區(qū)域性火電廠廠用電接線形式調(diào)研報告

PAGEPAGE3區(qū)域性火電廠廠用電接線形式調(diào)研報告學(xué)院：信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：07級3班姓名：王通學(xué)號：0701101233指導(dǎo)教師：吳娜區(qū)域型火電廠廠用電接線形式調(diào)研報告前言發(fā)電廠只有當它的輔助系統(tǒng)正常運行時才能生產(chǎn)電力。一旦這些輔助設(shè)備的電源消失，機組就有可能停下來，甚至可能遭受損壞。廠用電系統(tǒng)的投資，一般只占電廠總投資的5%～10%以下。但是，由于機組長期停役而引起的非直接性投資，主要設(shè)備的維修費用，以及使用備用電源所增加的成本，這些額外的附加投資，可能會超過廠用電系統(tǒng)的總投資。規(guī)劃和設(shè)計廠用電系統(tǒng)時，必須充分意識到它在電廠生產(chǎn)中的重要地位，并盡可能設(shè)計出安全、可靠、運行靈活的廠用電系統(tǒng)。設(shè)計過程中，技術(shù)層面上必須考慮一定的廣度，如廣泛收集同類型機組的運行經(jīng)驗和各種現(xiàn)場記錄，以使設(shè)計上所暴露出的問題，在新的設(shè)計中不再重犯。火力發(fā)電廠概述火力發(fā)電廠是將燃料（煤、油、天然氣等）的化學(xué)能變成電能的工廠。原煤經(jīng)過皮帶運輸?shù)皆簜}，加工成煤粉后通過燃燒器送到鍋爐的爐膛中燃燒，放出熱能。在鍋爐的水冷壁管中的水，吸收爐膛中的熱量后，變成飽和蒸汽。飽和蒸汽同水形成的汽水混合物在汽包中分離。飽和蒸汽流經(jīng)過熱器時，進一步吸收煙氣中的熱量變成過熱蒸汽，并通過蒸汽管道送到汽輪機中。過熱蒸汽在汽輪機的噴管中，將熱能變成動能，形成高速汽流。高速汽流沖動葉輪，帶動汽輪機高速轉(zhuǎn)動，動能就轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。汽輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)出電來，機械能就轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。電能通過變壓器、開關(guān)、線路送到電力系統(tǒng)及用戶。由火電廠生產(chǎn)過程可以看到，要不斷地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，就必須周而復(fù)始地完成上述蒸汽動力裝置的循環(huán)，不斷地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。要保證熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，必須不斷地供給燃料、空氣和循環(huán)的工質(zhì)--水。電能的特點是不能儲存，火電廠的生產(chǎn)過程必須是連續(xù)的?；痣姀S的生產(chǎn)過程具有以下顯著特點：(1)生產(chǎn)過程連續(xù)性強，要求能夠提供充足的電力。(2)生產(chǎn)過程負荷(干擾)變化幅度大而頻繁，生產(chǎn)的安全、可靠和經(jīng)濟性要求高，以便提供可靠的、合格的、廉價的電力。(3)生產(chǎn)過程的自動化程度必須要高，即要求緊密結(jié)合對象的特性來設(shè)計自動化系統(tǒng)。如根據(jù)電廠設(shè)備復(fù)雜程度、工藝系統(tǒng)有機聯(lián)系情況，可采用程序控制以及在連續(xù)控制系統(tǒng)之上疊加安全保護、協(xié)調(diào)控制等。在設(shè)計廠用電系統(tǒng)時，必須考慮影響機組設(shè)計和運行的各種主要因素，并可將它規(guī)定為設(shè)計準則。設(shè)計準則如何歸類，隨不同的設(shè)計者而異。對設(shè)計準則應(yīng)該進行細化，以便設(shè)計中具體運用。1.安全性：強調(diào)安全性對廠用電設(shè)計是非常重要的。