第5章廠用電接線及設(shè)計

第五章廠用電接線及設(shè)計第五章廠用電接線及設(shè)計

學(xué)習(xí)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，掌握廠用電率、廠用電負(fù)荷分類以及對廠用電接線的基本要求和廠用電接線設(shè)計原則，了解不同類型發(fā)電廠的廠用電接線及特點。第一節(jié)概述

現(xiàn)代的火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程完全是機械化和自動化的，因此需要許多機械為發(fā)電廠的主要設(shè)備(鍋爐、汽輪機或概機、發(fā)電機)和輔助設(shè)備服務(wù)，這些機械就稱為廠用機械?；鹆Πl(fā)電廠中所用的廠用機械要比水力發(fā)電廠多。一、廠用機械1．火力發(fā)電廠的廠用機械煤場中用來卸煤或在煤場范圍內(nèi)運煤的機械：如抓斗起重機、扒煤機、推煤機等。2)將煤從煤場送到碎煤機，然后再送到鍋爐的機械：如加煤斗升降機、鏈斗運煤機、輸煤皮帶等。3)

碎煤機械：如煤篩和碎煤機。4)

制造煤粉的機械：給煤機、磨煤機、排粉機，螺旋輸粉機等。1．火力發(fā)電廠的廠用機械5)

為鍋爐服務(wù)的機械：如給粉機、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵、除灰泵等。6)

為汽輪發(fā)電機組服務(wù)的機械：

如凝結(jié)水泵，循環(huán)水泵等。7)

為變壓器冷卻服務(wù)的機械：如通風(fēng)機、油泵、水泵等。8)

供熱裝置的機械：

如加熱網(wǎng)給水泵、凝結(jié)水泵等。

1．火力發(fā)電廠的廠用機械9)其它輔助機械：如油泵、消防泵、疏水泵，生產(chǎn)場所的通風(fēng)機、電除塵器，蓄電池組充電用的充電機組或整流設(shè)備、發(fā)電機的備用勵滋機等。10)

其它輔助車間用的機械：如化學(xué)車間、修配場、倉庫等方面的機械等。2．水電廠的廠用機械

1)

為水輪機和發(fā)電機服務(wù)的機械：

如機組的調(diào)速和潤滑系統(tǒng)的油泵發(fā)電機冷卻系統(tǒng)和機組潤滑系統(tǒng)中的水泵等。

2)

為變壓器冷卻服務(wù)的機械：

如通風(fēng)機、油泵、水泵等。

3)

為堤壩、進水管、發(fā)電機間等服務(wù)的機械：如起重機、卷揚機、行車、電梯等。

4)

輔助設(shè)備的機械：

如供水泵、排水泵，供蓄電池組充電用的充電池組或整流設(shè)備、備用勵磁機等。二、廠用電1、廠用電的概念：發(fā)電廠中所有廠用負(fù)荷總的耗電量，稱廠用電。2、廠用電率廠用電耗電量占同一時期發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。在額定工況下，廠用電率可用下式估算：Kp—廠用電率（％）AP—廠用電的耗電量。A—同一時期內(nèi)全廠總發(fā)電量。各種類型發(fā)電廠廠用電率：一般情況下：凝汽式電廠廠用電率為5%~8%。熱電廠為8％~10％，水電廠為0.5％~1％。降低廠用電率可以降低電能成本、同時相對地增大了對系統(tǒng)的供電量！三、廠用電負(fù)荷的分類(1)I類負(fù)荷

指短時(手動切換恢復(fù)供電所需的時間)停電將影響人身或設(shè)備安全，使機組運行停頓或發(fā)電量大幅度下降的負(fù)荷。

如火力發(fā)電廠中的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機、送風(fēng)機、給粉機等，以及水力發(fā)電廠中的調(diào)速器、壓油泵、潤滑油泵等。接有I類負(fù)荷的高、低壓廠用母線，應(yīng)設(shè)置備用電源。當(dāng)一個電源斷電后。另一個電源就立即自動投入。(2)Ⅱ類負(fù)荷

指允許短時停電(如幾秒至幾分鐘)，但較長時間停電有可能損壞設(shè)備或影響機組正常運行的負(fù)荷。

如火力發(fā)電廠中的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤機械和化學(xué)水處理設(shè)備等，以及水力發(fā)電廠中的漏油泵、水輪機上蓋排水泵、整流設(shè)備、吊車、照明設(shè)備等。

Ⅱ類負(fù)荷一般由兩段母線供電，采用手動切換。(3)Ⅲ類負(fù)荷

指長時間停電不會直接影響生產(chǎn)者。

如試驗室和中央修配廠的用電設(shè)備等。

Ⅲ類負(fù)荷一般由一個電源供電，但大型發(fā)電廠中也采用兩回供電。

（4）0Ⅰ類負(fù)荷（不停電負(fù)荷）

隨著發(fā)電機組容量的增大及自動化水平的不斷提高，有些負(fù)荷對電源可靠性的要求越來越高，如機組的計算機控制系統(tǒng)就要求電源的停電時間不超過5ms，否則就會造成數(shù)據(jù)遺失或生產(chǎn)設(shè)備失控，釀成嚴(yán)重后果。這類負(fù)荷稱為0Ⅰ類負(fù)荷。

此類負(fù)荷由一般的電源自動切換系統(tǒng)已無法滿足要求，所以專門采用不停電電源（UPS)供電（5）0Ⅱ類負(fù)荷（直流保安負(fù)荷）

發(fā)電廠的繼電保護和自動裝置、信號設(shè)備、控制設(shè)備以及汽輪機和給水泵的直流潤滑油泵、發(fā)電機的直流氫密封油泵等，是由直流系統(tǒng)供電的直流負(fù)荷，稱為直流保安負(fù)荷，或0Ⅱ類負(fù)荷。

要求由獨立的、穩(wěn)定的、可靠的、蓄電池組或整流裝置供電。（6）0Ⅲ類負(fù)荷（交流保安負(fù)荷）

200MW及以上機組的大容量電廠中，自動化程度較高，要求在停機過程中或停機后的一段時間內(nèi)仍保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、自動控制失靈或危及人身安全等嚴(yán)重事故的廠用負(fù)荷，稱交流保安負(fù)荷或0Ⅲ類負(fù)荷。如：盤車電動機，交流潤滑油泵、消防水泵等。注意：通常大容量機組應(yīng)設(shè)交流保安電源。如：柴油發(fā)電機組、燃?xì)廨啓C組、可靠的外部獨立電源。廠用電系統(tǒng)概念：一般把廠用變壓器以下所有的廠用電負(fù)荷供電網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)稱為廠用電系統(tǒng)。G廠用高壓變壓器主變第二節(jié)廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式一、廠用電接線的要求1、供電可靠、運行靈活。2、各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。3、全廠公用性負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。4、充分考慮發(fā)電廠各種運行方式下的供電要求，進可能使切換操作簡便，啟動電源能在短時間內(nèi)投入。5、供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。6、充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別要注意對公用負(fù)荷供電的影響，要便于過渡、盡量減少改變接線和更換設(shè)置。二、廠用電的設(shè)計原則

