变压器。
（3）绕组联结方式
变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种，高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用YN表示，对于中、低压绕组则用y及yn表示；高压绕组为三角形联结时，用符号D表示，低压绕组用d表示。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而若采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统中时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压波的峰值增大，危急变压器的绝缘，并对继电保护整定的准确性和灵敏性有影响。我国110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点都需要选择YN的联结方式，对于110KV变压器的35KV侧也采用yn的联结方式，以便接入消弧线圈，而6～10KV侧采用d形。
因此，变压器高压侧采用YN，低压侧采用d形联结方式。 （4）调压方式选择
变压器的调压方式分带负荷切换的有载（有励磁）调压方式和不带负荷切换的无载（无励磁）调压方式两种。在能满足电压正常波动
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情况下一般采用无载调压方式。对于接于出力变化大的发电厂的主变压器，要求变压器的二次电压维持在一定的水平，应该采用有载调压方式。
由此，在设计中采用无载调压方式，发电机可以通过发电机的励磁调压来调压。
（5）变压器各侧电压的选择
根据设计任务中的电压要求，主变压器两侧的电压分别为：高压侧220KV，低压侧10.5KV。
根据上述变压器容量和型式的选择原则，我们选择主变压器为SFP7-120000/220，即三相油浸风冷强迫油导循环式双绕组无励磁调压电力变压器，额定容量为120000KV2A，额定电压为242±232.5%/10.5KV。主变压器的主要技术数据，如表2-3所示。
2.4.3 高压厂用变压器的选择
高压厂用变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用工作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的110%与低压厂用电计算负荷之和进行选择，即
ST≥1.1SH+SL
式中，SH — 厂用电高压计算负荷之和（KV·A）； SL — 厂用电低压计算负荷之和（KV·A）。
由设计任务中的已知数据：高压电动机计算负荷之和约为14000KVA；低压厂用计算负荷之和约为5000KVA，可得：
1.1SH+SL = 1.1314000+5000 = 20900KV·A = 20.9MV·A 因此，高压厂用变压器的容量选为25MV·A。厂用变压器的型式的选择方法与主变压器的选择方法类似。选用的高压厂用变压器的数量2台，型号为SF9-20000/15，即三相油浸风冷无励磁调压变压器，其主要技术数据，如表2-4所示。
2.4.4 启动/备用变压器的选择
厂用高压启动/备用变压器的容量应于最大一台厂用工作变压器的容量相同。选用的启动/备用变压器型号为SFZ8-20000/110，即三相油浸风冷有载调压电力变压器，其主要技术数据如表2-4所示。
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表2-3 主变压器的主要技术数据 型号 额定容量 额定电压（KV） 额定电流（A） 额定功率（Hz） 相数 联结组别 油面温升（℃） 阻抗电压 短路损耗 空载电流I0（%） 空载损耗?P0（KW） 冷却方式 器身吊重（t） 上节油箱吊重（t） 油重（t） 总重（t） 变压器 指标 型号 额定容量（kV·A） 额定电压（kV） 额定电流（A） 额定频率（Hz） 相数 连接组别 阻抗电压Uk（%） 短路损耗△Pk(kW) 空载电流I0（%） 空载损耗△P0(kW) 冷却方式 SFP7-120000/220 120000 242?2?2.5%/10.5 385/6275 50 3 YN，d11 55 13.25 438.43 0.27 129.36 油浸风冷强迫导向循环 98.15 10.8 28.75 154.3 表2-4 高压厂用变压器和启动/备用变压器的主要技术数据
高压厂用变压器 启动/备用变压器 SFZ8-20000/110 20000 150/1833 50 3 YN,d11 12.8 107.25 0.59 22.5 ONAN SF9-20000/15 20000 836.8/1833 50 3 D，d0 12.8 104 0.5 20 ONA 10.5±232.5%/6.3 110±831.25%/6.3
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2.5 电气主接线具体接线设计
2.5.1 发电机变压器接线
发电机与变压器的接线如图1-8所示，发电机连接在双绕组变压器低压（10.5KV）绕组上构成发电机-双绕组变压器单元接线。发电机的出口不设置母线，将发电机电压升高后直接送入220KV系统。由于发电机和变压器不可能单独运行，而且在发电机与变压器低压绕组之间100MW汽轮发电机的工作电流较大，要求断开的短路电流也相当大，要生产这种发电机断路器的技术复杂，价格昂贵，故在100MW发电机的出口不设置断路器，而在发电机变压器组的高压侧设有断路器，当发电机、主变压器故障时，通过断开主变压器高压侧断路器和发电机的励磁回路来切除故障电流，但为了调试发电机方便，在发电机出口装设有一组隔离开关。
2.5.2 厂用电源的引出接线
高压厂用工作电源应由发电机电压回路引出，并尽量满足炉、机、电的对应性要求，即发电机供给各自炉、机和主变压器的厂用负荷。
如图2-9所示，每台100MW发电机从各自发电机-变压器组的主变压器低压侧接引一台高压工作厂用变压器作为厂用电系统的工作电源，在厂用变压器的高压侧设有断路器和隔离开关。这种简单明了，所用设备少，运行操作及维护工作等都很方便。
图2-8 发电机-变压器组接线 图2-9 高压厂用电源的引出接线 设置厂用分支断路器的主要用途有二：其一，在继电保护中增加短路电流鉴定闭锁回路，使断路器仅当厂用分支回路高厂变低压侧发生短路故障时保护动作，切除高厂变，同时自投高备变，整个机组的
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