1、風電場電氣系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng)風電場一次設備的選擇風電場一次設備的選擇風電場一次設備的選擇風電場一次設備的選擇關注的問題關注的問題電氣設備選擇的技術條件和校驗方法是什么？電氣設備選擇的技術條件和校驗方法是什么？變壓器的容量、臺數和型式應怎樣進行選擇？變壓器的容量、臺數和型式應怎樣進行選擇？開關設備的型式和參數怎樣選擇？開關設備的型式和參數怎樣選擇？CT和和PT怎樣選擇？怎樣選擇？載流導體選擇和校驗應如何計算？載流導體選擇和校驗應如何計算？教學目標教學目標了解風電場一次電氣設備選擇的一般條件和技術條件，了解風電場一次電氣設備選擇的一般條件和技術條件，了解熱穩(wěn)定校驗、動穩(wěn)定校驗和環(huán)境校驗方法，了解熱

2、穩(wěn)定校驗、動穩(wěn)定校驗和環(huán)境校驗方法，理解和掌握電氣設備的型式、參數與其在風電場中運行理解和掌握電氣設備的型式、參數與其在風電場中運行環(huán)境的關系環(huán)境的關系能對風電一次設備的選擇進行初步分析和簡單計算。能對風電一次設備的選擇進行初步分析和簡單計算。導體的發(fā)熱和電動力導體的發(fā)熱和電動力導體長期發(fā)熱和載流量導體長期發(fā)熱和載流量 當電流流過導體時，由于有當電流流過導體時，由于有電阻存在將造成能量損耗電阻存在將造成能量損耗，同時由，同時由于于渦流和磁滯損耗渦流和磁滯損耗，在導體附近的磁場中也將有一部分能量損，在導體附近的磁場中也將有一部分能量損耗，這些耗，這些能量的損耗將轉換為熱能能量的損耗將轉換為熱能，

3、使，使導體的溫度升高導體的溫度升高。 為保證導體可靠工作，往往要為保證導體可靠工作，往往要對導體正常工作時的最高允許溫對導體正常工作時的最高允許溫度做出限制度做出限制： 對于一般裸導體，最高允許溫度一般為對于一般裸導體，最高允許溫度一般為70； 對于計及日照的鋼芯鋁絞線和管形導體，最高允許溫度一般對于計及日照的鋼芯鋁絞線和管形導體，最高允許溫度一般為為80； 對于接觸面有鍍錫的可靠覆蓋層，最高允許溫度一般為對于接觸面有鍍錫的可靠覆蓋層，最高允許溫度一般為85。導體長期發(fā)熱和載流量導體長期發(fā)熱和載流量 由于導體正常運行時，電流運行于額定電流，發(fā)熱量不是很由于導體正常運行時，電流運行于額定電流，發(fā)

4、熱量不是很大，可以持續(xù)運行而不超過導體的最高允許溫度，因此稱導大，可以持續(xù)運行而不超過導體的最高允許溫度，因此稱導體正常運行時的發(fā)熱過程為體正常運行時的發(fā)熱過程為長期發(fā)熱長期發(fā)熱。 考慮到導體本身的發(fā)熱和散熱過程，考慮到導體本身的發(fā)熱和散熱過程，電流和溫度的關系電流和溫度的關系如下：如下： 式中式中I為為導體載流量導體載流量； w為為導體的散熱系數導體的散熱系數; F為為散熱面積散熱面積; w為帶電運行的為帶電運行的導體的溫度導體的溫度； 0為為環(huán)境溫度環(huán)境溫度； R為為單位長度的導體電阻單位長度的導體電阻0()wwFIR導體短時發(fā)熱導體短時發(fā)熱 短路發(fā)生后，導體中流過的電流急劇增加，熱量積累

5、也非常短路發(fā)生后，導體中流過的電流急劇增加，熱量積累也非常迅速（按照電流的平方產生），但是短路不允許持續(xù)很長時迅速（按照電流的平方產生），但是短路不允許持續(xù)很長時間，繼電保護會盡可能快地將其切除，因此這一過程被稱為間，繼電保護會盡可能快地將其切除，因此這一過程被稱為短時發(fā)熱短時發(fā)熱。 一般采用一般采用短路電流熱效應短路電流熱效應來計算短路后的導體發(fā)熱熱積累。來計算短路后的導體發(fā)熱熱積累。短路電流熱效應計算公式如下：短路電流熱效應計算公式如下： 其中，其中，Ikt 為為短路電流短路電流； tk為為短路時間短路時間 20ktkktQIdt導體短時發(fā)熱導體短時發(fā)熱 由于短路電流的變化規(guī)律十分復雜，很

6、難用簡單的解析表達由于短路電流的變化規(guī)律十分復雜，很難用簡單的解析表達式來計算，因此工程中常用一種簡化的實用計算法來計算式來計算，因此工程中常用一種簡化的實用計算法來計算 ： 其中其中Qp為為短路電流周期分量所產生的熱效應短路電流周期分量所產生的熱效應，Qnp為為短路電短路電流非周期分量所產生的熱效應流非周期分量所產生的熱效應。 當當短路電流切除時間超過短路電流切除時間超過1秒秒時，發(fā)熱主要時，發(fā)熱主要由周期分量決定由周期分量決定，可忽略非周期分量的影響可忽略非周期分量的影響20ktkktpnpQI dtQQ222202( 10)12kkktkppttttQI dtIII222220(1)(1