還應(yīng)對廠用電的電壓等級、中性點接地方式、廠用電源及其引接方式、廠用電接線形式等問題進行分析論證。

可靠性靈活性經(jīng)濟性三、廠用電系統(tǒng)電壓等級的確定為了簡化廠用電接線，且使運行維護方便，廠用電電壓等級不宜過多。廠用電或所用電常用的電壓等級：

低壓廠用電：0.4kV，

高壓廠用電：3、6、10kV。1、3kV電壓供電的優(yōu)點：①、3kV電動機效率比6kV電動機約高1％～15%，價格約低20％。②、3kV電動機的最小容量比6kV電動機小，可以將75kW以上的電動機接到3kV電壓母線上，從而使0.4kV低壓廠用變壓器容量和臺數(shù)減少；③、由于減少380V電動機數(shù)量，使較大截面的電纜數(shù)量減少，從而減少了有色金屬消耗量。2、6kV電壓供電的優(yōu)點：①

6kV電動機的功率可制造得較大，以滿足大容量負(fù)荷要求；②對同樣的廠用電系統(tǒng)，6kV網(wǎng)絡(luò)不僅節(jié)省有色金屬及費用，而且短路電流亦較??；③發(fā)電機電壓若為6kV時，可以省去高壓廠用變壓器，直接由發(fā)電機電壓母線經(jīng)電抗器供電，采用電抗器可防止廠用電系統(tǒng)故障威脅主系統(tǒng)，并限制廠用電系統(tǒng)短路電流。3、10kV電壓等級特點①10kV電動機的功率可制造的更大一些，可滿足大容量負(fù)荷。②

1000kW以上的電動機采用10kV電壓供電比較經(jīng)濟合理。③適應(yīng)于300MW以上大容量發(fā)電機組，但不能作為單一廠用電壓，因為不能滿足全廠所有高壓電動機的要求。4、實際經(jīng)驗表明：（1）火電廠中電壓等級選擇當(dāng)發(fā)電機容量在60MW及以下：發(fā)電機電壓為10.5kV時，可采用3kV作為廠用高壓電壓；當(dāng)容量在100～300MW時：宜選用6kV作為廠用高壓電壓；當(dāng)容量在300MW以上時：若技術(shù)經(jīng)濟合理，可采用兩種高壓廠用電壓，即3kV和10kV兩種電壓。舉例300MW機組：采用6kV作為高壓廠用電：200KW及以上的電動機采用6kV電壓供電。采用380V作為低壓廠用電：200KW及以下的電動機采用380V電壓供電。600MW機組可采用兩種供電方式：（1）采用6kV一級高壓廠用電；（2）采用3kV和10kV兩級高壓廠用電壓；

200～1800kW的電動機采用3kV，

1800kW以上的電動機采用10kV，

200kW以下的電動機采用380V。具體采用哪種方式，要進行技術(shù)經(jīng)濟論證。1000MW機組可采用以下供電方式：（1）6kV一級高壓廠用電；（2）10kV和6kV兩級高壓廠用電；（3）10kV和3kV兩級高壓廠用電壓；（4）10kV一級高壓廠用電。具體采用哪種方式，要進行技術(shù)經(jīng)濟論證。（2）水電廠中電壓等級選擇水電廠通常只設(shè)380／220V一種廠用電電壓等級。但是，壩區(qū)和水利樞紐，一般距廠區(qū)較遠(yuǎn)，可能有些大型機械。如閘門啟閉裝置、航運使用的船閘或升降機等設(shè)施用電，常需另設(shè)專用壩區(qū)變壓器，以6～10kV電壓供電。3）小容量發(fā)電廠或變電所中電壓等級選擇一般電動機容量都不大，只采用380／220V一個電壓等級即可。每臺廠用低壓變壓器的容量最大不宜超過750kVA。四、廠用電中性點接地方式什么叫中性點？

從中性點引出的導(dǎo)線，稱為中性線。如果中性點接地，則該點又稱為零點。

從零點引出的導(dǎo)線稱為零線。ABC0N發(fā)電機、變壓器、電動機的三相繞組星形聯(lián)結(jié)的公共點成為中性點。1.中性點運行方式分類

供電系統(tǒng)中性點運行方式是指電源或變壓器中性點采用什么方式接地。三相電力系統(tǒng)中性點的接地方式有：（1）中性點直接接地。（2）中性點不接地。（3）中性點經(jīng)高電阻接地。（4）中性點經(jīng)消弧線圈接地。統(tǒng)稱為中性點非直接接地，適用于小接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)中性點運行方式分類CAB中性點不接地方式OCAB中性點直接接地方式oCAB中性點經(jīng)電阻接地方式RCABk消弧線圈接地方式2、高壓廠用電系統(tǒng)中常用的中性點運行方式（1）中性點不接地系統(tǒng)適用：單相接地電容電流<10A的情況。特點：單相接地后，可繼續(xù)運行2小時。（2）中性點經(jīng)高電阻接地方式適用：單相接地電容電流<10A的高壓廠用電系統(tǒng)，且為了降低間歇性弧光接地過電壓水平和便于尋找接地故障點。3、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)適用于接地電容電流>10A的情況3、低壓廠用電系統(tǒng)中常用的中性點運行方式1、中性點不接地或經(jīng)高電阻接地方式。2、中性點直接接地方式。五、廠用供電電源及其引接方式工作電源備用電源和啟動電源事故保安電源廠用電源：1、工作電源（1）高壓廠用電源引接方式：可由發(fā)電機電壓回路通過廠用高壓變壓器或電抗器取得。特點：這種引接方式，操作簡單、調(diào)度方便，投資和運行費用都比較低。即使發(fā)電機組全部停止運行，仍可以從電力系統(tǒng)倒送電能供給廠用電源。要求：必須供電可靠，工作電源應(yīng)不少于兩個?。?）高壓廠用電源引接方式：G廠用高壓變壓器主變從發(fā)電機電壓母線上引接G廠用高壓變壓器主變從主變低壓側(cè)引接（2）低壓廠用電源引接方式：由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。若有10kV和3kV兩個電壓等級時:

一般從10kV母線引接。G廠用高壓變壓器主變廠用低壓變壓器2、備用電源和啟動電源廠用備用電源：主要用于工作電源因事故或檢修而失電時代替工作電源，起后備作用。啟動電源：一般是指機組在啟動或停運過程中，工作電源不可能供電的工況下為該機組的廠用負(fù)荷提供的電源。啟動電源適用于200MW以上大型發(fā)電機組，且以啟動電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱啟動(備用)電源。備用電源的引接方式：(1)從發(fā)電機電壓母線的不同分段上，通過廠用備用變壓器(或電抗器)引接。(2)從發(fā)電廠聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接，但應(yīng)保證在機組全停情況下，能夠獲得足夠的電源容量。

要求：備用電源具有供電獨立性，并具有足夠的供電容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從系統(tǒng)獲得廠用電源。備用電源的引接方式：(3)從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、供電可靠的一級電壓母線引接。這樣，有可能因采用變比較大的廠用高壓變壓器，增大高壓配電裝置的投資而致經(jīng)濟性較差，但可靠性較高。(4)當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)過變壓器取得獨立的備用電源或啟動電源。備用電源的設(shè)置方式：明備用暗備用適用于中小型的水電廠和降壓變電站適用于大型的火電廠3、事故保安電源

定義：

300MW及以上發(fā)電機組，當(dāng)廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保在事故狀態(tài)下能安全停機，事故消失后又能及時恢復(fù)供電，應(yīng)設(shè)置事故保安電源，以滿足事故保安負(fù)荷的連續(xù)供電。事故保安電源的類型：蓄電池組柴油發(fā)電機組可靠的外部獨立電源

畜電池組小結(jié)：廠用電源及其引接示意圖六、廠用電接線形式1、高壓廠用母線的接線接線形式：單母線分段接線，且按鍋爐分段。

將廠用母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負(fù)荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負(fù)荷也接在該段上，而該段母線由其對應(yīng)的發(fā)電機組供電。

對于大型鍋爐，每臺鍋爐可設(shè)兩段母線。什么叫按鍋爐分段？按鍋爐分段的優(yōu)點：（1）若某一段母線發(fā)生故障，只影響其對應(yīng)的一臺鍋爐運行，使事故影響范圍局限在一機一爐。（2）廠用電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流較小，有利于電氣設(shè)備選擇。（3）同一機爐的廠用電負(fù)荷接在同一段母線上，便于運行管理和安排檢修。2、低壓廠用母線的接線①低壓廠用母線，一般也采用按鍋爐分段原則。全廠公用性負(fù)荷：應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量及對供電可靠性要求，分別接在各段母線上，各段母線的負(fù)荷應(yīng)均勻分配。當(dāng)公用負(fù)荷較多、容量較大時，可設(shè)置公用母線段。第三節(jié)不同類型發(fā)電廠的廠用電接線一、火電廠的廠用電接線火力發(fā)電廠的機、爐以及燃料運輸和煤粉制備等系統(tǒng)，輔助機械較多，容量大，范圍廣。多采用6kV和380／220V兩級電壓，以單母線接線形式組成廠用電系統(tǒng)，根據(jù)按鍋爐分段原則分配廠用各級負(fù)荷。1、300MW機組高壓廠用電接線方案1：不設(shè)公用負(fù)荷母線段發(fā)電廠公用負(fù)荷指的是那些不是以機組為單元,而是為全廠服務(wù)的公用系統(tǒng)的負(fù)荷,如壓縮空氣系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等。公用負(fù)荷和機組的單元負(fù)荷同樣事關(guān)機組的安全運行

優(yōu)點：公用負(fù)荷分接于不同機組變壓器上，供電可靠性高，投資省。缺點：機組工作母線清洗時，將影響公用負(fù)荷的備用。機組1發(fā)電時，必須安裝好機組2的廠用配電裝置。G6KV1A6KV1BT1啟動備用變壓器廠用高壓變壓器去G2T01、300MW機組高壓廠用電接線G6KV1BT1T1啟動備用變壓器廠用高壓變壓器6KV1A6KV公用16KV公用2T0方案2：設(shè)公用負(fù)荷母線段優(yōu)點：各單元機組獨立性強，便于機組母線清掃。缺點：工作變壓器和備用變壓器容量較大，投資大。舉例：2、600MW機組高壓廠用電接線方案1：高壓設(shè)6kV一個電壓等級G6kV1A6kV1B6kVC16kVC2T1T2T3T至G2公用負(fù)荷母線公用備用變壓器工作變壓器2、600MW機組高壓廠用電接線方案2：高壓設(shè)10kV和3kV兩個電壓等級G10kV1A13kV1A2T1AT3kV1B2T1B10kV1B1220KVT12AT12B600MW

啟動備用變壓器G2廠用啟動備用變壓器平時不帶負(fù)荷。3、1000MW機組高壓廠用電接線高壓設(shè)10kV一個電壓等級每臺機組設(shè)高壓廠用工作母線4段。G10kV1A10kV1BT1AT10kV1DT1B10kV1C220KVT12AT12B1000MW

啟動備用變壓器G2廠用“十一五”國家級規(guī)劃教材二、水電廠廠用電接線

對水電廠來說，廠用電負(fù)荷屬最重要負(fù)荷之一。水電廠廠用機械的數(shù)量、容量及重要程度等與機組容量有關(guān)，并受水頭、流量和水輪機型式以及運行方式等條件影響。一般水電廠最基本的廠用負(fù)荷是水輪機調(diào)速系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)油泵、壓縮空氣系統(tǒng)的空氣壓縮機、發(fā)電機冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的水泵、全廠輔助機械系統(tǒng)的電動機、閘門啟閉設(shè)備、照明及水利樞紐等設(shè)施用電。

水電廠的廠用電接線也都采用單母線分段形式。中、小型水電廠通常廠用母線只分為兩段，由兩臺廠用變壓器以暗備用方式給兩段廠用母線供電；大容量水電廠，廠用母線則按機組臺數(shù)分段，每段由單獨廠用變壓器供電，并設(shè)置專用備用變壓器。為了供給廠外壩區(qū)閘門及水利樞紐防洪、灌溉取水、船閘或升船機、筏道、魚梯等設(shè)施用電，可設(shè)專用壩區(qū)變壓器，按其距主廠房遠(yuǎn)近、負(fù)荷大小以及發(fā)電機電壓等條件，可采用6kV或10kV電壓供電，其余廠用電負(fù)荷均以380/220V供電。備用電源“十一五”國家級規(guī)劃教材

