第二章 厂用电系统13-101

1、第二章 厂用电系统第一节 厂用电基本接线形式发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理等辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电的电量，大都由发电厂本身供给。其耗电量与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一。一般凝汽式电厂的厂用电率为58。降低厂用电率可以降低电能成本，同时相应增大了对系统的供电量。一、厂用

2、电源及其引接方式发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足电厂各种工作状态的要求，除应具有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电厂中都以启动电源兼作备用电源。根据电动机的容量需要，有的电厂厂用电采用6KV和400V两个电压等级；有的电厂厂用电采用10KV、3KV与380V（或称10.5KV、3.15KV与400V）三个电压等级。配电原则是2000KW及以上的电动机采用10KV电压供电，2002000KW的电动机由3KV电压供电，200KW以下的电动机采用400V电压供电。原则上，前者可使厂用电系统简化、设备减少，但许多2000KW以上的大容量电动机接在6.3KV母线上

3、，也会带来设备选择和运行方面的问题。如：厂用电负荷中最大的8000KW电动给水泵的起动就要考虑许多因素。为了提高热力系统的循环效率，许多电厂的给水泵都采用汽动给水泵，此时只配一台30容量的电动给水泵作为启动和备用；但也有全部采用电动给水泵的。究竟是否全部采用电动给水泵，对厂用电系统的接线、电压等级、厂用变压器容量的选择等都有影响。1厂用工作电源及其引接对于大容量机组，各机组的厂用工作电源必须是独立的，是保证机组正常运行最基本的电源，要求供电可靠，而且要满足整套机炉的全部厂用负荷要求，并可能还要承担部分公用负荷。600MW机组都采用发电机变压器组单元接线，并采用分相封闭母线。机组厂用电源都从发电

4、机至主变压器之间的封闭母线引接，即从发电机出口经高压厂用工作变压器（简称高厂变）将发电机出口电压降至所要求的厂用高压。一般在600MW机组的厂用分支上（主变高压侧）也不装设断路器，主要是因为要求的开断电流很大，断路器难于选择，也不装隔离开关，只设可拆连接片，以供检修和调试用。为提高供电可靠性，厂用分支也都采用分相封闭母线。在这种接线方式下，发电机、主变、高厂变以及相互连接的导体，任何元件故障都要断开主变高压侧的断路器并停机。因此，仅当发电机处于正常运行时，才能对厂用负荷供电；在发电机处于停机状态、启动时发电机电压未建立之前或停机使电压下降时，都不能对厂用负荷供电。这就说明，需要另外设置独立可靠

5、的启动和停机用的电源。停机电源是指保证发电机安全停机的某些厂用负荷继续运行一段时间所需的电源。如果发电机出口装有断路器，则发电机启动和停机时，只要断开发电机出口断路器，厂用负荷仍可从系统经主变压器，再经高厂变供电。低压400V厂用工作电源，由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。2厂用备用电源与启动电源厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，起后备作用。备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电下仍能从系统获得厂用电源。启动电源一般是指机组在起动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供电源。600MW机组的厂用备用电源，一般

6、采用启动电源兼备用电源的方式设置，而且一般都从系统经启动备用变压器（如果它带有厂用公用负荷，则又常简称其为公备变）引接，从220KV系统引接具有很高的可靠性。这种电源除起备用电源和启动电源的作用外，也承担了发电机停机电源的作用。这种由启动兼备用的电源变压器，从备用的角度看是一种明备用（另一种是暗备用），平时不接通高压厂用母线，不带机组负荷，当工作电源故障断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替故障的工作电源，承担全部厂用负荷。启动备用变压器平时是否处于运行工况，要看其平时是否带公用负荷。如果全厂的公用负荷由各机组的工作变压器分担，启动备用变压器平时不带公用负荷，则启动备用变压器平时不投

7、入，一次侧断开，可省去空载损耗，其容量也可减小；但工作变压器容量稍有增大，故障时动作的断路器较多，可靠性略有降低。另一种方式是：启动备用变压器平时带有较多的公用负荷，容量较大，而工作变压器的容量相应减小，启动备用变压器替代工作电源时，动作的断路器较少，可靠性有所提高，但启动备用变压器将长期带电，使损耗增加。对600MW机组，一般每两台机组设一套公用的启动备用变压器。对于低压400V的备用电源，与低压工作电源的引接相似，也从高压厂用母线（亦称中压厂用母线）经低压变压器引接，但低压工作电源与备用电源取自高压厂用母线的不同分段上。3事故保安电源对大容量发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确