7、) 2kkaattTTaanpnpTTQeieITI導體短路時的電動力導體短路時的電動力 短路的時候電流急劇增大，導體所受的短路的時候電流急劇增大，導體所受的電動力也急劇增大電動力也急劇增大，很可能造成導體的變形扭曲，導致電氣設備的損壞很可能造成導體的變形扭曲，導致電氣設備的損壞 一般情況下，系統(tǒng)中一般情況下，系統(tǒng)中發(fā)生三相故障發(fā)生三相故障時的短路電流最大，而且時的短路電流最大，而且短路電流的最大數值出現在短路電流的最大數值出現在短路后最初的半個周期短路后最初的半個周期（常按（常按t=0.01s分析），此時的短路電流的最大峰值被稱為分析），此時的短路電流的最大峰值被稱為最大沖擊最大沖擊電流電流

8、 ish 三相導體中三相導體中B相相（中間相）的電動力最大（中間相）的電動力最大，大小為：，大小為：72max1.73 10BshLFia電氣設備選擇的一般條件電氣設備選擇的一般條件 電氣主接線是由導體和電氣設備連接而構成的電路。電氣主接線是由導體和電氣設備連接而構成的電路。 選擇適合本地使用的導體和電氣設備，不僅需要考慮選擇適合本地使用的導體和電氣設備，不僅需要考慮電氣電氣設備的電氣參數設備的電氣參數，還需綜合考慮，還需綜合考慮電氣設備所處的環(huán)境因素電氣設備所處的環(huán)境因素，此外也要注意此外也要注意電氣設備運行可能給環(huán)境帶來的影響電氣設備運行可能給環(huán)境帶來的影響。電氣設備選擇的一般條件電氣設備

9、選擇的一般條件 選擇適用的電氣設備，首先要確定其選擇適用的電氣設備，首先要確定其額定參數額定參數，同時，還要考，同時，還要考慮設備慮設備安裝地點的環(huán)境因素安裝地點的環(huán)境因素，此外，必須考慮電力系統(tǒng)中，此外，必須考慮電力系統(tǒng)中短路短路所造成的巨大短路電流對系統(tǒng)的損害所造成的巨大短路電流對系統(tǒng)的損害 在選擇電氣設備時，必須考慮下列在選擇電氣設備時，必須考慮下列各項原則各項原則： 應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。遠景發(fā)展。 應按當地環(huán)境條件校核。應按當地環(huán)境條件校核。 應力求技術先進和經濟合理。應力求技術先進和經濟

10、合理。 與整個工程的建設標準諧調一致。與整個工程的建設標準諧調一致。 同類設備盡量減少品種。同類設備盡量減少品種。 選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。電氣設備選擇的技術條件電氣設備選擇的技術條件按照正常工作狀態(tài)選擇按照正常工作狀態(tài)選擇 對電氣設備來說，首先要考慮其是否可以承受流過的電流和加對電氣設備來說，首先要考慮其是否可以承受流過的電流和加于其上的電壓：于其上的電壓： （1）額定電壓額定電壓 即電氣設備的額定電壓即電氣設備的額定電壓UN要大于設備安裝處的電網額定電壓要大于設備安裝處的電網額定電壓Uns （2）額定電流額

11、定電流 即運行中的電氣設備額定電流即運行中的電氣設備額定電流IN不得低于所在回路在各種可能不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流運行方式下的最大持續(xù)工作電流 Imax。Nns=UUNmaxII按照短路狀態(tài)校驗按照短路狀態(tài)校驗 按照正常條件選出的電氣設備必須要校驗一下其按照正常條件選出的電氣設備必須要校驗一下其熱穩(wěn)定和動熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定能力穩(wěn)定能力 （1）設備允許通過的熱穩(wěn)定電流設備允許通過的熱穩(wěn)定電流It和時間和時間t，并以此校驗其，并以此校驗其熱熱穩(wěn)定性穩(wěn)定性是否滿足要求：是否滿足要求： 其中其中Qk是實際計算得到的短路電流熱效應是實際計算得到的短路電流熱效應 （2）設備允許通

12、過的動穩(wěn)定電流幅值設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值ies及其有效值及其有效值Ies，以此校，以此校驗電氣設備是否可以滿足驗電氣設備是否可以滿足動穩(wěn)定動穩(wěn)定的要求：的要求： 其中其中ish和和Ish為實際計算得到的沖擊電流幅值（為實際計算得到的沖擊電流幅值（kA）2tkI tQesshiiesshII按照短路狀態(tài)校驗按照短路狀態(tài)校驗 Qk和和ish需要由需要由短路電流計算短路電流計算求得求得 在計算在計算Qk時需要選取合適的短路時間，一般考慮時需要選取合適的短路時間，一般考慮短路時間短路時間tr為為保護動作時間保護動作時間tpr和斷路器全開斷時間和斷路器全開斷時間tbr之和之和，即：，即： tpr

13、一般采用一般采用后備保護動作時間后備保護動作時間 tbr為斷路器的為斷路器的固有分閘時間和斷路器觸頭開始拉開直至觸頭固有分閘時間和斷路器觸頭開始拉開直至觸頭間電弧完全熄滅的時間之和間電弧完全熄滅的時間之和。kprbrttt按照短路狀態(tài)校驗按照短路狀態(tài)校驗 對于以下幾種情況，也對于以下幾種情況，也可以不去校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性可以不去校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性： 1)用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定?？刹或炈銦岱€(wěn)定。 2)采用有限流電阻的熔斷器保護的設備。其回路電流被電阻采用有限流電阻的熔斷器保護的設備。其回路電流被電阻限