該廠裝有4臺發(fā)電機組，具有6kV大容量電動機拖動的壩區(qū)機械設(shè)備，且距廠房較遠(yuǎn)，同時水庫還兼有防洪、航運等任務(wù)，因此，廠用電采用6kV及380V兩級電壓?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材6kV公用系統(tǒng)為單母線分段接線，由高壓廠用變壓器T9和T10供電，備用方式為暗備用方式，每臺機組的廠用電負(fù)荷采用了380/220V電壓，分別由廠用變壓器T5~T8供電，從各自的發(fā)電機出口處引接。“十一五”國家級規(guī)劃教材

此外，還在2臺發(fā)電機組的出口處裝設(shè)了斷路器QF1和QF2，這樣，即使在全廠停運時，仍可以從電力系統(tǒng)取得廠用電源，即廠用電由變壓器T1或T4低壓側(cè)取得電源?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材三、變電站站用電接線

變電站的主要站用電負(fù)荷是變壓器冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和晶閘管整流設(shè)備，照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)，對500kV變電站，還包括高壓斷路器和隔離開關(guān)的操作機構(gòu)電源。盡管這些負(fù)荷的容量并不太大，但由于500kV變電站在電力系統(tǒng)中的樞紐地位，出于運行安全的考慮，其站用電系統(tǒng)必須具有高度的可靠性。小型變電站，大多只裝一臺站用變壓器，從變電站低壓母線上引接，站用變壓器二次側(cè)為380/220V中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

對于中型變電站或裝有調(diào)相機的變電站，通常都裝設(shè)2臺站用變壓器，分別接在變電站低壓母線的不同分段上，380V站用電母線采用低壓斷路器（即自動空氣開關(guān)）進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。小型變電站，大多只裝一臺站用變壓器，從變電站低壓母線上引接，站用變壓器二次側(cè)為380/220V中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)。500kV變電站必須裝設(shè)2臺或2臺以上的站用工作變壓器。當(dāng)有可靠的外接電源時，一般設(shè)置1臺與站用工作變壓器容量相同的備用變壓器作為備用電源，并且裝設(shè)備用電源自動投入裝置，以保證工作變壓器因故退出運行時，備用變壓器能自動投入運行。當(dāng)無可靠的外接電源時，可設(shè)1臺自啟動的柴油發(fā)電機組作為備用電源，其容量應(yīng)至少滿足主變壓器的冷卻裝置負(fù)荷和斷路器及隔離開關(guān)的操動機構(gòu)電源的需要?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材500kV變電站的站用電源引接方式，有下述三種：（1）由變電站內(nèi)主變壓器第三繞組引接，站用變壓器高壓側(cè)要選用較大斷流容量的開關(guān)設(shè)備，否則要加限流電抗器。（2）當(dāng)站內(nèi)有較低電壓母線時，一般由這類電壓母線上引接2個站用電源，這種站用電源引接方式具有經(jīng)濟性好和可靠性高的特點。（3）500kV變電站的外接站用電源多由附近的發(fā)電廠或變電站的低壓母線引接?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材圖5-9500kV變電站的站用電接線示意圖。第四節(jié)廠用變壓器的選擇一、了解發(fā)電廠主要廠用負(fù)荷及運行方式1、主要廠用負(fù)荷

發(fā)電廠的主要廠用電負(fù)荷與發(fā)電廠的類型、容量、燃料種類和供水條件等因素有關(guān)。2、廠用負(fù)荷運行方式“經(jīng)常”、“不經(jīng)?！薄ⅰ斑B續(xù)”、“短時”，“斷續(xù)”

經(jīng)常是指每天都要使用的負(fù)荷；不經(jīng)常是指僅在檢修、事故或機組起停期間使用的負(fù)荷；“經(jīng)常”與“不經(jīng)?！敝饕碚髟擃愗?fù)荷的使用機會?！斑B續(xù)”、“短時”、“斷續(xù)”等則用來區(qū)別負(fù)荷每次使用時間的長短。2、廠用負(fù)荷運行方式“連續(xù)”是指負(fù)荷每次連續(xù)運行在2h以上，“短時”是指負(fù)荷每次連續(xù)運行在10~120min，“斷續(xù)”是指負(fù)荷反復(fù)周期性地工作，每個工作周期不超過10min。區(qū)分廠用電負(fù)荷運行方式的目的是為了能選出既滿足要求且容量又不至于過大的變壓器。分類名稱負(fù)荷類別運行方式備注鍋爐負(fù)荷引風(fēng)機I送風(fēng)機I

用于送粉時為I排粉機I或II

經(jīng)常、連續(xù)無煤粉倉時為I磨煤機I或II

無煤粉倉時為I給煤機I或II

給粉機I

汽輪機負(fù)荷射水泵I用汽動給水泵凝結(jié)水泵I經(jīng)常、連續(xù)就無給水泵項循環(huán)水泵I

給水泵I不經(jīng)常、連續(xù)備用給水泵I

表5-1火電廠主要廠用電負(fù)荷及其類別“十一五”國家級規(guī)劃教材續(xù)表5-1火電廠主要廠用電負(fù)荷及其類別“十一五”國家級規(guī)劃教材電氣及公共負(fù)荷充電機II不經(jīng)常、連續(xù)

浮充電裝置II或保安經(jīng)常、連續(xù)空壓機II經(jīng)常、短時變壓器冷卻風(fēng)機II經(jīng)常、連續(xù)通信電源I經(jīng)常、連續(xù)事故保安負(fù)荷盤車電動機保安不經(jīng)常、連續(xù)

頂軸油泵保安不經(jīng)常、短時交流潤滑油泵保安不經(jīng)常、連續(xù)浮充電裝置保安經(jīng)常、連續(xù)機爐自控電源保安經(jīng)常、連續(xù)輸煤負(fù)荷輸煤皮帶II經(jīng)常、連續(xù)

碎煤機II經(jīng)常、連續(xù)篩煤機II經(jīng)常、連續(xù)續(xù)表5-1火電廠主要廠用電負(fù)荷及其類別“十一五”國家級規(guī)劃教材出灰負(fù)荷灰漿泵II經(jīng)常、連續(xù)

