2023學(xué)年完整公開(kāi)課版廠用電

電氣設(shè)備及運(yùn)行主講：劉赟電氣教研室廠（站）用電系統(tǒng)運(yùn)行PART7.2廠用電引入上一章我們學(xué)習(xí)的電氣主接線各種典型形式的接線特點(diǎn)、運(yùn)行方式、有關(guān)操作、適用條件等。發(fā)電廠發(fā)出的電能大部分都是通過(guò)電氣主接線送到外部系統(tǒng)或用戶，但是發(fā)電廠不僅是一個(gè)發(fā)電單位，也是一個(gè)用電單位.如發(fā)電廠的鍋爐要正常運(yùn)行，需要很多附屬機(jī)械為其服務(wù)，比如輸煤皮帶、磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等等，這些機(jī)械的用電從哪里來(lái)?怎么引接？如何分配?這就是我們今天要解決的問(wèn)題。廠用電發(fā)電廠和變電所的自用電，是指發(fā)電廠或變電站在生產(chǎn)或輸送電能過(guò)程中，為了保證主體設(shè)備(鍋爐、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，變壓器等)和輔助設(shè)備的正常運(yùn)行，發(fā)電廠或變電所自身所使用的電能，一般簡(jiǎn)稱為自用電。本章是以火電廠為重點(diǎn)，講述自用電負(fù)荷的分類、廠用電壓確定、廠用電源的取得以及各種類型發(fā)電廠和變電所的廠用電接線特點(diǎn)。廠用電1廠用電負(fù)荷的分類（1）發(fā)電廠的主要廠用機(jī)械在發(fā)電廠中，為保證主體設(shè)備比如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、鍋爐等的正常運(yùn)行，需要很多機(jī)械為其服務(wù)。這些機(jī)械我們稱為自用機(jī)械或廠用機(jī)械。不同類型的發(fā)電廠，有不同的自用機(jī)械現(xiàn)分述如下：1)火電廠的主要自用機(jī)械①煤場(chǎng)和輸煤系統(tǒng)的機(jī)械：抓斗起重機(jī)、破碎機(jī)、篩分機(jī)械、電磁分離器、計(jì)量機(jī)械、輸煤皮帶等。②制粉機(jī)械：給煤機(jī)、磨煤機(jī)、粗粉分離器、細(xì)粉分離器、引風(fēng)機(jī)、螺旋輸粉機(jī)等。③鍋爐的附屬機(jī)械：吸風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、三次風(fēng)機(jī)等。④汽機(jī)的附屬機(jī)械：頂軸油泵、除氧器中繼泵、交流潤(rùn)滑油泵、汽機(jī)直流潤(rùn)滑油泵、射水泵、凝結(jié)水泵、凝結(jié)水升壓泵、循環(huán)水泵、給水泵、盤車電動(dòng)機(jī)等。⑤保證變壓器冷卻的機(jī)械：變壓器冷卻用風(fēng)機(jī)、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻油泵等。⑥其他廠用機(jī)械：通信設(shè)備用電和化學(xué)水處理車間的附屬機(jī)械、熱電廠熱網(wǎng)的給水泵、熱網(wǎng)凝結(jié)水泵、備用勵(lì)磁機(jī)、疏水泵、化學(xué)凈水處理、電氣除塵等。廠用電廠用電廠用電廠用電廠用電廠用電二、水電廠的主要自用機(jī)械1)水輪發(fā)電機(jī)組的附屬機(jī)械：調(diào)速及潤(rùn)滑系統(tǒng)的油泵、發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)及機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)的水泵、行車等。2)保證變壓器冷卻的機(jī)械：變壓器冷卻用風(fēng)機(jī)、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻油泵等。3)大壩及其船閘設(shè)備的附屬機(jī)械：閘門啟閉機(jī)、升船機(jī)、起重機(jī)等。4)其它附屬機(jī)械：供水泵、排水泵、修配廠設(shè)備等。廠用電2、自用電負(fù)荷的分類根據(jù)自用機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中的作用及突然供電中斷時(shí)，對(duì)人身、設(shè)備、生產(chǎn)的影響即它在電廠生產(chǎn)過(guò)程中的重要性可分為下列5類：(1)Ⅰ類負(fù)荷指短時(shí)停電，會(huì)影響人身安全，造成貴重設(shè)備損壞，使生產(chǎn)停頓或發(fā)電量大量下降等嚴(yán)重后果的自用負(fù)荷。例如火電廠中的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)、主變壓器強(qiáng)油水冷電源、硅整流裝置、給粉機(jī)等。水電廠中水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器，壓油泵，潤(rùn)滑油泵，空氣壓縮機(jī)等。