廠用電接線及設(shè)計實用教案

1、 第1頁/共39頁第一頁，共40頁。一、基本概念一、基本概念 Kp是發(fā)電廠的主要(zhyo)運行經(jīng)濟指標之一，它與電廠類型、機械化和自動化程度、燃料種類、燃燒方式及蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。凝汽式:Kp=5-8%；熱電廠:Kp=8-10%；水電廠:Kp=0.3-2%。目前，1000MW超超臨界發(fā)電機組的廠用電率為4.45%。 式中, -廠用電耗電量； A-同一時期發(fā)電廠全部發(fā)電量。%100AAKpppA第2頁/共39頁第二頁，共40頁。 廠用電從系統(tǒng)的角度來說，它是非常重要的負荷。但就廠用電本身來說，按其用電設(shè)備的作用和突然供電中斷時造成危害的程度(chngd)，可分為以下四大類: 1、I類負荷 凡

2、短時(0.5秒以內(nèi))停電(包括手動操作恢復(fù)供電)會造成設(shè)備損壞、危及人身安全、主機(zhj)停運的負荷。如，火電廠：給水泵，凝結(jié)水泵等；水電廠：調(diào)速器、潤滑油泵等。即使電壓下降或消失，也不與電源斷開，必須保證自啟動。 供電要求：設(shè)備有兩套，且互為備用，分別接到兩個獨立的電源上，并加裝備用電源自投裝置。 2、II類負荷 允許短時停電(幾秒至幾分鐘)，恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)混亂的廠用負荷。如:火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵等。 一般由兩段母線供電，并采用手動切換。 第3頁/共39頁第三頁，共40頁。 3、III類負荷 較長時間停電(幾個小時)，不會直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的負荷。如:中央修配廠

3、、試驗室的負荷。 供電(n din)要求：通常由一個電源供電(n din)。 4、事故保安負荷 在P單20萬kW 的大容量發(fā)電廠，自動化程度比較高，要求在事故停機過程中及停機后一段時間內(nèi)，仍必須保證供電，否則引起主設(shè)備損壞，重要自動控制失靈或危機(wij)人身安全的負荷。根據(jù)其重要程度又分為下列三類: 0I類負荷（不停電負荷UPS）：實時控制用的計算機、熱工保護、自動裝置等。第4頁/共39頁第四頁，共40頁。 隨著電廠類型的不同，廠用電的重要程度也有較大(jio d)的差異。 0III類負荷（交流保安負荷）：如盤車電動機、交流潤滑油泵等，由快速柴油發(fā)電機，外部引接(yn ji)的可靠的電源或蓄

4、電池的逆變裝置供電。 0II類負荷（直流保安負荷）：如發(fā)電機直流潤滑油泵，由蓄電池供電。第5頁/共39頁第五頁，共40頁。第6頁/共39頁第六頁，共40頁。 廠用電接線的設(shè)計應(yīng)按照運行、檢修和施工的要求(yoqi)，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃。除應(yīng)滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修、維護方便等一般要求(yoqi)外，還應(yīng)滿足(六個方面) 1、供電可靠，運行靈活。 2、各機組的廠用系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。 3、全廠性公用負荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用母線或公用母線。 4、充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式的供電要求。 5、供電電源盡量與電力系統(tǒng)保持緊密聯(lián)系。 6、充分考慮分期建設(shè)和連續(xù)施工(sh

5、gng)過程中的廠用電的運行方式（過渡接線）。第7頁/共39頁第七頁，共40頁。 其設(shè)計原則基本上與主接線(ji xin)的設(shè)計相同。主要有： 應(yīng)保證對廠用負荷的可靠和連續(xù)供電，使主機安全運轉(zhuǎn)； 接線(ji xin)應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求； 廠用電源的對應(yīng)供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電； 還應(yīng)適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性，并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備； 在設(shè)計廠用系統(tǒng)接線(ji xin)時，還應(yīng)考慮廠用電的電壓等級、中性點接地方式及廠用電源的引接等問題。 第8頁/共39頁第八頁，共40頁。三、廠用電的電壓三、廠用電的電壓(diny)等級等級 1、發(fā)電機額