碎渣機II經(jīng)常、連續(xù)電氣除塵器II經(jīng)常、連續(xù)廠外水工負(fù)荷中央循環(huán)水泵I經(jīng)常、連續(xù)與工業(yè)水泵合用消防水泵I不經(jīng)常、短時時生活水泵負(fù)荷生活水泵II或III經(jīng)常、短時類別為II冷卻塔通風(fēng)機II經(jīng)常、連續(xù)

輔助車間負(fù)荷化學(xué)水處理室I或II經(jīng)常（或短時）、連續(xù)大于300MW機中央修配間III經(jīng)常、連續(xù)組時，化學(xué)水處電氣試驗室III不經(jīng)常、短時理室負(fù)荷類別為I起重機械III不經(jīng)常、斷續(xù)

“十一五”國家級規(guī)劃教材二、廠用電負(fù)荷的計算

（1）經(jīng)常連續(xù)運行的負(fù)荷應(yīng)全部計入。如引風(fēng)機、送風(fēng)機、給水泵、排粉機、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、真空泵等用的電動機。（2）連續(xù)而不經(jīng)常運行的負(fù)荷亦應(yīng)計入。如充電機、備用勵磁機、事故備用油泵、備用電動給水泵等用的電動機。（3）經(jīng)常而斷續(xù)運行的負(fù)荷亦應(yīng)計入。如疏水泵、空氣壓縮機等用的電動機。（4）短時斷續(xù)而又不經(jīng)常運行的負(fù)荷一般不予計算。如行車、電焊機等。但在選擇變壓器時，變壓器容量應(yīng)留有適當(dāng)裕度。（5）由同一臺變壓器供電的互為備用的設(shè)備，只計算同時運行的臺數(shù)。（6）對于分裂繞組變壓器，其高壓繞組、低壓繞組的負(fù)荷應(yīng)分別計算。(一）廠用電負(fù)荷的計算原則

“十一五”國家級規(guī)劃教材（1）換算系數(shù)法。廠用電負(fù)荷的計算方法常采用換算系數(shù)法，按下式計算

（5-1）（5-2）(二）廠用電負(fù)荷的計算方法

S－該廠用分段母線上的計算負(fù)荷(kVA)P－電動機的計算功率(應(yīng)根據(jù)前面提到的其運行方式和特點來確定)K－換算系數(shù)，可取表5-2所列的數(shù)值Km－同時系數(shù)“十一五”國家級規(guī)劃教材KL－負(fù)荷率(考慮到電機實際不滿載)η－效率cosφ－功率因數(shù)

表5-2換算系數(shù)機組容量（MW）≤125≥200給水泵及循環(huán)水泵電動機1.01.0凝結(jié)水泵電動機0.81.0其他高壓電動機及低壓廠用變壓器（kV·A）0.80.85其他低壓電動機0.80.7“十一五”國家級規(guī)劃教材

電動機的計算功率P，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的運行方式及特點確定。1）對經(jīng)常、連續(xù)運行的設(shè)備和連續(xù)而不經(jīng)常運行的設(shè)備，即連續(xù)運行的電動機均應(yīng)全部計入，按下式計算（5-3）式中PN，為電動機額定功率（kW）。2）對經(jīng)常短時及經(jīng)常斷續(xù)運行的電動機應(yīng)按下式計算（5-4）

3）對不經(jīng)常短時及不經(jīng)常斷續(xù)運行的設(shè)備，一般可不予計算（5-5）“十一五”國家級規(guī)劃教材

這類負(fù)荷如行車、電焊機等。在選擇變壓器容量時由于留有裕度，同時亦考慮到變壓器具有較大的過載能力，所以該類負(fù)荷可以不予計入。但是，若經(jīng)電抗器供電時，因電抗器一般為空氣自然冷卻，過載能力很小，這些設(shè)備的負(fù)荷均應(yīng)全部計算在內(nèi)。

4）對修配廠的用電負(fù)荷，通常按下式計算（5-6）

為全部電動機額定功率總和（kW）

為其中最大5臺電動機的額定功率之和（kW）。“十一五”國家級規(guī)劃教材5）煤場機械負(fù)荷中，對大型機械應(yīng)根據(jù)機械工作情況具體分析確定。對中、小型機械，則按下式計算（5-7）

(5-8)(5-9)

為其中最大3臺電動機的額定功率之和（kW）翻斗機

輪斗機

“十一五”國家級規(guī)劃教材6）對照明負(fù)荷計算式為

(5-10)Kd為需要系數(shù)，一般取0.8~1.0；PA為安裝容量（kW）

（2）軸功率法。廠用電負(fù)荷用軸功率法進行計算。軸功率法的算式為

(5-11)Km為同時率，新建電廠取0.9，擴建電廠取0.95Pmax為最大運行軸功率（kW）；為對應(yīng)于軸功率的電動機功率因數(shù)；為對應(yīng)于軸功率的電動機效率；為低壓廠用計算負(fù)荷之和（kV·A）?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材三、廠用變壓器的選擇

(一）額定電壓

廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引接處的電壓確定，變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。(二）工作變壓器的臺數(shù)和型式

工作變壓器的臺數(shù)和型式與廠用高壓母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段數(shù)又與廠用高壓母線的電壓等級有關(guān)。當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級時，一般分2段；200MW以上機組可分4段；當(dāng)10kV與3kV電壓等級同時存在時，則分4段（10kV2段和3kV2段）?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級時，高壓廠用工作變壓器可選用1臺全容量的低壓分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供2段母線；或選用2臺50%容量的雙繞組變壓器，分別供2段母線。當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級時，一般分2段；對于200MW以上機組可分4段；對于200MW以上機組，高壓廠用工作變壓器可選用2臺低壓分裂繞組變壓器，分別供四段母線；當(dāng)出現(xiàn)10kV和3kV兩種電壓等級時，高壓廠用工作變壓器可選用2臺50%容量的三繞組變壓器，分別供四段母線?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材(三）廠用變壓器的容量

廠用變壓器的容量必須滿足廠用電機械從電源獲得足夠的功率。因此，對高壓廠用工作變壓器的容量應(yīng)按高壓廠用計算負(fù)荷的110%與低壓廠用計算負(fù)荷之和進行選擇；而低壓廠用工作變壓器的容應(yīng)留有10%左右的裕度。（1）高壓廠用工作變壓器容量。當(dāng)為雙繞組變壓器時按下式選擇容量

(5-12)SH為高壓廠用計算負(fù)荷之和；SL為低壓廠用計算負(fù)荷之和。“十一五”國家級規(guī)劃教材

當(dāng)選用分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應(yīng)滿足高壓繞組(5-13)