14、制。限制。 3)裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備。裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備。電氣選擇的環(huán)境因素電氣選擇的環(huán)境因素 應根據應根據具體工作場所的實際情況有針對性具體工作場所的實際情況有針對性地選擇電氣設備的地選擇電氣設備的結構和型式結構和型式 1）溫度）溫度 如果周圍的環(huán)境溫度不是如果周圍的環(huán)境溫度不是40，則設備的允許電流須按一定，則設備的允許電流須按一定的規(guī)則進行修正的規(guī)則進行修正 2）日照）日照 當設備提供的額定載流量未考慮日照時，在電氣設計中可以當設備提供的額定載流量未考慮日照時，在電氣設計中可以按電氣設備額定電流值的按電氣設備額定電流值的80滿足電流要求來選擇設備

15、滿足電流要求來選擇設備 3）風速）風速 當最大風速超過當最大風速超過35m/s時，應在設計和布置時采取有效防護時，應在設計和布置時采取有效防護措施措施電氣選擇的環(huán)境因素電氣選擇的環(huán)境因素 4）冰雪）冰雪 在積雪和附冰嚴重的地區(qū)，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣在積雪和附冰嚴重的地區(qū)，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣發(fā)生對地閃絡發(fā)生對地閃絡 5）濕度）濕度 一般高壓電氣設備可在環(huán)境溫度為一般高壓電氣設備可在環(huán)境溫度為+20、相對濕度為、相對濕度為90的的環(huán)境中使用環(huán)境中使用 6）污穢）污穢 7）海拔）海拔 對安裝在海拔高度超過對安裝在海拔高度超過1km地區(qū)的電氣設備外絕緣一般應加強地區(qū)的電氣設備外絕

16、緣一般應加強 8）地震）地震 選擇設備時要考慮本地地震烈度，選用可以滿足地震要求的產選擇設備時要考慮本地地震烈度，選用可以滿足地震要求的產品品環(huán)境保護環(huán)境保護 選擇電氣設備時，還應該考慮電氣設備對周圍環(huán)境的影響，選擇電氣設備時，還應該考慮電氣設備對周圍環(huán)境的影響，主要考慮主要考慮電磁干擾和噪聲電磁干擾和噪聲。 1) 電磁干擾電磁干擾 電氣設備及金具在最高工作相電壓下，晴天的夜晚不應出現電氣設備及金具在最高工作相電壓下，晴天的夜晚不應出現可見電暈；可見電暈；110kV及以上的電氣設備，戶外晴天無線電干擾及以上的電氣設備，戶外晴天無線電干擾電壓不應大于電壓不應大于2500V 2) 噪聲噪聲 在距電

17、氣設備在距電氣設備2m處，連續(xù)性噪聲不應大于處，連續(xù)性噪聲不應大于85dB；非連續(xù)性；非連續(xù)性噪聲，屋內設備不應大于噪聲，屋內設備不應大于90dB，屋外設備不應大于，屋外設備不應大于110dB變壓器的選擇變壓器的選擇 變壓器的容量和臺數變壓器的容量和臺數 風電場中的變壓器包括風電場中的變壓器包括主變壓器、集電變壓器和場用變壓器主變壓器、集電變壓器和場用變壓器 風電場各種變壓器風電場各種變壓器容量的確定方容量的確定方法如下：法如下： （1）集電變壓器）集電變壓器 集電變壓器的選擇，可以集電變壓器的選擇，可以按照常規(guī)電廠中單元接線的機端變按照常規(guī)電廠中單元接線的機端變壓器的選擇方法壓器的選擇方法進

18、行。即：按發(fā)電機額定容量扣除本機組的進行。即：按發(fā)電機額定容量扣除本機組的自用負荷后，留自用負荷后，留10%的裕度確定的裕度確定變壓器的容量和臺數變壓器的容量和臺數 （2）升壓站的主變壓器）升壓站的主變壓器 對于升壓站中的主變壓器，則對于升壓站中的主變壓器，則參照常規(guī)發(fā)電廠有發(fā)電機電壓參照常規(guī)發(fā)電廠有發(fā)電機電壓母線的主變壓器母線的主變壓器進行選擇：進行選擇： 主變容量的選擇主變容量的選擇應滿足風電場對于能量輸送的要求應滿足風電場對于能量輸送的要求，即主，即主變壓器應能夠將低壓母線上的最大剩余功率全部輸送入電力變壓器應能夠將低壓母線上的最大剩余功率全部輸送入電力系統(tǒng)。系統(tǒng)。 有兩臺或多臺主變并列

19、運行時，當有兩臺或多臺主變并列運行時，當其中容量最大的一臺因其中容量最大的一臺因故退出運行時，其余主變在允許的正常過負荷范圍內，應能故退出運行時，其余主變在允許的正常過負荷范圍內，應能輸送母線最大剩余功率輸送母線最大剩余功率。變壓器的容量和臺數變壓器的容量和臺數 （3）場用變壓器）場用變壓器 風電場場用變壓器的選擇，容量風電場場用變壓器的選擇，容量按估算的風電場內部負荷并按估算的風電場內部負荷并留一定的裕度確定留一定的裕度確定。 變壓器的臺數與變壓器的臺數與電壓等級、接線形式、傳輸容量、與系統(tǒng)的電壓等級、接線形式、傳輸容量、與系統(tǒng)的聯(lián)系緊密程度聯(lián)系緊密程度等因素有密切關系：等因素有密切關系：