8、保在严重事故状态下能安全停机，应设置事故保安电源，以满足事故保安负荷的连续供电。对600MW机组单元厂用备用电源（启备变），通常接于220KV系统，供电的可靠性已相当高，但仍需设置后备的备用电源，即事故保安电源。采用的事故保安电源通常是：蓄电池组和柴油发电机。（1）蓄电池组。它是一种独立而十分可靠的保安电源。蓄电池组不仅在正常运行时承担控制操作、信号设备、继电保护等直流负荷，而且在事故情况下，仍能提供直流保安负荷用电，如：润滑油泵、氢密封油泵、事故照明等。同时，还可经过逆变器将直流变为交流，兼作交流事故保安电源，向不允许间断供电的交流负荷供电。由于蓄电池容量有限，故不能带很多的事故保安负荷，且

9、持续供电时间一般不超过l小时。（2）柴油发电机。它是一种广泛采用的事故保安电源，当失去厂用电源时，柴油发电机能在1015s之内向保安负荷供电。一般每台600MW机组厂用负荷设置一套400V、三相、50Hz柴油发电机组，作为交流事故保安电源。当一个发电厂有两个以上单元机组时，各个单元机组的柴油发电机保安母线之间也可设置联络线，以保证互为备用。（3）外接电源。当发电厂附近有可靠的变电所或者有另外的发电厂时，事故保安电源还可以由附近的变电所或发电厂引接，作为第三备用电源。4. 交流不停电电源（UPS）交流不停电电源UPS（Uninterruptible Power System）一般为单相或三相正弦

10、波输出，为机组的计算机控制，数据采集系统，重要机、电、炉保护，测量仪表及重要电磁阀等负荷，提供与系统隔离防止干扰的、可靠的不停电交流电源。正常情况下来自400V事故保安电源，特殊情况下由直流220V系统逆变为交流220V，继续供电。二、600MW机组厂用电基本接线形式厂用电接线方式合理与否，对机、炉、电的辅机以及整个发电厂的工作可靠性有很大影响。厂用电的接线应保证厂用供电的连续性，使发电厂能安全满发，并满足运行安全可靠、灵活方便等要求。600MW机组通常都为一机一炉单元式设置，采用机、炉、电为单元的控制方式，因此，厂用系统也必须按单元设置，各台机组单元（包括机、炉、电）的厂用系统必须是独立的，

11、而且采用多段（两段或四段）单母线供电。1高压厂用电系统基本接线高压厂用电系统，是指高厂变和启备变以下310KV电压等级的厂用电系统。600MW机组单元高压厂用电系统的接线，与采用的电压等级数、高厂变的型式和台数、启备变的型式和台数、启备变平时是否带公用负荷等因素有关。国内600MW机组图21 600MW机组高压厂用电系统接线（一）电厂的高压厂用系统接线，基本上可分如下两种：第一种接线，如图21，高压厂用电采用6KV一个电压等级，设置一台高压厂用三相三绕组（或分裂中压绕组）的工作变压器、两台三相双绕组启备变，启备变平时带公用负荷。这种厂用电接线的主要特点是：（1）机组单元（机、炉、电）厂用负荷由

12、两段高压厂用母线（1A和1B）分担，正常运行由高厂变供电，有双套或更多套设备的，可均匀地分接在两段母线上，以提高可靠性。高厂变不带公用负荷，故其容量较小。（2）公用负荷由两段厂用公用母线（C1和C2）分担。正常运行时，两台启备变各带一段公用母线（亦称公用段），两段公用母线分开运行。由于该厂的启备变经常带公用负荷，故也称其为“公备变”。（3）当一台启备变停役或由于其他设备有异常使一台启备变不能运行时，可由另一台启备变带两段公用母线。因此，对公用负荷而言，两台启备变是互为备用的电源。在这种接线方式中，三相三绕组（或分裂绕组）工作变压器也可用两台三相双绕组工作变压器所代替，但需作技术经济比较。图22

13、 600MW机组高压厂用电系统接线（二）第二种接线，如图22，每个机组单元设置两台三绕组或分裂绕组的工作变压器，每两台机组设公用的两台三绕组或分裂绕组变压器作启动兼备用变压器。这种接线的特点是：工作电源经两台三绕组或分裂中压绕组变压器，分接至四段高压厂用母线，既带机组单元负荷，又带公用负荷。启备变平时不带负荷。这种高压厂用电系统接线形式，既可用于采用6KV一个电压等级的接线，也可用于采用10.5KV和3.15KV两个电压等级的高压厂用电系统接线。2400V厂用电系统基本接线600MW机组单元低压厂用电系统，其工作电源和备用电源都从高压厂用母线上引接，对于设有10.5KV和3.15KV两级高压厂

14、用电的，一般从10.5KV母线上引接。400V（或380V）低压厂用电系统，通常在一个单元中设有若干个动力中心（简称PC）和由PC供电的若干个电动机（马达）控制中心（简称MCC）。一般容量在75200KW之间的电动机和150650KW之间的静态负荷接于动力中心（PC），容量小于75KW的电动机和小功率加热器等杂散负荷接于电动机控制中心（MCC）。从电动机控制中心又可接出至车间就地配电屏（PDP），供本车间小容量杂散负荷。400V各动力中心，如汽轮机PC、锅炉PC、除灰PC、水处理PC等，基本接线为单母线分段。每一个400V的PC单元设两段母线，每段母线通过一台低压厂用变压器供电，两台变压器的高

