發(fā)電廠廠用電保護(hù)配置及整定1

1、發(fā)電廠廠用電保護(hù)配置及整定發(fā)電廠廠用電保護(hù)配置及整定1 1 發(fā)電廠廠用電保護(hù)配置及 整定計(jì)算 華北電力大學(xué)電力系智能控制與仿真教研室 張 旭 廠用電接線形式 一、基本概念： 廠用電概念：電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行操作、 試驗(yàn)、修配、照明、電焊等用電設(shè)備的總耗 電量，稱廠用電或自用電。 作用：保證主要設(shè)備（鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)） 及輔助設(shè)備的正常運(yùn)行。 二、廠用負(fù)荷分類： 1、I類廠用負(fù)荷： 短時(shí)（手動(dòng)切換恢復(fù)供電所需時(shí)間）停電 可能影響人身和設(shè)備安全，使生產(chǎn)停頓或 發(fā)電量大量下降。 如：給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng) 機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)、水電廠的調(diào)速器、 壓油泵等。 措施：（1）設(shè)兩套互為備用；（2

2、）分別 接到兩獨(dú)立電源母線上；（3）電動(dòng)機(jī)全 部自啟動(dòng)；（4）電源自動(dòng)投入 2、II類廠用負(fù)荷： 允許短時(shí)停電，但停電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有可能 損壞設(shè)備或影響正常生產(chǎn)的負(fù)荷。 如：工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤設(shè) 備、化學(xué)水處理設(shè)備等。 措施：（1）兩段母線分段；（2）手動(dòng)切 換；（3）有條件時(shí)參加自啟動(dòng) 3、III類廠用負(fù)荷： 長(zhǎng)期停電不會(huì)直接影響生產(chǎn)的負(fù)荷。 如：實(shí)驗(yàn)室、中央修配廠、油處理室等負(fù) 荷 措施：由一個(gè)電源供電。 4、不停電負(fù)荷（UPS） 在機(jī)組運(yùn)行期間，以及停機(jī)（包括事故停 機(jī)）過(guò)程中，甚至在停機(jī)以后的一段時(shí)間， 需要進(jìn)行連續(xù)供電的負(fù)荷。 如：實(shí)時(shí)控制用的計(jì)算機(jī)，熱工保護(hù)，自 動(dòng)控制和

3、調(diào)節(jié)裝置等。 一般由蓄電池供電的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或配備 數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。 簡(jiǎn)稱為“OI”類負(fù)荷 5、事故保安負(fù)荷： 在發(fā)生全廠停電或單元機(jī)組失去廠用電時(shí)，為了 保證機(jī)爐的安全停運(yùn)，過(guò)后能很快地重新起動(dòng)， 或?yàn)榱朔乐刮C(jī)人身安全等原因，需要在停電時(shí) 繼續(xù)進(jìn)行供電的負(fù)荷 直流保安負(fù)荷（OII類）：發(fā)電機(jī)組的直流潤(rùn)滑油 泵。 交流保安負(fù)荷（OIII類）：盤車電動(dòng)機(jī)、實(shí)時(shí)控制 用電子計(jì)算機(jī)。 措施：（大機(jī)組）由蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組、 燃汽輪機(jī)組或有可靠外部獨(dú)立電源進(jìn)行供電。 三、三、廠用電接線的設(shè)計(jì)原則和接線形式廠用電接線的設(shè)計(jì)原則和接線形式 1 1、廠用電供電電壓等級(jí)的確定、廠用電供電電壓等級(jí)的確