分裂繞組(5-14)S1N為廠用變壓器高壓繞組額定容量（kV·A）；S2N為廠用變壓器分裂繞組額定容量（kV·A）；SC為廠用變壓器分裂繞組計算負(fù)荷（kV·A）；Sr為分裂繞組兩分支重復(fù)計算負(fù)荷（kV·A）?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

（2）高壓廠用備用變壓器容量。高壓廠用備用變壓器或啟動變壓器應(yīng)與最大一臺高壓廠用工作變壓器的容量相同；低壓廠用備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺低壓廠用工作變壓器容量相同。

（3）低壓廠用工作變壓器容量?？砂聪率竭x擇變壓器容量

(5-15)S為低壓廠用工作變壓器容量（kV·A）；為變壓器溫度修正系數(shù)。一般對裝于屋外或由屋外進風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，可取=1，但宜將小間進出風(fēng)溫差控制在10℃以內(nèi)；對由主廠房進風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，當(dāng)溫度變化較大時，隨地區(qū)而異，應(yīng)當(dāng)考慮溫度進行修正?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負(fù)荷的因素外，還應(yīng)考慮：①電動機自啟動時的電壓降；②變壓器低壓側(cè)短路容量；③留有一定的備用裕度。

變壓器的阻抗是廠用工作變壓器的一個重要指標(biāo)。廠用工作變壓器的阻抗要求比一般電力變壓器的阻抗大，這時因為要限制變壓器低壓側(cè)的短路容量，否則將影響到開關(guān)設(shè)備的選擇，一般要求阻抗應(yīng)大于10%；但是，阻抗過大又將影響廠用電動機的自啟動。(四）廠用變壓器的阻抗

“十一五”國家級規(guī)劃教材

廠用工作變壓器如果選用分裂繞組變壓器，則能在一定程度上緩解上述矛盾，因為分裂組變壓器在正常工作時具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路時則具有較大的阻抗。例5-1:某發(fā)電廠有2臺300MW汽輪發(fā)電機組，每臺機組廠用電從各自單元機組的變壓器低壓側(cè)引接一臺廠用高壓工作變壓器。6kV負(fù)荷統(tǒng)計見表5-3。試選擇該廠用高壓變壓器。廠用變壓器的選擇舉例解：（1）形式的選擇

該廠用變壓器選用低壓分裂變壓器，電壓比為18/6-6kV。6kVⅠA6kVⅠBG1380vⅠ號廠用高壓變壓器（2）I號廠用變壓器容量的確定6kV負(fù)荷統(tǒng)計見下表：（用換算系數(shù)法計算）ⅠA/ⅠB段高壓側(cè)負(fù)荷計算：K=1ⅠA段高壓側(cè)負(fù)荷：K=0.85ⅠB段高壓側(cè)負(fù)荷：重復(fù)負(fù)荷：6kVⅠA6kVⅠBG1380vⅠ號廠用高壓變壓器ⅠA/ⅠB段低壓側(cè)負(fù)荷計算：ⅠA段低壓側(cè)負(fù)荷：ⅠB段低壓側(cè)負(fù)荷：重復(fù)容量：6kVⅠA6kVⅠBG1380vⅠ號廠用高壓變壓器各分裂繞組計算負(fù)荷：ⅠA段：ⅠB段：高壓繞組計算負(fù)荷：選擇分裂繞組變壓器容量：40000/2×20000重復(fù)容量：6kVⅠA6kVⅠBG1380vⅠ號廠用高壓變壓器“十一五”國家級規(guī)劃教材一、廠用機械特性和電力拖動運動方程

發(fā)電廠中廠用機械設(shè)備的機械特性（即阻轉(zhuǎn)矩或叫負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mm與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系）可歸納為兩種類型：其一，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性;其二，具有非線性上升的負(fù)載轉(zhuǎn)矩機械特性。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性

即負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mm與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mm保持不變。比如火電廠中的磨煤機、碎煤機、輸煤皮帶、絞車、起重機等就屬于這類機械。如圖5-10中曲線1所示。第五節(jié)廠用電動機的選擇和自啟動校驗“十一五”國家級規(guī)劃教材圖5-10廠用機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性“十一五”國家級規(guī)劃教材

（5-16）

M*m0-負(fù)載轉(zhuǎn)矩標(biāo)么值(以機械在額定出力時的額定轉(zhuǎn)矩為基準(zhǔn)值）M*m0-與轉(zhuǎn)速n無關(guān)的摩擦起始負(fù)載轉(zhuǎn)矩標(biāo)么值，一般取成0.15n*-轉(zhuǎn)速的標(biāo)么值(以同步轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)值)Α-負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)矩變化的系數(shù)，一般等于2

即負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mm與轉(zhuǎn)速n有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mm與n的二次方或高次方成比例，具有非線性上升關(guān)系。比如火電廠中的風(fēng)機、油泵就屬于這類機械。如圖5-10中曲線2所示。

變轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性

“十一五”國家級規(guī)劃教材

由電動機和廠用機械設(shè)備組成的電力拖動系統(tǒng)是一個機械運動系統(tǒng)，其中有能量、功率和轉(zhuǎn)矩的傳遞。代表運動特征的量是轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩M、角速度以及時間t等。電動機產(chǎn)生的電磁拖動轉(zhuǎn)矩，用以克服機械負(fù)荷的阻轉(zhuǎn)距后的剩余轉(zhuǎn)矩，就會使機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生加速運動，其旋轉(zhuǎn)運動的方程式為

(5-17)

為電動機產(chǎn)生的電磁拖動轉(zhuǎn)矩（N·m）；為機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，或稱阻轉(zhuǎn)矩（N·m）；為慣性轉(zhuǎn)矩，或稱加速轉(zhuǎn)矩（N·m）；J為包括電動機在內(nèi)的整個機組的轉(zhuǎn)動慣量（kg·m2）；為機組旋轉(zhuǎn)角速度，?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

機組的轉(zhuǎn)動慣量J是機組旋轉(zhuǎn)部分慣性的量度，在電力拖動計算中常采用飛輪慣量，二者關(guān)系式為(5-18)

則實用計算運動方程式為

(5-19)由上式可分析電動機的工作狀態(tài)：（1）當(dāng)時，，則n=0或n=常數(shù)，即電動機靜止或等速旋轉(zhuǎn)，拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)；（2）當(dāng)時，，拖動系統(tǒng)處于加速狀態(tài)；（3）當(dāng)時，，拖動系統(tǒng)處于減速狀態(tài)?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材二、廠用電動機的類型及其特點