20、與系統(tǒng)有強聯(lián)系的大型、特大型風電場，在一種電壓等級與系統(tǒng)有強聯(lián)系的大型、特大型風電場，在一種電壓等級下，升壓站中的主變應不少于下，升壓站中的主變應不少于2臺。臺。 與系統(tǒng)聯(lián)系較弱的中、小型風電場和低壓側電壓為與系統(tǒng)聯(lián)系較弱的中、小型風電場和低壓側電壓為6-10kV的變電所，可只裝的變電所，可只裝1臺主變壓器。臺主變壓器。變壓器的型式變壓器的型式 （1）相數）相數 用用一臺三相變壓器還是用三臺單相變壓器組一臺三相變壓器還是用三臺單相變壓器組，就要根據具，就要根據具體情況確定，一般要考慮以下原則：體情況確定，一般要考慮以下原則： 當當不受運輸條件限制不受運輸條件限制時，時，330kV及以下的電力系

21、統(tǒng)及以下的電力系統(tǒng)，一，一般都應選三相變壓器。般都應選三相變壓器。 當風電場連接到當風電場連接到500kV的電網的電網時，宜經過時，宜經過技術經濟的比技術經濟的比較后較后，確定選用三相變壓器、兩臺半容量的三相變壓器或，確定選用三相變壓器、兩臺半容量的三相變壓器或單相變壓器。單相變壓器。 對于對于與系統(tǒng)聯(lián)系緊密的與系統(tǒng)聯(lián)系緊密的500kV變電站變電站，除考慮運輸條件，除考慮運輸條件外，還應根據系統(tǒng)和負荷情況，分析外，還應根據系統(tǒng)和負荷情況，分析變壓器故障對系統(tǒng)的變壓器故障對系統(tǒng)的影響影響，以確定選用單相或三相變壓器。，以確定選用單相或三相變壓器。變壓器的型式變壓器的型式 （2）繞組數）繞組數 繞

22、組數一般對應于變壓器所連接的電壓等級，即繞組數一般對應于變壓器所連接的電壓等級，即電壓變化的數電壓變化的數目目。分裂變壓器分裂變壓器的電壓等級和繞組數不對應，它的電磁結構是的電壓等級和繞組數不對應，它的電磁結構是高壓或低壓側有兩個繞組高壓或低壓側有兩個繞組，而這兩個繞組的電壓等級相同。，而這兩個繞組的電壓等級相同。 當風電場中的變壓器當風電場中的變壓器連接三個電壓等級連接三個電壓等級（其中兩個為升高的電（其中兩個為升高的電壓等級）時，可以選擇采用壓等級）時，可以選擇采用2臺雙繞組變壓器或者臺雙繞組變壓器或者1臺三繞組臺三繞組變壓器變壓器。 對于容量為對于容量為125MW及以下及以下的風電場，可

23、采用的風電場，可采用三繞組變壓器三繞組變壓器，三繞組變壓器的臺數一般不超過三繞組變壓器的臺數一般不超過2臺臺 對于對于200MW及以上及以上的風電場，采用的風電場，采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓器器連接多個電壓等級。連接多個電壓等級。聯(lián)絡變一般采用自耦變壓器聯(lián)絡變一般采用自耦變壓器變壓器的型式變壓器的型式 （3）接線組別）接線組別 變壓器三相繞組的接線組別變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致必須和系統(tǒng)電壓相位一致 電力系統(tǒng)采用的變壓器三相繞組連接方式只有電力系統(tǒng)采用的變壓器三相繞組連接方式只有“Y”和和“”兩種兩種在我國，在我國，110kV110kV及以上電壓等級及

24、以上電壓等級中，變壓器三相繞組都采用中，變壓器三相繞組都采用“Yn”Yn”連接；連接；35kV35kV采用采用“Y”Y”連接，而中性點多通過消弧線圈連接，而中性點多通過消弧線圈接地。接地。35kV35kV以下，采用以下，采用“”連接。連接。在發(fā)電廠和變電站中，考慮在發(fā)電廠和變電站中，考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及以及限制三次諧波限制三次諧波等因素，主變壓器一般都選用等因素，主變壓器一般都選用YnD11常規(guī)接線常規(guī)接線。變壓器的型式變壓器的型式 （4）調壓方式）調壓方式 根據根據分接頭的切換方式分接頭的切換方式，變壓器的調壓方式有兩種：，變壓器的調壓方式有兩種： 無激磁

25、調壓無激磁調壓：不帶電切換，調壓范圍在：不帶電切換，調壓范圍在22.5%以內；以內； 有載調壓有載調壓：帶負荷切換，調壓范圍在：帶負荷切換，調壓范圍在30%，但結構較復雜。，但結構較復雜。 一般來說，一般來說，有載調壓只在下列情況選用有載調壓只在下列情況選用： 接于風電場這種接于風電場這種出力變化大的發(fā)電廠的主變出力變化大的發(fā)電廠的主變，特別是潮，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平。流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平。 接于時而為送端，時而為受端，具有接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯(lián)可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器絡變壓器。為保證供電質量，要求母線電

26、壓恒定。為保證供電質量，要求母線電壓恒定。 發(fā)電機經常在發(fā)電機經常在低功率因數低功率因數下運行。下運行。變壓器的型式變壓器的型式 （5）冷卻方式：）冷卻方式： 自然風冷自然風冷：7500kVA以下的小容量變壓器靠自然的風吹進行冷以下的小容量變壓器靠自然的風吹進行冷卻卻 強迫空氣冷卻強迫空氣冷卻：容量大于：容量大于10000kVA的變壓器常采用人工風冷的變壓器常采用人工風冷 強迫油循環(huán)水冷卻強迫油循環(huán)水冷卻：水源充足的地方采用此方式極為有利：水源充足的地方采用此方式極為有利 強迫油循環(huán)導向冷卻強迫油循環(huán)導向冷卻：近年來大型變壓器都采用這種方式：近年來大型變壓器都采用這種方式 水內冷變壓器水內冷變