Ⅰ類負(fù)荷的要求：通常都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，且分別接到兩個(gè)獨(dú)立電源的母線上，并配置備用電源自動(dòng)投入裝置，當(dāng)一個(gè)電源斷電后，另一個(gè)電源就立即自動(dòng)投入。除此之外，還應(yīng)保證Ⅰ類負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)能可靠自啟動(dòng)。廠用電Ⅰ類負(fù)荷電動(dòng)給水泵送風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)循環(huán)水泵廠用電(2)Ⅱ類負(fù)荷Ⅱ類負(fù)荷指允許短時(shí)停電(幾秒至幾分鐘)，經(jīng)人工操作恢復(fù)供電后，不會(huì)造成生產(chǎn)紊亂的自用負(fù)荷。例如火電廠的浮充電裝置、輸煤設(shè)備機(jī)械、工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤系統(tǒng)、化學(xué)水處理設(shè)備等。水電廠中絕大多數(shù)廠用電動(dòng)機(jī)都屬于廠用Ⅱ類負(fù)荷。Ⅱ類負(fù)荷的要求：應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，一般備用電源可以采用手動(dòng)切換方式投入。工業(yè)水泵輸煤設(shè)備廠用電(3)Ⅲ類負(fù)荷Ⅲ類負(fù)荷指較長(zhǎng)時(shí)間(一般是幾小時(shí))停電不會(huì)直接影響發(fā)電廠生產(chǎn)的負(fù)荷。例如中央修配廠、修理間、試驗(yàn)室、油處理設(shè)備等。Ⅲ類負(fù)荷的要求：一般由一個(gè)電源供電。如果經(jīng)濟(jì)許可，也可以采用兩個(gè)電源供電。油處理裝置廠用電(4)不停電負(fù)荷(“0Ⅰ”類負(fù)荷)指機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行到停機(jī)全過(guò)程中以及停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，需要進(jìn)行連續(xù)供電的負(fù)荷。例如實(shí)時(shí)控制用計(jì)算機(jī)、調(diào)度通信和遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備等負(fù)荷。廠用電不停電負(fù)荷的要求：首先要求它具備快速切換特性，其次要求正常運(yùn)行時(shí)不停電電源與電網(wǎng)隔離，并且有恒頻恒壓特性。一般采用由蓄電池組經(jīng)逆變裝置（UPS）供電。蓄電池組廠用電(5)事故保安負(fù)荷事故保安負(fù)荷是發(fā)生全廠停電時(shí)，需要繼續(xù)供電的負(fù)荷。這些負(fù)荷一般是為了保證機(jī)爐的安全停運(yùn)、事故過(guò)后能很快地重新啟動(dòng)，或者為了防止危及人身安全等原因而設(shè)置的。按事故保安負(fù)荷對(duì)供電電源的不同要求，可分為以下兩類：蓄電池組1)直流保安負(fù)荷(“0Ⅱ”類負(fù)荷)直流保安負(fù)荷主要有發(fā)電機(jī)氫密封直流油泵、汽輪機(jī)直流潤(rùn)滑油泵、事故照明等等。直流保安負(fù)荷一般由蓄電池組供電。廠用電(5)事故保安負(fù)荷2)交流保安負(fù)荷(“0Ⅲ”類負(fù)荷)。交流保安負(fù)荷主要有各種輔機(jī)的潤(rùn)滑油泵、交流潤(rùn)滑油泵、頂軸油泵、功率為200MW及以上機(jī)組的汽機(jī)盤車電動(dòng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的電動(dòng)盤車裝置等。交流保安負(fù)荷平時(shí)由交流廠用電供電，一旦失去交流廠用電時(shí)，要求由交流保安電源供電。為保證它的供電可靠性，交流保安電源一般從系統(tǒng)中專門引接一條專線即外部獨(dú)立電源來(lái)供電?，F(xiàn)在也還有采用快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組供電方式。柴油發(fā)電機(jī)組一般把廠用變壓器以下的所有的廠用負(fù)荷供電網(wǎng)絡(luò)稱為廠用電系統(tǒng)廠用電3.廠用電率發(fā)電廠在一定時(shí)間(一個(gè)月或者一年)內(nèi)，廠用電所消耗的電能占同一時(shí)期內(nèi)發(fā)電廠總發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為發(fā)電廠的廠用電率(Kcy%)，其計(jì)算公式如下：式中Acy———發(fā)電廠的廠用電量，kw.h；AG———發(fā)電廠的總發(fā)電量，kw.h。廠用電率是衡量發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益的主要指標(biāo)之一。