4、定 發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)電壓等級(jí)是根據(jù)發(fā)電機(jī)額 定電壓、廠用電動(dòng)機(jī)的電壓和廠用電網(wǎng)絡(luò)的 可靠性等因素，相互配合，經(jīng)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)綜 合比較后確定的。 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠 單機(jī)容量單機(jī)容量PN 300MW： 10KV、3KV、380/220V 水電廠：水電廠：0.4KV 變電所：變電所：0.4KV 2、廠用供電電源及其引接廠用供電電源及其引接 供電電源：供電電源：工作電源工作電源、備用電源備用電源， 單機(jī)容量在單機(jī)容量在200MW200MW及以上的發(fā)電廠還應(yīng)考慮及以上的發(fā)電廠還應(yīng)考慮 設(shè)置設(shè)置啟動(dòng)電源啟動(dòng)電源和和事故保安電源。事故保安電源。 工作電源工作電源 備用電源和啟動(dòng)電源備用電源和啟動(dòng)電源 （1

5、）備用電源備用電源（事故備用電源）是事故或檢修情況 下失去工作電源時(shí)，起后備作用的電源。要求供電 獨(dú)立，有足夠的供電容量。 （2）啟動(dòng)電源啟動(dòng)電源：廠用工作電源完全消失情況下，為 保證機(jī)組快速啟動(dòng)，向必要的輔助設(shè)備供電的電源。 一般用快速柴油發(fā)電機(jī)組作為啟動(dòng)電源，也可從外 部的可靠獨(dú)立電源經(jīng)專用廠高變作為啟動(dòng)電源。 我國(guó)目前僅在200MW及以上大容量機(jī)組的發(fā)電廠 中，為了機(jī)組的安全和廠用電 可靠才設(shè)啟動(dòng)電源。 啟動(dòng)電源可兼作備用電源和事故保安電源。 備用電源的常用的引接方式 1）發(fā)電機(jī)電壓母線的不同分段上，通過(guò)廠用 備用變壓器（電抗器）引接。 2）從與電力系統(tǒng)連接的最低一級(jí)電壓母線上， 通過(guò)廠

6、高變引接。 3） 從聯(lián)絡(luò)變的低壓繞組引接。 4）由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)變壓器獲 得獨(dú)立的備用電源或啟動(dòng)電源。 備用電源的設(shè)置方式 中小型水電廠和變電所： 暗備用-每臺(tái)工作變壓器不滿載運(yùn)行。 大型火電廠： 明備用-專門設(shè)一臺(tái)備用變壓器。 事故保安電源事故保安電源 設(shè)置事故保安電源的目的：當(dāng)廠用工作電源和備用電 源都消失時(shí)，為確保在事故狀態(tài)下能安全停機(jī)，事故 消除后又能及時(shí)恢復(fù)供電，保證事故保安負(fù)荷連續(xù)供 電。 事故保安電源： 快速自啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組 蓄電池組 蓄電池組+逆變器 獨(dú)立可靠的專用線路 （300MW及以上應(yīng)由110KV及以上電網(wǎng)引入） 四、中性點(diǎn)接地方式： 高壓廠用電系統(tǒng)接地電容

7、電流小于或等于 7A時(shí)，其中性點(diǎn)采用高電阻接地方式，也 可采用不接地方式；當(dāng)接地電容電流不大 于7A時(shí)，其中性點(diǎn)采用低電阻接地方式， 也可采用不接地方式。 主廠房?jī)?nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)宜采用三相三 線制，中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的方式，也可 采用動(dòng)力與照明公用的三相四線制中性點(diǎn) 直接接地方式。 五、廠用電接線的基本形式 單母分段接線，單母分段接線， 按爐分段按爐分段 接線形式1 接線形式二 廠用電繼電保護(hù)系統(tǒng) 一、一般要求： 各種繼電保護(hù)的靈敏度不宜低于如下數(shù)值： 縱聯(lián)差動(dòng) 2 ； 電流速斷保護(hù) 2（按保護(hù)安裝處短路計(jì)算） 過(guò)電流 1.5 動(dòng)作于信號(hào)的單相接地保護(hù) 1.2 動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù) 1.