廠用設(shè)備必須滿足行業(yè)標準和規(guī)范的要求，對于有可能給電廠人員和公共場所帶來危害的那些不安全因素，就必須認真考慮并盡量避免。以下是對安全性方面考慮的幾個例子：(1)在正常和應(yīng)急情況下，當所有發(fā)電機組均不運行時，應(yīng)具備照明、通訊、加熱、通風(fēng)、控制電源、電梯、潤滑、安保以及安全停機負荷等所需要的電源。這可以由不間斷電源系統(tǒng)、其他交流電源(如應(yīng)急柴油發(fā)電機)，或直流電源來完成，取決于負荷的重要性和負荷的特性。(2)電源和重要負荷應(yīng)分配在機組的不同廠用母線上，以便任何一段母線或電源故障時，不影響機組安全停機。(3)所有電氣設(shè)備的外殼，應(yīng)永久牢固地與電廠接地網(wǎng)直接連接。2.可靠性：機組如果沒有足夠的廠用輔助設(shè)備作支撐，則就不能發(fā)揮正常的效能。因此，廠用系統(tǒng)的可靠性，將直接影響到機組和電廠的性能。廠用電源局部或全部中斷，可能使機組出力減少，甚至造成停機，設(shè)計上應(yīng)盡量避免出現(xiàn)這種情況。所設(shè)計的廠用電系統(tǒng)，應(yīng)具有一定的備用容量，備用電源應(yīng)使運行部份的停電影響最小。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)使運行設(shè)備故障或系統(tǒng)中斷期間，發(fā)生功能失靈的情況最少。3.投資成本：運行費用、廠用電系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的維修費用，是影響設(shè)計的關(guān)鍵因素。在設(shè)備的整個壽命期內(nèi)，用于安裝、運行、可擴建性和維修的費用，應(yīng)將其作為確定每個設(shè)計方案總投資的一部分。雖然很難對可擴建性和為遠景預(yù)留容量進行投資估算，但卻是十分重要的。因遠景增加負荷可能需要花費很高的投資來改造原來的系統(tǒng)和設(shè)備。4.運行：廠用電系統(tǒng)運行靈活、簡單，有助于提高系統(tǒng)的可靠性。采用直接放射系統(tǒng)最簡單，但為了提高可靠性，可以考慮將不同母線相互聯(lián)絡(luò)。通常，廠用母線相互聯(lián)絡(luò)以后，會增加切換操作的復(fù)雜性，增加保護方面的投資。同時，還容易引起誤操作，造成設(shè)備損壞或停機事故。有時為片面追求可靠性，往往采用備用加備用，使整個系統(tǒng)變得非常復(fù)雜，而實際運行效果卻并不理想。因此，應(yīng)根據(jù)實際的運行效果來確定系統(tǒng)的可靠性。5.設(shè)備應(yīng)用：廠用設(shè)備的選擇和應(yīng)用，應(yīng)符合行業(yè)的設(shè)備應(yīng)用導(dǎo)則、制造標準和安全性準則。為確保安全、經(jīng)濟和可靠，應(yīng)根據(jù)設(shè)備應(yīng)用導(dǎo)則和標準的推薦意見來選擇和使用設(shè)備。廠用設(shè)備的許多主要部件的價格比較貴，因此，設(shè)備的應(yīng)用和保護是同等重要的。以下是用于設(shè)備應(yīng)用的設(shè)計準則實例：(1)廠用電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整，應(yīng)不超過行業(yè)標準的規(guī)定。(2)任一臺大容量電動機起動時的電壓降，應(yīng)不妨礙電動機的起動，或引起電動機的損壞。該電壓降不應(yīng)使接在同一電源上的其他運行負荷失去功能，如造成運行電動機堵轉(zhuǎn)，或者引起繼電器或接觸器釋放。(3)變壓器阻抗應(yīng)與開關(guān)柜的額定參數(shù)相匹配。故障電流應(yīng)按最大負荷、變壓器一次側(cè)電壓為最高和系統(tǒng)電源阻抗最小，且所有變壓器的阻抗為負誤差考慮。(4)電動機的額定功率，應(yīng)與被拖動負載的要求相匹配。(5)任何電動機應(yīng)能在85%電動機額定電壓下加速它的負載。當然，也可以規(guī)定比85%更低的電壓。但這樣規(guī)定，可以增加確定其他參數(shù)時的靈活性，如變壓器阻抗。6.