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发电厂电气部分课程设计
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第2章 发电机与主变压器的选择
2.1 发电机型号、容量、台数、参数的选择
设计电厂共安装2台300MW汽轮发电机组，总容量为600MW 根据原始资料可选发电机型号如表2.1所示
表2.1 发电机型号参数 型号 额定功率 额定电压 额定电流 功率因数 瞬变电抗 同步电抗 超瞬变电抗 （MW） (KV) 20 (A) 11320 (cos?) （X’d%） （Xd%） (X’’d%) 0.85 31.93 236.35 17.1 QFSN-300-2 300 2.2 主变压器，厂用变压器，启动变压器的选择
变压器是发电厂和变电所重要的电器设备之一。它不仅能够实现电压的转换，以利于远距离输电和方便用户使用；而且能实现系统联络并改善系统运行方式和网络结构，以利于电力系统的稳定性、可靠性和经济性。变压器是构成电力网的主要变配电设备，起着传递、接受和分配电能的作用。在发电厂中，将发电机发出的电能经过变压器升压后并入电力网，称这种升压变压器为主变压器；另一种是分别接于发电机出口或电力网中将高电压降为用户电压，向发电厂厂用母线供电的变压器，称这种变压器为厂总变压器(简称厂高变)和启动备用变压器(简称启备变)。所用的变压器均为电力变压器。
按单台变压器的相数来区分，电力变压器可分为三相变压器、单相变压器。在三相电力系统中，一般使用三相变压器。当容量过大受到制造条件或运输条件限制时，在三相电力系统中也可由三台单相变压器连接成三相组使用。随着单机容量的增大，人们在机组的接线方式选择时，一般都采用发电机变压器组的单元接线。即将每台汽轮发电机和一台变压器直接连接作为一个单元，这样接线非常简单。当任一台机组发生异常和故障时对其他机组没有影响，同时也使机、电、炉的集中单元控制成为可能，便于运行人员的调节、监视和事故处理。其中变压器常称为主变的容量通常超过700MVA，因此多采用三相变压器，也有采用由三台单相交压器接成三相组的，如平纡电厂中的主变就是由三台240MVA的单相
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变压器接成的三相组。
2.2.1 主变压器选择
为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑5年内负荷的发展需要，并要求：在发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统；发电机电压母线上最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电。
根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发电机母线，发电机与变压器采用单元接线，保证了发电机电压出线的供电可靠，300MW发电机组的主变压器选用两绕组变压器2台。
单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择，为SN=1.1ΡNG(1-ΚP)
COSΦGΡNG—发电机容量； SN—通过主变的容量；
COSΦG—发电机的额定功率 COSΦG=0.85；??—厂用电率 6% 单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择。
发电机的额定容量为300MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：S=1.1PNG(1-Kp)/cosφG=300×（1-6％）×（1+10％）／0. 85= 365MVA
故300MW发电机组所选主变压器型号为：SFP-360000/220 两台
表2.2 主变压器的选择
额定容
额定电压（kV）
量
（kVA） 高压 低压 360000
220±2*2
.5%
20
损耗（kW） 空载电阻抗电总量
流（%） 压（%） （t）
空载 短路
245
1.0
13.0
119
型号 SFP7-360000/220
连接组
YNd11 73
2.2.2 厂用变压器选择
根据资料：300MW机组的厂用电率为6%。本厂每台机组选用四段高压母线，1台高压厂用无载调压分裂变压器。并将高压负荷平均分置于四个高压段上。
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为了避免高压段故障而相互影响和限制短路电流，四段母线不能引接在高压变的同一低压绕组上。
分裂绕组变压器的用途
随着变压器容量的不断增大，当变压器副方发生短路时，短路电流数值很大，为了能有效地切除故障，必须在副方安装具有很大开断能力的断路器，从而增加了配电装置的投资。如果采用分裂绕组变压器，则能有效地限制短路电流，降低短路容量，从而可以采用轻型断路器以节省投资。现在大型电厂的启动变压器和高压厂用变压器一般均采用分裂绕组变压器。
分裂绕组变压器的特点
(1)能有效地限制低压侧的短路电流，因而可选用轻型开关设备，节省投资。 (2)在降压变电所，应用分裂变压器对两段母线供电时，当一段母线发生短路时，除能有效地限制短路电流外，另一段母线电压仍能保持一定的水平，不致影响供电。
(3)当分裂绕组变压器对两段低压母线供电时，若两段负荷不相等，则母线上的电压不等，损耗增大，所以分裂变压器适用于两段负荷均衡又需限制短路电流的场所。
(4)分裂变压器在制造上比较复杂，例如当低压绕组发生接地故障时，很大的电流流向一侧绕组，在分裂变压器铁芯中失去磁的平衡，在轴向上由于强大的电流产生巨大的机械应力，必须采取结实的支撑机构，因此在相同容量下，分裂变压器约比普通变压器贵20%。
对于分裂式变压器，其容量有如下关系： 高压绕组：Sts1Sc-St 分裂绕组：Sts2Sc 高压绕组：272.5% 低压绕组：6.32.5%
所以，查阅《新编工厂电气设备手册》[13]后，本次设计的两台台高厂变的容量均选择为34MVA，接线组别为D，yn1，yn1，其冷却方式为自然循环风冷
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结论
根据对原始资料的分析，以及电厂具体情况，对发电厂的电气部分做了初步设计。包括对发电机的选择、变压器的选择、电气主接线的设计、主要电气设备的选择、以及详细的叙述和计算。
此次设计与现在运行的火电厂相比，在保证可靠性的前提下，使用了新的电气设备与技术，提高了电厂的灵活性以及经济性。
1、在变压器的选择上，采用了节能型电力变压器，减少了电能损耗，安全性更高。
2、主接线设计，选择了双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路母线接线三种形式进行技术、经济比较，最后高压侧选用双母线接线，6KV厂用电采用单母线。发电机与变压器之间采用单元接线，封闭母线，在保证可靠性的同时最大化的实现了经济性。
3、选择了先进的SF6断路器、真空断路器、手车式开关柜，并且进行了动稳定性、热稳定性校验。
2.2.3 备用变压器选择
每台机组分别设置1台高压厂用无载调压分裂变压器，容量为68/34-34MVA。每台高压厂用工作变压器设有6kV工作母线段。变压器与开关柜之间采用小离相封闭母线相连。其中1台厂变主要向公用和辅助系统负载供电，包括脱硫系统负荷、备用电动给水泵等。全厂不设6kV公用段。正常运行时全厂公用负荷由各机组6kV工作段供电。