风电场电气工程-一次设备的选择和配置

2.3.2导体发热计算-长期发热第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线τtτwTrτk210当t→∞时，导体的温升趋于稳定温升τwFRww2I此时2IwwIfRFQQIRFww2.3.2导体发热计算-长期发热第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线当t→∞时，导体的温升趋于稳定温升τwFRww2I此时2IwwIfRFQQIRFww而稳定温升τw=θw-θ0，其中：θ0是环境温度，θw是导体正常工作时长期发热稳定温度。I0Q()I=fwwQFRR2.3.2导体发热计算-短时发热1、三相短路电流周期分量的计算无穷大功率电源（计算电抗大于3，电流无衰减）：第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线jsjstXIII''IjstIII''I：短路电流在t秒周期分量有效值：短路电流周期分量有效值：时间为无穷大电流周期分量有效值。：标么值计算中的电流基准值2.3.2导体发热计算-短时发热1、三相短路电流的计算有限大功率电源第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线np02costiatTktptiIe式中:Ipt－对应时间t的短路电流周期分量有效值inp0－短路电流非周期分量初始值Ta－非周期分量衰减时间常数02npiII’’－短路电流非周期分量初有效值2.3.2导体发热计算-短时发热1、三相短路电流的计算—冲击电流计算第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线式中:Kch－短路电流冲击系数（1.8~1.9）ich－短路电流冲击电流I’’－短路电流有效值''chchIKi22.3.2导体发热计算-短时发热1、三相短路电流的计算—短路电流全电流最大有效值第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线式中:Kch－短路电流冲击系数（1.8~1.9）I’’－短路电流有效值''chchI)K(I2121作者：版权所有二、短路电流热效应Qk的计算即短路电流热效应包括周期分量热效应和非周期分量热效应两部分。nppkQQQ(1)周期分量热效应Qp的计算kt02ptpdtIQ作者：版权所有二、短路电流热效应Qk的计算)II10I(12tQ2t22tkpkk2tk－短路切除时间。等于继电保护动作时间与断路器全开断时间之和。I”－t=0时的短路电流周期分量有效值（次暂态电流）短路计算时间tk校验热稳定短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和。brtttprk而即：atttinbr式中：tbr－断路器全开断时间tpr－后备继电保护动作时间tin－断路器固有分闸时间(查产品参数表)ta－断路器燃弧时间二、短路电流热效应Qk的计算作者：版权所有二、短路电流热效应Qk的计算(2)非周期分量热效应Qnp的计算T－非周期分量等效时间。kkaaa2t2t2t---TTT222aa000TTe(1e)(1e)(2)22ktnpnpnpQidtiIka2t-T22(1e)TInpaQTI如果短路电流切除时间tk1s时，导体的发热主要由周期分量决定，故可以不计Qnp影响。所以有：作者：版权所有二、三相导体短路时的电动力代入以上条件，最后得出：A相电动力最大值为2)3(sh7-maxAiaL101.616FB相电动力最大值为2)3(sh7-maxBiaL101.73F比较上述二式可知，FBmaxFAmax。故三相短路时电动力最大值出现在中间相(B相)上。L-导体长度；a-导体间距第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线3常用电气计算可以认为：FB为最大值时的φ，应能使非周期分量为最大通常：Ta=0.05s短路发生后半个周期即t=0.01s时，短路电流幅值最大短路冲击电流a-0.01/T=1+eimkmmimshIIki82.1)3(第二章风电场电气部分的构成以及电气主接线4风电场电气设备的配置1、断路器的配置：1）小型风电机组与双绕组变压器一般以单元接线连接，如果采用双绕组变压器，在发电机和变压器之间装设断路器，当发电机与三绕组变压器或自耦变连接时，在发电机与变压器之间装设断路器与隔离开关，常用分支线接在断路器与变压器之间。2）当两台发电机与一台变（分裂变压器）为扩大单元接线时，发电机和变压器之间应装设断路器和隔离开关。3）当风电机组需要倒送厂用变，或接有公共常用变压器且不允许短时停电的单元回路，需要在发电机出口处加装断路器。2、隔离开关的配置：1）中小型发电机出口处一般应装设隔离开关，在容量为200MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关。2）在出线上装设电抗器的6-10kV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应装设隔离开关。3）220kV以下线路避雷器以及接于发电机与变压器引出线的避雷器，不宜装设隔离开关，变压器中性点避雷器不应装设隔离开关。4）220kV及以下母线避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，330-500kV避雷器不应装设隔离开关（330-500kV避雷器除保护大气过电压外，还要限制操作过电压，因此不允许退出运行）。5）110-500kV线路电压互感器与耦合电容器或电容式电压互感器不装设隔离开关。（检修时可与相应回路配合运行或带电作业）6）一台半断路器接线，进线可装可不装隔离开关。7）桥接线的跨条宜用两组隔离开关串联。8）断路器的两侧均应配置隔离开关，便于不停电检修。9）中性点直接接地的普通变压器均应装设隔离开关接地，自耦变压器的中性点则不装设隔离开关。3、接地开关和接地器的配置：1）屋外配电装置，为保证母线和电气设备的检修安全，每段母线应装设接地开关和接地器。，安装的数量应该与母线电磁感应电压和平行母线的长度和间隔距离计算；2）66kV以上配电装置，断路器两侧的隔离开关靠电源侧，线路隔离开关靠线路侧，变压器的进线隔离开关的变压器侧，应配置接地开关，66kV及以上电压等级的并联电抗器的高压侧应配置接地开关，双母线接线两组隔离开关的断路器侧可共用一组接地开关。3）330kV以上电压等级同杆架设线路或平行回的线路的接地开关应具备开合电磁感应和静电感应电流的能力。4）旁路母线应装设一组接地开关，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。