27、壓器 充氣式變壓器充氣式變壓器變壓器的型式變壓器的型式 例例4-1：某風電場安裝某風電場安裝1500kW風電機組風電機組33臺，風機及附屬設臺，風機及附屬設備耗電不大于備耗電不大于3%，請選擇風電機組中升壓變壓器的容量？，請選擇風電機組中升壓變壓器的容量？ 解：解： 注：注：0.85為功率因數為功率因數3(1 3%) 1500 101.1 18830.85nSkVA變壓器的型式變壓器的型式 例例4-2：例例1中的風電場，每中的風電場，每11臺機組升壓為臺機組升壓為35kV集成一路接集成一路接入風電場升壓站，升壓站接有一路入風電場升壓站，升壓站接有一路110kV架空線路，請從下架空線路，請從下表

28、中選擇升壓站主變壓器？表中選擇升壓站主變壓器？序號型號額定電壓連接組標號高壓中壓低壓1SFP7-120000/11012122.5%13.8YN,d112SFP-120000/11012135YN,d113SFZ10-63000/11012181.25%35YN,d114SFZ9-63000/11012181.25%10.5YN,d115SSZ9-63000/11011081.25%38.5，356.3.，6.6， 10.5，11YN,d116S9-800/35355%3.15，6.3，10.5Y,d117OSFPS-120000/22022022.5%12110.5YN,yn，d11變壓器的

29、型式變壓器的型式 解：解：風電場的風電場的總裝機容量總裝機容量為為 主變臺數的選擇主變臺數的選擇：考慮變壓器檢修，風電場中應裝設兩臺主變：考慮變壓器檢修，風電場中應裝設兩臺主變壓器。壓器。 主變容量的選擇主變容量的選擇：由于風電的不連續(xù)特性，風電場的利用小時：由于風電的不連續(xù)特性，風電場的利用小時數低以及主變具備一定的過負荷運行特性，因此要求當一臺主數低以及主變具備一定的過負荷運行特性，因此要求當一臺主變停運的時候，另一臺主變可以依據其自身過負荷能力將風電變停運的時候，另一臺主變可以依據其自身過負荷能力將風電場生產的全部電能送入，計算如下：場生產的全部電能送入，計算如下： 風電機組發(fā)電時，潮流

30、從風電場送到電網；風電機組不發(fā)電時，風電機組發(fā)電時，潮流從風電場送到電網；風電機組不發(fā)電時，潮流從系統(tǒng)倒送站用電，潮流從系統(tǒng)倒送站用電，電壓波動較大電壓波動較大，選用，選用有載調壓變壓器有載調壓變壓器。 由上所述，選上表中由上所述，選上表中3為升壓站主變壓器。為升壓站主變壓器。33 150049500nPkW49500582350.850.85nnPSkVA開關電氣設備的選擇開關電氣設備的選擇斷路器的選擇斷路器的選擇斷路器的型式斷路器的型式 根據根據滅弧介質滅弧介質，斷路器可以分為：，斷路器可以分為：油斷路器（多油、少油）、油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、

31、真空斷路器斷路器、真空斷路器等。等。 應根據各種類型應根據各種類型斷路器的結構和性能特點斷路器的結構和性能特點以及以及使用環(huán)境和條使用環(huán)境和條件件等，來合理選擇斷路器的型式。等，來合理選擇斷路器的型式。斷路器的電氣參數斷路器的電氣參數 選擇高壓斷路器時，不僅要考慮其選擇高壓斷路器時，不僅要考慮其額定電壓和額定電流的大額定電壓和額定電流的大小小，還要考慮其對故障電流的開合能力，即考慮其額定，還要考慮其對故障電流的開合能力，即考慮其額定開斷開斷電流和短路關合電流電流和短路關合電流。 （1）額定電流和電壓）額定電流和電壓 即斷路器的額定電壓即斷路器的額定電壓UN要大于其安裝位置的電網額定電壓要大于其

32、安裝位置的電網額定電壓Uns。 即斷路器的額定電流即斷路器的額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運行方不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流式下的最大持續(xù)工作電流Imax。Nns=UUNmaxII斷路器的電氣參數斷路器的電氣參數 （2）額定開斷電流）額定開斷電流 指在指在額定電壓下可能開斷的最大電流額定電壓下可能開斷的最大電流，其值不應小于實際，其值不應小于實際開開斷瞬間的短路電流周期分量斷瞬間的短路電流周期分量Ipt （3）短路關合電流）短路關合電流 要求斷路器具有要求斷路器具有關合短路電流的能力關合短路電流的能力 即短路關合電流要大于等于短路后的即短路關合電流要大于等于短

33、路后的最大沖擊電流最大沖擊電流 （4）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗Nbrpt IINclshIi斷路器的電氣參數斷路器的電氣參數 例例4-34-3：請計算例請計算例2 2中的主變高壓側斷路器的最大持續(xù)工作電中的主變高壓側斷路器的最大持續(xù)工作電流？流？ 解：解：主變壓器高壓側最大持續(xù)工作電流為：主變壓器高壓側最大持續(xù)工作電流為：631.051.05 63 1034733 110 10nmaxnSIAU斷路器的電氣參數斷路器的電氣參數 例例4-4：例例3中主變高壓側短路電流數據如下表，中主變高壓側短路電流數據如下表， 已知已知110kV系統(tǒng)后備用保護動作最長時間為系統(tǒng)后備用保護動作最

