#發(fā)電廠和變電所主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。只供本廠（所）用電的變壓器稱為廠（所）用變壓器或稱自用變壓器。一、主變壓器容量、臺數(shù)的確定原則（一）發(fā)電廠主變壓器容量、臺數(shù)的確定主變壓器容量、臺數(shù)直接影響主接線的的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定應綜合各種因素進行分析，做出合理的選擇。1．具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器容量、臺數(shù)的確定（1）當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。（2）當接在發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，主變壓器應能從系統(tǒng)中倒送功率，以保證發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要。（3）根據(jù)系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求而限制本廠輸出功率時，能供給發(fā)電機電壓的最大負荷。（4）發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺。對裝設兩臺或以上主變壓器的發(fā)電廠，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器在允許正常過負荷范圍內(nèi)，應能輸送母線剩余功率的70%以上。2．單元接線的主變壓器容量的確定單元接線時變壓器容量應按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。采用擴大單元時，應盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應等于按上述（1）或（2）算出的兩臺發(fā)電機容量之和。（二）變電所主變壓器容量、臺數(shù)的確定主變壓器容量的確定變壓器容量和它所在電網(wǎng)功能相適應，一般情況下單位容量（MVA）費用、系統(tǒng)短路容量、運輸條件等都是影響選擇變壓器容量時的因素。具體選擇時，可遵循以下原則。（1）主變壓器容量一般按變電所建成后5?10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10?20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對重要變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內(nèi)，應滿足I類及H負荷的供電；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的70?80%。2．主變壓器臺數(shù)的確定（1）對城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。（2）對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可考慮裝設3臺主變壓器。（3）對不重要的較低電壓等級的變電所，可以只裝設一臺主變壓器。二、變壓器型式的選擇原則相數(shù)的確定電力變壓器按相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比較，價格低、占地面積小，而且運行損耗減少12?15%。因此，在330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。繞組數(shù)的確定變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當發(fā)電廠只升高一級電壓時或35kV及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器。當發(fā)電廠有兩級升高電壓時，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡變壓器，其主要作用是實現(xiàn)高、中壓的聯(lián)絡。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。110kV及以上電壓等級的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡變壓器。當中壓為中性點不直接接地電網(wǎng)時，只能選用普通三繞組變壓器。自耦變壓器特點是其中兩個繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系，其繞組布置如圖8-17、8-18所示。因此，當自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡時，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟效益非常顯著。但是，由于自耦變壓器在高壓電網(wǎng)和中壓電網(wǎng)之間有電氣連接，故具備了過電壓從一個電壓等級的電網(wǎng)轉(zhuǎn)移到另一個電壓等級電網(wǎng)的可能性。例如，高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓時，它可通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其絕緣受到危害。如果在中壓電網(wǎng)出現(xiàn)過電壓時，它同樣進入串聯(lián)繞組，可能產(chǎn)生很高的感應過電壓。為了防止高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，在中壓繞組其它兩相出現(xiàn)過電壓，要求自耦變壓器的中性點必須直接接地。