8、5 二、高壓廠用變壓器保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 電流速斷保護(hù) 瓦斯保護(hù) 過(guò)電流 單相接地保護(hù) 低壓側(cè)分支差動(dòng)保護(hù) 三、高壓廠用備用或起動(dòng)/備用變壓器 縱聯(lián)差動(dòng) 過(guò)電流速斷 瓦斯保護(hù) 過(guò)電流 單相接地 零序電流 備用分支的過(guò)電流保護(hù) 四、低壓廠用變壓器保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng) 過(guò)電流速斷 瓦斯保護(hù) 過(guò)電流 單相接地短路保護(hù) 單相接地 溫度保護(hù) 五、高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù) 縱聯(lián)差動(dòng) 電流速斷保護(hù) 過(guò)電流保護(hù) 單相接地 過(guò)負(fù)荷 低電壓保護(hù) 六、低壓電動(dòng)機(jī) 相間短路保護(hù) 單相接地短路保護(hù) 單相接地保護(hù) 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 兩相運(yùn)行保護(hù) 低電壓保護(hù) 七、廠用線路保護(hù) 3kV10kV線路 相間短路 單相接地保護(hù) 低壓廠用線路 相間短路

9、保護(hù) 單相接地短路保護(hù) 單相接地保護(hù) 八、柴油發(fā)電機(jī)保護(hù) 過(guò)電流 縱聯(lián)差動(dòng) 單相接地保護(hù) 短路電流計(jì)算 一、一般概念 1、平均額定電壓 Un UnUn Uav05.1 2 1 .1 常用各個(gè)電壓等級(jí)的平均額定電壓 Un (kV) 361035110220330500 Uav (kV) 3.156.310.537115230345525 G T-1 T-2 L K(3) 30MVA 10.5kV X=0.26 E = 11kV 31.5MVA 10.5/121 UK% = 10.5 80km X=0.4/km 15MVA 110/6.6 UK% = 10.5 6kV 0.3kA xT% = 5

10、2.5km X=0.08/km 例： 對(duì)如下輸電系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)么 值參數(shù)和三相短路電流計(jì)算 取SB 100MVA，各段的基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn) 電流分別為： )(2 .9 3 .63 100 ),(3 .6 )3()3( kAIkVU BB )(5.5 5.103 100 ),(5.10 )1()1( kAIkVU BB )(5 .0 1153 100 ),(115 )2()2( kAIkVU BB 87.0 30 100 26.0 *1 x發(fā)電機(jī)： 33.0 5.31 100 105.01 *2 xT：變壓器 7.0 15 100 105.02 *4 xT：變壓器 46.1 3.6 2.9 3.0 6

11、05.0 *5 x電抗器： 24.0 115 100 804.0 2 *3 x輸電線路： 504.0 3.6 100 5.208.0 2 *6 x電纜線路： 各元件標(biāo)么值如下： ）（ 短路處的有名值電流： ）（ 發(fā)電機(jī)段有名值電流： 短路電流標(biāo)么值： ：電源電動(dòng)勢(shì)的標(biāo)么值為 對(duì)短路點(diǎn)的總電抗為： AIII AIII x E I E x bKg bKg K k36.22.9256.0 k41.15.5256.0 256.0 11.4 05.1 05.1 5.10 11 11.4504.046.17.024.033.087.0 )3(* )1(* * * * * * 2、運(yùn)算曲線和運(yùn)算曲線數(shù)字表

12、它是采集200MW及以上的各種常用機(jī)組參 數(shù)，分析電力系統(tǒng)負(fù)荷分布狀況，采用概 率統(tǒng)計(jì)的方法在計(jì)算機(jī)上得到得結(jié)果。 運(yùn)算曲線 運(yùn)算曲線數(shù)字表 二、網(wǎng)絡(luò)變換 網(wǎng)絡(luò)變換的基本公式見電力工程電氣設(shè) 計(jì)手冊(cè)電氣一次部分P124表45，廠 用網(wǎng)絡(luò)電抗變換公式見表66。 三、三相短路電流周期分量計(jì)算 電抗有名值電源對(duì)短路點(diǎn)的等值 有效值短路電流周期分量的 電抗標(biāo)么值電源對(duì)短路點(diǎn)的等值 下的計(jì)算電抗額定容量 為電網(wǎng)的平均電壓， ，此時(shí)：不考慮周期分相的衰減 時(shí)，為基準(zhǔn)）計(jì)算電抗（以供電電源當(dāng)供電電源為無(wú)窮大或 路電流、無(wú)限大電源供給的短 X kAI X SX kVU X U X I I S S XX X z

