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1、风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计 第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式教学内容本节教学内容一、对厂用电接线的基本要求二、厂用电接线的设计原则三、厂用电的电压等级四、厂用电系统中性点接地方式五、厂用电源及其引接六、厂用电接线形式首页风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式一、对厂用电接线的要求 一、对厂用电接线的基本要求： （1）各机组的厂用电系统应是独立的。 （2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。（3）充分考虑发电厂正常、事故、检修和启动等运行方式下
2、的供电要求。（4）充分考虑发电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。（5）200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式三、厂用电的电压等级三、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
3、电动机的电压与容量的关系如下表所示。 电动机电压/V2203803000600010000生产容量范围 /kW14030075200200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。风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式三、厂用电的电压等级 电动机的容量大于300kW时，只能选3、6、10kV。 电动机的容量在200300kW时，可选380/220V、3、6、10kV。 （3）厂用电电网络络的可靠、经济经济 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
4、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，应综合考虑厂用电电网络络的可靠和经济经济运行。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式三、厂用电的电压等级2. 厂用电电压等级的确定 (1) 火力发电发电 厂 高压压厂用电压为电压为 ：发电发电 机组组容量在
5、60MW及以下，发电发电 机电压为电压为10.5kV时时，可采用3kV；发电发电 机组组容量在60MW及以下，发电发电 机电压为电压为6.3kV时时，宜采用6kV；发电发电 机组组容量在100300MW时时，宜采用6kV；发电发电 机组组容量在600MW及以上时时，经经技术经济术经济 比较较，可采用6kV一级级，也可采用3kV和10kV两级电压级电压。 低压厂用电压采用380/220V电压级。风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式三、厂用电的电压等级 (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
6、电： 6kV或10kV供电，因在坝区和水利枢纽装设有大型机械，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。 (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。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式四、厂用电系统中性点接地方式 1.高压厂用电系统中性点接地方式 高压(3、6、10kV)厂用电系统中性点接地方式的选择,与接地电容电流的大小有关. (1)中性点不接地方式 单相电容电流小于10A时,允许继续运行2小时. (2)中性点经高阻抗
7、接地方式 可以抑制单相接地故障时健全相的过电压倍数不超过额定相电压的2.6倍. (3)中性点经消弧线圈接地方式 发生单相接地故障时,中性点的位移电压产生感性电流流过接地点,补上偿电容电流,将接地点的综合电流限制到10A以下.四、厂用电系统中性点接地方式风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式四、厂用电系统中性点接地方式 2.低压厂用电系统中性点接地方式 低压厂用电系统中性点接地方式主要有中性点经高阻抗接地和中性点直接接地两种接地方式. (1)中性点经高阻抗接地方式 在低压厂用电系统中,发生单相接地故障时,可以避免开关立刻跳闸和电动机停运. (2)中性点直接接
8、地方式 在低压厂用电系统中,发生单相接地故障时,中性点不发生位移,防止了相电压出现不对称和超过250V,保护装置立刻动作于跳闸. 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接五、厂用电源及其引接 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 1) 当主接线具有发电机电压
9、母线时，一般直接从该机组所连接的母线上引接，如图5-1a所示。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接 2) 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5-1b所示。 对于容量为125MW及以下的机组组，厂用分支上一般装设设高压压断路器，当开断电电流不能满满足要求时时，只用以进进行正常操作，当断路器后发发生短路时时，应应立即停机；对对于容量为为200MW及以上的机组组，厂用分支都采用分相封闭闭母线线，故障率很小，可不装设设断路器，这时这时 ，在厂用变变压压器低压侧压侧 必须须装设设断路器
10、。 图5-1风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接 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。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接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
11、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备用电源必须具有启动电源的功能。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接（3）高压厂用备用电源的引接方式 1) 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。 2) 从与电力系统联系
12、紧密，最低一级升高电压母线上引接。 3) 从联络变压器的低压绕组引接。 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的启动/备用电源。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接（4）备用电源的备用方式 1) 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。 2) 明备用：是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
13、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。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接从最低一级升高电压母线上引接高压厂用备用变压器(右)风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接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时，为为保证证事故状态态下安全停机，事故消除后又能及时时恢复机组组运行，应设
14、应设 置事故保安电电源。 事故保安电电源有以下几种类类型： 蓄电电池组组以及逆变变器或逆变变机组组； 采用快速自动动程序启动动的柴油发电发电 机组组； 对对于300MW及以上的发电发电 机组还应组还应 由110kV及以上电电网引入独立可靠的外部电电源，作为为事故备备用保安电电源。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接 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变为 交流，向不允许许中断供
15、电电的交流负负荷供电电。由于目前生产产的蓄电电池组组最大容量有限，所以需要柴油发发电电机组组或外接电电源配合工作。 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式五、厂用电源及其引接 (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5-2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，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。 图5-2风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电
16、接线的设计原则和接线形式六、厂用电接线形式三、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。这是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。当锅炉容量为400t/h及以上时，每炉的高压厂用母线至少设两段，两段母线可由一台高压厂用变压器供电。 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。 低压厂用母线 风电厂电气系统第五章 厂用电接线及设计第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式六、厂用电接线形式 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。 厂用公用母线段 风电厂电气
