第四章厂用电剖析.

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1、第四章 厂（所）用电,第一节 概述,第二节 厂（所）用电的设计原则和接线形式,第三节 不同类型厂用电典型接线分析,第四节 厂（所）用变压器或电抗器的选择,第五节 厂用电动机的选择和自启动校验,本章小结,第一节 概述,厂用电 发电厂在生产电能过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操作、修配、试验、照明、电焊等用电设备便构成厂用负荷。厂用负荷的总耗电量，统称为厂用电或自用电。 厂用电率 厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率的计算公式为,上式中 Ap 为厂用电耗电量(k

2、wh) A 为同一时期内全厂总发电量(kwh),一、厂用电及厂用电率,额定工况下厂用电率的计算公式为,厂用电率是发电厂主要运行经济指标之一。 凝汽式火电厂厂用电率为 5-8， 热电厂为8-10， 水电厂为0.3-2.0。 降低厂用电率不仅能降低电能成本，同时相应地增大了对系统的供电量。,上式中 Sc为厂用计算负荷(kVA) 为平均功率因数，一般取0.8 PN为发电机的额定功率(kW),二、厂用负荷的分类 1.按重要性分类 厂用电负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然供电中断时造成危害的程度可分为四类：,（1）I类厂用负荷 凡短时停电（包括手动操作恢复供电所需的时间）会造成设备损坏、危及人身安全

3、、主机停运及大量影响出力的厂用负荷，都属于I类厂用负荷。应由两个独立电源供电，当一个电源断电后，另一个电源就立即自动投入，即两个电源自动切换。,（2）II类厂用负荷 允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷，均属于II类厂用负荷。也应由两个独立电源供电，并采用手动切换。,（3）III类厂用负荷 较长时间停电不会直接影响生产，仅造成生产上的不方便者都属于III类厂用负荷，通常由一个电源供电。,（4）事故保安负荷 在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负荷，否则将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推迟恢复供电，甚至可能危及人身安全的负荷称为事故保安负荷。,

4、根据对电源的不同要求，事故保安负荷又可分为：,直流保安负荷：如发电机的润滑油泵、氢密封泵，汽机、给水泵的润滑泵等，其直流电源为蓄电池组。 交流保安负荷：如大型机组的盘车电动机、交流润滑泵、消防水泵等。 交流保安电源通常采用快速自启动的柴油发电机组且有自动投入装置功能，或采用燃气轮机组或者具有可靠的外部独立电源进行供电。,(5)交流不间断供电负荷 对交流不间断供电负荷如实时控制用的计算机，可接于蓄电池组的逆变装置供电。,2. 按运行方式分类,三、对厂用电接线的基本要求 厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，还应满足： （1）充分考虑发电厂正常、事故、检修、

5、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。 （2）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。对200MW及以上大型机组，厂用电系统应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行并能在短时间内恢复本机组的运行。 （3）便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用厂用负荷的供电，须结合长期规划统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。 （4）对 200MW及以上大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。 （5）积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到技术先进、经

6、济合理，保证机组安全满发地运行。,第二节 厂用电源及厂用电接线的基本形式,一、厂用电的电压等级 厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的额定电压和厂用电网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经过技术经济综合比较后确定的。,1.厂用电动机的电压与容量的关系,通常在满足技术要求的前提下，应优先选用较低电压的电动机，以获得较高的经济效益。 因为高压电动机，制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价格高、空载和负载损耗均较大效率较低，所以应优先考虑较低电压级。 但是，电压较高时，可选择截面较小的电缆或导线，不仅节省有色金属，还能降低供电网络的投资。,3.厂用电的电压等级的确定 低压供电网络为

7、0.4kV（380220V）； 高压供电网络有3、6、1O kV等。,2.各类机组所使用的电动机容量范围 12MW及以下火电机组，厂用电动机容量一般在300kW及以下； 125MW及以下火电机组，厂用电动机容量一般在2000kW及以下； 200-300MW火电机组，厂用电动机容量一般在5500kW及以下; 600MW及以上火电机组，厂用电动机容量可达5500kW以上。,（2） 6kV电压供电的优点 对同样的厂用电系统， 6kV网络不仅节省有色金属及费用，而且短路电流亦较小； 6kV电动机功率可制造得较大，以满足大容量负荷要求； 发电机电压若为6kV时，可以省去高压厂用变压器，直接由发电机电压母

8、线经电抗器供电，以防止厂用电系统故障直接威胁主系统并限制其短路电流。,（3） 1OkV电压作为厂用电系统电压 只能用于300MW以上大容量机组，也不能为单一厂用电压，因为不能满足全厂所有高压电动机的要求，在经济与技术上均属欠佳。,（1） 3kV电压供电的优点 3kV电动机效率比6kV的约高1-15，价格约低20； 3kV电动机的最小容量比6kV电动机小，可以将75KW以上的电动机接到3kV电压母线上，从而使O.4kV低压厂用变压器容量和台数减少； 由于减少了380V电动机数量，使较大截面的电缆数量减少，从而减少了有色金属消耗量。,对于火电厂，当发电机容量在60MW及以下，发电机电压为1O.5k

