2014new第五章廠用電接線及設(shè)計final

1、發(fā)電廠電氣部分（第五章）廠用電接線及設(shè)計電機工程樓306: linz1郵箱：20142014第五章廠用電接線及設(shè)計本章主要內(nèi)容概述（廠用電、廠用電負(fù)荷分類）廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式不同類型發(fā)電廠的廠用電接線廠用變壓器的選擇5. 廠用電的選擇和自啟動校驗25.1概述發(fā)電廠的生產(chǎn)過程：機械化、自動化。需要廠用機械的設(shè)備：1、主要設(shè)備(鍋爐、汽輪機或水輪機、發(fā)電機)2、輔助設(shè)備火電比水電的廠用機械多5.1.1 廠用機械(了解)1火力發(fā)電廠的廠用機械1)煤場中用來卸煤或在煤場范圍內(nèi)運煤：-抓斗起重機、扒煤機、推煤機等。煤：煤場-碎煤機-鍋爐：-加煤斗升降機、鏈斗運煤機、輸煤皮帶等。碎煤機械：2)

2、3)-煤篩和碎煤機。制造煤粉：4)-給煤機、磨煤機、排粉機，螺旋輸粉機等。45.1.1.1 火力發(fā)電廠的廠用機械(了解)5)為鍋爐服務(wù)的機械：-給粉機、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵、除灰泵等。為汽輪發(fā)電機組服務(wù)的機械：-凝結(jié)水泵，循環(huán)水泵等。為變壓器冷卻服務(wù)的機械：-通風(fēng)機、油泵、水泵等。供熱裝置的機械：-加熱網(wǎng)給水泵、凝結(jié)水泵等。6)7)8)5.1.1.1 火力發(fā)電廠的廠用機械(了解)9)其它輔助機械：-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：-化學(xué)車間、修配場、倉庫等方面的機械等。65.1.1.2 水

3、電廠的廠用機械(了解)1)為水輪機和發(fā)電機服務(wù)：-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。為變壓器冷卻服務(wù)：-通風(fēng)機、油泵、水泵等。為堤壩、進水管、發(fā)電機間等服務(wù)：-起重機、卷揚機、行車、電梯等。輔助設(shè)備的機械：-供水泵、排水泵，供蓄電池組充電用的充電池組或整流2)3)4)7設(shè)備、備用勵磁機等。5.1. 2 廠用電1、廠用電?-發(fā)電廠中所有廠用負(fù)荷總的耗電量。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)。在額定工況下，廠用電率可用下式估算：Kp廠用電率（）A 廠用電的耗電量。PA 同一時期內(nèi)全廠總發(fā)電量。8AK p 100%pA5.1. 2 廠用電一般

4、情況下，各種類型發(fā)電廠的廠用電率：凝汽式電廠： 5% 8%熱水廠： 810廠：0.51電電9降低廠用電率-降低電能成本;-相對地增大了對系統(tǒng)的供電量。5.1. 3 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。哪些屬于該類負(fù)荷？-火電廠：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-水電廠：調(diào)速器、壓油泵、潤滑油泵等。 供電方式：-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。105.1. 3 廠用電負(fù)荷的分類(2)II類負(fù)荷-指允許短時停電(如幾秒至幾

5、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。哪些屬于該類負(fù)荷？-火電廠：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，-水電廠：漏油泵、水輪機上蓋排水泵、整流設(shè)備、吊車、照明設(shè)備等。 供電方式：- 一般由兩段母線供電，采用手動切換。115.1. 3 廠用電負(fù)荷的分類(3)類負(fù)荷-指長時間停電不會直接影響生產(chǎn)者。哪些屬于該類負(fù)荷？-試驗室和修配廠的用電設(shè)備等。供電方式：-一般由一個電源供電，但大型發(fā)電廠也采用兩回供電。125.1. 3 廠用電負(fù)荷的分類(4)0類負(fù)荷（不停電負(fù)荷）-機組容量增大 + 自動化水平不斷提高 一些負(fù)荷對電源可靠性的要求越來越高。-例如：機組的計

6、算機控制系統(tǒng) 停電時間不超過5ms; 超過5ms 數(shù)據(jù)遺失或生產(chǎn)設(shè)備失控。 供電方式：- 一般的電源自動切換系統(tǒng)已- 專門采用不停電電源（UPS)供電.要求;135.1. 3 廠用電負(fù)荷的分類(5)0類負(fù)荷（直流保安負(fù)荷）-由直流系統(tǒng)供電的直流負(fù)荷。哪些屬于該類負(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；-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供電方式：-要求由獨立的、穩(wěn)定的、可靠的、蓄電池組或整流裝置供電。145.1. 3 廠用電負(fù)荷的分類(6)0類負(fù)荷（交流保安負(fù)荷）-自動化程度較高的200MW及以上機組的大容量電廠；-要求在停機過程中或停機后的一段時間內(nèi)仍保證供