維修：廠用電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮預(yù)防性維修的措施。在設(shè)備布置上，應(yīng)考慮設(shè)備的檢查、搬運、拆卸、維修，工作場所應(yīng)具有足夠的照明、通風(fēng)和人身安全設(shè)施。在某些情況下，對于一些特別重要的廠用輔助設(shè)備，為不影響主機發(fā)電，設(shè)置備用輔機是十分必要的。在設(shè)計廠用電系統(tǒng)時，應(yīng)配合工藝專業(yè)對此進行必要的性能和投資分析。7.可擴建性：在電廠壽命期內(nèi)，由于環(huán)境保護、改善電廠的運行效率、安全性、可靠性，以及其他運行條件的改變，可能需要增加廠用負荷。在最初的設(shè)計中，應(yīng)考慮增加遠景負荷的可能性。實用上，可以有兩種做法：一種是根據(jù)實際可行的最大儲備容量來組建系統(tǒng)，即按最大短路電流和電壓調(diào)整極限，來選擇變壓器的容量;另一種是根據(jù)遠景所需的開關(guān)柜、變壓器和其他設(shè)備來設(shè)計廠用電系統(tǒng)。但后者往往會引起投資增加。以下是對可擴建性方面的設(shè)計準則實例：(1)根據(jù)裝設(shè)煙氣脫硫和其他環(huán)保裝置來進行整個設(shè)計。(2)對單元廠變和起動/備用變壓器，應(yīng)具有指定的備用容量。(3)對單元廠變和起動/備用變壓器，應(yīng)具有將來加裝強迫冷卻裝置的措施，以進一步提高變壓器的容量。(4)開關(guān)柜應(yīng)具有指定的備用柜數(shù)量。(5)在布置上應(yīng)預(yù)留將新增變壓器接到發(fā)電機主引出母線上的位置，并盡可能預(yù)留起動/備用電源架空線的位置。廠用電接線方式高壓廠用電接線一、高壓廠用電系統(tǒng)的接線要求1.各機組的高壓廠用電系統(tǒng)應(yīng)相對獨立，對200MW及以上機組尤為重要。主要目的：防止某一臺機組的廠用電母線故障時，不至影響其它機組的正常運行；事故被限制在一個較小的范圍內(nèi)，也便于處理，并使機組在短時間內(nèi)恢復(fù)運行。2.高壓廠用電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置啟動/備用電源。3.要考慮全廠的發(fā)展規(guī)劃。4.由于大多數(shù)電廠均是一次設(shè)計分期建設(shè)，所以應(yīng)充分考慮在這種情況下高壓廠用電系統(tǒng)運行方式。二、高壓廠用電電壓等級目前國內(nèi)高壓廠用電電壓等級為3、6、10Kv電壓等級?？紤]國內(nèi)電工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適用于電廠的高壓電器設(shè)備基本都為6kv。因此，在可能的條件下，電廠的高壓廠用電系統(tǒng)盡量采用6kv。三、高壓廠用啟動/備用電源接線為給發(fā)電機組正常啟動時提供啟動電源，必須提供一啟動電源。為保證高壓廠用電系統(tǒng)的運行安全，設(shè)置廠用備用電源也是會常必要的。在現(xiàn)行設(shè)計中，一般將上述兩種功能的電源合二為一，統(tǒng)稱為“啟動/備用電源”。在小機組電廠中，數(shù)臺機組常接于同一發(fā)電機母線上，此時，啟動/備用電源常直接從母線上引接。如電源短路電流太大，則加裝電抗器加以限制。當廠內(nèi)還有與電力系統(tǒng)連接的更高一級電壓母線，而系統(tǒng)的反饋容量又足夠大時，為在全廠停電時能迅速取得備用電源，也可從此母線引接。在大中型機組中，由于基本上都是發(fā)電機-主變壓器單元制接線，因此啟動/備用電源一般從廠內(nèi)最低一級的升高電壓母線引接，但先決條件是該母線與系統(tǒng)相連并具有足夠容量。當大型發(fā)電廠內(nèi)只有一級超高壓母線時，總技術(shù)經(jīng)濟等方面分析，啟動/備用電源從此電壓上引接是不合適的。這種情況下，可從附近具有足夠容量的較低級電壓系統(tǒng)用專線引入電廠所需電源。當發(fā)電機出口母線上加裝斷路器后，廠用電源有可能同時兼作機組的啟動電源，不另設(shè)啟動/備用電源。