第五章 廠用電接線及設計

第一節(jié)

概

述一、廠用電發(fā)電廠在啟動、運轉、停役、檢修過程中，有大量以電動機拖動的機械設備，用以保證機組的主要設備（如鍋爐、汽輪機或水輪機、發(fā)電機等）和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明等用電設備都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。第五章

廠用電接線及設計發(fā)電廠在生產(chǎn)電能的過程中，一方面向系統(tǒng)輸送電能，另一方面發(fā)電廠本身也在消耗電能。

廠用電的電量，大都由發(fā)電廠本身供給，且為重要負荷。其耗電量的高低與電廠類型、機械化和自動化程度、燃料種類及其燃燒方式、蒸汽參數(shù)等因素有關。在一定時間內(nèi)，廠用電耗電量占全部發(fā)電量的百分數(shù)，稱為“廠用電率”。

kP=(SC/SN)×100%kP=(SC·cosΦav/PN)×100%其中：SC－廠用計算負荷SN－發(fā)電機額定視在功率

cosΦav－平均功率因數(shù)PN－發(fā)電機額定功率廠用電率是發(fā)電廠主要運行經(jīng)濟指標。凝汽式火電廠： 5％～8％

熱電廠： 8％～10％水電廠： 0.5％～1％降低廠用電率可以降低發(fā)電成本，同時也增大了對系統(tǒng)的供電量。二、廠用電負荷分類(1)Ⅰ類廠用負荷：不允許停電

通常設有兩套設備互為備用，分別接到兩個獨立電源的母線上，設有電源自動投入裝置（自動切換）。

Ⅰ類廠用電動機必須保證自啟動。(2)Ⅱ類廠用負荷：允許短時停電（幾秒至幾分鐘）

由兩個電源供電，并采用手動切換。(3)Ⅲ類廠用負荷：允許較長時間停電

一般由一個電源供電。(4)0Ⅰ類負荷（不停電負荷）。這類負荷由一般的電源自動切換系統(tǒng)已無法滿足要求，所以專門采用由不停電電源（UPS）供電。(5)0Ⅱ類負荷（直流保安負荷）。發(fā)電廠的繼電保護和自動裝置、信號設備、控制設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)供電的直流負荷，稱為直流保安負荷，或稱為0Ⅱ類負荷。這類負荷要求由獨立的、穩(wěn)定的、可靠的蓄電池組或整流裝置供電。(6)0Ⅲ類負荷（交流保安負荷）。在200MW及以上機組的大容量電廠中，自動化程度較高，要求在停機過程中及停機后的一段時間內(nèi)，仍必須保證供電，否則可能引起主要設備損壞、自動控制失靈或危及人身安全等嚴重事故的廠用負荷，稱為交流保安負荷，或稱為0Ⅲ類負荷。如盤車電動機、交流潤滑油泵、交流氫密封油泵、消防水泵等。一、對廠用電接線的要求（1）供電可靠，運行靈活。廠用負荷的供電除了正常情況下有可靠的工作電源外，還應保證異常或事故情況下有可靠的備用電源，并可實現(xiàn)自動切換。另外，由于廠用電系統(tǒng)負荷種類復雜、供電回路多，電壓變化頻繁，波動大，運行方式的變化多樣，要求無論在正常、事故、檢修以及機組啟停情況下均能靈活地調(diào)整運行方式，可靠、不間斷地實現(xiàn)廠用負荷的供電。(2)各機組的廠用電系統(tǒng)應是獨立的。(3)全廠性公用負荷應分散接入不同機組的廠用母線或公用負荷母線。第二節(jié)

