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1、第四章 厂（所）用电,第一节 概 述,第二节 厂用电源及厂用电接线的基本形式,第三节 发电厂和变电所的厂（所）用电典型接线分析,第四节 厂(所)用变压器的选择,第五节 厂用电动机的选择和自起动校验,本章计划学时:4 6学时,第一节 概述,一、厂用电及厂用电率,1. 厂用电：保证发电厂(或变电所)正常运行而自己耗用的电能。,2. 厂用电率KP ：厂用电耗电量AP占同一时期内全厂总发电量A的百分数。 即,厂用电率是发电厂的主要运行经济指标之一，降低厂用电率不仅降低了发电成本，同时也相应地增大了对电力系统的供电量。,发电厂的类型不同，KP也不同：,凝汽式火电厂为58,热电厂为810,水电厂为0.32
2、,二、厂用负荷分类,1. 按重要性分类,(1)类厂用负荷：短时停电也可能造成发电厂的主要设备损坏、危及人身安全、主机停运和大量影响电厂出力的厂用负荷。,由于不允许停电，保证措施：它们应由两个独立电源供电，两个电源之间自动切换。, 类厂用负荷：仅允许短时停电（几秒至几分钟），再恢复供电后，不致造成生产紊乱，损坏设备或影响机组正常运行的厂用负荷。,保证措施：应由两个独立电源供电，两个电源之间手动切换。, 类厂用负荷：较长时间（几小时甚至更长时间）停电，不会直接影响电厂生产，仅造成生产上不方便的厂用负荷。,可由单电源供电，电源故障时, 允许进行检修或更换。, 事故保安负荷：事故停机过程及停机后一段时
3、间内，停电会引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷。,事故保安负荷可分为两类：,直流保安负荷：由蓄电池组供电。,交流保安负荷，如大型机组的盘车电动机，平时由交流厂用电源供电，事故后，由快速启动柴油发电机组自动投入供电。, 交流不间断供电负荷：在机组启动、运行以及正常和事故停机过程中，甚至在停机后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。如实时控制计算机、热工仪表与保护、自动控制和调节装置等用电负荷。交流不间断供电电源一般采用由蓄电池供电的电动发电机组或逆变装置。,2. 按运行方式分类, 按使用机会分类,“经常”使用的用电设备(负荷) ： 即电厂在生产过程中，每天都投
4、入使用的用电设备(负荷）。,“不经常”使用的用电设备：只在机组检修、事故、机组启停期间内使用。, 按每次使用时间的长短分类,“连续”运行：每次使用时，连续运转2h以上者。,“短时”运行：每次使用时，运转10120min的用电设备。,“断续”运行：从运行到停止，反复周期性地运行，每一周期时间不超过10min的用电设备。,三、对厂用电接线的基本要求,对厂用电接线的基本要求： 运行安全、可靠，保证连续供电； 运行、检修、操作和发展要方便灵活； 技术先进、设备新颖，并且经济合理。,非常重要的一点是：各机组的厂用电系统应该是相互独立的，具有对应供电性。一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不应该影响其他
5、机组的正常运行，并能在短时间内恢复本机组的运行。,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,1. 影响厂用电电压等级的因素,1) 发电机电压和容量 如果发电机电压为6.3kV，应选6kV作为厂用高压电压。发电机容量越大，厂用高压电压越高。,高压厂用电的电压等级：3、6、10kV。,低压厂用电的电压等级：380/220V 。,2) 厂用电动机的容量,我国生产的电动机的电压与容量的关系如下表所示。,电动机的容量小于75kW时，只能选380/220V。,电动机的容量在75200kW时，只能选380/220V、3kV。,电动机的容量大于300kW时，只能选3、6、10kV。,电动机