6、定電壓 由電力系統(tǒng)(din l x tn)規(guī)劃確定 2、廠用電動機的電壓 其容量差別很大，從幾瓦到幾千千瓦，因此只有一種電壓等級其容量差別很大，從幾瓦到幾千千瓦，因此只有一種電壓等級顯然是不合理的。應(yīng)設(shè)廠用高壓、廠用低壓。顯然是不合理的。應(yīng)設(shè)廠用高壓、廠用低壓。其原因：其原因： 大容量的電動機采用低壓供電時，額定電流大，導(dǎo)線截面大，體積大，成本高，不經(jīng)濟。 小容量電動機采用高壓供電時，絕緣水平要求高，價格較高，磁路較長，損耗增加，效率也較低。 3、廠用電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性要求 電壓等級不宜過多電壓等級不宜過多 第9頁/共39頁第九頁，共40頁。第10頁/共39頁第十頁，共40頁。四、廠用電系統(tǒng)中

7、性點接地四、廠用電系統(tǒng)中性點接地(jid)方式方式 1、高壓(goy)廠用電系統(tǒng)中性點接地方式【3kV、6kV、10kV】 接地方式的選擇(xunz)與接地容性電流的大小有關(guān)。其接地有如下三種形式： 中性點不接地方式：其特點是：當廠用系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，可以帶病運行2個小時【供電可靠性高】。廣泛采用。廣泛采用。 中性點經(jīng)高電阻接地方式：。常采用二次側(cè)接電阻的配電變接地方式，當發(fā)生單相接地故障時，短路點流過固定的電阻性電流短路點流過固定的電阻性電流，有利于饋線的零序保護動作。 中性點經(jīng)消弧線圈接地方式：補償方式采用過補償。補償方式采用過補償。 第11頁/共39頁第十一頁，共40頁。2、低壓廠用電

8、系統(tǒng)、低壓廠用電系統(tǒng)(xtng)的中性點接地方式的中性點接地方式【380/220V】 中性點經(jīng)高電阻接地(jid)方式：可以防止由于熔斷器一相熔斷所造成的電動機兩相運轉(zhuǎn)，提高了廠用電系統(tǒng)的運行可靠性。600MW機組單元廠用電400V系統(tǒng)廣泛采用。 中性點直接接地方式：適用于動力與照明共用的三相(sn xin)四線制系統(tǒng)，但供電可靠性較低，發(fā)生單相接地時，動作于跳閘。 第12頁/共39頁第十二頁，共40頁。工作電源工作電源備用電源備用電源 工作電源事故保安電源 第13頁/共39頁第十三頁，共40頁。1）作用：是保證(bozhng)機組正常運轉(zhuǎn)所必須的電源。 2）引接(yn ji)要求:供電可靠；

9、供電可靠；容量滿足負荷的要求；容量滿足負荷的要求；不應(yīng)少于兩個不應(yīng)少于兩個。 3)引接方式: (1)高壓廠用工作電源【有兩種見圖5-1所示】 當有機壓母線時，應(yīng)從各母線段引接，供給接在該母線段的機組的廠用負荷。 單元接線時（包括擴大單元接線）時，應(yīng)從主變低壓側(cè)引接，供給本機組的廠用負荷。 第14頁/共39頁第十四頁，共40頁。一般由高壓(goy)廠用母線上取得第15頁/共39頁第十五頁，共40頁。1）作用：作為工作電源的事故(shg)備用2）引接要求: 獨立性；足夠(zgu)的供電容量。 3）引接方式【有二種，見圖5-2所示】 第16頁/共39頁第十六頁，共40頁。4）備用電源的兩種設(shè)置(sh

10、zh)方式: 明備用和暗備用 明備用：專門設(shè)置(shzh)一臺備用變壓器(或線路)，它的容量應(yīng)等于它所代替的廠用工作變中容量最大的一臺的容量。在大型電廠，特別是火電廠，常采用明備用【配置原則見下表所示】電廠類別電廠類別廠用高壓變壓器廠用高壓變壓器廠用低壓變壓器廠用低壓變壓器一般電廠 6臺及以下設(shè)1臺備用變6臺以上設(shè)2臺備用變 8臺及以下設(shè)1臺備用變8臺以上設(shè)2臺備用變機、爐、電單元控制 5臺及以下設(shè)1臺備用變5臺以上設(shè)2臺備用變 8臺及以下設(shè)1臺備用變8臺以上設(shè)2臺備用變200MW以上機組電廠2臺設(shè)1臺備用變3臺以上設(shè)2臺備用變每2臺設(shè)1臺備用變第17頁/共39頁第十七頁，共40頁。 暗備用(