原則上要求盡量降低廠用電量，增加對(duì)系統(tǒng)的供電量，以提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)電廠類型的不同，自用負(fù)荷的大小也不一樣，一般熱電廠比水電廠大得多，水電廠的廠用電率約為0.5%～2.0%，熱電廠的廠用電率約為8%～10%，凝汽式火電廠的廠用電率約為5%～8%。廠用電11.3.2發(fā)電廠的廠用電接線廠用電接線的設(shè)計(jì)原則廠用電接線的設(shè)計(jì)原則與主接線設(shè)計(jì)基本相同（1）保證對(duì)負(fù)荷供電的連續(xù)可靠性；（2）能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求；（3）注意經(jīng)濟(jì)性并適當(dāng)考慮發(fā)展余地。廠用電1.廠用電電壓的確定：發(fā)電廠的廠用負(fù)荷主要有電動(dòng)機(jī)和照明兩大類。廠用負(fù)荷的供電電壓，主要取決于發(fā)電機(jī)的額定容量、額定電壓、機(jī)爐附屬設(shè)備所使用電動(dòng)機(jī)的容量和數(shù)量等諸多因素。各種廠用負(fù)荷的容量相差極大(例如大功率電動(dòng)機(jī)可達(dá)1000KW以上，而小功率電動(dòng)機(jī)不足1kw)一般廠用電采用兩級(jí)電壓：高壓廠用電電壓:采用3KV、6KV、10KV。發(fā)電機(jī)容量為60MW及以下的機(jī)組，發(fā)電機(jī)電壓為10.5KV時(shí)，高壓廠用電電壓可采用3KV；發(fā)電機(jī)容量為100～300MW的機(jī)組，宜采用6KV；發(fā)電機(jī)容量為600MW的機(jī)組，可根據(jù)工程具體條件采用6KV一種或3KV、10KV兩種高壓廠用電電壓。低壓廠用電壓:采用380V/220V為宜。200kW以下電動(dòng)機(jī)用380V,照明用220V廠用電廠用電2、廠用供電電源及其引接方式在發(fā)電廠中，為了保證廠用電供電的可靠性，一般除了需要設(shè)置工作電源外，同時(shí)還要設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源和事故保安電源、不停電電源。下面分別介紹各種電源及取得方式：(1)、廠用電工作電源及其引接方式發(fā)電廠的廠用工作電源是保證正常運(yùn)行的基本電源。1)設(shè)有發(fā)電機(jī)電壓母線的引接：高壓工作電源由對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)所接發(fā)電機(jī)電壓母線段上引接，供給接在本段母線上的機(jī)組廠用負(fù)荷，若發(fā)電機(jī)電壓與高壓廠用母線電壓為同一電壓等級(jí)時(shí)，應(yīng)由發(fā)電機(jī)電壓母線經(jīng)電抗器引接到高壓廠用母線，見(jiàn)圖中虛線所示。這種方式適用于中、小容量的發(fā)電廠。廠用電廠用電2)當(dāng)發(fā)電機(jī)和變壓器為單元接線時(shí)的引接：廠用高壓工作電源一般由主變壓器低壓側(cè)引接，供給該機(jī)組的廠用電負(fù)荷。a)發(fā)電機(jī)額定功率為125MW及以下時(shí)，在廠用分支上宜裝設(shè)斷路器。也可采用滿足動(dòng)穩(wěn)定要求的隔離開(kāi)關(guān)或連接片的接線方式。b)發(fā)電機(jī)額定功率為200MW及以上時(shí)，為減小廠用母線的短路電流，改善廠用電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)條件，節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)用，廠用高壓工作電源一般采用一臺(tái)分裂變壓器供給兩段高壓廠用母線。由于200MW及以上的發(fā)電機(jī)組引出線及廠用分支采用封閉母線，封閉母線發(fā)生相間短路故障的機(jī)會(huì)很少，所以廠用分支可不裝設(shè)斷路器，但應(yīng)安裝可拆連接片，以滿足檢修的要求。廠用電圖11.19凝汽式發(fā)電廠主接線廠用電說(shuō)明：（a）工作電源應(yīng)滿足全部負(fù)荷的需求（b）工作電源應(yīng)有備用（c）有條件時(shí)應(yīng)與系統(tǒng)連接低壓自用工作電源采用380/220V電壓等級(jí)，一般由高壓自用母線上通過(guò)低壓自用變壓器取得。為了限制380/220V網(wǎng)絡(luò)中的短路電流，低壓自用變壓器單臺(tái)容量限制在2000kVA范圍內(nèi)。廠用電(2)啟動(dòng)/備用電源的取得廠用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時(shí)替代工作電源，起后備作用。啟動(dòng)電源是指在機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)過(guò)程中，工作電源不可能供電的工況下為該機(jī)組的廠用負(fù)荷提供電源。