6、的容量在200300kW时，可选380V、3、6、10kV。,3) 厂用电网络的可靠、经济运行,由于发电厂的电动机种类较多，只用一种电压等级的电动机不能满足要求。,低压电动机，绝缘等级低、磁路较短、尺寸较小、运行损耗小、价格便宜，有较高的经济效益。但大容量不能做成低压。 高压电动机的制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价格高、运行损耗较大、效率较低。,结合厂用电供电网络综合考虑，用较高电压等级时，可选择截面较小的电缆和导线，既减少了有色金属的消耗，也降低了厂用供电网络的投资。,电动机的容量在200300kW时，应综合考虑厂用电网络的可靠和经济运行。,2. 厂用电电压等级的确定,(1)
7、火力发电厂 高压厂用电压为： 发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为10.5kV时，可采用3kV； 发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为6.3kV时，宜采用6kV； 发电机组容量在100300MW时，宜采用6kV； 发电机组容量在600MW及以上时，经技术(发电机容量、短路电流、负荷容量等)经济比较，可采用6kV或10kV(1000MW机组)一级，也可采用3kV和10kV或6kV和10kV(1000MW机组)两级电压。,低压厂用电压采用380/220V电压级。,(2) 水电厂 厂内用电：只设一个380/220V电压等级，这是因为水轮发电机组的辅助设备容量不大。 坝区用电： 6kV或1
8、0kV供电，因在坝区和水利枢纽装设有,(3) 小容量发电厂和变电所 单机容量在12MW及以下的小容量发电厂和变电所，一般厂用电动机容量都不大，只采用380/220 V一级厂用电压即可。,二、厂用电源及其引接方式,为了使供电可靠，厂用电源的设置不应少于两个，所有发电厂都设有工作电源和备用电源。对单机容量在200MW及以上的大型发电厂还应设置启动电源和事故保安电源。,1. 厂用工作电源及其引接方式,发电厂（或变电所）的工作电源是保证发电厂（或变电所）正常运行的基本电源。要保证其可靠性，独立性和具有对应供电性。, 高压厂用工作电源的引接, 当主接线具有发电机电压母线时，一般直接从该机组所连接的母线上
9、引接，如图4-1a所示。,大型机械，如船闸、闸门启闭装置等，这些设备距主厂房较远，需在那里另设坝区专用变压器。,当发电机与主变压器为单元接线或扩大单元接线时，则高压厂用工作电源从主变压器的低压侧引接，如图4-1b所示。,对于容量为125MW及以下的机组，厂用分支上一般装设高压断路器，当开断电流不能满足要求时，只用以进行正常操作，当断路器后发生短路时，应立即停机；, 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经低厂变引接。对于不设高压厂用母线段的发电厂，低压厂用工作电源可从发电机电压母线上或发电机出口引接。,对于容量为200MW及以上的机组，厂用分支都采用分相封闭母线，故障率很小，可不
10、装设断路器，这时，在厂用变压器低压侧必须装设断路器。,2. 备用电源和启动电源及其引接方式,（1）备用电源：当工作电源故障或检修退出运行时代替工作电源的工作。备用电源应具有独立性，与工作电源无关联，有足够的容量，应与电力系统紧密联系，在全厂停电时仍能从系统取得厂用电源。,（2）启动电源：指电厂机组首次启动或工作电源完全消失的情况下，为保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。在正常运行情况下，这些辅助设备由工作电源供电，只有当工作电源消失后才自动切换到启动电源供电，因此，启动电源实质上在兼作事故备用电源,称作启动/备用电源，不过它对供电的可靠性要求更高。对于200MW及以上的大型机组的厂用
11、备用电源必须具有启动电源的功能。,（3）高压厂用备用电源的引接方式,从发电机电压母线的不同分段上(不与接有厂用工作电源的母线同段)，通过厂用备用变压器(或电抗器)引接。,从与电力系统联系紧密，最低一级升高电压母线上引接。,从联络变压器的低压绕组引接。,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的启动/备用电源。,（4）备用电源的备用方式,暗备用：是指不另设专门的备用变压器，工作变压器之间互为备用。这种备用方式，需要将每台工作变压器的容量加大，正常运行时均在轻载状态下运行。厂用负荷较小，厂用工作变压器的容量也较小时可采用这种方式，如水电厂和变电所通常采用暗备用方式。,明备用：是