異步電動機的機械特性是指電動機的電磁轉(zhuǎn)矩Me與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系，即。將異步電動機的特性曲線與被拖動的機械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線繪于一張圖上，如圖5-11所示。(一）異步電動機圖5-11異步電動機和機械設(shè)備的機械特性曲線“十一五”國家級規(guī)劃教材

由圖可見，該拖動系統(tǒng)初始時電動機轉(zhuǎn)動的啟動轉(zhuǎn)矩必須大于被拖動機械在時的起始負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，并且在啟動過程中，任一轉(zhuǎn)速下都應(yīng)有使剩余轉(zhuǎn)矩為正，方能順利地把機械設(shè)備拖動到穩(wěn)定運行狀態(tài)?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

圖5-11中以豎線條示出電動機對于=定值的設(shè)備剩余轉(zhuǎn)矩。只有當(dāng)電動機與廠用負(fù)荷相等，即工作在兩條曲線的交點上（2或1）時，拖動系統(tǒng)才能穩(wěn)定運行。

異步電動機的啟動，一般不需要特殊設(shè)備，而采用直接啟動方式，啟動時的轉(zhuǎn)矩為額定啟動轉(zhuǎn)矩，啟動時間短，但是啟動電流可達額定電流的4~7倍，這不僅使電源電壓在啟動時發(fā)生顯著下降，而且更會引起電動機發(fā)熱，特別在機組轉(zhuǎn)動慣量較大，剩余轉(zhuǎn)矩較小，啟動緩慢的情況下更為嚴(yán)重。因此，對啟動困難的廠用機械設(shè)備如引風(fēng)機、磨煤機、排粉機等相配套的電動機，必要時需進行啟動校驗。“十一五”國家級規(guī)劃教材

在發(fā)電廠中廣泛使用的鼠籠式異步電動機有三種結(jié)構(gòu)形式，即單鼠籠式、深槽式和雙鼠籠式。后兩種具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流較小等較好的啟動性能。繞線式異步電動機最大特點是可以均勻地?zé)o級調(diào)速，如采用轉(zhuǎn)子電路內(nèi)引入感應(yīng)電動勢的串級調(diào)速；也可以在轉(zhuǎn)子電路串接電阻進行調(diào)整，即借助調(diào)節(jié)電阻使其在一定范圍內(nèi)改變轉(zhuǎn)速、啟動轉(zhuǎn)矩和啟動電流?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

同步電動機具有以下特點：（1）采用直流勵磁，可以工作在“超前”或“滯后”的不同運行狀態(tài)。當(dāng)工作在“超前”運行狀態(tài)時，它可以提高廠用電系統(tǒng)的功率因數(shù)，同時減小廠用電系統(tǒng)的損耗和電壓損失。（2）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并需附加一套勵磁系統(tǒng)。（3）對電壓波動不十分敏感，因其轉(zhuǎn)矩與電壓成正比，而異步電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，并且裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置且能強行勵磁，從而在電壓降低時，仍能維持其運行穩(wěn)定性。

(二）同步電動機“十一五”國家級規(guī)劃教材

同步電動機啟動、控制均較麻煩，啟動轉(zhuǎn)矩不大，在廠用電系統(tǒng)中，只在大功率低轉(zhuǎn)速的機械上有時采用，例如循環(huán)水泵等設(shè)備。(三）直流電動機

直流電動機具有以下特點：（1）借助調(diào)節(jié)磁場電流，可在大范圍內(nèi)均勻而平滑地調(diào)速，且調(diào)速電阻器消耗較省。（2）啟動轉(zhuǎn)矩較大。（3）不依賴廠用交流電源。直流電動機用于對調(diào)速性能和啟動性能要求較高的廠用機械，如給粉機。此外，直流電動機還用于事故保安負(fù)荷中的汽輪機直流備用潤滑油泵等。但直流電動機制造工藝復(fù)雜、成本高、維護量大、工作可靠性也較差。“十一五”國家級規(guī)劃教材三、廠用電動機選擇

（1）型式選擇廠用電動機一般都采用交流電動機。只有要求在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速及當(dāng)廠用交流電源消失后仍要求工作的設(shè)備才選擇直流電動機。只有對反復(fù)、重載啟動或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機械，如吊車、抓斗機等才選用線繞式電動機或同步電動機。對200MW以上機組的大容量輔機，為了提高運行的經(jīng)濟性可采用雙速電動機。廠用電動機的防護型式應(yīng)與周圍環(huán)境條件相適應(yīng)，根據(jù)發(fā)電廠廠用設(shè)備安置地點可分別選用開啟式、防護式、封閉式及防爆式等型式?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

（2）容量選擇選擇拖動廠用機械的電動機時，其電壓應(yīng)與供電網(wǎng)絡(luò)電壓相一致，電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)符合被拖動設(shè)備的要求，電動機容量ＰＮ必須滿足在額定電壓和額定轉(zhuǎn)速下大于滿載工作的機械設(shè)備軸功率ＰＳ，并留有適當(dāng)?shù)膬?，?/p>

(kW)(5-20)式中，PN為電動機額定容量（kW）；PS為被拖動機械設(shè)備軸功率(kW)。“十一五”國家級規(guī)劃教材二、電動機的自啟動校驗

廠用電系統(tǒng)中運行的電動機，當(dāng)突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機轉(zhuǎn)速就會下降，甚至?xí)Ｖ惯\行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電動機失去電壓以后，不與電源斷開，在很短時間（一般在0.5~1.5s）內(nèi)，廠用電壓又恢復(fù)或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時，電動機惰行尚未結(jié)束，又自動啟動恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運行，這一過程稱為電動機的自啟動。若參加自啟動的電動機數(shù)量多、容量大時，啟動電流過大，可能會使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下降，甚至引起電動機過熱，將危及電動機的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，因此必須進行電動機自啟動校驗。若經(jīng)校驗不能自啟動時，應(yīng)采取相應(yīng)的措施?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

根據(jù)運行狀態(tài)，自啟動可分為三類：（1）失壓自啟動。運行中突然出現(xiàn)事故，廠用電壓降低，當(dāng)事故消除、電壓恢復(fù)時形成的自啟動；（2）空載自啟動。備用電源處于空載狀態(tài)時，自動投入失去電源的工作母線段時形成的自啟動；（3）帶負(fù)荷自啟動。備用電源已帶一部分負(fù)荷，又自動投入失去電源的工作母線段時形成的自啟動。廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動，而廠用備用電源或啟動電源則需考慮失壓自啟動、空載自啟動及帶負(fù)荷自啟動等三種方式。