廠用電接線的設計原則和接線形式充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動(備用)電源能在短時間內(nèi)投入。(5)供電電源應盡量與電力系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。當機組無法取得正常的工作電源時，應盡量從電力系統(tǒng)取得備用電源，這樣可以保證其與電氣主接線形成一個整體，一旦機組故障時，以便從系統(tǒng)倒送廠用電。(6)充分考慮電廠分期建設和連續(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荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設置。①廠用電接線應保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉；②接線應能靈活地適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；③廠用電源的對應供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電，這樣，當廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只影響一臺發(fā)電機組的運行，縮小故障范圍，接線也簡單；④設計時還應適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術、新設備，使廠用電接線具有可行性和先進性；⑤在設計廠用電系統(tǒng)接線時，還應對廠用電的電壓等級、中性點接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進行分析和論證。二、廠用電接線的設計原則廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電動機的電壓和廠用電供電網(wǎng)絡等因素，相互配合，經(jīng)過技術經(jīng)濟綜合比較后確定的。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。在發(fā)電廠中，低壓廠用電壓常采用380V，高壓廠用電壓有3kV、6kV、10kV等。在滿足技術要求的前提下，優(yōu)先采用較低的電壓，以獲得較高的經(jīng)濟效益；大容量的電動機采用較低電壓時往往并不經(jīng)濟。為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級，需進行技術經(jīng)濟論證。三、廠用電的電壓等級(一）按發(fā)電機容量、電壓確定高壓廠用電壓等級（1）發(fā)電機組容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為10.5kV，可采用3kV作為高壓廠用電壓；發(fā)電機電壓為6.3kV，可采用6kV作為高壓廠用電壓；（2）當容量在100~300MW時，宜選用6kV作為高壓廠用電壓；（3）當容量在600MW以上時，經(jīng)技術經(jīng)濟比較，可采用6kV一級電壓，也可采用3kV和10kV兩級電壓作為高壓廠用電壓。(二）按廠用電動機容量、廠用電供電網(wǎng)絡確定高壓廠用電壓等級發(fā)電廠中拖動各種廠用機械設備的電動機，容量相差懸殊，從數(shù)千瓦到數(shù)千千瓦，而且與電動機的電壓和容量有關。在滿足技術要求的前提下，優(yōu)先采用較低電壓的電動機，以獲得較高的經(jīng)濟效益；因為高壓電動機，制造容量大、絕緣等級高、磁路較長、尺寸較大、價格高、空載和負載損耗均較大，效率較低。但是，結合廠用電供電網(wǎng)絡綜合考慮，電壓等級較高時，可選擇截面較小的電纜或?qū)Ь€，不僅節(jié)省有色金屬，還能降低供電網(wǎng)絡的投資?；鹆Πl(fā)電廠采用3kV、6kV和10kV作為高壓廠用電壓，其特點分述如下：

3kV電壓供電的特點：3kV電動機效率比6kV電動機約高1%~15%，價格約低20%；將100kW及以上的電動機接到3kV電壓母線上，100kW以下的電動機一般采用380V，可使低壓廠用變壓器容量和臺數(shù)減少；由于減少了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。由于減少了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。二、第三繞組在星形-星形聯(lián)結的變壓器中通常裝有三角形第三繞組，它的作用如下：（1）減小3次諧波電壓分量。（2）允許對不平衡的三相負荷供電。三相不平衡負荷通?？煞纸鉃橐粋€平衡的三相負荷與一個單相負荷或兩個單相負荷。不對稱的負荷在三角形帶三繞組內(nèi)形成的平衡電流避免了不正常的電壓降。（3）除主負荷外，給輔助負荷供電。第三繞組通常制成6～35kV電壓，用來向附近地區(qū)供電，及供發(fā)電廠的廠用啟動/備用電源或用來連接發(fā)電機、調(diào)相機等。歡迎使用本課件

6kV電壓供電的特點：①6kV電動機的功率可制造得較大，200kW以上的電動機采用6kV電壓供電，以滿足大容量負荷要求；②6kV廠用電系統(tǒng)與3kV廠用電系統(tǒng)相比，不僅節(jié)省有色金屬及費用，而且短路電流亦較?。虎郯l(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)電抗器供廠用電，以防止廠用電系統(tǒng)故障直接威脅主系統(tǒng)并限制其短路電流。10kV電壓供電的特點：①10kV電動機的功率可制造得更大一些，以滿足大容量負荷，例如2000kW以上大容量電動機的要求；②1000kW以上的電動機采用10kV電壓供電，比較經(jīng)濟合理；③適用于300MW以上大容量發(fā)電機組，但不能為單一的高壓廠用電壓，因為它不能滿足全廠所有高壓電動機的要求。(三）廠用電壓等級的應用（1）300MW汽輪發(fā)電機組的廠用電壓分為兩級，高壓為6kV，低壓為380V。（2）600MW汽輪發(fā)電機組的廠用電壓，有如下兩種方案：方案1。采用6kV和380V兩個電壓等級。200kW及以上的電動機采用6kV電壓供電，200kW以下的電動機采用380V電壓供電。方案2。采用10kV、3kV和380V三個電壓等級。1800kW以上的電動機采用10kV電壓供電，200~1800kW的電動機由3kV電壓供電，200kW以下的電動機采用380V電壓供電。上述方案1采用一個6kV等級的廠用高壓，而方案2采用10kV和3kV兩個等級的廠用高壓。原則上前者可使廠用電系統(tǒng)簡化，設備較少，但許多2000kW以上大容量電動機接在6kV母線上，也會帶來設備選擇和運行方面的問題。

600MW機組廠用電壓等級采用何種方案，應經(jīng)過綜合比較后確定。（3）1000MW汽輪發(fā)電機組的高壓廠用電壓等級。目前在建和已建的1000MW機組中，可歸納出以下4種方案：方案1（6kV一級電壓）；方案2（10kV和6kV二級電壓）；方案3（10kV和3kV二級電壓）；方案4（10kV一級電壓）。高壓廠用電壓等級采用上述4種方案中的哪一種，在設計時應經(jīng)過短路電流計算、電動機啟動電壓校驗、變壓器阻抗選擇以及經(jīng)濟比較后確定。