但需另設(shè)一臺同參數(shù)的高壓廠用變壓器作為“倉庫備用”，一旦運行的高壓廠用變壓器故障，則將機組停運并立即換上備用變壓器，然后再并網(wǎng)發(fā)電。由于大型機組的高壓廠用變壓器事故率很低，因此這種方式也可以作為啟動/備用電源的一種方式。四、高壓廠用電性點接地方式高壓廠用電中性點接地方式的選擇與接地電容電流大小有關(guān)：當接地電容電流小于10A時，可采樣用接地方式也可采用經(jīng)高電阻接地方式；當接地電容電流大于10A時，可采用經(jīng)消弧線圈活消弧線圈并聯(lián)高電阻的接地方式。一般發(fā)電廠多采用中性點經(jīng)高電阻接地。低壓廠用電接線低壓廠用電接線要求關(guān)于低壓檢修供電網(wǎng)絡(luò)的標準條文有：1發(fā)電廠應(yīng)設(shè)置固定的交流檢修供電網(wǎng)絡(luò)，并在各檢修現(xiàn)場裝設(shè)檢修電源箱，供電焊機，電動工具和試驗設(shè)備等使用。檢修電源的容量應(yīng)按電焊機的負荷確定。2.檢修網(wǎng)絡(luò)宜采用單電源分組支接的供電接線，其接線原則如下：（1）在主廠房內(nèi)，宜由對應(yīng)的動力中心引接。當380V廠用電為三相三線制時，可在檢修配電箱內(nèi)裝設(shè)380/220V變壓器，用于供給220V檢修用電。（2）主廠房以外的檢修配電箱宜由就近的配電盤引接。3.檢修配電箱裝設(shè)的地點和數(shù)量參照附錄F（提示的附錄），電焊機的最大引線長度一般按50m考慮。4.在主廠房內(nèi)的檢修配電箱中，其回路數(shù)應(yīng)不少于4回，箱內(nèi)宜裝設(shè)封閉的開關(guān)，插座及易于更換的熔斷器。5.檢修網(wǎng)絡(luò)宜裝設(shè)漏電保護。低壓廠用線接線特點低壓廠用電系統(tǒng)的廠用電電壓為380/220V時，其所接電動機的最大容量以200KW為宜。低壓廠用電負荷的分類和供電要求，與高壓廠用電系統(tǒng)沒有什么差異。與高壓廠用電比較，低壓負荷中多了“保安負荷”和“不停電負荷”兩個概念。保安負荷，又稱為事故保安負荷。在發(fā)生全廠停電或在單元機組失去廠用電時，為了保證機爐的安全停運，過后能很快地重新啟動，或者為了防止危及人身安全等原因，需要在停電時繼續(xù)進行供電的負荷，稱為事故保安負荷。按保安負荷對供電電源的要求不同，可以分為：直流保安負荷，簡稱“OII”類負荷。交流保安負荷，簡稱“OIII”類負荷。不停電負荷。在機組運行期間，以及停機（包括事故停機）過程中，甚至停機以后一段時間內(nèi)，需要進行連續(xù)供電的負荷稱為不停電負荷。簡稱“OI”類負荷。不停電負荷主要是指供機組用的電子計算機及DCS系統(tǒng)。由于電子計算機要求電源恒壓恒頻，所以在絕大多數(shù)電廠中都采用“不停電電源裝置”。即使是正常狀態(tài)下由交流廠用電系統(tǒng)供電，也是由“不停電電源裝置”先將交流整流為直流，然后再用其中的逆變器將直流逆變?yōu)榉嫌嬎銠C要求的恒壓恒頻交流電。事故時由一動作極快的（≤5ms）電子靜態(tài)開關(guān)將直流電源接入不停電電源，同時切斷正常電源。按照DL/T5153-2002的規(guī)定：低壓廠用電也應(yīng)采用單母線接線。鍋爐容量為220t/h級，且在母線上接有機爐的I類負荷時，宜按爐或機對應(yīng)分段；鍋爐容量為400~670t/h級時，每臺鍋爐由兩段母線供電，并將雙套輔機的電動機分接在兩段母線上，兩段母線可由一臺變壓器供電；鍋爐容量在1000t/h級及以上時，每臺鍋爐應(yīng)設(shè)置2段及以上母線。獨立供電的主廠房照明母線應(yīng)采用單母線接線。照明母線的電源進線上宜裝設(shè)分級補償?shù)挠休d自動調(diào)壓器，使照明母線的電壓自動調(diào)整在380/220V的0~5%以內(nèi)。DL/T5153-2002的規(guī)定：主廠房內(nèi)低壓電動機的供電方式，可采用明（專用）備用動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式，也可采用暗（互為）備用動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式。