11、互為備用)：不另設(shè)專用的備用變(或線路)，而將每臺工作變的容量加大。正常工作時，每臺工作變在欠載下運行(ynxng)，當任一臺工作變因故被切除后，其廠用負荷由完好的工作變承擔。在水電廠和變電站中廣泛采用。 對P單200MW的大型機組，考慮全廠首次啟動而設(shè)置的電源。啟動電源一般(ybn)和備用電源合并，稱為啟備變。 由與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、供電最可靠的一級電壓母線上引接，或由聯(lián)絡(luò)變的第三繞組引接。 從外部引接。 可靠的外部獨立電源；蓄電池組；快速柴油發(fā)電機。 第18頁/共39頁第十八頁，共40頁。1、按爐分段(fn dun)原則 高壓廠用母線按鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立工作段 即便于運行、檢修，又能使

12、故障局限在一機一爐,不致過多的干擾正常運行機爐，同時可以減小廠用系統(tǒng)的短路電流。 2、各段上的負荷分配 1)同一機爐或在生產(chǎn)過程上相互有關(guān)的電動機和其他用電設(shè)備應(yīng)接在同一分段上，同一機爐自用機械有兩套互為備用，則應(yīng)接在不同分段上。 2)全廠公用負荷，可根據(jù)要求，設(shè)置公用段。 3)當鍋爐容量在400t/h時，由于輔設(shè)容量大，每臺鍋爐可用兩段母線供電?！救鐖D5-2(b)所示】 第19頁/共39頁第十九頁，共40頁。 【見書P142-148】 第20頁/共39頁第二十頁，共40頁。 主要(zhyo)內(nèi)容:兩個基本要求兩個基本要求: 1、原、副邊額定電壓與外接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致； 2、容量必

13、須滿足廠用負荷的要求。 第21頁/共39頁第二十一頁，共40頁。一、火電廠的主要一、火電廠的主要(zhyo)廠用負荷廠用負荷 為了正確(zhngqu)選擇廠用變的容量，首先對廠用主要用電設(shè)備及其特性應(yīng)有所了解【即進行廠用負荷統(tǒng)計】，然后在此基礎(chǔ)上，按照主機滿發(fā)的要求及廠用電母線按爐分段原則，進行容量選擇。廠用負荷與機爐類型、容量、燃料種類和供水條件等因素有關(guān)。 P149表5-1中列出了火電廠的廠用主要負荷，以供參考。 將負荷(fh)按使用時間和使用機率分類： 1、經(jīng)常：每天都要使用的電動設(shè)備。 2、不經(jīng)常：只在檢修、事故或在機爐起停過程中使用的電動設(shè)備。 3、連續(xù)：每次帶負荷(fh)運行時間在

14、2小時以上者。 4、短時：每次帶負荷(fh)運行時間在10分鐘到2小時以內(nèi)者。 5、斷續(xù)：每次使用從帶負荷(fh)到空載或停止，反復(fù)周期性地工作，其每一個周期不超過10分鐘者。 第22頁/共39頁第二十二頁，共40頁。二、廠用負荷二、廠用負荷(fh)的計算的計算 1、計算(j sun)原則【見書P150】 2、計算方法 （1）換算(hun sun)系數(shù)法 S=(kP) 式中 k-換算系數(shù),一般取表5-2中的數(shù)據(jù)【見書P151】； P-電動機的計算功率(kW)，【具體計算見書P150-151】； S-廠用分段上的計算負荷(kVA)。（2）軸功率法 第23頁/共39頁第二十三頁，共40頁。三、廠用

15、變壓器的選擇三、廠用變壓器的選擇(xunz) 1、額定( dng)電壓 原、副邊額定電壓(diny)與外接電源電壓(diny)和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓(diny)相一致。 2、臺數(shù)和型式 當只有6kV或10kV一種電壓等級時【高壓廠用】：可選一臺全容量的分裂低壓繞組變壓器；選用兩臺50%容量的雙繞組變壓器。 當有10kV、3kV兩種電壓等級時：用兩臺50%容量的三繞組變壓器。 3、廠用變壓器的容量 第24頁/共39頁第二十四頁，共40頁。 當為雙繞組(roz) SH-高壓廠用計算(j sun)負荷SL-低壓廠用計算(j sun)負荷分裂低壓繞組變壓器高壓繞組容量： 分裂繞組容量： 式中， ： 廠用變壓器