在上述4種方案中，低壓廠用電壓等級均采用380V。

（4）水力發(fā)電廠的廠用電壓等級。對水力發(fā)電廠，由于水輪發(fā)電機組輔助設備使用的電動機容量均不大，通常只設380V一種廠用電壓等級，由動力和照明公用的三相四線制系統(tǒng)供電。大型水力發(fā)電廠中，在壩區(qū)和水利樞紐裝設有大型機械，如船閘或升船機、閘門啟閉裝置等，這些設備距主廠房較遠，需在那里設專用變壓器，采用6kV或10kV供電。

高壓（3kV、6kV、10kV）廠用電系統(tǒng)中性點接地方式的選擇，與接地電容電流的大小有關：當接地電容電流小于10A時，可采用不接地方式，也可采用高電阻接地方式；當接地電容電流大于10A時，可采用經(jīng)消弧線圈或消弧線圈并聯(lián)高電阻的接地方式。一般發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)多采用中性點經(jīng)高電阻接地方式。上述中性點接地方式的特點和適用范圍敘述如下：（1）中性點不接地方式。當高壓廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，流過短路點的電流為電容性電流，且三相線電壓基本平衡。若單相接地電容電流小于10A時，允許繼續(xù)運行2h，為處理故障爭取了時間；若廠用電系統(tǒng)單相接地電容電流大于10A四、廠用電系統(tǒng)中性點接地方式1.高壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式時，接地處的電弧不能自動熄滅，將產(chǎn)生較高的電弧接地過電壓（可達額定相電壓的3.5~5倍）并易發(fā)展成為多相短路，故接地保護應動作于跳閘，中斷對廠用設備的供電。這種中性點不接地方式曾廣泛應用于火力發(fā)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)，今后仍會在接地電容電流小于10A的高壓廠用電系統(tǒng)中采用。（2）中性點經(jīng)高電阻接地方式。高壓廠用電系統(tǒng)的中性點經(jīng)過適當?shù)碾娮杞拥?，可以抑制單相接地故障時健全相的過電壓倍數(shù)不超過額定相電壓的2.6倍，避免故障擴大。常采用二次側接電阻的配電變壓器接地方式，無需設置大電阻器就可達到預期的目的。當發(fā)生單相接地故障時，短路點流過固定的電阻性電流，有利于饋線的零序保護動作。中性點經(jīng)高電阻接地方式適用于高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流小于10A，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的情況。

（3）中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。在這種接地方式下，廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性點的位移電壓產(chǎn)生感性電流流過接地點，補償電容電流，將接地點的綜合電流限制到10A以下，達到自動熄弧、繼續(xù)供電的目的。為了提高接地保護的靈敏度和選擇性，通常在消弧線圈二次側并聯(lián)電阻。當機組的負荷變化時，需改變消弧線圈的分接頭以適應廠用電系統(tǒng)電容電流的變化，但消弧線圈變比的變化又改變了接地點的電流值。為了保持接地故障電流不變，必須相應地調(diào)節(jié)二次側的電阻，所以二次側電阻應有與消弧線圈分接頭相匹配的調(diào)節(jié)分接頭。這一接地方式運行比較復雜，要增加接地設備投資，而且接地保護也比較復雜，適用于大機組高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流大于10A的情況。

2.低壓廠用電系統(tǒng)的中性點接地方式低壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式主要有中性點不接地或中性點經(jīng)高電阻接地和中性點直接接地兩種接地方式。（1）中性點不接地或中性點經(jīng)高電阻接地方式。接地電阻值的大小以滿足所選用的接地指示裝置動作為原則，但不應超過電動機帶單相接地運行的允許電流值（一般按10A考慮）。在低壓廠用電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時能繼續(xù)運行一段時間，可以避免開關立即跳閘和電動機停運，也防止了由于熔斷器一相熔斷所造成的電動機兩相運轉，提高了低壓廠用電系統(tǒng)的運行可靠性。但是，采用中性點不接地方式后，使用電壓為220V的設備必須另設380/220V的、中性點接地的隔離變壓器，增加了損耗和電壓波動的幾率。

（2）中性點直接接地方式。在低壓廠用電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時，中性點不發(fā)生位移，防止了相電壓出現(xiàn)不對稱和超過250V，保護裝置立即動作于跳閘。低壓廠用網(wǎng)絡比較簡單，動力和照明、檢修網(wǎng)絡可以共用，但照明、檢修回路的故障往往危及動力回路的正常運行，降低了廠用電系統(tǒng)的可靠性；同時，100kW以上的低壓電動機啟動時，會使燈光變暗，高壓熒光燈可能由于電壓降低而熄滅（重燃需歷時6~10min），影響工作。對于采用熔斷器保護的電動機，由于一相熔絲熔斷，電動機會因二相運行而燒壞。