9、V时，可采用3kV作为厂用高压电压；当容量在 100-300MW时，宜选用6kV作为厂用高压电压； 当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用两种高压厂用电压，即3KV和10kV两段电压。,对于水电厂，由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量不大，通常只设0.4kV一种厂用电压等级，由动力和照明共用的三相四线制系统供电。但对坝区和水利枢纽，一般距厂区较远，可能有些大型机械，如闸门启闭装置、航运使用的船闸或升船机和鱼道、筏道等设施用电，需另设专用坝区变压器，以6kV或10kV供电。,对小容量发电厂或变电所，一般电动机容量都不大，只需0.4kV一级电压即可。每台低压厂用变压器（简称厂低变）的

10、容量最大不宜超过750kVA。,二、厂用电源及其引接方式,1厂用工作电源及其引接方式 发电厂或变电所的厂用工作电源，是保证正常运行的基本电源。不仅要求电源供电可靠，而且应满足各级厂用电压负荷容量的要求。通常，工作电源应不少于两个。,2）当发电机和主变压器为单元或扩大单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。 各台厂用高压变压器应尽量满足相对应机组的炉、机、电和主变压器的厂用负荷。,1)当主接线具有发电机电压母线时，则厂用工作电源（厂用变压器或厂用电抗器）一般直接从母线上引接。,（1）高压厂用工作电源的引接 从发电机电压回路通过厂用高压变压器或电抗器取得厂用高压工作电源足够可靠，若发电机

11、组全部停止运行，仍可从电力系统倒送电能供给厂用电源。这种引接方式，操作简单、调度方便、投资和运行费都比较低，常被广泛采用。,厂用分支上一般都应装设高压断路器。该断路器应按发电机端短路进行选择，其开断电流可能比发电机出口处还要大，对大容量机组往往可能选不到合适的断路器。于是，可加装电抗器或选低压分裂绕组变压器，以限制短路电流。如仍选不出时， 对125MW及以下机组，一般可在厂用分支上按额定电流装设断路器、隔离开关或连接片，此时若发生故障，应立刻停机。 对于200M W及以上的机组，通常厂用分支都采用分相封闭母线，故障率较小，可不装断路器和隔离开关，但应有可拆连接点，以便检修、调试方便。这时，在变

12、压器低压侧务必装设断路器。 （2）低压厂用工作电源的引接 一般由对应的高压厂用母线段上引接，经厂用低压变压器获得厂用低压工作电源。若高压厂用母线有3kV(或6kV)和10kV两个电压等级，一般由10kV引接。,2备用电源和启动电源及其引接方式,厂用备用电源主要用于事故情况失去工作电源时，起后备作用，又称事故备用电源。 启动电源系指在厂用工作电源完全消失情况下，为保证使机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。这些辅助设备在正常运行时由工作电源供电，只有当工作电源消失后，才自动切换到启动电源供电。因此，启动电源实质上也是一个备用电源。,我国目前对200MW以上大型机组，为了确保机组安全和厂用电的

13、可靠才设置厂用启动电源，且以启动电源兼作事故备用电源，统称启动（备用）电源。,备用电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统获得厂用电源。以下是最常用的引接方式。,1）从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器（电抗器）引接。 2）从与电力系统联系紧密，供电可靠的最低一级电压母线引接。这样，有可能因采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而致经济性较差，但可靠性较高。 3）从联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量。 4）当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器获得独立

14、的备用电源或启动电源。,3事故保安电源和交流不间断电源 （1）事故保安电源 对200MW及以上的大容量机组，应设置事故保安电源，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在事故状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供电，以保证事故保安负荷，如润滑油泵、密封油泵、热工仪表及自动装置、盘车装置、顶轴油泵、事故照明、电子计算机等设施的连续供电。 事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用 ： 1）快速自动程序启动的柴油发电机组； 2）蓄电池组以及逆变器或逆变机组将直流变为交流作为交流事故保安电源； 3）对300MW及以上机组还应由110 k V及以上电网引入独立可靠专用线路，作为事故备用

15、保安电源。,（2）交流不间断电源（UPS）,对交流不间断供电负荷如实时控制用的计算机，可接于蓄电池组的逆变装置供电。,图4-2,该图为200MW机组保安电源接线示意图。交流保安电源通常采用380220V电压，每台机组设一段事故保安母线。每2台发电机组设1台柴油发电机组作为事故保安电源。热工仪表和自动装置要求连续供电的负荷，则由直流逆变器供电。,三、厂用电接线的基本形式 发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。,火电厂的厂用负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉的辅助机械设备耗电量大，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给粉机、电动给水泵等大型设备，其用电量

16、约占厂用电量的60以上，为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于灵活调度，一般都采用“按炉分段”的接线原则，即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致过多干扰正常运行的完好机炉。,当锅炉容量较大（如大于 400th），辅助设备容量大时，每台锅炉可由两段厂用母线供电，厂用负荷在各段上应尽可能分配均匀，且符合生产程序要求。全厂公用性负荷应适当集中，可设立公用厂用母线段。,低压380220 V厂用电的接线，对大型火电厂及大容量水电厂，一般亦采用单母线分段接线，即按炉分段或按水轮发电机组分段；对中、小型电厂和变电所，则根据工程具体情况，厂用低压负荷的大小和重要程度，全厂可只分为二段或三段，仍采用低压成套配电装置供电。,厂用电动机的供电方式，一般常采用个别供电和成组供电两种。图44中M1和M2是个别供电，即对每一台厂用机械设备敷设一条馈电线路，通过专用的一台高压开关柜或低压配电屏中的一回电路供电。通常对5.5kw及以上的工类厂用负荷和 40 kw及以上的 II、III类重