廠用電接線及設(shè)計(jì)實(shí)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，它與電廠類型、機(jī)械化和自動(dòng)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(jī)組的廠用電率為4.45%。 式中, -廠用電耗電量； A-同一時(shí)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(fù)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(shí)造成危害的程度(chngd)，可分為以下四大類: 1、I類負(fù)荷 凡

2、短時(shí)(0.5秒以內(nèi))停電(包括手動(dòng)操作恢復(fù)供電)會(huì)造成設(shè)備損壞、危及人身安全、主機(jī)(zhj)停運(yùn)的負(fù)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(dòng)。 供電要求：設(shè)備有兩套，且互為備用，分別接到兩個(gè)獨(dú)立的電源上，并加裝備用電源自投裝置。 2、II類負(fù)荷 允許短時(shí)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(fù)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(dòng)切換。 第3頁/共39頁第三頁，共40頁。 3、III類負(fù)荷 較長時(shí)間停電(幾個(gè)小時(shí))，不會(huì)直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的負(fù)荷。如:中央修配廠

3、、試驗(yàn)室的負(fù)荷。 供電(n din)要求：通常由一個(gè)電源供電(n din)。 4、事故保安負(fù)荷 在P單20萬kW 的大容量發(fā)電廠，自動(dòng)化程度比較高，要求在事故停機(jī)過程中及停機(jī)后一段時(shí)間內(nèi)，仍必須保證供電，否則引起主設(shè)備損壞，重要自動(dòng)控制失靈或危機(jī)(wij)人身安全的負(fù)荷。根據(jù)其重要程度又分為下列三類: 0I類負(fù)荷（不停電負(fù)荷UPS）：實(shí)時(shí)控制用的計(jì)算機(jī)、熱工保護(hù)、自動(dòng)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(fù)荷（交流保安負(fù)荷）：如盤車電動(dòng)機(jī)、交流潤滑油泵等，由快速柴油發(fā)電機(jī)，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(fù)荷（直流保安負(fù)荷）：如發(fā)電機(jī)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(jì)應(yīng)按照運(yùn)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(yùn)行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)和檢修、維護(hù)方便等一般要求(yoqi)外，還應(yīng)滿足(六個(gè)方面) 1、供電可靠，運(yùn)行靈活。 2、各機(jī)組的廠用系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。 3、全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)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(dòng)等運(yùn)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(yùn)行方式（過渡接線）。第7頁/共39頁第七頁，共40頁。 其設(shè)計(jì)原則基本上與主接線(ji xin)的設(shè)計(jì)相同。主要有： 應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷的可靠和連續(xù)供電，使主機(jī)安全運(yùn)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(yùn)行方式的要求； 廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電； 還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)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(jì)廠用系統(tǒng)接線(ji xin)時(shí)，還應(yīng)考慮廠用電的電壓等級(jí)、中性點(diǎn)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(jí)等級(jí) 1、發(fā)電機(jī)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(dòng)機(jī)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(jí)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(jí)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(dòng)機(jī)采用低壓供電時(shí)，額定電流大，導(dǎo)線截面大，體積大，成本高，不經(jīng)濟(jì)。 小容量電動(dòng)機(jī)采用高壓供電時(shí)，絕緣水平要求高，價(jià)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(jí)不宜過多電壓等級(jí)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(diǎn)接地四、廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地(jid)方式方式 1、高壓(goy)廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)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(diǎn)不接地方式：其特點(diǎn)是：當(dāng)廠用系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，可以帶病運(yùn)行2個(gè)小時(shí)【供電可靠性高】。廣泛采用。廣泛采用。 中性點(diǎn)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(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，短路點(diǎn)流過固定的電阻性電流短路點(diǎn)流過固定的電阻性電流，有利于饋線的零序保護(hù)動(dòng)作。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式：補(bǔ)償方式采用過補(bǔ)償。補(bǔ)償方式采用過補(bǔ)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(diǎn)接地方式的中性點(diǎn)接地方式【380/220V】 中性點(diǎn)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(dòng)機(jī)兩相運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。600MW機(jī)組單元廠用電400V系統(tǒng)廣泛采用。 中性點(diǎn)直接接地方式：適用于動(dòng)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(shí)，動(dòng)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(jī)組正常運(yùn)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(fù)荷的要求；容量滿足負(fù)荷的要求；不應(yīng)少于兩個(gè)不應(yīng)少于兩個(gè)。 3)引接方式: (1)高壓廠用工作電源【有兩種見圖5-1所示】 當(dāng)有機(jī)壓母線時(shí)，應(yīng)從各母線段引接，供給接在該母線段的機(jī)組的廠用負(fù)荷。 單元接線時(shí)（包括擴(kuò)大單元接線）時(shí)，應(yīng)從主變低壓側(cè)引接，供給本機(jī)組的廠用負(fù)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(dú)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(tái)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(tái)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(tái)及以下設(shè)1臺(tái)備用變6臺(tái)以上設(shè)2臺(tái)備用變 8臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)備用變8臺(tái)以上設(shè)2臺(tái)備用變機(jī)、爐、電單元控制 5臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)備用變5臺(tái)以上設(shè)2臺(tái)備用變 8臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)備用變8臺(tái)以上設(shè)2臺(tái)備用變200MW以上機(jī)組電廠2臺(tái)設(shè)1臺(tái)備用變3臺(tái)以上設(shè)2臺(tái)備用變每2臺(tái)設(shè)1臺(tái)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(tái)工作變的容量加大。正常工作時(shí)，每臺(tái)工作變?cè)谇份d下運(yùn)行(ynxng)，當(dāng)任一臺(tái)工作變因故被切除后，其廠用負(fù)荷由完好的工作變承擔(dān)。在水電廠和變電站中廣泛采用。 對(duì)P單200MW的大型機(jī)組，考慮全廠首次啟動(dòng)而設(shè)置的電源。啟動(dòng)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(jí)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(dú)立電源；蓄電池組；快速柴油發(fā)電機(jī)。 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(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立工作段 即便于運(yùn)行、檢修，又能使