發(fā)電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的要求，除應具有正常的工作電源外，還應設置備用電源、啟動電源和事故保安電源。一般電廠中，都以啟動電源兼作備用電源。發(fā)電廠的廠用工作電源，是保證正常運行的基本電源。通常，工作電源應不少于兩個。(1)高壓當主接線具有發(fā)電機電壓母線時，則高壓廠用工作電源（廠用變壓器或廠用電抗器）一般直接從母線上引接，如圖5-1（a）所示；五、廠用電源及其引接1.工作電源當發(fā)電機和主變壓器為單元接線時，則廠用工作電源從主變壓器的低壓側引接，如圖5-1（b）所示。

圖5-1高壓廠用工作電源的引接方式（a）從發(fā)電機電壓母線上引接；（b）從主變壓器低壓側引接廠用分支上一般都應裝設高壓斷路器。該斷路器應按發(fā)電機端短路進行選擇，其開斷電流可能比發(fā)電機出口處斷路器的還要大，對大容量機組可能選不到合適的斷路器，可加裝電抗器或選低壓分裂繞組變壓器，以限制短路電流。如仍選不出時，對125MW及以下機組，一般可在廠用分支上按額定電流裝設斷路器、隔離開關或連接片，此時若發(fā)生故障，應立刻停機；對于200MW及以上的機組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率較小，可不裝斷路器和隔離開關，但應有可拆連接點，以供檢修和調(diào)試用，這時，在變壓器低壓側務必裝設斷路器。低壓廠用工作電源，由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。若高壓廠用電設有10kV和3kV兩個電壓等級，則低壓廠用工作電源一般從10kV廠用母線引接。廠用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時替代工作電源，起后備作用。備用電源應具有獨立性和足夠的供電容量，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)取得廠用電源。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荷提供電源。因此，啟動電源實質(zhì)上也是一個備用電源。我國目前對200MW以上大型發(fā)電機組，為了確保機組安全和廠用電的可靠才設置廠用啟動電源，且以啟動電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱啟動/備用電源。2.備用電源和啟動電源啟動/備用電源的引接應保證其獨立性，并且具有足夠的供電容量，以下是最常用的引接方式：（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)絡變壓器的低壓繞組引接，但應保證在機組全停情況下，能夠獲得足夠的電源容量。（3）從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、供電最可靠的一級電壓母線引接。這樣，有可能因采用變比較大的啟動/備用變壓器，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）當技術經(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。廠用電源的備用方式有“明備用”或“暗備用”兩種。明備用指在正常運行中全廠專設一臺平時不工作的廠用變壓器作為備用電源，當任一臺廠用工作變壓器檢修或故障以及機、爐起停用時，可將廠用備用變壓器投入，以保持廠用電設備的正常工作。適合大型火電廠采用，可使工作變壓器容量小（備用變壓器容量與最大一臺工作變壓器容量相同），有利于經(jīng)濟運行，投資少。但需裝設備用電源自動投入裝置。暗備用不設專用的備用變壓器，而是當廠用工作變壓器成對出現(xiàn)時，將每臺工作變壓器的容量加大。正常運行時不滿載，互為備用狀態(tài)。不應裝設備用電源自動投入裝置。適合水電廠采用，雖然工作變壓器容量比明備用時大。但是由于水電廠用電率不高，故運行損耗不大，該方式但節(jié)省了明備用所需的配電裝置與占地，有利于水電廠地形有限的設備布置。對200MW及以上的大容量機組，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保在嚴重事故狀態(tài)下能安全停機，事故消除后又能及時恢復供電，應設置事故保安電源，以保證事故保安負荷，如潤滑油泵、密封油泵、熱工儀表及自動裝置、盤車裝置、頂軸油泵、事故照明和計算機等設施的連續(xù)供電。事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源，通常采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組、蓄電池組以及逆變器將直流變?yōu)榻涣髯鳛榻涣魇鹿时０搽娫?。?00MW及以上機組還應由附近110kV及以上的變電站或發(fā)電廠引入獨立可靠專用線路，作為事故備用保安電源。3.事故保安電源圖5-2所示為某發(fā)電廠200MW發(fā)電機組的事故保安電源接線示意圖。圖5-2事故保安電源接線示意圖事故保安電源通常采用380/220V電壓，每臺機組設置一段事故保安母線，采用單母線接線。每2臺發(fā)電機組設置1臺柴油發(fā)電機組作為事故保安電源。熱工儀表及自動裝置等要求連續(xù)供電的負荷，則由直流逆變器所連接的不停電母線（每臺機組設置一段）供電，其電壓為220V。對于1000MW發(fā)電機組，每臺機組設置一臺快速啟動的柴油發(fā)電機組，作為本機的事故保安電源。每臺機組設置二段380V事故保安母線，正常運行時分別由低壓工作電源供電，事故時由柴油發(fā)電機組供電。