34、長時間為3s，風電場接，風電場接入系統(tǒng)可以認為是無窮大，請在下表中初步選擇斷路器入系統(tǒng)可以認為是無窮大，請在下表中初步選擇斷路器v 三相短路電流周期分量（kA）短路沖擊電流峰值（kA）短路沖擊全電流有效值（kA）8.7322.2713.27序號型號額定電壓KV額定電流A額定開斷電流KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流固有分閘時間S合閘時間S3s5s1LW6-220/315022031505012531.50.030.092LW36-126/20001262000218031.50.060.093SW4-110/1000110100018.455210.060.254ZN4-10/2000102000

35、4011043.50.060.06斷路器的電氣參數斷路器的電氣參數 解：解：1、短路計算時間短路計算時間 2、由、由于于tk 1s，不計短路電流非周期分量，不計短路電流非周期分量，短路電流的短路電流的熱效應熱效應Qk等于周期分量熱效應等于周期分量熱效應Qp，又由于風電場接入無窮大系又由于風電場接入無窮大系統(tǒng)，簡化計算：統(tǒng)，簡化計算： 3、 4、斷路器選擇斷路器選擇： 1）額定電壓，由表知）額定電壓，由表知1、2、3號斷路器均可滿足要求，由號斷路器均可滿足要求，由于于1號斷路器用于號斷路器用于220kV，暫不考慮。，暫不考慮。 2）2、3號斷路器的額定電流，額定開斷電流和額定關合號斷路器的額定電

36、流，額定開斷電流和額定關合電流均滿足要求。電流均滿足要求。 3）3號斷路器為戶外少油型，造價較低但維護工作量較大，號斷路器為戶外少油型，造價較低但維護工作量較大，2號斷路器為自能式高壓六氟化硫斷路器，雖造價較高，但此種號斷路器為自能式高壓六氟化硫斷路器，雖造價較高，但此種開關性能好，可靠性高，使用方便，因此選用開關性能好，可靠性高，使用方便，因此選用2號斷路器。號斷路器。30.060.043.1kprinatttts 2228.733.1236.26 ()kkQI tkAs22.27shikA隔離開關的選擇隔離開關的選擇 隔離開關隔離開關不需要選擇開斷電流和關合電流，而其它參數的確不需要選擇開

37、斷電流和關合電流，而其它參數的確定方法則與斷路器完全相同。定方法則與斷路器完全相同。熔斷器的選擇熔斷器的選擇熔斷器的型式熔斷器的型式 根據安裝地點，高壓熔斷器可以分為根據安裝地點，高壓熔斷器可以分為屋外跌落式、屋內式屋外跌落式、屋內式。 屋外跌落式常裝設于高壓桿上變壓器的高壓側，作為保護。屋外跌落式常裝設于高壓桿上變壓器的高壓側，作為保護。 熔斷器還可以分熔斷器還可以分為限流型或不限流型為限流型或不限流型。 不限流熔斷器在熔件熔化后，在第一次過零或經過幾個半周不限流熔斷器在熔件熔化后，在第一次過零或經過幾個半周期之后電弧才熄滅。限流熔斷器在熔件熔化后，其電流在未期之后電弧才熄滅。限流熔斷器在熔

38、件熔化后，其電流在未達到最大值之前就立即減小到零。達到最大值之前就立即減小到零。熔斷器的額定電壓熔斷器的額定電壓 高壓熔斷器的額定電壓高壓熔斷器的額定電壓UN必須必須大于或等于熔斷器安裝處電網大于或等于熔斷器安裝處電網的額定電壓的額定電壓Uns，即，即 熔斷器額定電壓的確定原則與其它電氣設備沒有區(qū)別。熔斷器額定電壓的確定原則與其它電氣設備沒有區(qū)別。Nns=UU熔斷器的額定電流熔斷器的額定電流 熔斷器額定電流的選擇，主要是熔斷器額定電流的選擇，主要是熔體的額定電流熔體的額定電流的選擇。的選擇。 （1）被保護設備是）被保護設備是35kV及以下的電力變壓器及以下的電力變壓器時，熔體的額定電時，熔體的

39、額定電流按下式選擇流按下式選擇 其中其中 K為為可靠系數可靠系數（不計電動機自啟動時（不計電動機自啟動時 =1.11.3，考慮電動，考慮電動機自啟動時機自啟動時 =1.52.0）；）；Imax為為電力變壓器回路的最大工作電電力變壓器回路的最大工作電流流 （2）被保護設備是）被保護設備是電力電容器電力電容器時，熔體的額定電流按下式選擇：時，熔體的額定電流按下式選擇： 其中其中K為為可靠系數可靠系數（保護單臺電容器時（保護單臺電容器時 =1.52.0，保護一組電，保護一組電容器時容器時 =1.31.8）；）；INC為為電力電容器回路的額定電流電力電容器回路的額定電流fsmaxN I = K IfC

40、N sNI = KI熔斷器的開斷電流熔斷器的開斷電流 對于對于沒有限流作用的熔斷器沒有限流作用的熔斷器，選擇時用，選擇時用沖擊電流的有效值沖擊電流的有效值Ish校驗開斷電流，即：校驗開斷電流，即： 對于對于有限流作用的熔斷器有限流作用的熔斷器，電流在達到最大值之前已經截斷，電流在達到最大值之前已經截斷，因此可不計非周期分量的影響，而因此可不計非周期分量的影響，而采用采用I進行校驗進行校驗Nbrsh IINbr II熔斷器選擇性的校驗熔斷器選擇性的校驗 為了保證為了保證前后兩級熔斷器之間前后兩級熔斷器之間或或熔斷器與電源（或負荷）保熔斷器與電源（或負荷）保護裝置之間護裝置之間動作的選擇性，應進行

