变压器的选择

变压器选型计算（主变、厂变、集电变、启动/备用变等）

风电场电气主接线（方案B）

电气设备选型计算（2班4组)

目录

1.前言 (2)

2.变压器选择原则 (3)

3.变压器选型计算 (3)

（1）主变压器 (3)

（2）集电变压器 (5)

（3）场用变压器 (5)

（4）启/备变压器 (6)

4.心得体会 (8)

5.参考资料 (9)

一.前言

本学期在石阳春老师的带领下我们学习了《风电场电气系统》课程，主要讲述风电场电气部分的系统构成和主要设备，包括与风电场电气相关的各主要内容。主要内容为风电场电气系统的基本构成、主接线设计，风电场主要电气一次设备的结构、原理、型式参数及电气一次设备的选取，风电场电气二次系统、风电场的防雷和接地，风电场中的电力电子技术应用等。课程设计是对学生所学课程内容掌握情况的一次自我验证，有着极其重要的意义。通过课程设计能提高学生对所学知识的综合应用能力，能全面检查并掌握所学内容。通过本课程的课程设计，使学生巩固风电场电气工程的基础理论知识和基本计算方法，了解电力工业的内在关系和电气系统设计原理，熟悉电力行业规范和标准，具备应用理论知识分析和解决实际问题的能力和工程意识，为将来从事工程设计、设备安装、系统调试、维护保养等工作打下良好的基础。本次课程设计2班4组的主要任务是完成方案电气设备选型计算，并与2班1组配合，对所设计的方案进行经济性分析计算；完成方案A的电气设备选型。我在小组中负变压器的选型和相关计算。

二.变压器选择原则

风电场中的变压器包括主变压器、集电变压器和场用变压器。

风电场各种变压器容量的确定方法如下：

（1）集电变压器

集电变压器的选择，可以按照常规电厂中单元接线的机端变压器的选择方法进行。即：按发电机额定容量扣除本机组的自用负荷后，留10%的裕度确定

（2）升压站的主变压器

对于升压站中的主变压器，则参照常规发电厂有发电机电压母线的主变压器进行选择：

①主变容量的选择应满足风电场对于能量输送的要求，即主变压器应能够将低压母线上的最大剩余功率全部输送入电力系统。

②有两台或多台主变并列运行时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其余主变在允许的正常过负荷范围内，应能输送母线最大剩余功率。

（3）场用变压器

风电场场用变压器的选择，容量按估算的风电场内部负荷并留一定的裕度确定。

变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量、与系统的联系紧密程度等因素有密切关系：

①与系统有强联系的大型、特大型风电场，在一种电压等级下，升压站中的主变应不少于2台。

②与系统联系较弱的中、小型风电场和低压侧电压为6-10kV的变电所，可只装1台主变压器。

三.变压器选型计算

1.主变压器

1）风电场全场总装机容量为：

Pn=69×1.5MW=103.5MW

2）主变压器台数的选择：

本方案采用单母线分段设计，应有两台主变压器同时工作，考虑变压器检修，应设一台备用变压器，所以风电场中应装设三台主变压器。

3）主变压器容量的选择：

=Pn/0.8=129375 kVA

总容量 Sn

总

每台容量 Sn=0.5×Sn

=64687.5 kVA

总

4）主变压器型号的选择：

风电机组发电时，潮流从风电场送到电网；风电机组不发电时，潮流从系统倒送站用电，电压波动较大，选用有载调压变压器。

根据《风电场电气系统》（2010年版）P216。选其型号为：SFSY7—75000/110 额定容量Snt=75000kVA 额定电压：高电压110kV、中压35kV。空载损耗△Po=70kW，负载损耗△Pk=267kW，阻抗电压Uk=17-18%，空载电流I=0.45%，连接组标号YN，d11。

5）主变压器绕组、连接方式的选择：

依据《电力工程电气手册》P216，当不受运输条件限制时，在330KV 及以下的发电厂均选用三相变压器，依据《电力电气一次部分》P97，当电厂有三个电压等级时，一般可采用三相变压器或自耦变压器。但中压侧电压为110KV 及以下时，多采用自耦变压器。依据《电力工程电气手册》P216，最大机组容量为125MW及以下发电厂，当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，为满足电网在不同功率状态运行下的潮流分布要求提供变电的可靠性和灵活性，减少电能损失，宜采用三项绕组变压器。两种升高电压的三相绕组变压器一般不超过两台。运行检修比较困难，台数过多时会造成中压侧短路容量过大，且屋外配电装置过于复杂，故对其使用给予限制绕组连接方式。我国110KV系统及以上电压，变压器绕组采用Y连接，35KV采用Y，其中性点多通过消弧线圈接地，25KV及以下电压多采用△连接