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線，并以成套配電裝置接受和分配電能。因火電廠的廠用負荷大多集中在鍋爐的輔助機械設備中，因此一般采用“按爐分段”的接線原則，將廠用高壓母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段。廠用電各級電壓母線均采用按鍋爐分段接線方式，具有下列特點：若某一段母線發(fā)生故障，只影響其對應的一臺鍋爐的運行，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，有利于電氣設備的選擇；③將同一機爐的廠用電負荷接在同一段母線上，便于運行管理和安排檢修。六、廠用電接線形式隨著發(fā)電機組容量的不斷增大，汽輪機輔機的容量也越來越大，如射水泵、凝結水泵等設備都進入了高壓廠用負荷的范疇。加之大容量機組都實行機、爐單元集中控制，所以“按鍋爐分段”的原則，實際已是“按機組分段”了。一、火電廠廠用電接線廠用電接線方式合理與否，對機、爐、電的輔機以及整個發(fā)電廠的運行可靠性有很大影響。廠用電接線應保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，并滿足運行安全可靠、靈活方便等要求。1.300MW汽輪發(fā)電機組高壓廠用電接線

300MW汽輪發(fā)電機組高壓廠用電系統(tǒng)常用的有兩種接線方案，如圖5-3所示。圖5-3（a）所示方案1，不設6kV公用負荷母線段，將全廠公用負荷（如輸煤、除灰、化水等）分別接在各機組A、B段母線上；第三節(jié)不同類型發(fā)電廠的廠用電接線

圖5-3（b）所示方案2，單獨設置二段公用負荷母線，集中供全廠公用負荷用電，該公用負荷母線段正常由啟動備用變壓器供電。圖5-3高壓廠用電系統(tǒng)供電方案（a）圖所示方案1的優(yōu)點是公用負荷分接于不同機組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負荷分接于各機組工作母線上，機組工作母線清掃時，將影響公用負荷的備用。另外，由于公用負荷分接于兩臺機組的工作母線上，因此，在機組G1發(fā)電時，必須也安裝好機組G2的6kV廠用配電裝置，并由啟動/備用變壓器供電。（b)圖所示方案2的優(yōu)點：公用負荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。其缺點：由于公用負荷集中，并因啟動/備用變壓器要用工作變壓器作備用（若無第二臺啟動/備用變壓器作備用時），故工作變壓器也要考慮在啟動/備用變壓器檢修或故障時帶公用負荷母線段運行。因此，啟動/備用變壓器和工作變壓器均較方案1變壓器分支的容量大，配電裝置也增多，投資較大。

300MW汽輪發(fā)電機組廠用電接線舉例。某廠廠用電接線如圖5-4所示。廠用電壓共分兩級，高壓為6kV，低壓為380/220V，不設全廠6kV公用廠用母線。圖5-4300MW汽輪發(fā)電機組廠用電系統(tǒng)接線圖每臺300MW汽輪發(fā)電機從各單元機組的變壓器低壓側接引一臺高壓廠用工作變壓器作為6kV廠用電系統(tǒng)的工作電源。為了限制短路電流，選用分裂繞組變壓器，啟動/備用變壓器引自升高電壓用線，采用明備用。

600MW機組單元高壓廠用電系統(tǒng)的接線，與采用的電壓等級數(shù)、廠用工作變壓器的型式和臺數(shù)、啟動備用變壓器的型式和臺數(shù)、啟動備用變壓器平時是否帶公用負荷等因素有關。

600MW機組通常都為一機一爐單元設置，采用機、爐、電為一單元的控制方式，因此，廠用電系統(tǒng)也必須按單元設置，各臺機組單元（包括機、爐、電）的廠用電系統(tǒng)必須是獨立的，而且采用單母線多分段（兩段或四段）接線供電。600MW機組高壓廠用電系統(tǒng)有下述兩種接線形式。2.600MW汽輪發(fā)電機組高壓廠用電接線方案1。高壓廠用電采用6kV一個電壓等級。如圖5-5所示，高壓廠用電壓采用6kV，設置一臺高壓廠用三相三繞組（或分裂繞組）工作變壓器T1AB、兩臺三相雙繞組啟動/備用變壓器Tfal、Tfa2，啟動/備用變壓器平時帶公用負荷。圖5-5

600MW機組高壓廠用電6KV系統(tǒng)接線高壓廠用電采用6kV電壓等級接線的主要特點是：（1）機組單元（機、爐、電）廠用負荷由兩段高壓廠用母線（1A和1B）分擔。正常運行時由高壓廠用工作變壓器供電，將雙套或更多套設備均勻地分接在兩段母線上，以提高供電可靠性。高壓廠用工作變壓器不帶公用負荷，故其容量較小。（2）公用負荷由兩段廠用公用母線（C1和C2）分擔。正常運行時，兩臺啟動/備用變壓器各帶一段公用母線（亦稱公用段），兩段公用母線分開運行。由于啟動/備用變壓器常帶公用負荷，故又稱其為公用備用變壓器。（3）當一臺啟動/備用變壓器停役或由于其他設備有異常使一臺啟動/備用變壓器不能運行時，可由另一臺啟動/備用變壓器帶兩段公用母線。因此，對公用負荷而言，2臺啟動/備用變壓器是互為備用的電源。