調(diào)壓方式的確定為了保證供電質(zhì)量可通過切換變壓器的分接頭開關，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電壓切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±2X2.5%以內(nèi)；另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%,其結(jié)構(gòu)復雜，價格較貴。發(fā)電廠在以下情況時,宜選用有載調(diào)壓變壓器：當潮流方向不固定,且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時；具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器,要求母線電壓恒定時；發(fā)電機經(jīng)常在低功率因數(shù)下運行時。變電所在以下情況時,宜選用有載調(diào)壓變壓器：地方變電所、工廠、企業(yè)的自用變電所經(jīng)常出現(xiàn)日負荷變化幅度很大的情況時,又要求滿足電能質(zhì)量往往需要裝設有載調(diào)壓變壓器；330kV及以上變電站，為了維持中、低壓電壓水平需要裝設有載調(diào)壓變壓器；110kV及以下的無人值班變電站，為了滿足遙調(diào)的需要應裝設有載調(diào)壓變壓器。繞組接線組別的確定我國110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點多通過消弧線圈接地；35kV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y,d11或YN，yn,d11等形式。近年來，也有采用全星形接線組別的變壓器，即變壓器高、中、低三側(cè)均接成星形。這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流，也便于在中性點處連接消弧線圈。缺點是正弦波電壓波形發(fā)生畸變，并對通信設備產(chǎn)生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。冷卻方式的選擇變壓器的冷卻方式主要有自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。第四節(jié)電氣主接線設計電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，必須處理好各方面的關系，綜合分析有關影響因素，經(jīng)過技術、經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。一、電氣主接線的設計原則電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、運行靈活、維護方便等基本要求下，力爭節(jié)約投資，降低造價，并盡可能采用先進技術，堅持供電可靠、技術先進、安全使用、經(jīng)濟美觀的原則。二、電氣主接線的設計程序主接線的設計伴隨著發(fā)電廠或變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設計階段、施工圖設計階段等三個階段?？尚行匝芯侩A段屬于設計前期工作階段，主要包括初步可行性研究、項目建議書編制、可行性研究、設計任務書編制等內(nèi)容，初步設計和施工圖設計屬于設計工作階段，在設計工作階段后面還有一個施工運行階段。三、電氣主接線的設計依據(jù)電氣主接線的設計依據(jù)是設計任務書，主要包括以下內(nèi)容：發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用電力系統(tǒng)的發(fā)電廠有大型主力發(fā)電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。電力系統(tǒng)的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)重要變電所、一般變電所和企業(yè)專用變電所等五種類型。發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設容量。負荷的性質(zhì)對于一類負荷必須有兩個獨立電源供電，而且失去任一電源時，都能保證全部一類負荷不中斷供電。對于二類負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當任一電源失去后，能保證全部或大部分二類負荷的供電。對于三類負荷一般只需一個電源供電。電力系統(tǒng)備用容量的大小以及系統(tǒng)對電氣主接線提供的具體資料。環(huán)境條件，如當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等，這些因素對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響。四、電氣主接線與技術經(jīng)濟比較（一）電氣主接線方案的初步擬定