在我国，110kV及以上电压等级中，变压器三相绕组都采用“Yn”连接；35kV

采用“Y”连接，而中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下，采用“△”连接。

在发电厂和变电站中，考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波等

因素，主变压器一般都选用YnD11常规接线。因此主变也应采用YnD11接线。

2.集电变压器

集电变压器用量选择：

集电变压器的选择可以按照常规电场中单元接线的机端变压器的选择方法进行。即：按发电机额定容量扣除本机组的自用负荷后，留10%的裕度确定。

S=（1500/0.8）×1.1=2062.5kVA

由于风电机组输出电压一般为690V,不是常规电力系统的标准电压等级，因此，和风电机组相连接的集电变压器，往往是和风电机组配套的特殊设计，确定

容量范围后，一般不会有太多的选择。

考虑风电机本身及其附属设备耗电，应选用S11-2000/35型变压器。

额定电压：高压35kV 、低压690V连接组型号Dyn11 短路损耗△Pk=16.5kW 空载损耗△Po=1.65kW 空载电流I=1% 阻抗电压Uk=6.5%。

3.场用变压器

风电场的厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用电和

风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就是风电场内用电的部分，至

少应包含400V的电压等级。

场用电变压器选择的基本原则

①变压器原副边电压必须与接引电源获得足够的功率；

②变压器容量必须满足场用机械从电源获得的足够功率；

③场用高压备用变压器或启动变压器应与最大一台高压场用工作变压器容量相同，当装设两台场用变时，对油浸式变压器，每台可带70%的计算负荷来选择，

其中同主变停止运行时，另一台场用变压器暂时过负荷30%。

根据本设计要求Pt=1200kW

St=Pt/0.8=1500kVA

查《电气设备手册》P267，综合具体情况，应选S9—1600/35 型变压器。

额定电压：高压35kV 、低压0.4kV连接组型号Y，yn0 短路损耗△Pk=17.5kW 空载损耗△Po=2.50kW 空载电流I=0.8% 阻抗电压Uk=6.5%。

4.启/备变压器

1）启/备变压器的作用

当发电机出口不装设断路器或负荷开关时，机组启动或停机的电源都要由

启备变提供。当发电机出口装设断路器或负荷开关时，机组启动和停机电源可由

主变一高厂变提供，如果是主变一高厂变回路故障引起的停机，则停机电源要由

启备变提供。

2）启/备变压器容量计算

启动/备用变压器的容量不应小于最大一台场用变压器的容量；当启动/备用

变压器带有公用负荷时，其容量还应满足作为最大一台场用工作变压器的备用的

要求。

查《电气设备手册》P249，应选S10—1600/10 额定电压：高压10kV 、低压0.4kV连接组型号Y，yn0 短路损耗△Pk=14kW 空载损耗△Po=1.8kW 空载电

流I=0.55% 阻抗电压Uk=4.5%。

四．心得体会

通过两周的课程设计，我进一步学习和掌握了风电场电气系统方面的知识，从中体会到了一个风电场系统的严谨和细致。尤其是变压器方面的知识。还懂得了在进行设计之前要有明确的目标和整体的设计思想，另外某些具体的细节内容也是相当的重要，这些宝贵的思想和从中摸索到的经验都是在设计的过程中获得的宝贵财富，这些经验对我以后的学习和工作会有很大的帮助的，我要好好利用。这次课程设计是团队合作的基础上进行的，我觉得对自己和大家是一个挑战和锻炼。我很欣慰自己能在团队中讨论自己的想法和有关内容，但是我感觉自己的一些知识还不够全面，总之还不是很满意。另外由于时间的紧迫和对知识的了解不够广泛，造成了设计中可能还存在不足，以后我会继续努力，学好专业的相关知识，为以后的工作打下良好的基础。这次课程设计让我认识到了自己的不足，认识到了动手能力的重要性。我会在以后的学习中更加努力锻炼自己，提高自己，让自己的专业知识更加扎实和全面，为以后的工作打下良好基础。同时也感谢石老师这一个学期的辛勤教诲。

五．参考资料

[1] 朱永强, 张旭. 《风电场电气系统》. 机械工业出版社2010；

[2] 黎文安. 《电气设备手册》. 中国水利水电出版社；

[3] 施月华.《工厂常用电气设备手册》.