方案2。高壓廠用電采用10kV和3kV兩個電壓等級。如圖5-6所示，每個機組單元設置2臺三相三繞組工作變壓器（高壓廠用變壓器）T1A、T1B，分接至四段高壓廠用母線，既帶機組單元負荷，又帶公用負荷。每兩臺機組設公用的2臺三繞組變壓器作啟動/備用變壓器T12A、T12B，平時不帶負荷。

圖5-6600MW機組高壓廠用電10kV和3kV系統(tǒng)接線高壓廠用電采用10kV和3kV兩個電壓等級接線的特點：工作電源經(jīng)2臺三繞組變壓器，啟動/備用變壓器某廠1000MW汽輪發(fā)電機組高壓廠用電系統(tǒng)接線，如圖5-7所示。3.1000MW汽輪發(fā)電機組高壓廠用電接線

圖5-71000MW機組高壓廠用電10kV系統(tǒng)接線由圖可以看出，高壓廠用電壓采用10kV，高壓廠用電系統(tǒng)采用單母線接線，每臺機組設置10kV高壓廠用工作母線A、B、C、D四段，分別由兩臺分裂低壓繞組的高壓廠用工作變壓器供電。工作變壓器的高壓側電源由本機組發(fā)電機引出線上引接，其中A、B段10kV母線由第一臺高壓廠用工作變壓器的兩個低壓分裂繞組經(jīng)共箱母線引接；C、D段10kV母線由第二臺高壓廠用工作變壓器的兩個低壓分裂繞組經(jīng)共箱母線引接?；閭溆眉俺蓪Τ霈F(xiàn)的高壓廠用電動機及低壓廠用變壓器分別由不同的10kV母線段上引接。啟動/備用變壓器10kV側通過共箱母線連接到每臺機組的四段10kV工作母線上作為備用電源，A、B段10kV母線由第一臺啟動/備用變壓器的兩個低壓分裂繞組經(jīng)共箱母線引接；C、D段10kV母線由第二臺啟動/備用變壓器的兩個低壓分裂繞組經(jīng)共箱母線引接。廠用高壓變壓器、啟動/備用變壓器低壓中性點采用低電阻接地方式，接地電阻為60Ω。兩臺啟動/備用變壓器分別由220kV升壓站各引接一回電源，確保在一臺啟動/備用電源檢修或其他情況下，可保證有一臺啟動/備用變壓器投入工作。高壓廠用工作變壓器與啟動/備用變壓器裝有備用電源快速切換裝置。這種高壓廠用電系統(tǒng)接線的特點是，高壓廠用母線設4段，互為備用的負荷接入兩臺廠用變壓器的兩個低壓分裂繞組上。可與啟動/備用變壓器組成一對一的接線方式，任何一臺廠用變壓器停運，只要投入相應的啟動/備用變壓器即可供電，可靠性極高，調(diào)度也非常靈活。二、水電廠廠用電接線

對水電廠來說，廠用電負荷屬最重要負荷之一。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，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、閘門啟閉設備、照明及水利樞紐等設施用電。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、魚梯等設施用電，可設專用壩區(qū)變壓器，按其距主廠房遠近、負荷大小以及發(fā)電機電壓等條件，可采用6kV或10kV電壓供電，其余廠用電負荷均以380/220V供電。圖5-8所示為大型水電廠的廠用電接線。圖5-8大型水電廠廠用電接線該廠裝有4臺發(fā)電機組，具有6kV大容量電動機拖動的壩區(qū)機械設備，且距廠房較遠，同時水庫還兼有防洪、航運等任務，因此，廠用電采用6kV及380V兩級電壓。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。此外，還在2臺發(fā)電機組的出口處裝設了斷路器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低壓側取得電源。三、變電站站用電接線變電站的主要站用電負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的操作機構電源。盡管這些負荷的容量并不太大，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，站用變壓器二次側為380/220V中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)。對于中型變電站或裝有調(diào)相機的變電站，通常都裝設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）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2臺或2臺以上的站用工作變壓器。當有可靠的外接電源時，一般設置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。當無可靠的外接電源時，可設1臺自啟動的柴油發(fā)電機組作為備用電源，其容量應至少滿足主變壓器的冷卻裝置負荷和斷路器及隔離開關的操動機構電源的需要。

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，站用變壓器高壓側要選用較大斷流容量的開關設備，否則要加限流電抗器。（2）當站內(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。圖5-9