根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案，以不遺漏最優(yōu)方案為原則。按照主接線的基本要求，從技術上對擬出的方案進行分析比較，淘汰明顯不合理的方案，最終保留2?3個技術上相當，又能滿足任務書要求的方案，再進行經(jīng)濟比較。對于重要的發(fā)電廠或變電所的電氣主接線還應進行可靠性的定量計算。（二）經(jīng)濟比較計算綜合總投資計算方案的綜合總投資為Z=Z=Z(1+0100（7-1）式中Z0——主體設備投資，包括變壓器、配電裝置以及明顯的大額費用，如拆遷、征地、土石方工程等費用。a—-不明顯的附加費用比例系數(shù)，如現(xiàn)場安裝費用、基礎加工、輔助設備的費用等。對110kV可取90,對35kV取100。年運行費用計算年運行費用主要包括變壓器的電能損耗費及設備的檢修、維護和折舊等費用,按投資百分率計算,即F=aAA+F+F （7-2）jz式中F.——檢修維護費，一般?。?.022?0.042）Z； Fz——折舊費，取0.058Z；a——電能電價，可參考各地區(qū)實際電價； △A——變壓器電能損失。經(jīng)濟比較的方法在幾個主接線方案中，綜合總投資Z和年運行費用F均為最小的方案，應優(yōu)先選用，若某方案的Z大而F小，或反之，則應進一步進行經(jīng)濟比較，比較的方法有靜態(tài)比較法和動態(tài)比較法兩種。在中小工程中常使用靜態(tài)比較法（此方法不計資金的利息）。這里介紹常用的抵償年限法。設第一方案的綜合總投資大,年運行費??；第二方案的綜合總投資小,Z—Z年運行費大，則T=7一-2 （7-3）F-F12如果T小于5年，則采用投資大的第一方案。若T大于5年，則應選擇投資小的第二方案為宜。第五節(jié)自用電及接線一、自用電的作用所謂自用電是指發(fā)電廠或變電所在生產(chǎn)過程中,自身所使用的電能。尤其是發(fā)電廠,為了保證電廠的正常生產(chǎn),需要許多由電動機拖動的機械為發(fā)電廠的主要設備和輔助設備服務,這些機械被稱為廠用機械。此外,還要為運行、檢修和試驗提供用電負荷。發(fā)電廠的自用電也稱為廠用電。自用電也是發(fā)電廠或變電所的最重要的負荷,其供電電源、接線和設備必須可靠,以保證發(fā)電廠或變電所的安全可靠、經(jīng)濟合理地運行。二、廠用電率發(fā)電廠在一定時間內(nèi),廠用電所消耗的電量占發(fā)電廠總發(fā)電量的百分數(shù),稱為廠用電A率。計算公式為K= 義IoO%CYAG式中KCY——廠用電率（％）；ACY——廠用電量，kW-h；AG——總發(fā)電量，kW-h。發(fā)電廠的廠用電率與電廠類型、容量、自動化水平、運行水平等多種因素有關。一般凝汽式火電廠的廠用電率為5%?8%,熱電廠為8%?10%,水電廠為0.3%?2.0%。降低廠用電率，減少廠用電的耗電量，不僅能降低發(fā)電成本，提高發(fā)電廠的經(jīng)濟效益，而且還可以增加對系統(tǒng)的供電量。三、廠用負荷分類廠用電負荷,按其在電廠生產(chǎn)過程中的重要性可分為以下幾類。類負荷凡短時停電（包括手動操作恢復供電所需的時間）會造成設備損環(huán)、危及人身安全、主機停運或出力明顯下降的廠用負荷都屬于I類負荷。II類負荷允許短時停電（不超過數(shù)分鐘）,經(jīng)運行人員及時操作后恢復供電,不致造成生產(chǎn)混亂的廠用負荷。III類負荷較長時間停電而不直接影響電能生產(chǎn)的廠用負荷,一般由一個電源供電。事故保安負荷指在發(fā)電機停機過程及停機后的一段時間內(nèi)仍應保證供電的負荷,否則將引起主要設備損壞、自動控制失靈或者推遲恢復供電,甚至危及人身安全。按事故保安負荷對供電電源的不同要求,可分為兩類：（1）直流保安負荷。包括直流潤滑油泵、事故照明等。直流保安負荷由蓄電池組供電。（2）交流保安負荷。包括頂軸油泵、交流潤滑油泵、盤車電機、實時控制用的電子計算機等。四、廠用供電電源廠用電供電電壓等級的確定廠用負荷的供電電壓,主要取決于發(fā)電機的額定容量、額定電壓、廠用電動機的電壓、容量和數(shù)量等因素。發(fā)電廠和變電所中一般供電網(wǎng)絡的電壓:低壓供電網(wǎng)絡為0.4kV（380V/220V）；高壓供電網(wǎng)絡有3kV、6kV、10Kv等。工作電源工作電源是指保證發(fā)電廠或變電所正常運行的電源。工作電源應不僅要供電可靠,而且要滿足廠用負荷容量的要求。廠用低壓工作電源，一般采用0.4kV電壓等級，由廠用低壓變壓器獲得。備用電源為了提高可靠性,每一段廠用母線至少要由兩個電源供電,其中一個為工作電源,另一個為備用電源。當工作電源故障或檢修時,仍能不間斷地由備用電源供電。廠用備用電源有明備用和暗備用兩種方式。明備用就是專門設置一臺變壓器（或線路）,它經(jīng)常處于備用狀態(tài)（停運）。暗備用就是不設專用的備用變壓器。而將每臺工作變壓器的容量加大,正常運行時,每臺變壓器都在半載下運行,互為備用狀態(tài)。廠用備用電源應盡量保證其獨立性，即失去工作電源時，不應影響備用電源的供電。此外，還應裝設備用電源自動投入裝置。事故保安電源事故保安電源是為保證事故保安負荷的用電而設置的，并能自動投入。事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源。它分直流事故保安電源和交流事故保安電源。前者由蓄電池組供電；后者宜采用快速起動的柴油發(fā)電機組，或由外部引來的可靠交流電源，此外，還應設置交流不停電電源。交流不停電電源，宜采用接在直流母線上的逆變機組或靜態(tài)逆變裝置。五、廠用電接線廠用電接線的基本要求供電可靠、運行靈活。接線簡單清晰、投資少、運行費用低。盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障停電范圍，并應盡量避免引起全廠停電事故。本機、爐的廠用電源由本機供電，這樣當廠用系統(tǒng)發(fā)生故障時，只影響一臺發(fā)電機組的運行。接線的整體性。廠用電接線應與發(fā)電廠電氣主接線緊密配合，體現(xiàn)其整體性。電廠分期建設時廠用電接線的合理性。應便于分期擴建或連續(xù)施工，不致中斷廠用電的供應。尤其是對備用電源的接入和公共負荷的安排要全面規(guī)劃、便于過渡。廠用電接線的基本形式發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。在火電廠中，高壓母線均采取按爐分段的接線原則，即將廠用電母線按照鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐及同組的汽輪機的廠用負荷均接于同一段母線上，這樣既便于運行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機一爐，不致