因此啟動(dòng)電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)備用電源。由于200MW及以上機(jī)組經(jīng)常采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線（發(fā)電機(jī)出口不裝設(shè)斷路器），所以一般容量在200MW及以上機(jī)組需設(shè)置啟動(dòng)電源。為充分利用啟動(dòng)電源，通常啟動(dòng)電源也兼作備用電源，故稱其為啟動(dòng)/備用電源。起備變?nèi)萘枯^大，應(yīng)保證能代替1臺(tái)滿載運(yùn)行機(jī)組的廠用電源，并能同時(shí)起動(dòng)或停運(yùn)第2臺(tái)機(jī)組。發(fā)電機(jī)和變壓器之間有斷路器，當(dāng)發(fā)電機(jī)停機(jī)后，可由系統(tǒng)倒送電做啟動(dòng)電源。發(fā)電機(jī)和變壓器之間沒(méi)有斷路器，當(dāng)發(fā)電機(jī)停機(jī)后，不能由系統(tǒng)倒送電做啟動(dòng)電源，則需設(shè)置啟動(dòng)電源（兼?zhèn)溆秒娫矗?。廠用電高壓廠用備用變壓器或啟動(dòng)/備用電源的引接應(yīng)遵照以下原則：1)當(dāng)設(shè)有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，可由與工作電源不同的分段上引出。2)當(dāng)無(wú)發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，由與電力系統(tǒng)連接可靠的最低一級(jí)電壓母線上引出，或由聯(lián)絡(luò)變壓器的第三(低壓)繞組引出，并應(yīng)保證在發(fā)電廠全停的情況下，能從外部電力系統(tǒng)取得足夠的電源。3)有兩個(gè)及以上備用電源時(shí)，應(yīng)分別由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的電源引出。4)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件許可下，可由外部電網(wǎng)接一條專用線路供電。廠用電廠用電圖6.20凝汽式發(fā)電廠主接線廠用電廠用電備用形式明備用-----專門設(shè)置一備用電源。備用變的容量應(yīng)等于最大一臺(tái)廠用變的容量，并裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。暗備用-----不專設(shè)備用電源,兩臺(tái)工作變互為備用。在兩段工作母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器，正常時(shí)斷開(kāi)，當(dāng)任一段失壓時(shí)自動(dòng)投入；要求每臺(tái)工作變?nèi)萘磕軡M足兩段負(fù)荷要求廠用電廠用電廠用電3)交流保安電源與交流不停電電源①交流保安電源。為保證事故情況下保安負(fù)荷的安全供電，對(duì)200MW及以上的發(fā)電機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流保安電源。交流保安電源宜采用快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組。交流保安電源可不再設(shè)置備用電源。②不停電電源。為保證不停電負(fù)荷的安全供電，對(duì)200MW及以上的發(fā)電機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流不停電電源。交流不停電電源宜采用蓄電池供電的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或靜態(tài)逆變裝置。廠用電（3）廠用電接線的基本形式（1）廠用電系統(tǒng)接線通常采用單母線分段，正常時(shí)各段母線分?jǐn)噙\(yùn)行，一段母線電源失電時(shí)，通過(guò)自動(dòng)投切裝置迅速接至有電的母線段。（2）無(wú)論高壓廠用電系統(tǒng)，還是低壓廠用電系統(tǒng)，配電設(shè)備均采用成套配電裝置。（3）廠用電系統(tǒng)一般用電纜送電。廠用電廠用電廠用電廠用電火電廠自用電接線原則在火電廠中因鍋爐輔機(jī)多，用電量大，為提高自用電系統(tǒng)的供電可靠性及廠用電的單元性，按機(jī)、爐對(duì)應(yīng)原則設(shè)置母線。通常每臺(tái)爐設(shè)置1～2段高壓母線段。這樣可以使得當(dāng)一處發(fā)生故障時(shí)只影響一機(jī)一爐，不會(huì)造成多臺(tái)機(jī)組停電。高壓自用母線按鍋爐臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立工作段，這種接線原則稱為按爐分段。各段上的負(fù)荷分配：（1）同一機(jī)爐或在生產(chǎn)程序上相互有關(guān)的電動(dòng)機(jī)和其他用電設(shè)備