15、压侧分别接至厂用高压母线的不同分段上。两段低压母线之间设一联络断路器。工作电源与备用电源之间的关系，采用暗备用方式，即两台低压厂用变压器（简称低厂变）互为备用，一台低厂变故障或其他原因停役时，另一台低厂变能满足同时带两段母线的负荷运行的要求。也就是说，一台低厂变退出工作后，可合上两段母线的联络断路器，由另一台低厂变带两段母线的负荷。但在正常运行时，一般两台低厂变是不能并联工作的，即不可合上联络断路器，因为PC的所有设备的短路容量均按一台低厂变提供的短路电流选择的。3400V保安MCC基本接线图23交流保安MCC基本接线(a)保安MCC有二个电源；(b)保安MCC有三个电源对于在失去正常厂用电的

16、事故中，会危及机组主、辅机安全，造成永久性损坏的负荷，即机组的保安负荷，由专门设置的保安电动机控制中心（MCC）对其集中供电。每台600MW机组设置一台柴油发电机作为交流保安负荷的备用电源（也称交流保安电源）。600MW机组单元一般设置有汽轮机保安MCC和锅炉保安MCC，也有只设一段母线的保安MCC，基本接线如图23所示。图（a）中保安MCC每段有二个电源。正常运行时，每段保安MCC由机组单元低压厂用动力中心供电。当保安MCC失电时，柴油发电机自动投入，一般15s内可向失电的保安MCC恢复供电。图（b）中保安段母线有三路电源，即机组单元厂用PC、公用PC、柴油发电机。正常运行时，由机组单元厂用

17、PC供电；当保安MCC母线失电时，自动切换至公用PC供电，同时启动柴油发电机。如果柴油发电机电压已达到额定值（约经10s），而保安MCC母线仍然为低电压，则由柴油发电机发出切除公用PC供电命令，改由柴油发电机供电。为了确保柴油发电机处于完整的备用状态，对柴油发电机应定期进行带负荷试验。柴油发电机一般不允许在厂用电系统并列运行（防止短路容量超过400V开关设备的额定值），因此，柴油发电机还必须配置一套试验负荷装置。第二节 厂用电系统中性点接地方式一、高压厂用电系统的中性点接地方式高压（3KV、6KV、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：当接地电容电流小于10A时，

18、可采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式；当接地电容电流大于10A时，可采用中电阻接地方式，也可采用电感补偿（消弧线圈）或电感补偿并联高电阻的接地方式。目前电厂的高压厂用电系统多采用中性点经电阻接地的方式。高压厂用电系统采用中性点不接地方式的主要特点是：（1）发生单相接地故障时，流过故障点的电流为较小的电容性电流，且三相线电压仍基本平衡。（2）当高压厂用电系统的单相接地电容电流小于10A时，一般允许继续运行，为处理这种故障争取了时间。（3）当高压厂用电系统的单相接地电容电流大于10A时，接地处的电弧（非金属性接地）不易自动消除，将产生较高的电弧接地过电压（可达额定相电压幅值的3.5倍），并容易

19、发展为多相短路。故接地保护应动作于跳闸，中断对厂用设备的供电。（4）实现有选择性的接地保护比较困难，需要采用灵敏的零序方向保护。以往采用反应零序电压的母线绝缘监视装置，在发现接地故障时，需对馈线逐条拉闸才能判断出故障回路。（5）无需中性点接地装置。这种中性点不接地方式应用在单相接地电容电流小于10A的高压厂用电系统中比较合适。但为了降低间隙性电弧接地过电压水平和便于寻找接地故障点，采用中性点经高电阻或中电阻接地方式更好。中性点经高电阻或中电阻接地的主要特点是：（1）选择适当的电阻，可以抑制单相接地故障时非故障相的过电压倍数不超过额定相电压幅值的2.6倍，避免故障扩大。（2）当发生单相接地故障时

20、，故障点流过一固定的电阻性电流，有利于确保馈线的零序保护动作。（3）接地总电流小于15A时（大电阻接地方式，一般按IRIC原则选择接地电阻），保护动作于信号；接地总电流大于15A时，改为中电阻接地方式（增大IR），保护动作于跳闸。（4）需增加中性点接地装置。二、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两种：中性点直接接地方式和中性点经高电阻接地方式。600MW机组单元厂用400V系统，多采用中性点经高电阻接地的方式，但也有采用中性点直接接地方式的。低压厂用电系统经高电阻接地的主要特点是：（1）当发生单相接地故障时，可以避免开关立即跳闸和电动机停运，也不会使一相的熔断器熔断