1明（專用）備用動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式：1）I類電動機和75KW及以上的II、III類電動機，宜由動力中心直接供電。2）容量為75KW及以下的II、III類電動機，宜由電動機控制中心供電。3）容量為5.5KW及以下的I類電動機，如有2臺，且互為備用時，可以由動力中心不同母線段上供電的電動機控制中心供電。4）電動機控制中心上接有II類負荷時，應(yīng)采用雙電源供電（手動切換）；當僅接有III類負荷時，可采用單電源供電。2暗（互為）備用動力中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式1）低壓廠用變壓器、動力中心和電動機控制中心以成對設(shè)置，建立雙電源通道。2臺低壓廠用變壓器間暗（互為）備用，宜采用手動切換。2）成對的電動機控制中心，由對應(yīng)的動力中心單電源供電。成對的電動機分別由對應(yīng)的動力中心和電動機控制中心供電。3）容量為75KW及以上的電動機宜由動力中心供電，75KW以下的電動機宜由電動機控制中心供電。4）對于單臺的I、II類電動機應(yīng)單獨設(shè)立1個雙電源供電的電動機控制中心，雙電源應(yīng)從不同的動力中心引接；對接有I類負荷的電動機控制中心雙電源應(yīng)自動切換，接有II類負荷的電動機控制中心雙電源可手動切換。實例下面以大唐信陽600MW超臨界機組廠用電接線方式為例做分析大唐信陽發(fā)電有限責(zé)任公司2×600MW超臨界燃煤機組擴建工程，于2007年9月開工，于2009年元月23日21時08分成功并網(wǎng)發(fā)電。。電廠以500kV線路與電網(wǎng)連接，電廠年利用小時數(shù)為5500h《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》[2]13.3.1條中規(guī)定“容量為600MW的機組可根據(jù)工程具體條件采用6kV一級或10，3kV兩級高壓廠用電電壓”。目前我國6kV一級或10，3kV兩級2種方式均存在，近幾年隨著600MW空冷脫硫機組的出現(xiàn)，也有工程采用了10kV一級廠用電接線。廠用高壓系統(tǒng)采用6kV一級電壓的電廠有鄒縣電廠三期、哈三、漳州后石電廠、沁北電廠、華能太倉電廠等；廠用高壓系統(tǒng)采用10，3kV兩級電壓方案的電廠有北淪港電廠、平圩電廠、沙角C廠等；廠用高壓系統(tǒng)采用10kV一級電壓的電廠有錦界、靈武電廠等。當采用6kV一級電壓時，一般有3種接線方式：（1）每臺機組設(shè)置2臺分裂廠高變，不設(shè)高壓公用段母線，2臺機組廠高變帶全部負荷；（2）每臺機組設(shè)置1臺分裂廠高工作變和1臺雙卷廠高公用變，設(shè)專用高壓公用段母線；（3）每臺機組設(shè)置1臺分裂廠高變，不設(shè)高壓公用段母線，2臺機組廠高變帶全部負荷。當采用10，3kV兩級電壓時，一般采用每機設(shè)2臺三卷廠高變，每臺機設(shè)10，3kV母線各2段。當采用10kV一級電壓時，有采用每臺機組設(shè)置1臺分裂廠高變，不設(shè)高壓公用段母線，2臺機組廠高變帶全部負荷的方案；或者采用每臺機組設(shè)置1分裂廠高工作變和1臺雙卷廠高公用變，設(shè)專用高壓公用段母線的方案。3種電壓的接線方式各有優(yōu)缺點，需通過技術(shù)經(jīng)濟比較進行優(yōu)化，在安全可靠的基礎(chǔ)上簡化廠用電接線，節(jié)約投資。2×600MW超臨界機組的容量為200kW及以上的高壓電動機以及低壓變壓器配置見表1。廠用電壓等級的確定：10kV一級電壓的提出是由于600MW空冷脫硫機組的出現(xiàn)，其電動給水泵的容量約有10000kW以上，當采用6kV一級廠用電壓等級時，電動給水泵可能啟動有困難。本工程為濕冷600MW機組，給水泵采用汽動給水泵，每臺機組僅設(shè)置1臺容量為15%的備用停機電動給水泵，其容量為3200kW。因此本工程不考慮采用10kV一級電壓的方案。采用兩級電壓可以通過將小容量的電動機接在較低的電壓等