500kV變電站的站用電接線示意圖。一、火電廠主要廠用電負荷為了正確選擇廠用變壓器容量，不但要統(tǒng)計變壓器連接的分段母線上實際所接電動機的臺數(shù)和容量，還要考慮它們是經(jīng)常工作的還是備用的，是連續(xù)運行的還是斷續(xù)運行的。為了計及這些不同的情況，選出既能滿足負荷要求又不致容量過大的變壓器，所以又提出按使用時間對負荷運行方式進行分類：經(jīng)常——每天都要使用的負荷（電動機）；不經(jīng)?！辉跈z修、事故或機爐啟停期間使用的負荷（電動機）；連續(xù)——每次連續(xù)運轉2h以上的負荷；短時——每次僅運轉10~120min的負荷；第四節(jié)廠用變壓器的選擇斷續(xù)——每次使用從帶負荷到空載或停止，反復周期性地工作，其每一周期不超過10min的負荷。上述“經(jīng)?！焙汀安唤?jīng)?！敝饕脕肀碚髟擃愒O備電動機的使用機會。而“連續(xù)”、“短時”和“斷續(xù)”則用來區(qū)分該類設備每次使用時間的長短。表5-1列出火電廠主要廠用電負荷及其類別，供參考。注I表示I類廠用負荷，II表示II類廠用負荷，III表示III類廠用負荷，保安表示保安廠用負荷。分類名稱負荷類別運行方式備注鍋爐負荷引風機I送風機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

汽輪機負荷射水泵I用汽動給水泵凝結水泵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荷及其類別續(xù)表5-1火電廠主要廠用電負荷及其類別電氣及公共負荷充電機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、短時變壓器冷卻風機II經(jīng)常、連續(xù)通信電源I經(jīng)常、連續(xù)事故保安負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荷及其類別出灰負荷灰漿泵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、短時時生活水泵負荷生活水泵II或III經(jīng)常、短時類別為II冷卻塔通風機II經(jīng)常、連續(xù)

輔助車間負荷化學水處理室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，化學水處電氣試驗室III不經(jīng)常、短時理室負荷類別為I起重機械III不經(jīng)常、斷續(xù)

二、廠用電負荷的計算

（1）經(jīng)常連續(xù)運行的負荷應全部計入。如引風機、送風機、給水泵、排粉機、循環(huán)水泵、凝結水泵、真空泵等用的電動機。（2）連續(xù)而不經(jīng)常運行的負荷亦應計入。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)運行的負荷亦應計入。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，變壓器容量應留有適當裕度。（5）由同一臺變壓器供電的互為備用的設備，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、低壓繞組的負荷應分別計算。(一）廠用電負荷的計算原則

（1）換算系數(shù)法。廠用電負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）廠用電負荷的計算方法

S－該廠用分段母線上的計算負荷(kVA)P－電動機的計算功率(應根據(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)KL－負荷率(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電動機的計算功率P，應根據(jù)負荷的運行方式及特點確定。1）對經(jīng)常、連續(xù)運行的設備和連續(xù)而不經(jīng)常運行的設備，即連續(xù)運行的電動機均應全部計入，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)運行的設備，一般可不予計算（5-5）這類負荷如行車、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，這些設備的負荷均應全部計算在內(nèi)。

4）對修配廠的用電負荷，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）。

5）煤場機械負荷中，對大型機械應根據(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

6）對照明負荷計算式為(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0.95

Pmax為最大運行軸功率（kW）；為對應于軸功率的電動機功率因數(shù)；為對應于軸功率的電動機效率；為低壓廠用計算負荷之和（kV·A）。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，而母線的段數(shù)又與廠用高壓母線的電壓等級有關。當只有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10kV與3kV電壓等級同時存在時，則分4段（10kV2段和3kV2段）。當只有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。(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按高壓廠用計算負荷的110%與低壓廠用計算負荷之和進行選擇；而低壓廠用工作變壓器的容應留有10%左右的裕度。（1）高壓廠用工作變壓器容量。當為雙繞組變壓器時按下式選擇容量(5-12)SH為高壓廠用計算負荷之和；SL為低壓廠用計算負荷之和。當選用分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應滿足高壓繞組(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荷（kV·A）；Sr為分裂繞組兩分支重復計算負荷（kV·A）。（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。可按下式選擇變壓器容量(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小間內(nèi)的變壓器，可取=1，但宜將小間進出風溫差控制在10℃以內(nèi)；對由主廠房進風小間內(nèi)的變壓器，當溫度變化較大時，隨地區(qū)而異，應當考慮溫度進行修正。廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負荷的因素外，還應考慮：①電動機自啟動時的電壓降；②變壓器低壓側短路容量；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。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的短路容量，否則將影響到開關設備的選擇，一般要求阻抗應大于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

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。一、廠用機械特性和電力拖動運動方程發(fā)電廠中廠用機械設備的機械特性（即阻轉矩或叫負載轉矩Mm與轉速n之間的關系）可歸納為兩種類型：其一，恒轉矩負載特性;其二，具有非線性上升的負載轉矩機械特性。恒轉矩負載特性即負載轉矩Mm與轉速n無關，當轉速n變化時，負載轉矩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圖5-10廠用機械負載轉矩特性

（5-16）

M*m0-負載轉矩標么值(以機械在額定出力時的額定轉矩為基準值）M*m0-與轉速n無關的摩擦起始負載轉矩標么值，一般取成0.15

n*-轉速的標么值(以同步轉速為基準值)