21、造成电动机两相运行，提高了低压厂用电系统的运行可靠性。（2）当发生单相接地故障时，单相电流值在小范围内变化，可以采用简单的接地保护装置，实现有选择性的动作。（3）必须另外设置照明、检修网络，需要增加照明和其他单相负荷的供电变压器，但也消除了动力网络和照明、检修网络相互间的影响。（4）不需要为了满足短路保护的灵敏度而放大馈线电缆的截面。（5）接地电阻值的大小以满足所选用的接地指示装置动作为原则，但不应超过电动机带单相接地运行的允许电流值（一般按10A考虑）。低压厂用电系统中性点经高电阻接地与接地指示方案之一：当采用发光二极管作高阻接地指示灯时，可取中性点接地电阻为44。在变压器出口发生单相金属性

22、接地时，出现最大的单相接地故障电流，取最大电容性电流为1A，最大电阻性电流为230V445.2A，则总的接地电流最大值约为5.3A（为电容性电流与电阻性电流的相量和）。单相接地电流的最小值，可从最长的供电电缆末端发生接地故障时求得。若按长300m、截面3×4mm2铝芯电缆电阻为2.32，并计及接地装置的接地电阻（取10），则求得接地故障电流最小值为220V（442.3210）3.9A。由于接地电流保持在3.95.3A范围内，满足接地指示灯发亮的要求（接地电流1A时，指示灯亮；接地电流1.5A时，指示灯全亮）。低压厂用电系统采用中性点经高电阻接地的一种接线，即在变压器380V侧中性点连

23、接44接地电阻，并可在变压器的进线屏上控制，改变接地方式（不接地或经电阻接地两种）。中性点还经常接一只电压继电器，用来发出网络单相接地故障信号。信号发送到运行人员值班处，运行人员获悉信号后，首先到中央配电装置室投入接地电阻（当原来是不接地方式运行时），屏上高电阻接地指示灯发亮的回路，即为发生接地的馈钱。如故障发生在去车间的干线上，运行人员应到车间盘检查。当某一支路的高电阻指示灯发亮时，即表明该支路发生接地。若所有支路都未发现接地故障，即说明接地发生在车间盘母线上。此外，为了防止变压器高、低压绕组间击穿或380V网络中产生感应过电压，在380V侧中性点上，与接地电阻并列装设一只击穿熔断器。岱海电

24、厂一期厂用电系统接地方式采用：10.5KV系统：中性点经10.2中电阻接地，单相接地电流控制在600A左右，保护动作于跳闸。3.15KV系统：中性点经容量为30KVA变压器接地，二次侧电阻0.41，总故障电流限制在15A以下，保护动作于信号。400V系统接地方式待定。有两种选择：一是全部中性点直接接地。二是除照明和检修用380220V电源系统为中性点直接接地、保护动作于跳闸外，其余均采用高阻接地。以下是两个类似系统的接地方式：（仅供参考）1. 平圩电厂10.5KV系统，中性点经中电阻接地，单相接地电流控制在600A左右，保护动作于跳闸。3.15KV系统，中性点经高电阻接地，单相接地电流控制在5

25、10A，保护动作于信号。400V系统，中性点经高电阻接地，采用中性点变比为400100的单相变压器接地，二次侧接电阻5.4，保护动作于信号。2. 北仑港电厂10.5KV系统，中性点经10.1中电阻接地，单相接地电流控制在4001500A左右，保护动作于跳闸。3.15KV系统，中性点经变压器高电阻接地，二次侧接电阻，总故障电流限制在15A以下，保护动作于信号。400KV系统，分二类：汽轮机、锅炉、出灰的400V 低压厂用变压器，中性点经20高电阻接地，总故障电流限制在15A以下，保护动作于信号；升压变电所的400V低压厂用变压器，中性点为直接接地。第三节 厂用变压器的选择及其综合保护厂用变压器的

26、选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动兼备用变压器的选择。选择内容一般包括：变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。额定电压，根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压而确定。工作变压器的台数与型式，主要与高压厂用母线的段数有关。而母线的段数又与高压厂用母线的电压等级有关。当只有6KV一种电压等级时，般分两段；当10KV与3KV电压等级同时存在时，则分四段（10KV两段和3KV两段）。当只有6KV一种电压等级时，高压厂用工作变压器可选用一台全容量的分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供两段母线；或选用两台50容量的双绕组变压器，分别供两段母线。如出现10KV和3KV两种电压等级时，高压厂用工作变压

27、器可选用两台50容量的三绕组变压器，分别供四段母线。下面介绍厂用变压器的容量选择。对于600MW机组大型电厂，各厂的厂用负荷大小也可能不同，这与机炉类型、燃料种类和供水情况等有关。超临界机组的电动给水泵电机容量比同容量亚临界机组的电动给水泵电机容量约大50左右；燃煤电厂因具有制粉系统，比燃油的耗电量大。另外，各种燃料的发热量不同，需要空气量也不同，风机的容量就不同。这几类负荷都是大容量负荷。 600MW机组电厂，各单元机组厂用电系统是独立的，当厂用工作变压器和启备变台数，以及公用负荷正常由谁负担确定后，统计各段母线所接负荷，按照主机满发的要求，便可选出各台高压厂用变压器的容量。变压器的阻抗是选