12、故障局限在一機(jī)一爐,不致過多的干擾正常運(yùn)行機(jī)爐，同時(shí)可以減小廠用系統(tǒng)的短路電流。 2、各段上的負(fù)荷分配 1)同一機(jī)爐或在生產(chǎn)過程上相互有關(guān)的電動(dòng)機(jī)和其他用電設(shè)備應(yīng)接在同一分段上，同一機(jī)爐自用機(jī)械有兩套互為備用，則應(yīng)接在不同分段上。 2)全廠公用負(fù)荷，可根據(jù)要求，設(shè)置公用段。 3)當(dāng)鍋爐容量在400t/h時(shí)，由于輔設(shè)容量大，每臺(tái)鍋爐可用兩段母線供電。【如圖5-2(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(gè)基本要求兩個(gè)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(fù)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(fù)荷廠用負(fù)荷 為了正確(zhngqu)選擇廠用變的容量，首先對(duì)廠用主要用電設(shè)備及其特性應(yīng)有所了解【即進(jìn)行廠用負(fù)荷統(tǒng)計(jì)】，然后在此基礎(chǔ)上，按照主機(jī)滿發(fā)的要求及廠用電母線按爐分段原則，進(jìn)行容量選擇。廠用負(fù)荷與機(jī)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(fù)荷，以供參考。 將負(fù)荷(fh)按使用時(shí)間和使用機(jī)率分類： 1、經(jīng)常：每天都要使用的電動(dòng)設(shè)備。 2、不經(jīng)常：只在檢修、事故或在機(jī)爐起停過程中使用的電動(dòng)設(shè)備。 3、連續(xù)：每次帶負(fù)荷(fh)運(yùn)行時(shí)間在

