4*200MW发电厂电气部分设计 第6页

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3   火电厂发电机、变压器的选择
3.1   主变压器和发电机中性点接地方式
3.1.1电力网中性点接地方式
   选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式有以下几种：
1、中性点非直接接地
a.中性点不接地
中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平较高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110KV及以上电网。
①中性点消弧线圈接地
当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。
②中性点经高电阻接地
  当接地电容电流超过允许值时，也开采用中性点经高电阻接地。此接地方式降低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。
b.中性点直接接地
   直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备需立即切除，增接了断路器的负担，降低了供电的连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110KV及以上电网中。
3.1.2  变压器中性点接地方式
   电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。
   主变压器的110-500KV侧采用中性点直接接地方式
   （1）凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。
   （2）凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。
   （3）终端变电所的变压器中性点一般不接地。
   （4）变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。
   （5）所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。
   （6）选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节烈成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。
3.1.3  发电机中性点接地方式
   发电机中性点采用非直接接地方式
   发电机钉子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。
   本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或200MW及以上大机组。消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。

3.2     发电机的选型
3.2.1  简介
汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。
1.  冷却方式
采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢冷等。在转子氢内冷系统中，又有轴向通风等多种方式。
 2.  励磁方式
发电机容量在100MW以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。
3.2.2  选型
1.选择型号
     QFSN—200--2
型号含义； 2——2极
           200——额定容量
           N——氢内冷
           F——发电机
           Q——汽轮机
           S——水内冷
 2.QFSN—200—2型汽轮发电机主要参数

视在功率
（MVA） 有功功率（MW） 电压（V） 电流（A） 功率因数

235 200 15750 8625 0.85
本次设计题目为4×200MW的火力发电厂电气部分的设计。由于装机容量:  装机4台，容量分别为4X200MW, UN=10.5KV，所以可以选取的发电机台数有四台。考虑到汽轮机的最大连续进汽量工况出力系制造厂为补偿制造偏差和汽轮机等老化所留的余度，也即汽轮机不宜在此工况下长期连续运行，所以，发电机的最大连续出力在功率因数和氢压为额定值时与汽轮机的最大连续出力配合即可。
 3.3   变压器的选型
   电力变压器（文字符号为T或TM），根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量在5KVA及以上，单相的在1KVA及以上的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统中变压器的总容量已达发电机容量的7-10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。
主变压器 在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。
发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。
3.3.1具有发电机电压母线的主变压器
1.容量的计算及确定
连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量，应按下列条件计算：
  （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，但不考虑稀有的最小负荷情况。
  （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的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。
  （3）根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷。
  （4）按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。
  （5）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担70%的容量。
  具体计算的过程如下：
 a.10KV电压等级下的最大容量
   S =（SG-SG×8%-Smin）×0.7/0.85
= (400-400×0.08-16) ×0.7/0.85
= 352×0.7/0.85
 =289.88MVA
 b.110KV 电压等级下的最大容量
       S = Smax/0.85 =70/0.85=82.35MVA
 c.220KV电压等级下的最大容量
       S = (S10max+S110min) /0.85
       = (70+20) /0.85
       =105.88
根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，所以，以此为基准可以选择一个三绕组的变压器.
  2.绕组连接方式的确定
变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y型和△型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。
三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。
我国110KV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用△连接。
  3.变压器调整方式的选择
    变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比。切换方式有两种：不带负荷切换，称为无励磁调压，调整范围通常在±5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。对于110KV以下的变压器，

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