“十一五”國家級規(guī)劃教材

異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩Me(如圖5-12所示)與電壓U的平方成正比，即通常，異步電動機在額定電壓下運行時，其最大轉(zhuǎn)矩Memax約為額定轉(zhuǎn)矩MeN的2倍。即隨著電壓下降，電動機電磁轉(zhuǎn)矩將急劇下降。當(dāng)電壓下降到70％UN時，它的最大轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變?yōu)槿舸藭r電動機已經(jīng)帶有額定負(fù)載，則此刻的剩余轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)值，電動機受到制動而開始惰行，并最終可能停止運行。(一）電動機自啟動時廠用母線電壓最低限值

“十一五”國家級規(guī)劃教材圖5-12異步電動機轉(zhuǎn)矩與電壓、轉(zhuǎn)速的關(guān)系

“十一五”國家級規(guī)劃教材

出現(xiàn)惰行的電壓稱為臨界電壓Ucr，這時電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩M*emax恰好等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩M*m。根據(jù)可得于是(5-21)

通常，異步電動機的M*emax=1.8～2.4，所以U*cr=0.64～0.75，即電壓降低到額定電壓的64%～75%，電動機就開始惰行?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

為了系統(tǒng)能穩(wěn)定運行，規(guī)定電動機正常啟動時，廠用母線電壓的最低允許值為額定電壓的80％；電動機端電壓最低值為70％。

在自啟動時，為了保證廠用Ⅰ類負(fù)荷自啟動并同時考慮到機械慣性因素，規(guī)定廠用母線電壓在自啟動時，應(yīng)不低于下表5-4中的數(shù)值表5-4電動機自啟動要求的廠用母線最低電壓名

稱類

型自啟動電壓為額定電壓的百分值（%）高壓廠用母線高溫高壓電廠65~70①中壓電廠60~65①低壓廠用母線由低壓母線單獨供電電動機自啟動60由低壓母線與高壓母線串接供電電動機自啟動55“十一五”國家級規(guī)劃教材

(1)高壓電動機自啟動時的電壓校驗(假設(shè)成組電動機在電壓消失或下降后全部處于制動狀態(tài)，當(dāng)恢復(fù)供電后同時開始啟動，若忽略外電路所有元件的電阻，由于轉(zhuǎn)差率為1，其等值電阻也可忽略，向高壓廠用電變壓器供電的電源為無窮大電源，即電源母線電壓U*0=1。

如圖5-13所示為一組電動機經(jīng)廠用高壓變壓器自啟動的接線圖及等值電路。(各元件標(biāo)么值以廠用高壓變壓器的額定容量為基準(zhǔn)值)什么是電動機轉(zhuǎn)差率：電動機旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差（n1-n）稱為旋轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速之比的百分比叫做轉(zhuǎn)差率，用符號S表示。轉(zhuǎn)差率計算公式為：S=（n1-n）/n1×100%。轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個重要參數(shù)，習(xí)慣上用轉(zhuǎn)差率的大小來說明電動機的運行速度。電動機空載時轉(zhuǎn)差率很小，即轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)差率也增大。就是說，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差速隨負(fù)載而變。三相異步電動機的額定負(fù)載運行時，其轉(zhuǎn)差率很小，約為2%~6%。(二）電動機自啟動校驗圖5-13廠用電動機自啟動接線及等值電路

“十一五”國家級規(guī)劃教材

由圖5-13（b）可得電壓關(guān)系。（5-22）由此可得

（5-23）式中，I*為參加自啟動電動機的啟動電流標(biāo)幺值總和；U*0為電源母線電壓標(biāo)幺值，一般采用經(jīng)電抗器供廠用電時取1，采用無勵磁調(diào)壓變壓器時取1.05，采用有載調(diào)壓變壓器時取1.1；x*t為廠用變壓器或電抗器的電抗標(biāo)幺值；X*m為參加自啟動電動機的等值電抗標(biāo)幺值?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材

電動機自啟動開始瞬間，高壓廠用母線上的電壓為（5-24）則自啟動開始瞬間廠用母線上的電壓為（5-25）

對一臺靜止的電動機，在啟動瞬間的電抗有的關(guān)系。如果所有自啟動的電動機取一個平均的啟動電流倍數(shù)Kav，則全部電動機折算后的等值總電抗可寫為（5-26）“十一五”國家級規(guī)劃教材

將式（5-26）代入式（5-25）則自啟動開始瞬間廠用母線上的電壓為（5-27）其中為自啟動時電動機的容量標(biāo)么值

由上式計算出的廠用母線的電壓(標(biāo)么值)不應(yīng)低于允許值，才能保證電動機順利啟動?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材(2)高、低壓電動機經(jīng)高壓廠用變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動母線電壓校驗。圖5-14表示廠用高、低壓變壓器串聯(lián)，高、低壓電動機同時自啟動的等效電路。假設(shè)高壓母線已帶有負(fù)荷，自啟動過程中繼續(xù)運行。在這種情況下，應(yīng)對高壓廠用母線電壓和低壓廠用母線電壓分別進行校驗。圖5-14廠用高、低壓電動機同時自啟動的等值電路“十一五”國家級規(guī)劃教材1）高壓廠用母線電壓U*1的校驗。由圖5-14可知電壓關(guān)系，得

（5-28）電動機自啟動時，通過高壓廠用變壓器的電流為（5-29）式中“十一五”國家級規(guī)劃教材

故通過高壓廠用變壓器的電流為

因為項所占比重很小，可以略去，且K0=1，將代入電壓關(guān)系式（5-28）中，即得而

“十一五”國家級規(guī)劃教材

故有（5-30）式中：S*H為高壓廠用母線的合成負(fù)荷標(biāo)幺值。當(dāng)高壓廠用變壓器采用分裂繞組變壓器時，高壓繞組額定容量為S1N，分裂繞組額定容量為S2N，即（5-31）“十一五”國家級規(guī)劃教材2）

低壓廠用母線電壓校驗。假設(shè)低壓母線帶有負(fù)荷，低壓廠用變壓器容量為St2，由電壓關(guān)系可得（5-32）代入電壓關(guān)系式，可得（5-33）

又因

“十一五”國家級規(guī)劃教材

由前面計算結(jié)果可知，電動機自啟動時廠用母線上的電壓不僅與變壓器的電抗和容量有關(guān)，而且與總啟動電流倍數(shù)和參加自啟動的電動機容量有關(guān)。因此，若把廠用母線最低允許自啟動電壓當(dāng)作已知值，則可由

式反過來計算出自啟動時，最大允許電動機總?cè)萘繛椋海?-35）（5-