廠用電的設(shè)計(jì)原則和接線形式

廠用電的設(shè)計(jì)原則和接線形式第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日教學(xué)內(nèi)容本節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、對(duì)廠用電接線的基本要求二、廠用電接線的設(shè)計(jì)原則三、廠用電的電壓等級(jí)四、廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式五、廠用電源及其引接六、廠用電接線形式首頁(yè)第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日一、對(duì)廠用電接線的要求

一、對(duì)廠用電接線的基本要求：

（1）各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。（2）全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。（3）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修和啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求。（4）充分考慮發(fā)電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過(guò)程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式。（5）200MW及以上機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日二、廠用電接線的設(shè)計(jì)原則

二、廠用電接線的設(shè)計(jì)原則：

（1）廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電。（2）接線應(yīng)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）廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性,本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電。（4）積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備,使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性。（5）在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí),還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問(wèn)題進(jìn)行分析和論證。第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級(jí)三、廠用電的電壓等級(jí)

1.影響廠用電電壓等級(jí)的因素

（1）發(fā)電機(jī)電壓和容量如果發(fā)電機(jī)電壓為6.3kV，應(yīng)選6kV作為廠用高壓電壓。發(fā)電機(jī)容量越大，廠用高壓電壓越高。

高壓廠用電的電壓等級(jí)：3、6、10kV。

低壓廠用電的電壓等級(jí)：380/220V

。

（2）廠用電動(dòng)機(jī)的容量

我國(guó)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)的電壓與容量的關(guān)系如下表所示。電動(dòng)機(jī)電壓/V2203803000600010000生產(chǎn)容量范圍

/kW＜140＜300＞75＞200＞200電動(dòng)機(jī)的容量小于75kW時(shí)，只能選380/220V。電動(dòng)機(jī)的容量在75~200kW時(shí)，只能選380/220V、3kV。第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級(jí)

電動(dòng)機(jī)的容量大于300kW時(shí)，只能選3、6、10kV。

電動(dòng)機(jī)的容量在200~300kW時(shí)，可選380/220V、3、6、10kV。

（3）廠用電網(wǎng)絡(luò)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

由于發(fā)電廠的電動(dòng)機(jī)種類(lèi)較多，只用一種電壓等級(jí)的電動(dòng)機(jī)不能滿(mǎn)足要求。

低壓電動(dòng)機(jī)，絕緣等級(jí)低、磁路較短、尺寸較小、運(yùn)行損耗小、價(jià)格便宜，有較高的經(jīng)濟(jì)效益。但大容量不能做成低壓。高壓電動(dòng)機(jī)的制造容量大、絕緣等級(jí)高、磁路較長(zhǎng)、尺寸較大、價(jià)格高、運(yùn)行損耗較大、效率較低。

結(jié)合廠用電供電網(wǎng)絡(luò)綜合考慮，用較高電壓等級(jí)時(shí)，可選擇截面較小的電纜和導(dǎo)線，既減少了有色金屬的消耗，也降低了廠用供電網(wǎng)絡(luò)的投資。

電動(dòng)機(jī)的容量在200~300kW時(shí)，應(yīng)綜合考慮廠用電網(wǎng)絡(luò)的可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級(jí)2.廠用電電壓等級(jí)的確定(1)火力發(fā)電廠高壓廠用電壓為：①發(fā)電機(jī)組容量在60MW及以下，發(fā)電機(jī)電壓為10.5kV時(shí)，可采用3kV；②發(fā)電機(jī)組容量在60MW及以下，發(fā)電機(jī)電壓為6.3kV時(shí)，宜采用6kV；③發(fā)電機(jī)組容量在100～300MW時(shí)，宜采用6kV；④發(fā)電機(jī)組容量在600MW及以上時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可采用6kV一級(jí)，也可采用3kV和10kV兩級(jí)電壓。低壓廠用電壓采用380/220V電壓級(jí)。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級(jí)(2)水電廠廠內(nèi)用電：只設(shè)一個(gè)380/220V電壓等級(jí)，這是因?yàn)樗啺l(fā)電機(jī)組的輔助設(shè)備容量不大。壩區(qū)用電：6kV或10kV供電，因在壩區(qū)和水利樞紐裝設(shè)有大型機(jī)械，如船閘、閘門(mén)啟閉裝置等，這些設(shè)備距主廠房較遠(yuǎn)，需在那里另設(shè)壩區(qū)專(zhuān)用變壓器。(3)小容量發(fā)電廠和變電所單機(jī)容量在12MW及以下的小容量發(fā)電廠和變電所，一般廠用電動(dòng)機(jī)容量都不大，只采用380/220V一級(jí)廠用電壓即可。