28、择厂用工作变压器的一个重要指标。厂用工作变压器的阻抗要求比一般动力变压器的阻抗大，这是因为要限制变压器低压侧的短路容量，否则将影响到开关设备的选择。一般要求阻抗应大于10。但是，阻抗过大又将影响厂用电动机自起动的困难。厂用工作变压器如果选用分裂绕组型式，则能在一定程度上缓和上述矛盾，因为分裂绕组变压器在正常工作时具有较小阻抗，而分裂绕组出口短路时则具有较高的电抗。下面进一步介绍厂用变压器容量选择问题。一、厂用电负荷分类厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度，按其重要性可分为四类：（1）类厂用负荷。凡是属于单元机组本身运行所必需的负荷，短时停电会造成主辅设备损坏、

29、危及人身安全、主机停运及影响大量出力的负荷，都属于类负荷。如：火电厂的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等。通常，它们设有两套或多套相同的设备。例如：2×100表示有2套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行就能使主机带满负荷；正常运行时，一套运行，另一套备用或检修，可以互相联锁切换，如凝结水泵、工业水泵、疏水泵等。2×50表示有两套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行能使主机带50的负荷；正常运行时，2套同时运行，没有备用，其中一套因故障停运时，则主机降低出力到50，如引风机、送风机、一次风机等。3×50表示有3套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行能使

30、主机带50负荷；正常运行时，2套运行，另一套备用或检修，可以互相联锁切换；其中一套停运时，不影响主机的出力，如真空泵、电动给水泵。2×501×30表示有3套相类似的辅助设备，每一套辅助设备运行能使主机带50或30负荷；正常运行时，2套50的设备运行，另一套30的设备为备用，可以互相联锁切换。其中一套停运时，主机可带100或80负荷，如给水泵。5×30表示5套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行能使主机带30负荷；正常运行时，4套运行，主设备带满负荷运行时尚有一定的裕度，另有一套备用或检修，可以互相联锁切换；如遇两套同时停运时，主机尚能带90负荷，如磨煤机、给煤机等。

31、这些负荷分别接到两个独立电源的母线上，并设有备用电源，当工作电源失去，备用电源就立即自动投入。（2）类负荷。允许短时停电（几分至几个小时），恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷，属于类厂用负荷。此类负荷一般属于公用性质负荷，不需要24小时连续运行，而是间断性运行，如上煤、除灰、水处理系统等的负荷。一般它们也有备用电源，常用手动切换。（3）类厂用负荷。较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上不方便者，都属于类厂用负荷。如修配车间、试验室、油处理室等负荷。通常由一个电源供电，在大型电厂中，也常采用两路电源供电。（4）事故保安负荷。在200MW及以上机组的大容量电厂中，自动化程度较高，要求在事

32、故停机过程中及停机后的一段时间内，仍必须保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。按对电源要求的不同它又可分为：直流保安负荷，如发电机的直流润滑油泵、直流密封油泵等；交流不停电保安负荷，如实时控制用的计算机；允许短时停电的交流保安负荷，如盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、除灰用事故冲洗水泵、消防水泵等。为满足事故保安负荷的供电要求，对大容量机组应设置事故保安电源。通常，事故保安负荷是由蓄电池组、柴油发电机组、燃汽轮机组或具有可靠的外部独立电源作为其备用电源。二、厂用负荷的计算原则计算变压器的容量时，不但要统计变压器连接分段母线上实际所接

33、电动机的台数和容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的，是连续运行的还是断续运行的。为了计及这些不同的情况，选出既能满足负荷要求又不致容量过大的变压器，所以又提出按使用时间对负荷运行方式进行分类。并常用下列名词来加以区分。经常负荷每天都要使用的电动机；不经常负荷只在检修、事故或机炉起停期间使用的负荷；连续负荷每次连续运转2小时以上的负荷；短时负荷每次仅运转10120min的负荷；断续负荷反复周期性地工作，其每一周期不超过10min的负荷。变压器母线分段上负荷计算原则如下：（1）经常连续运行的负荷应全部计入。如吸风机、送风机、电动给水泵、循环水泵、凝结水泵、真空泵等电动机。（2）连续而不经常运行

34、的负荷应计入。如充电机、事故备用油泵、备用电动给水泵等电动机。（3）经常而断续运行的负荷亦应计入。如疏水泵、空压机等电动机。（4）短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算。如行车、电焊机等。但在选择变压器时，变压器容量应留有适当裕度。（5）由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数。除了考虑所接的负荷因素外，还应考虑：自启动时的电压降；低压侧短路容量；再有一定的备用裕度。附主要厂用负荷表见表21：表21 主要厂用负荷表名称负荷类别运行方式备注盘车电动机顶轴油泵交流润滑油泵浮充电装置机炉自控电源保安保安保安保安保安不经常、连续不经常、短时不经常、连续经常、连续经常、连续吸风机送风机