Α-負載轉矩隨轉矩變化的系數(shù)，一般等于2即負載轉矩Mm與轉速n有關，當轉速n變化時，負載轉矩Mm與n的二次方或高次方成比例，具有非線性上升關系。比如火電廠中的風機、油泵就屬于這類機械。如圖5-10中曲線2所示。非線性負載轉矩特性

由電動機和廠用機械設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、功率和轉矩的傳遞。代表運動特征的量是轉速n、轉矩M、角速度以及時間t等。電動機產(chǎn)生的電磁拖動轉矩，用以克服機械負荷的阻轉距后的剩余轉矩，就會使機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生加速運動，其旋轉運動的方程式為(5-17)為電動機產(chǎn)生的電磁拖動轉矩（N·m）；為機械負載轉矩，或稱阻轉矩（N·m）；為慣性轉矩，或稱加速轉矩（N·m）；J為包括電動機在內(nèi)的整個機組的轉動慣量（kg·m2）；為機組旋轉角速度，。機組的轉動慣量J是機組旋轉部分慣性的量度，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）當時，，則n=0或n=常數(shù)，即電動機靜止或等速旋轉，拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)；（2）當時，，拖動系統(tǒng)處于加速狀態(tài)；（3）當時，，拖動系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。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矩Me與轉速n的關系，即。將異步電動機的特性曲線與被拖動的機械設備的負載轉矩特性曲線繪于一張圖上，如圖5-11所示。1.異步電動機圖5-11異步電動機和機械設備的機械特性曲線由圖可見，該拖動系統(tǒng)初始時電動機轉動的啟動轉矩必須大于被拖動機械在時的起始負荷轉矩，并且在啟動過程中，任一轉速下都應有使剩余轉矩為正，方能順利地把機械設備拖動到穩(wěn)定運行狀態(tài)。圖5-11中以豎線條示出電動機對于=定值的設備剩余轉矩。只有當電動機與廠用負荷相等，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，一般不需要特殊設備，而采用直接啟動方式，啟動時的轉矩為額定啟動轉矩，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，特別在機組轉動慣量較大，剩余轉矩較小，啟動緩慢的情況下更為嚴重。因此，對啟動困難的廠用機械設備如引風機、磨煤機、排粉機等相配套的電動機，必要時需進行啟動校驗。在發(fā)電廠中廣泛使用的鼠籠式異步電動機有三種結構形式，即單鼠籠式、深槽式和雙鼠籠式。后兩種具有啟動轉矩大、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無級調(diào)速，如采用轉子電路內(nèi)引入感應電動勢的串級調(diào)速；也可以在轉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)改變轉速、啟動轉矩和啟動電流。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）結構比較復雜，并需附加一套勵磁系統(tǒng)。（3）對電壓波動不十分敏感，因其轉矩與電壓成正比，而異步電動機的轉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。

2.同步電動機同步電動機啟動、控制均較麻煩，啟動轉矩不大，在廠用電系統(tǒng)中，只在大功率低轉速的機械上有時采用，例如循環(huán)水泵等設備。3.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雜、成本高、維護量大、工作可靠性也較差。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)轉速及當廠用交流電源消失后仍要求工作的設備才選擇直流電動機。只有對反復、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與周圍環(huán)境條件相適應，根據(jù)發(fā)電廠廠用設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。（2）容量選擇選擇拖動廠用機械的電動機時，其電壓應與供電網(wǎng)絡電壓相一致，電機的轉速應符合被拖動設備的要求，電動機容量ＰＮ必須滿足在額定電壓和額定轉速下大于滿載工作的機械設備軸功率ＰＳ，并留有適當?shù)膬?，?/p>

(kW)(5-20)式中，PN為電動機額定容量（kW）；PS為被拖動機械設備軸功率(kW)。四、電動機的自啟動校驗

廠用電系統(tǒng)中運行的電動機，當突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機轉速就會下降，甚至會停止運行，這一轉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，電動機惰行尚未結束，又自動啟動恢復到穩(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，應采取相應的措施。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，當事故消除、電壓恢復時形成的自啟動；（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）帶負荷自啟動。備用電源已帶一部分負荷，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、空載自啟動及帶負荷自啟動等三種方式。

異步電動機的電磁轉矩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，其最大轉矩Memax約為額定轉矩MeN的2倍。即隨著電壓下降，電動機電磁轉矩將急劇下降。當電壓下降到70％UN時，它的最大轉矩相應變?yōu)槿舸藭r電動機已經(jīng)帶有額定負載，則此刻的剩余轉矩變?yōu)樨撝?，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

圖5-12異步電動機轉矩與電壓、轉速的關系

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矩M*emax恰好等于負載轉矩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。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。(各元件標么值以廠用高壓變壓器的額定容量為基準值)(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

1.電壓校驗由圖5-13（b）可得電壓關系。（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幺值總和；U*0為電源母線電壓標幺值，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*m為廠用變壓器或電抗器的電抗標幺值；為參加自啟動電動機的等值電抗標幺值。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