7、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。哪些屬于該類負(fù)荷？-盤車電供電方式：，交流潤滑油泵、消防水泵等。-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、燃氣輪機組、可靠的外部獨立電源。155.2 廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式廠用電系統(tǒng)定義：-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)。主變廠用高壓變壓器G165.2.1 廠用電接線的要求一、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、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、考慮供電要求，切換操作簡便，啟動電源投入時間短。5、供電電源應(yīng)盡量與電力系

8、統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。6、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。）175.2.2 廠用電的設(shè)計原則二、廠用電的設(shè)計原則其它需要進行論證：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18可靠性靈活性經(jīng)濟性5.2.3 廠用電的電壓等級三、廠用電系統(tǒng)電壓等級的確定-為了簡化廠用電接線，且使運行等級不宜過多。方便，廠用電電壓常用的電壓等級：低壓廠用電：0.4kV高壓廠用電：3、6、10kV195.2.3 廠用電的電壓等級實際經(jīng)驗：（1）火電廠中電壓等級選擇.60MW及以下發(fā)電機：發(fā)電機電壓為10.

9、5kV時，可采用3kV作為廠用高壓電壓；100300MW發(fā)電機：宜選用6kV作為廠用高壓電壓；300MW以上發(fā)電機：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。205.2.3 廠用電的電壓等級水電廠中電壓等級選擇通常，只設(shè)380220V一種廠用電電壓等級。例外：壩區(qū)和水利樞紐(需另設(shè)610kV壩區(qū)變壓器)(3)小容量發(fā)電廠或變電所中電壓等級選擇一般電容量都不大;只采用380220V一個電壓等級;每臺廠用低壓變的容量最大不宜超過750kVA。215.2.4 廠用電中性點接地方式什么叫中性點？-發(fā)電壓器、電的三相繞組星形聯(lián)結(jié)的公共點。中性線：從中性點引出的導(dǎo)線。零零點：接地

10、的中性點。線：從零點引出的導(dǎo)線。A0BCN225.2.4 廠用電中性點接地方式供電系統(tǒng)中性點運行方式：-指電源或變壓器中性點采用什么方式接地。大接地電流系統(tǒng)接地方式分類：中性點直接接地中性點不接地中性點經(jīng)高電阻接地中性點經(jīng)消弧線圈接地統(tǒng)稱: 中性點非直接接地適用: 小接地電流系統(tǒng)235.2.4 廠用電中性點接地方式中性點運行方式分類CoC B AB AO中性點直接接地方式中性點不接地方式C B ACB AILRId24中性點經(jīng)電阻接地方式消弧線圈接地方式IBICIRk5.2.5 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：255.2.5.1 廠用供電電源1、工作電源

11、要求：必須供電可靠，工作電源應(yīng)不少于兩個！2、廠用備用電源：-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。3、啟動電源：-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。265.2.5.2廠用供電電源引接方式275.2.5.2廠用供電電源引接方式5.2.5.1 廠用供電電源4、事故保安電源-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，為了能安全停機而設(shè)置。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295.2.6 廠用電接

12、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。30將廠用母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段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？5.2.6 廠用電接線形式5.2.6 廠用電接線形式按鍋爐分段的優(yōu)點：32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。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。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。5.2.6 廠用電接線形式2、低壓廠用母線的接線 低壓廠

13、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。335.3 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)電廠的特點：包含機、爐以及和煤粉等系統(tǒng)，輔助機械較多，容量大，范圍廣。接線：多采用6kV和380220V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。345.3.2 水電廠的廠用電接線二、水電廠廠用電接線1、中小型水力發(fā)電廠:-廠用電母線一般都采用單母線分段，且只分兩段。2、大型水力發(fā)電廠:-廠用電母線則按機組臺數(shù)分段

14、，每段由單獨廠用變壓器供電，并設(shè)置的備用變壓器。355.3.3 變電所的所用電接線三、變電所的所用電接線1、小型變電所：-大多只裝1臺所用變壓器。2、大中型樞紐變電所、裝有同步調(diào)相機的變電所：-裝設(shè)2臺及以上所用變，分別接到母線的不同分段上。-380V所用電母線采用低壓空氣斷路器分段。365.3.3 變電所的所用電接線3、大型樞紐變電所有外接電源時：-設(shè)置一臺備用變壓器，容量與工作變壓器容量相同。-裝設(shè)備用電源自動投入裝置。無外接電源時：-設(shè)置一臺自啟動的柴油發(fā)電機組做備用電源。-容量至少應(yīng)該滿足主變冷卻裝置負(fù)荷和斷路器及開關(guān)操構(gòu)電源的需要。375.4廠用變壓器的選擇1、主要廠用負(fù)荷-與發(fā)電廠