4、电压互感器的配置：1）电压互感器的数量和配置与主接线相关，并应满足继电保护装置、计量和自动装置的要求，在保证在运行方式改变后，保护装置不得失压、同期电两侧都能取到电压。2）6-220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相应装设电压互感器。4）110kV及以上配电装置的电压互感器配置，可按母线配置，也可按回路配置。5）500kV以上的配电装置，对于双母线宜在每回出线盒每组母线上装设电压互感器，对于1台半断路器，应在每回出线的三相上装设电压互感器，在主变进线和每组母线、在一相或三相上装设PT，线路和母线的PT二次回路不切换。5、电流互感器的配置：1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器2）在未装设断路器的下列地点应装设CT。发电机和变压器中性点、发电机和变压器出口、桥型接线的跨条。3）对直接接地系统，一半按三相配置，对于非直接接地的系统，按两相或三相配置。4）一台半断路器的接线中，在满足继电保护和计量要求下，每串应装设三相电流互感器。3、避雷器的配置：1）配电装置的每组母线上应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。2）旁路母线上需要装设避雷器与否，应视在旁路母线投入运行后，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。3）330kV以上电压等级变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。三绕组变压器的低压侧的一相宜各设置一台避雷器，自耦变压器必须在两个耦合的绕组出线上装设避雷器，应接在变压器与避雷器之间。3、避雷器的配置：4）下列情况变压器中性点装设避雷器直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装设有隔离开关。直接接地的系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电站为单进线且单台变压器运行；不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器的中性点。5）连接变压器低压侧的调相机出线处，发电厂、变电站35kV及以上电缆进线段、在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。6）110~220kV线路侧不装设避雷器，330-500kV线路侧如操作过电压超过操作波保护范围，应装设避雷器，不超过，是否装设避雷器，需要根据出线设备、本地区雷电活动并通过模拟实验和计算确定。7）SF6全封闭电器架空线路侧必须装设避雷器8）进线全部为电缆的GIS变电站内是否装设氧化物避雷器，应视电缆另一端有无雷电过电压侵入可可能，经校验决定。9）变电站采用1台半断路器主接线时，金属氧化物避雷器宜安装于没回线路的入口，每组母线上是否安装需经校验决定。10）单元连接的发电机出线宜装一组避雷器。一、主变压器的选择厂（所）用变压器或自用变压器：只供本厂（所）用电的变压器。主变压器：在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器。联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器。型式：相数、绕组数、接线组别、调压方式、冷却方式二、与选择主变压器的相关因素容量和台数练习：SFPZ7-120000/220产品型号设计序号额定容量（kVA）高压绕组电压等级（kV）相数单项三相DS绕组外绝缘介质油空气成型固体GC冷却方式自冷式风冷水冷FW油循环自然循环强迫油导向循环强迫油循环DP绕组数双绕组三绕组S调压方式无激磁调压有载调压Z绕组耦合方式自耦分裂O变压器型号代表符号三、变压器容量和台数的选择合理选择变压器容量和台数的意义：容量过大和台数过多，造成投资、占地和运行损耗等的浪费；容量太小，使发出的电送不出去或不能满足负荷的需要。油位计套管套管CT高压侧引线接头低压侧引线接头瓦斯继电器散热片散热风扇放油阀门呼吸器压力释放装置绕组温度计油温度计本体端子箱压力释放装置测温探头主变端子箱瓦斯继电器调压机构箱滤油器鹅卵石27/56电气设备的选择1电气设备选择的一般原则2高压开关设备的选择3低压开关电器选择4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择5互感器的选择28/56按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号等，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。电气设备选择的一般原则29/56电气设备选择的一般原则1.1按正常工作条件选择电气设备1．电气设备的额定电压电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运行电压。2．电气设备的额定电流电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作电流或计算电流。3.选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。33/561.2按短路情况进行校验1．短路热稳定校验当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度(或热量)不应超过允许值，即满足热稳定的条件式中：I∞—短路电流的稳态值；tima—短路电流的假想时间，短路切除时间It—设备在t秒内允许通过的短时热稳定电流；在指定的时间段内短路电流不会是电气设备发热超过设备允许的最大短时温度的电流t—与It对应的设备的热稳定时间。tItItima22电气设备选择的一般原则34/56电气设备选择的一般原则2．短路动稳定校验当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件或式中：ish，Ish——短路电流的冲击值和冲击有效值;imax，Imax——设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。maxiishmaxIIsh35/56电气设备选择的一般原则3．开关设备断流能力校验36/56电气设备选择的一般原则1.3常用电气设备的选择及校验项目供配电系统中的各种电气设备由于工作原理和特性不同，选择及校验的项目也有所不同，常用高低压设备选择校验项目如下：37/56电气设备选择的一般原则设备名称选择项目校验项目额定电压(kV)额定电流(A)装置类型(