41、熔體選擇性校驗。動作的選擇性，應進行熔體選擇性校驗。F3F2F1ttIt0tF1tF2F2F2所在回路發(fā)生短路時，流過所在回路發(fā)生短路時，流過F1F1的短路電流基本相同，因的短路電流基本相同，因此要求此要求F1F1熔斷器的電流要大于熔斷器的電流要大于F2F2，以保證此時，以保證此時F1F1的斷開時間的斷開時間要長于要長于F2F2?；ジ衅鞯倪x擇互感器的選擇 4.5.1 電流互感器的選擇電流互感器的選擇 4.5.1.1種類和型式的選擇種類和型式的選擇 選擇電流互感器時，應根據選擇電流互感器時，應根據安裝地點安裝地點（如屋內、屋外）和（如屋內、屋外）和安安裝方式裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選

42、擇其型式。（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇其型式。 當當一次電流較小（在一次電流較?。ㄔ?00A及以下）及以下）時，宜優(yōu)先采用時，宜優(yōu)先采用多匝式多匝式電電流互感器流互感器 當采用當采用弱電控制系統(tǒng)弱電控制系統(tǒng)或或配電裝置距離控制室較遠配電裝置距離控制室較遠時，二次額時，二次額定電流應盡量采用定電流應盡量采用1A；而；而強電系統(tǒng)強電系統(tǒng)用用5A。一次回路額定電壓和電流一次回路額定電壓和電流 一次回路的額定電壓一次回路的額定電壓UN和額定電流和額定電流I1N應滿足：應滿足：NNs1NmaxUU, II為確保所供儀表的準確度，電流互感器的一次側額定電流應為確保所供儀表的準確度，電流互感器的一次側

43、額定電流應盡可能與最大工作電流接近。盡可能與最大工作電流接近。準確級和額定容量準確級和額定容量 為了保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于為了保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。所供測量儀表的準確級。 由選定的準確級所規(guī)定的互感器額定容量，由選定的準確級所規(guī)定的互感器額定容量，應大于或等于二應大于或等于二次側所接負荷次側所接負荷，即：，即： ra,rre分別為分別為二次側回路中所接儀表和繼電器設備的電流線圈二次側回路中所接儀表和繼電器設備的電流線圈電阻電阻，rc為為接觸電阻接觸電阻，rL為為連接導線電阻連接導線電阻22N2N2LSIZ2LareLcZ

44、rrrr準確級和額定容量準確級和額定容量 電流互感器常用接線方式電流互感器常用接線方式圖（圖（a）用于）用于對稱三相負荷對稱三相負荷，測量一相電流，測量一相電流，LC=2L；圖（圖（b）為）為星型接線星型接線，可不計中性線電流，可不計中性線電流，LC=L，常用于，常用于110kV及以上線路和發(fā)電機、變壓器等重要回路；及以上線路和發(fā)電機、變壓器等重要回路；圖（圖（c）為）為不完全星型接線不完全星型接線，常用于，常用于35kV及以下電壓等級的及以下電壓等級的不重要出線。不重要出線。熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗 (1)(1)熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗 電流互感器熱穩(wěn)定能力常電流互感器熱穩(wěn)定能力常以

45、以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流允許通過的熱穩(wěn)定電流I1或一次或一次額定電流額定電流I1N的倍數的倍數Kt來表示。熱穩(wěn)定校驗式為來表示。熱穩(wěn)定校驗式為 (2) (2)動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗 多匝式一次繞組主要經受多匝式一次繞組主要經受內部電動力內部電動力；單匝式一次繞組不存；單匝式一次繞組不存在內部電動力，則電動力穩(wěn)定性由在內部電動力，則電動力穩(wěn)定性由外部電動力外部電動力決定。決定。 內部內部 外部外部21kIQ1)(NktK IQesshii12NesshIKi)(1073. 15 . 027NaLiFshal電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇種類和型式的選擇種類和型式的選擇 應根據應根據裝設地點和使

46、用條件裝設地點和使用條件選擇電壓互感器的種類和型式。選擇電壓互感器的種類和型式。 在在635kV屋內配電裝置中，一般采用屋內配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓油浸式或澆注式電壓互感器互感器；110220kV配電裝置通常采用配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感串級式電磁式電壓互感器器。 在在500kV配電裝置中，配置有雙套主保護，并考慮到后備保配電裝置中，配置有雙套主保護，并考慮到后備保護、自動裝置和測量的要求，電壓互感器應具有護、自動裝置和測量的要求，電壓互感器應具有三個二次繞組三個二次繞組。 三相式只在三相式只在20kV以下才有三相式產品。以下才有三相式產品。三相五柱式電壓互感三相五柱式

47、電壓互感器器廣泛用于廣泛用于315kV系統(tǒng)；而三相三柱式電壓互感器很少采用。系統(tǒng)；而三相三柱式電壓互感器很少采用。 當二次側負荷不對稱，三相式電壓互感器的三相磁路不對稱，當二次側負荷不對稱，三相式電壓互感器的三相磁路不對稱，所以當接入精度要求較高的計費電能表時，可采用所以當接入精度要求較高的計費電能表時，可采用三個單相電壓三個單相電壓互感器組互感器組或或兩個單相電壓互感器接成不完全三角形兩個單相電壓互感器接成不完全三角形。一次和二次額定電壓一次和二次額定電壓應根據應根據互感器的接線方式互感器的接線方式來確定其相電壓或相間電壓。來確定其相電壓或相間電壓。容量和準確級選擇容量和準確級選擇 互感器的