35、排粉机磨煤机给煤机给粉机I 类厂用负荷II（）（I）（I）I经常、连续用于送风时为I无煤粉仓时为I无煤粉仓时为I射水泵（或真空泵）凝结水泵循环水泵给水泵备用给水泵IIIII经常、连续经常、连续经常、连续经常、连续不经常、连续用汽动给水泵无此项充电机浮充电装置（硅整流）空压机变压器冷却风机通信电源I不经常、连续经常、连续经常、短时经常、连续经常、连续输煤皮带碎煤机磁铁分离器经常、连续灰浆泵碎渣机电气除尘器经常、连续中央循环水泵消防水泵生活水泵冷却塔通风机II（）、经常、连续不经常、短时经常、短时经常、连续与工业水泵合用时为化学水处理室中央修配问电气试验室起重机械（I）、经常（或短时）、连续经常、

36、连续不经常、短时不经常、断续大于300MW机组为 I三、6KV/0.4KV干式变压器保护6KV/0.4KV干式变压器保护采用南京东大金智公司生产的WDZ-440型低压变压器综合保护测控装置，用于低压变压器的综合保护和测控。对特大型低压变压器（5600KVA及以上，或主保护灵敏度校验要求不合格者）需加装与之配套的WDZ-441低压变压器微机差动保护装置。装置可配置独立的操作回路和防跳回路，适用于各种出口的变压器回路。（一）主要保护功能1、高压侧电流速断保护其动作判据为：Imax=max(Ia，Ib，Ic)，Ib=-(Ia+Ic)ImaxIsdttsd式中，Imax：A、B、C相电流（Ia，Ib，

37、Ic）最大值（A）Isd：速断动作电流（A）tsd：整定的速断保护动作时间（s）2、高压侧电流限时速断保护其动作判据为：ImaxIxssdttxssd 式中，Ixssd：限时速断动作电流（A）txssd：整定的限时速断保护动作时间（s）3、高压侧过流保护其动作判据为： ImaxIglttgl式中，Igl:整定的高压侧过流动作值（A）tgl:整定的高压侧过流动作时间（s）4、高压侧过负荷保护装置提供低压变压器高压侧过负荷保护，其时间特性可选择定时限、正常反时限、非常反时限或超常反时限四种动作时间特性之一。5、高压侧负序过流一段保护其动作判据为：I2I21dztt21dz式中，I21dz：负序过流

38、一段电流动作值（A）t21dz：负序过流一段保护动作时间（s）6、高压侧负序过流二段保护其动作判据为：I2I22dztt22dz式中，I22dz：负序过流二段电流动作值（A）t22dz：负序过流二段保护动作时间（s）7、高压侧接地保护采用零序电流互感器获取低压变压器的高压侧零序电流，构成低压变压器的高压侧单相接地保护。为防止在低压变压器较大的零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采用了最大相电流Imax作制动量。零序额定电流视中性点接地电流大小确定，本装置提供I0e=0.02A和I0e=0.2A两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取I0e=0.02A；中性点大电流接地时，取I0e=0.2A

39、。8、低压侧零序过流保护低压变压器低压侧中性线电流经变换后，输入CPU系统，构成变压器低压侧零序过流保护，为了方便与下一级保护相配合，保护具有四种时间特性可供选择。（1）定时限零序过流保护 （2）正常反时限零序过流保护（3）非常反时限零序过流保护 （4）超常反时限零序过流保护9、非电量保护非电量保护主要用于轻、重瓦斯或温度保护，作为常开接点的开关量输入，驱动电源由本装置提供(+24V)。外部接点闭合时就启动相应的非电量保护。本装置提供三个常开接点的非电量开关量输入。每种非电量保护可选择跳闸或发信，并可独立整定其动作时间。（二）WDZ440保护装置的主要画面显示1、装置主画面装置主画面如上图所示

40、，装置正常运行时，初始画面显示当前的日期、时间，该保护装置的型号，定值区号，装置地址，以及各交流量的有效值。2、动作报告显示动作报告显示画面就是故障时的显示主画面，如图上所示。装置故障的时候，动作报告画面显示动作的时间、保护事件、故障相、故障量等信息。上图是跳闸报告，预警报告类似。3、统计报告显示 统计报告显示画面如下：第四节 厂用电源的切换及微机厂用电切换技术前面已述，厂用负荷设有两个电源，即工作电源和备用电源。在正常运行时，厂用负荷母线由工作电源供电，而备用电源处于断开状态。对于大容量机组，由于采用发电机变压器组单元接线，机组单元厂用工作电源从发电机出口引接，而发电机出口一般又不装设断路器