12、指设有专门的备用变压器，当某个厂用工作电源故障退出后，备用电源自动投入，恢复对该厂用母线段的供电。这种备用方式，备用电源容量应等于最大一台工作变压器的容量。大型火电厂厂用负荷很大，厂用工作变压器的容量也很大，通常采用明备用方式。,3. 事故保安电源和交流不间断供电电源, 事故保安电源 对200MW及以上的发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为保证事故状态下安全停机，事故消除后又能及时恢复机组运行，应设置事故保安电源。,事故保安电源有以下几种类型： 蓄电池组以及逆变器或逆变机组； 采用快速自动程序启动的柴油发电机组； 对于300MW及以上的发电机组还应由110kV及以上电网引入独立可靠的
13、外部电源，作为事故备用保安电源。, 交流不间断供电电源(UPS),由于快速柴油发电机组的启动和切换需要时间，这短时的供电中断对于某些保安负荷(如实时控制用的计算机等)也是不允许的，此时可由蓄电池经静态逆变装置或逆变机组将直流变为交流，向不允许中断供电的交流负荷供电。由于目前生产的蓄电池组最大容量有限，所以需要柴油发电机组或外接电源配合工作。,(2) 热工仪表和自动装置等要求不间断供电的负荷，则由直流逆变器 (每台机组设置一段)供电，其电压为220V。,图4-2为某电厂200MW发电机组的事故保安电源接线示意图。 (1) 交流保安电源通常都采用380/220V电压，每台机组设置一段事故保安母线，
14、采用单母线接线。每2台发电机组设置1台柴油发电机组作为事故保安电源。,三、厂用电接线的基本形式,厂用电接线通常都采用单母线(或称单母线独立分段)接线形式，一段母线故障不影响其他母线段。, 高压厂用母线,火电厂的高压厂用母线一般都采用“按炉分段”的接线原则。因为锅炉的耗电量很大，约占厂用电量的60以上，按炉分段便于运行、检修，能使故障影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。, 低压厂用母线 大型火电厂亦按炉分段； 水电厂按水轮发电机组分段； 在中、小型发电厂和变电所中，则根据电厂的具体情况，厂用低压负荷的大小和重要程度，全厂可分为二段或三段。,当锅炉容量为400t/h及以上时，每炉的
15、高压厂用母线至少设两段(双套辅机设备)，两段母线可由一台高压厂用变压器供电。, 厂用公用母线段 全厂公用性负荷，应根据负荷功率及可靠性的要求，分别接在各段母线上，做到尽量均匀分配。对于200MW及以上的大型机组，如厂用公用负荷较多，容量也较大，当采用集中供电方式合理时，可设置公用母线段。 正常运行时，可由启动/备用变压器向公用母线段供电。,第三节 发电厂和变电所的厂（所）用电典型接线分析,一、火力发电厂的厂用电接线,1. 小容量火电厂的厂用电接线,如图4-4所示。该发电厂装设有二机二炉。发电机电压为6.3kV，发电机电压母线采用分段单母线接线，通过主变压器与110kV系统相联系。因机组容量不大
16、，大功率的厂用电动机数量很少，所以不设高压厂用母线，少量的大功率厂用电动机M，直接接在发电机电压母线上。小功率的厂用电动机及照明负荷，由380/220V低压厂用母线供电。,380/220V低压厂用母线按炉分段，每段低压厂用母线由一台厂用工作变压器供电，引接发电机电压母线上。该电厂厂用电的备用电源采用明备用方式，备用变压器接在与电力系统有联系的发电机电压主母线段上。,2. 中型热电厂的厂用电接线,图4-5所示为某中型热电厂的厂用电接线简图。该电厂装设有二机三炉(母管制供汽)。发电机电压为10.5kV，发电机电压母线采用双母线分段接线，通过两台主变压器与110kV电力系统相联系。,高压厂用工作变压器T11、T12和T13分别接于主母线的两个分段上。高压备用电源采用明备用方式，备用变压器T10也接在发电机电压主母线上。采用明备用。,厂用低压电压采用380/220V。由于机组容量不大,负荷较小，厂用低压