15、的類型、容量、種類和供水條件等有關(guān)。常 每天都要使用的負(fù)荷；經(jīng)不經(jīng)常 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)” 用來區(qū)別負(fù)荷每次使用時間的長短。385.4.1 主要廠用負(fù)荷連續(xù)-負(fù)荷每次連續(xù)運行在2h以上，短時-負(fù)荷每次連續(xù)運行在10120min，斷續(xù)-負(fù)荷反復(fù)周期性地工作，每個工作周期不超過10min。39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。5.4.2 廠用負(fù)荷的統(tǒng)計計算1、計算原則1)經(jīng)常連續(xù)運行的負(fù)荷應(yīng)全部計入。例如:火力發(fā)電廠：用于吸風(fēng)機、送風(fēng)機、排粉機、給水泵、循環(huán)水

16、泵、凝結(jié)水泵等的電；水力發(fā)電廠：用于機組軸承潤滑系統(tǒng)用泵、水內(nèi)冷水系統(tǒng)水泵、主變壓器冷卻器等的電。405.4.2 廠用負(fù)荷的統(tǒng)計計算2)連續(xù)而不經(jīng)常運行的負(fù)荷應(yīng)計入。例如:火力發(fā)電廠：充電機、備用勵磁機以及用于備用給水泵和事故備用油泵的電等；水力發(fā)電廠：充電機，備用勵磁機等。3)經(jīng)常而斷續(xù)運行的負(fù)荷應(yīng)計入。例如:火力發(fā)電廠：用于疏水泵、空氣壓縮機等酌電 水力發(fā)電廠：用于壓油泵、漏油泵、水輪機頂蓋；排水泵、空氣壓縮機等的電。415.4.2 廠用負(fù)荷的統(tǒng)計計算4）短時斷續(xù)而不經(jīng)常運行的負(fù)荷一般可不計入。例如：修理車間的行車、檢修用電焊機等。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

17、數(shù)。6）對于變壓器，其高低壓繞組負(fù)荷應(yīng)分別計算。425.4.3 廠用變壓器的選擇1、額定電壓的選擇-變壓器原邊電壓必須與引接電源電壓一致，副邊電壓與廠用網(wǎng)絡(luò)電壓一致。2、工作變壓器的臺數(shù)和型式-與高壓廠用母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段數(shù)又與高壓廠用母線的電壓等級有關(guān)。3、容量的確定-廠用變的容量必須滿足廠用負(fù)荷從電源獲得足夠的功率。435.5廠用電的選擇和自啟動校驗電類型：異步電同步電直流電異步電的啟動特點： 直接啟動，不需特殊設(shè)備。 啟動時間短，啟動電流達額定電流的47倍，引起電 電源電壓在啟動時發(fā)生顯著下降。發(fā)熱。44結(jié)論：對于啟動的電，必要時應(yīng)進行啟動校驗！5.5.1廠用電的選擇同步電的啟動

18、特點：啟動、控制均較麻煩，啟動轉(zhuǎn)矩不大。直流電特點：借助調(diào)節(jié)磁場電流，可大范圍內(nèi)均勻而平滑地調(diào)速；啟動轉(zhuǎn)矩較大；不依賴廠用交流電源。（4）制造工藝復(fù)雜、成本高、量大、工作可靠性較差。455.5.2 電的自啟動校驗1、自啟動概念 惰行：-廠用電系統(tǒng)中運行的電，當(dāng)突然斷開電源或廠用電壓降低時，電轉(zhuǎn)速就會下降，甚至?xí)Ｖ惯\行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程即為惰行。電的自啟動：-若電失去電壓以后，不與電源斷開，在很短時間(0.51.5s)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，這一過程稱為自啟動。465.5.2 電的自啟動校驗2、自啟動的類型(1)

19、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。475.5.2.1 電自啟動時廠用母線電壓最低限值異步電的轉(zhuǎn)矩M*e與電壓U*平方成正比。在額定電壓U*N下運行時，最大轉(zhuǎn)矩M*emax約為額定轉(zhuǎn)矩M*eN的2倍.當(dāng)電壓下降到70 U*N時，M*emax0.7221電機受到制動而出現(xiàn)惰行，出現(xiàn)惰行的電壓稱臨界電壓U*cr。M*emax M*m機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩485.5.2.1 電自啟動時廠用母

20、線電壓最低限值49為了保證廠用類負(fù)荷自啟動，規(guī)定廠用母線電壓在電自啟動時，應(yīng)不低于下表中的值。由于異步電的最大轉(zhuǎn)矩為1.82.4，所以臨界電壓為0.640.75，即電壓降低到額定電壓的64%75%，電機開始惰行。5.5.2.2電的自啟動校驗（1）電壓校驗1）單臺電自啟動或成組電自啟動母線電壓校驗；505.5.2.2電的自啟動校驗啟動瞬間，高壓廠用母線上的電壓為：U*1 I* xm 電對于一臺的電，啟動瞬間的電抗有x*m=1/k。如果所有自啟動的電動機取一平均的啟動電流倍數(shù)Kav，則全部電啟動瞬間的電抗有：經(jīng)折算后的等值電抗標(biāo)幺值可寫為51x1St*mKSavmU U*0 xm*1x xtmU*0 I* (xt xm )IU*0*x xtm5.5.2.2電的自啟動校驗廠用電在啟動開始瞬間廠用高壓母線電