41、，为了发电机组的起动尚需设置起动电源，并将起动电源兼作备用电源。在此情况下，机组起动时，其厂用负荷需由启备变供电，待机组起动完成后，再切换至由工作电源（接至发电机出口的工作变压器）供电；而在机组正常停机（计划停机）时，停机前又要将厂用负荷母线从工作电源切换至备用电源供电，以保证安全停机。此外，在厂用工作电源发生事故（包括高压厂用工作变压器、发电机、主变压器、汽轮机等事故）而被切除时，又要求备用电源尽快自动投入。因此，厂用电源的切换在发电厂中是经常发生的。对于600MW机组电厂的厂用工作电源与事故备用电源之间的切换有很高的要求：其一，厂用电系统的任何设备（电动机、断路器等）不能由于厂用电的切换而

42、承受不允许的过载和冲击；其二，在厂用电切换过程中，必须尽可能地保证机组的连续输出功率、机组控制的稳定和机炉的安全运行。600MW机组的厂用备用电源一般接220KV电网。如果厂内没有装设500KV与220KV之间的联络变压器，则厂用工作电源与备用电源之间可能有较大的电压差和相角差。电压差可以用备用变压器的有载分接开关来调节。相角差则决定于电网的潮流，是无法控制的。按照实践经验，当相角差小于15°时，厂用电切换造成电磁环网的冲击电流是厂用变压器所能承受的。否则，就只能改变运行方式或者采用快速自动切换。一、厂用电失电影响与切换分析厂用母线的工作电源由于某种故障而被切除，即母线的进线断路器跳

43、闸后，由于连接在母线上运行的电动机的定子电流和转子电流都不会立即变为零，电动机定子绕组将产生变频反馈电压，即母线存在残压。残压的大小和频率都随时间而降低，衰减的速度与母线上所接电动机台数、负荷大小等因素有关。另一方面，电动机的转速下降。失电后，电动机转速逐渐下降的过程称为惰行。电动机转速下降的快慢主要决定于负荷和机械常数。一般经0.5s后转速约降至（0.850.95）倍额定转速，若在此时间内投入备用电源，一般情况下，电动机能较迅速地恢复到正常稳定运行。如果备用电源投入时间太迟，停电时间过长，电动机转速下降多，且不相同，不仅会影响电动机的自起动，而且将对机组运行工况产生严重影响。因此，厂用母线失

44、电后，应尽快投入备用电源。另一方面，从减小备用电源自动投入时刻对参与自起动的电动机的冲击电流考虑，还必须分析母线残压与备用电源电压之间的相位关系。电动机的自起动就是正常运行时，其供电母线电压突然消失或显著降低时，如果经过短时间（一般为0.51.5s）在其转速未下降很多或尚未停转以前，厂用母线电压又恢复到正常（比如电源故障排除或备用电源自投），电动机就会自行加速，恢复到正常运行。电厂中有许多重要设备的电动机都要参与自起动，以保障机、炉运行少受影响。因为有成批的电动机同时参与自起动，很大的电流会在厂用变压器和线路等元件中引起较大的电压降，使厂用母线电压下降很多。这样，就有可能使母线电压过低，导致一

45、些电动机的电磁转矩小于机械阻力转矩而无法起动，还有可能因起动时间过长而引起电动机过热，甚至危及电动机的安全和寿命以及厂用系统的稳定。所以为保证自起动能够实现，根据电动机的容量和端电压或母线电压等条件做了一些措施：1. 电动机正常起动时，各电动机错开起动时间，厂用母线最低允许值为额定电压的80% 。2. 自起动时，厂用母线最低允许值为额定电压的6570% 。3. 限制参与自起动的电动机数量，对不重要设备的电动机加装低电压保护，延时0.5s断开，不参加自起动。4. 阻力转矩为定值的重要设备的电动机：因它只能在接近额定电压下起动，也不参加自起动。对这些机械设备，电动机均可采用低电压保护。当厂用母线电

46、压低于临界值（电动机的最大转矩下降到等于阻力转矩）时，把它们从母线上断开。这样，可改善未曾断开的重要电动机自起动条件。5. 对重要的机械设备，应选用具有高起动转矩和允许过载倍数较大的电动机。6. 在不得已的情况下，可切除两段母线中的一段母线，使整个机组能维持50负荷运行。二、厂用电源的切换方式厂用电源的切换方式，除按操作控制分手动与自动外，还可按运行状态、断路器的动作顺序、切换的速度等进行区分。1按运行状态区分（1）正常切换。在正常运行时，由于运行的需要（如开机、停机等），厂用母线从一个电源切换到另一个电源，对切换速度没有特殊要求。（2）事故切换。由于发生事故（包括单元接线中的高厂变、发电机、