48、額定容量（對應于所要求的準確級），應不小于互感器的額定容量（對應于所要求的準確級），應不小于電電壓互感器的二次負荷壓互感器的二次負荷，即，即S2NS2 ，而二次負荷，而二次負荷 分別為各儀表的分別為各儀表的視在功率、有功功率、無功功視在功率、有功功率、無功功率和功率因數。率和功率因數。 計算電壓互感器的各相負荷時，必須注意計算電壓互感器的各相負荷時，必須注意互感器和負荷的接互感器和負荷的接線方式線方式。202020202)()()sin()cos(QPSSS000,cosSP Q導體的選擇導體的選擇 導體的選擇主要是選擇其導體的選擇主要是選擇其截面截面，以保證導體在正常運行時可，以保證導體在正

49、常運行時可以通過一定的電流而發(fā)熱不會超過其限值，在發(fā)生故障時可以通過一定的電流而發(fā)熱不會超過其限值，在發(fā)生故障時可以滿足以滿足熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定要求，對于要求，對于硬導體硬導體還需要校驗其還需要校驗其動穩(wěn)定和共振動穩(wěn)定和共振情況情況。 常見的軟導體為常見的軟導體為鋼芯鋁絞線、組合導線、分裂導線和擴徑導鋼芯鋁絞線、組合導線、分裂導線和擴徑導線線。導體截面的選擇導體截面的選擇 導體的截面一般按照導體的截面一般按照工作電流或經濟電流密度工作電流或經濟電流密度進行選擇。進行選擇。 對于年對于年負荷利用小時數大（大于負荷利用小時數大（大于5000小時），傳輸容量大，小時），傳輸容量大，母線較長（大于母線較長（

50、大于20m）的情況，一般按照經濟電流密度選擇，的情況，一般按照經濟電流密度選擇，其它情況可按照工作電流選擇。其它情況可按照工作電流選擇。 （1）按回路持續(xù)工作電流選擇）按回路持續(xù)工作電流選擇 其中其中 Imax -導體所在回路的持續(xù)工作電流導體所在回路的持續(xù)工作電流； Ial 在額定環(huán)境溫度在額定環(huán)境溫度25時導體允許電流時導體允許電流； K 與實際環(huán)境溫度和海拔有關的與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系數綜合校正系數maxalI KI導體最高允許溫度()適應范圍海拔高度(m)實際環(huán)境溫度()+20+25+30+35+40+45+50+70屋內矩形、槽型、管型導體和不計日照的屋外軟導線1.05

51、1.000.94 0.880.810.740.67+80計及日照時屋外軟導線1000及以下2000300040001.051.010.970.931.000.960.920.890.950.910.870.840.890.850.810.770.830.790.750.710.760.69計及日照時屋外管型導體1000及以下2000300040001.051.000.950.911.000.940.900.860.940.880.840.800.870.810.760.720.800.740.690.650.720.63導體截面的選擇導體截面的選擇 與環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系數與環(huán)境溫度

52、和海拔有關的綜合校正系數K導體截面的選擇導體截面的選擇 （2）按照經濟電流密度選擇）按照經濟電流密度選擇 其中其中SJ 經濟截面經濟截面,mm； Imax回路持續(xù)工作電流回路持續(xù)工作電流,A； J 經濟電流密度經濟電流密度，A/ mm ,如右圖。如右圖。1變電站站用、工礦用及電纜線路的鋁線紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護套及各種鎧裝電纜；2鋁矩形、槽形母線及組合導線；3火電廠廠用鋁線紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護套及各種鎧裝電纜；435220kV線路的LGJ、LGJQ型鋼芯鋁絞線maxJS = I /J電暈電壓校驗電暈電壓校驗 對對110kV及以上電壓等級的裸導體及以上電壓等級的裸導體，需要按晴天不發(fā)生，需

53、要按晴天不發(fā)生全面全面電暈電暈的條件來校驗，即的條件來校驗，即裸導體的臨界電壓裸導體的臨界電壓Ucr 應大于最高工作應大于最高工作電壓電壓Umax。熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗 在校驗導體熱穩(wěn)定時，若計及在校驗導體熱穩(wěn)定時，若計及集膚效應系數集膚效應系數Kf的影響，由短的影響，由短路時發(fā)熱的計算公式可得到短路熱穩(wěn)定所決定的路時發(fā)熱的計算公式可得到短路熱穩(wěn)定所決定的導體最小截導體最小截面面Smin為：為： Qk短路熱效應，短路熱效應，As； ，為熱穩(wěn)定系數，為熱穩(wěn)定系數min1AAhwkfkfQKSQKC-AAhwC -工作溫度（）4045505560657075808590硬鋁及鋁錳合金9997959391898785838281硬銅186 183 181 179 176 174 171 169 166 164 161硬導體的動穩(wěn)定校驗硬導體的動穩(wěn)定校驗 各種形狀的硬導體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電各種形狀的硬導體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產生的電動力將使導體發(fā)生彎曲，因此，流產生的電動力將使導體發(fā)生彎曲，因此，硬導體應按彎曲硬導體應按彎曲情況進行應力計算情況進行應力計算。而軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗。而軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗。矩形導體矩形導體 相間應力相間應力p