13、 ejs p p js e z j e js js )( )( 3 3 1 * * * * 104 74 14464 2 I XX X jsjs 周期分量的標(biāo)么值），即可得到短路電流表 手冊(cè)表表（電力工程電氣設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線數(shù)字 ），或查相應(yīng)圖手冊(cè)圖線（電力工程電氣設(shè)計(jì) 曲值查相應(yīng)的發(fā)電機(jī)運(yùn)算，然后按基準(zhǔn)的計(jì)算電抗 歸算到以電容容量為值電抗先將電源對(duì)短路點(diǎn)的等 電流、有限電源供給的短路 三、不對(duì)稱短路電流計(jì)算 J E n S S XX X X X XXX XX X XXX ）（ 單相短路： 兩相短路： 三相短路： ）（）（3 js 1 )n( n js 02 )1( 2 )2( )3( )

14、( 1 * 1 0 型有關(guān)系附加阻抗，與短路類 標(biāo)么值零序網(wǎng)絡(luò)合成阻抗的標(biāo)么值，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)合成阻抗的 標(biāo)么值正序網(wǎng)絡(luò)合成阻抗的阻抗，正序短路電流的合成 )n( 02 1 * X XX XX 正序電流Id1（n） 各種短路形式的正序短路電流Id1（n）計(jì)算 方法與三相短路電流相同，可以采用同一 計(jì)算法。 當(dāng)計(jì)算電抗Xjs(n)=3時(shí)，可按照系統(tǒng)為無(wú) 窮大系統(tǒng)計(jì)算，其標(biāo)么值為： )( 1 )( 1* 1 n n d XX I 在有限電源系統(tǒng)中，按Xjs(n)直接查發(fā)電機(jī) 運(yùn)算曲線，即得不對(duì)稱短路得正序電流標(biāo) 么值I*d1(t)(n) e n td n td III )( )(1* )( )(1 正序

15、電流得有名值： 合成電流： 短路點(diǎn)合成電流按下式計(jì)算： 3 3 1 )( 1 )( m m m mII n d n d 單相短路： 兩相短路： 三項(xiàng)短路： 四、廠用電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 1、6kV廠用電系統(tǒng) 三相短路電流周期分量的起始值： 么值廠用變壓器的電抗標(biāo)系統(tǒng)電抗標(biāo)么值， 基準(zhǔn)電流 分量的起始有效值電動(dòng)機(jī)反饋電流周期 期分量的起始有效值廠用電源短路電流周 始值短路電流周期分量的起 BX D b DeDdD BX b Db XX I I I I IKI XX I I III f 3 , f 10 定電流之和計(jì)及反饋的電動(dòng)機(jī)額 流倍數(shù)，電動(dòng)機(jī)的平均反饋電 De Dd I K , , 2、380V廠用電系統(tǒng)的短路電流計(jì)算 a、一般原則： 1）計(jì)及電阻 2）低壓廠用變壓器高壓側(cè)的電壓在短路時(shí) 可以認(rèn)為不變 3）在動(dòng)力中心（PC）的饋線回路短路時(shí)， 應(yīng)計(jì)及饋線回路的阻抗，但可不計(jì)及異步電動(dòng)機(jī) 的反饋電流 b、三相短路電流周期分量的計(jì)算 )(, )( 400)( ,107 . 3 3 3 )3( 3 )3( 22 )3( )3( )3( )3( ABIe mXR VVU I BIeI XR U Z U I III D b Db 流變壓器低壓側(cè)的額定電 電抗每相