第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式1.高壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式高壓(3、6、10kV)廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的選擇,與接地電容電流的大小有關(guān).(1)中性點(diǎn)不接地方式單相電容電流小于10A時(shí),允許繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí).(2)中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式可以抑制單相接地故障時(shí)健全相的過(guò)電壓倍數(shù)不超過(guò)額定相電壓的2.6倍.(3)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式發(fā)生單相接地故障時(shí),中性點(diǎn)的位移電壓產(chǎn)生感性電流流過(guò)接地點(diǎn),補(bǔ)上償電容電流,將接地點(diǎn)的綜合電流限制到10A以下.四、廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日四、廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式2.低壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式低壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式主要有中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地和中性點(diǎn)直接接地兩種接地方式.(1)中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式在低壓廠用電系統(tǒng)中,發(fā)生單相接地故障時(shí),可以避免開(kāi)關(guān)立刻跳閘和電動(dòng)機(jī)停運(yùn).(2)中性點(diǎn)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(shí),中性點(diǎn)不發(fā)生位移,防止了相電壓出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)和超過(guò)250V,保護(hù)裝置立刻動(dòng)作于跳閘.

第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接五、廠用電源及其引接

為了使供電可靠，廠用電源的設(shè)置不應(yīng)少于兩個(gè)，所有發(fā)電廠都設(shè)有工作電源和備用電源。對(duì)單機(jī)容量在200MW及以上的大型發(fā)電廠還應(yīng)設(shè)置啟動(dòng)電源和事故保安電源。1.廠用工作電源及其引接方式

發(fā)電廠（或變電所）的工作電源是保證發(fā)電廠（或變電所）正常運(yùn)行的基本電源。要保證其可靠性，獨(dú)立性和具有對(duì)應(yīng)供電性。⑴高壓廠用工作電源的引接

1)當(dāng)主接線具有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，一般直接從該機(jī)組所連接的母線上引接，如圖5-1a所示。第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接2)當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元接線或擴(kuò)大單元接線時(shí)，則高壓廠用工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接，如圖5-1b所示。

對(duì)于容量為125MW及以下的機(jī)組，廠用分支上一般裝設(shè)高壓斷路器，當(dāng)開(kāi)斷電流不能滿(mǎn)足要求時(shí)，只用以進(jìn)行正常操作，當(dāng)斷路器后發(fā)生短路時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)；對(duì)于容量為200MW及以上的機(jī)組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率很小，可不裝設(shè)斷路器，這時(shí)，在廠用變壓器低壓側(cè)必須裝設(shè)斷路器。

圖5-1第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接⑵低壓廠用工作電源的引接

一般由對(duì)應(yīng)的高壓廠用母線段上經(jīng)低廠變引接。對(duì)于不設(shè)高壓廠用母線段的發(fā)電廠，低壓廠用工作電源可從發(fā)電機(jī)電壓母線上或發(fā)電機(jī)出口引接。第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接2.備用電源和啟動(dòng)電源及其引接方式

（1）備用電源：當(dāng)工作電源故障或檢修退出運(yùn)行時(shí)代替工作電源的工作。備用電源應(yīng)具有獨(dú)立性，與工作電源無(wú)關(guān)聯(lián)，有足夠的容量，應(yīng)與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電時(shí)仍能從系統(tǒng)取得廠用電源。

（2）啟動(dòng)電源：指電廠機(jī)組首次啟動(dòng)或工作電源完全消失的情況下，為保證機(jī)組快速啟動(dòng)，向必要的輔助設(shè)備供電的電源。在正常運(yùn)行情況下，這些輔助設(shè)備由工作電源供電，只有當(dāng)工作電源消失后才自動(dòng)切換到啟動(dòng)電源供電，因此，啟動(dòng)電源實(shí)質(zhì)上在兼作事故備用電源,稱(chēng)作啟動(dòng)/備用電源，不過(guò)它對(duì)供電的可靠性要求更高。對(duì)于200MW及以上的大型機(jī)組的廠用備用電源必須具有啟動(dòng)電源的功能。第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接（3）高壓廠用備用電源的引接方式1)從發(fā)電機(jī)電壓母線的不同分段上(不與接有廠用工作電源的母線同段)，通過(guò)廠用備用變壓器(或電抗器)引接。2)從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密，最低一級(jí)升高電壓母線上引接。3)從聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接。4)當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可由外部電網(wǎng)引接專(zhuān)用線路經(jīng)過(guò)變壓器獲得獨(dú)立的啟動(dòng)/備用電源。第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接（4）備用電源的備用方式