16、分裂繞組計算負荷， ； ：分裂繞組兩分支重復(fù)計算負荷。 cSLHcSSS1 . 1rS第25頁/共39頁第二十五頁，共40頁。 式中， ：變壓器的溫度修正系數(shù)，隨地區(qū)而異。裝于屋外或由屋外進風的小間內(nèi)的變壓器； ，由主廠房進風的小間內(nèi)的變壓器， 。 K1K97. 09 . 0K應(yīng)與它所代替的工作變中最大一臺的容量應(yīng)與它所代替的工作變中最大一臺的容量(rngling)相同相同 為限制廠用系統(tǒng)的短路電流，廠用變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大【阻抗電壓的百分數(shù)大于10%】。一般采用分裂低壓繞組變壓器。 第26頁/共39頁第二十六頁，共40頁。 主要(zhyo)內(nèi)容:第27頁/共39頁第二十七

17、頁，共40頁。 1、廠用機械的負載轉(zhuǎn)矩特性(txng)分類【可分兩類】 恒轉(zhuǎn)矩負載(fzi)特性：負載(fzi)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，如磨煤機，輸煤皮帶等。 具有非線性上升的負載(fzi)轉(zhuǎn)矩特性：負載(fzi)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān)，如風機、油泵等。 2、運動方程 第28頁/共39頁第二十八頁，共40頁。 二、廠用電動機二、廠用電動機(dngj)選擇選擇 1、型式(xn sh)選擇 異步電動機 結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，操作維護(wih)方便，廣泛采用。但啟動電流大，轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比，調(diào)速困難。 調(diào)速方便，啟動轉(zhuǎn)矩大。但制造工藝復(fù)雜，成本高，維護量大。因此，只有要求在很大范圍內(nèi)調(diào)速及當廠用交流電源消失后

18、仍要求工作的設(shè)備才選擇直流電動機。 對電壓波動不十分敏感，并裝有自動勵磁裝置，在電壓降低時，仍維持其運行的穩(wěn)定性。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，啟動控制較麻煩。因此，只有對反復(fù)、重載啟動或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機械才采用。 第29頁/共39頁第二十九頁，共40頁。2、容量(rngling)選擇 三、電動機自啟動校驗三、電動機自啟動校驗(xio yn) 1、什么叫惰行？ 2、什么叫自啟動？ ：廠用母線電壓降低，降低了供電可靠性；使電動機發(fā)熱嚴重。因此，必須進行自啟動校驗。 第30頁/共39頁第三十頁，共40頁。 1）失壓自啟動：運行中突然出現(xiàn)事故，電壓(diny)下降，當事故消除，電壓(diny)恢復(fù)時形成的自啟動。

19、 2）空載自啟動：備用電源空載狀態(tài)時，自動投入失去(shq)電源的工作段所形成的自啟動。 備用電源已帶一部分負荷，又自動投入失去電源的工作段所形成的自啟動。 廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動，而廠用備用電源（啟動電源）應(yīng)考慮上述三種情況的自啟動。廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動，而廠用備用電源（啟動電源）應(yīng)考慮上述三種情況的自啟動。 【見書158表5-4所示】 對于高壓廠用母線，失壓或空載自啟動時取上限值【高溫高壓電廠65，中壓電廠60】，帶負荷自啟動時取下限值【高溫高壓電廠70，中壓電廠65】。 第31頁/共39頁第三十一頁，共40頁。1）電壓(diny)校驗 （1）廠用高壓母線單獨(dnd

20、)自啟動情況 假設(shè)成組電動機在電壓消失或下降時全部處于制動狀態(tài)，電壓恢復(fù)后，同時自啟動。 忽略外電路中所有元件的電阻。 系統(tǒng)電源視為無窮大電源。 基準值：變壓器低壓側(cè)的額定容量，廠用電電網(wǎng)額定電壓。 1U第32頁/共39頁第三十二頁，共40頁。式中， ：電源(dinyun)電壓標么值，對于電抗器取1，普通調(diào)壓變?nèi)?.05，有載調(diào)壓變?nèi)?.1。 ：變壓器電抗(dinkng)標么值， ：參與(cny)自啟動電動機群總等效標幺電抗， ：平均自啟動電流倍數(shù)，對備用電源快速切換時（小于0.8秒）， ，慢速切換時（大于0.8秒）， 。 ：參與自啟動的電動機容量之和，即 第33頁/共39頁第三十三頁，共40頁。cos111*0*0*0*1*ttmavttmavmtSxPKUSxSKUxxUU 假設(shè)廠用高壓母線已帶有非電動機負荷，自啟動過程中繼續(xù)運行，其它(qt)假設(shè)與上述相同。高壓母線電壓校驗 1*U 低壓母線電壓校驗 2*U注：利用短路注：利用短路(dunl)