14、2小時(shí)以上者。 4、短時(shí)：每次帶負(fù)荷(fh)運(yùn)行時(shí)間在10分鐘到2小時(shí)以內(nèi)者。 5、斷續(xù)：每次使用從帶負(fù)荷(fh)到空載或停止，反復(fù)周期性地工作，其每一個(gè)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(fù)荷二、廠用負(fù)荷(fh)的計(jì)算的計(jì)算 1、計(jì)算(j sun)原則【見書P150】 2、計(jì)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(dòng)機(jī)的計(jì)算功率(kW)，【具體計(jì)算見書P150-151】； S-廠用分段上的計(jì)算負(fù)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(tái)數(shù)和型式 當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級(jí)時(shí)【高壓廠用】：可選一臺(tái)全容量的分裂低壓繞組變壓器；選用兩臺(tái)50%容量的雙繞組變壓器。 當(dāng)有10kV、3kV兩種電壓等級(jí)時(shí)：用兩臺(tái)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(dāng)為雙繞組(roz) SH-高壓廠用計(jì)算(j sun)負(fù)荷SL-低壓廠用計(jì)算(j sun)負(fù)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(jì)算負(fù)荷， ； ：分裂繞組兩分支重復(fù)計(jì)算負(fù)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(jìn)風(fēng)的小間內(nèi)的變壓器； ，由主廠房進(jìn)風(fēng)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(tái)的容量應(yīng)與它所代替的工作變中最大一臺(tái)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(dòng)力變壓器的阻抗大【阻抗電壓的百分?jǐn)?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(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性(txng)分類【可分兩類】 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(fzi)特性：負(fù)載(fzi)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，如磨煤機(jī)，輸煤皮帶等。 具有非線性上升的負(fù)載(fzi)轉(zhuǎn)矩特性：負(fù)載(fzi)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān)，如風(fēng)機(jī)、油泵等。 2、運(yùn)動(dòng)方程 第28頁/共39頁第二十八頁，共40頁。 二、廠用電動(dòng)機(jī)二、廠用電動(dòng)機(jī)(dngj)選擇選擇 1、型式(xn sh)選擇 異步電動(dòng)機(jī) 結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，操作維護(hù)(wih)方便，廣泛采用。但啟動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩大。但制造工藝復(fù)雜，成本高，維護(hù)量大。因此，只有要求在很大范圍內(nèi)調(diào)速及當(dāng)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(dòng)機(jī)。 對(duì)電壓波動(dòng)不十分敏感，并裝有自動(dòng)勵(lì)磁裝置，在電壓降低時(shí)，仍維持其運(yùn)行的穩(wěn)定性。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，啟動(dòng)控制較麻煩。因此，只有對(duì)反復(fù)、重載啟動(dòng)或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機(jī)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(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)三、電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)(xio yn) 1、什么叫惰行？ 2、什么叫自啟動(dòng)？ ：廠用母線電壓降低，降低了供電可靠性；使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。因此，必須進(jìn)行自啟動(dòng)校驗(yàn)。 第30頁/共39頁第三十頁，共40頁。 1）失壓自啟動(dòng)：運(yùn)行中突然出現(xiàn)事故，電壓(diny)下降，當(dāng)事故消除，電壓(diny)恢復(fù)時(shí)形成的自啟動(dòng)。

19、 2）空載自啟動(dòng)：備用電源空載狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)投入失去(shq)電源的工作段所形成的自啟動(dòng)。 備用電源已帶一部分負(fù)荷，又自動(dòng)投入失去電源的工作段所形成的自啟動(dòng)。 廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動(dòng)，而廠用備用電源（啟動(dòng)電源）應(yīng)考慮上述三種情況的自啟動(dòng)。廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動(dòng)，而廠用備用電源（啟動(dòng)電源）應(yīng)考慮上述三種情況的自啟動(dòng)。 【見書158表5-4所示】 對(duì)于高壓廠用母線，失壓或空載自啟動(dòng)時(shí)取上限值【高溫高壓電廠65，中壓電廠60】，帶負(fù)荷自啟動(dòng)時(shí)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(yàn) （1）廠用高壓母線單獨(dú)(dnd

20、)自啟動(dòng)情況 假設(shè)成組電動(dòng)機(jī)在電壓消失或下降時(shí)全部處于制動(dòng)狀態(tài)，電壓恢復(fù)后，同時(shí)自啟動(dòng)。 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(zhǔn)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(biāo)么值，對(duì)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(biāo)么值， ：參與(cny)自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)群總等效標(biāo)幺電抗， ：平均自啟動(dòng)電流倍數(shù)，對(duì)備用電源快速切換時(shí)（小于0.8秒）， ，慢速切換時(shí)（大于0.8秒）， 。 ：參與自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)負(fù)荷，自啟動(dòng)過程中繼續(xù)運(yùn)行，其它(qt)假設(shè)與上述相同。高壓母線電壓校驗(yàn) 1*U 低壓母線電壓校驗(yàn) 2*U注：利用短路注：利用短路(dunl)