1)暗備用：是指不另設(shè)專(zhuān)門(mén)的備用變壓器，工作變壓器之間互為備用。這種備用方式，需要將每臺(tái)工作變壓器的容量加大，正常運(yùn)行時(shí)均在輕載狀態(tài)下運(yùn)行。廠用負(fù)荷較小，廠用工作變壓器的容量也較小時(shí)可采用這種方式，如水電廠和變電所通常采用暗備用方式。2)明備用：是指設(shè)有專(zhuān)門(mén)的備用變壓器，當(dāng)某個(gè)廠用工作電源故障退出后，備用電源自動(dòng)投入，恢復(fù)對(duì)該廠用母線段的供電。這種備用方式，備用電源容量應(yīng)等于最大一臺(tái)工作變壓器的容量。大型火電廠廠用負(fù)荷很大，廠用工作變壓器的容量也很大，通常采用明備用方式。第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接從最低一級(jí)升高電壓母線上引接高壓廠用備用變壓器(右)第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接3.事故保安電源和交流不間斷供電電源

⑴事故保安電源對(duì)200MW及以上的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)廠用工作電源和備用電源都消失時(shí)，為保證事故狀態(tài)下安全停機(jī)，事故消除后又能及時(shí)恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行，應(yīng)設(shè)置事故保安電源。

事故保安電源有以下幾種類(lèi)型：①蓄電池組以及逆變器或逆變機(jī)組；②采用快速自動(dòng)程序啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組；③對(duì)于300MW及以上的發(fā)電機(jī)組還應(yīng)由110kV及以上電網(wǎng)引入獨(dú)立可靠的外部電源，作為事故備用保安電源。第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接⑵交流不間斷供電電源(UPS)

由于快速柴油發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)和切換需要時(shí)間，這短時(shí)的供電中斷對(duì)于某些保安負(fù)荷(如實(shí)時(shí)控制用的計(jì)算機(jī)等)也是不允許的，此時(shí)可由蓄電池經(jīng)靜態(tài)逆變裝置或逆變機(jī)組將直流變?yōu)榻涣?，向不允許中斷供電的交流負(fù)荷供電。由于目前生產(chǎn)的蓄電池組最大容量有限，所以需要柴油發(fā)電機(jī)組或外接電源配合工作。

第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接(2)熱工儀表和自動(dòng)裝置等要求不間斷供電的負(fù)荷，則由直流逆變器(每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一段)供電，其電壓為220V。

圖5-2為某電廠200MW發(fā)電機(jī)組的事故保安電源接線示意圖。

(1)交流保安電源通常都采用380/220V電壓，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一段事故保安母線，采用單母線接線。每2臺(tái)發(fā)電機(jī)組設(shè)置1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組作為事故保安電源。圖5-2第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日六、廠用電接線形式三、廠用電接線的基本形式

廠用電接線通常都采用單母線(或稱(chēng)單母線獨(dú)立分段)接線形式，一段母線故障不影響其他母線段。

⑴高壓廠用母線

火電廠的高壓廠用母線一般都采用“按爐分段”的接線原則。這是因?yàn)殄仩t的耗電量很大，約占廠用電量的60％以上，按爐分段便于運(yùn)行、檢修，能使故障影響范圍局限在一機(jī)一爐，不致影響正常運(yùn)行的完好機(jī)爐。當(dāng)鍋爐容量為400t/h及以上時(shí)，每爐的高壓廠用母線至少設(shè)兩段，兩段母線可由一臺(tái)高壓廠用變壓器供電。

大型火電廠亦按爐分段；水電廠按水輪發(fā)電機(jī)組分段；在中、小型發(fā)電廠和變電所中，則根據(jù)電廠的具體情況，廠用低壓負(fù)荷的大小和重要程度，全廠可分為二段或三段。

⑵低壓廠用母線

第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日六