47、主变压器、汽轮机和锅炉等事故），厂用母线的工作电源被切除时，要求备用电源自动投入，以实现尽快安全切换。2按断路器的动作顺序区分（1）并联切换。在切换期间，工作电源和备用电源是短时并联运行的，它的优点是保证厂用电连续供给，缺点是并联期间短路容量增大，增加了断路器的断流要求。但由于并联时间很短（一般在几秒内），发生事故的机率低，所以在正常的切换中被广泛采用。但应注意观测工作电源与备用电源之间的电压差和相角差。（2）断电切换（串联切换）。其切换过程是：一个电源切除后，才允许投入另一个电源，一般是利用被切除电源断路器的辅助触点去接通备用电源断路器的合闸回路。因此厂用母线上出现一个断电时间，断电时间的长

48、短与断路器的合闸速度有关。其优缺点与并联切换相反。（3）同时切换。在切换时，切除一个电源和投入另一个电源的脉冲信号同时发出。由于断路器分闸时间和合闸时间的长短不同以及本身动作时间的分散性，在切换期间，一般有几个周波的断电时间，但也有可能出现12周波两个电源并联的情况。所以在厂用母线故障及在母线供电的馈线回路故障时应闭锁切换装置，否则投入故障供电网会因短路容量增大而有可能造成断路器爆炸的危险。3按切换速度区分（1）快速切换。一般是指在厂用母线上的电动机反馈电压（即母线残压）与待投入电源电压的相角差还没有达到电动机允许承受的合闸冲击电流前合上备用电源。快速切换的断路器动作顺序可以是先断后合或同时进

49、行，前者称为快速断电切换，后者称为快速同时切换。（2）慢速切换。主要指残压切换，即工作电源切除后，当母线残压下降到额定电压的2040后合上备用电源。残压切换虽然能保证电动机所受的合闸冲击电流不致过大，但由于停电时间较长，对电动机自起动和机、炉运行工况产生不利影响。慢速切换通常作为快速切换的后备切换。国内在大容量机组厂用电源的切换中，厂用电电源的正常切换，一般采用并联切换。事故切换，一般采用断电切换，而且切换过程不进行同期检定，在工作电源断路器跳闸后，立即联动合上备用电源断路器。这是一种快速断电切换，但实现安全快速切换的一个条件是：厂用母线上电源回路断路器必须具备快速合闸的性能，断路器的固有合闸

50、时间一般不要超过5个周波（0.1s）。在有的电厂中，事故切换也采用快速同时切换。三、600MW机组单元厂用电源切换简介（仅供参考）在此仅对平圩电厂、北仑港电厂和石洞口第二电厂的厂用电源切换作些介绍。600MW机组都采用发电机变压器单元接线，厂用电系统工作电源由发电机出口引接，而发电机出口未装断路器，起动备用变压器都从220KV母线或系统引接。各厂的厂用高压系统的电气接线不同，厂用电源切换各电厂有所不同。（一）平圩电厂的厂用电源切换平圩电厂的厂用电系统工作电源与启动备用电源之间的切换方式，采用美国的设计原则，即：由于工作电源（或厂用母线的残余电动势）与启动备用电源之间可能出现非同期情况，故采用带

51、有同期检定厂用母线的快速自动切换装置，并带有“慢速断电切换”作后备。据此原则，采用了美国GE公司生产的SLJ21型同期检测装置，作为厂用母线的同期快速切换及手动慢速切换。1自动切换（事故切换）正常情况下，SLJ21型同期检测装置中的两组线圈，分别接在厂用母线及启动备用变压器的TV二次回路中。当工作电源与启动备用电源之间的电动势夹角20°时，该装置将发出合闸脉冲信号去启动备用电源断路器的合闸回路。当工作电源断路器事故跳闸时，其辅助触点将接通备用电源断路器合闸回路，使备用电源快速投入，即实现快速切换。若两电源之间的电动势夹角20°，SLJ21将发出一闭锁合闸脉冲，此时，即使工作

52、电源失去，备用电源断路器也无法合闸，只有当厂用母线残压衰减到20额定电压时，SLJ21中的低电压继电器动作，才能接通备用电源断路器合闸回路，此即所谓“慢速断电切换方式”。由于启动备用电源断路器采用的是西门子真空断路器，其合闸时间仅为5个周波，而启动备用电源系统正常情况下与发电机变压器系统是联网的，即工作电源电动势与启动备用电源电动势基本上是同相位的，故当工作电源失去时，厂用母线上的残余电动势（母线上接有几台大容量电动机）在5个周波时间内很少会将两电动势夹角拉开20°，故对真空断路器实现快速切换的成功率是很高的，国内外同类型电厂已有此运行经验。采用闭锁合闸两电动势夹角为20°

53、，是从事故快速切换和正常手动并联切换两方面考虑的。当启动备用电源和工作电源之间的电动势夹角为20°时，两电动势之间的电动势差大约为0.34标么值。并联切换时，这个电压将通过启动备用变压器和厂用工作变压器绕组产生一循环电流，这个电流由于存在时间短不会产生大的影响，它不会使厂用母线上的电压下降过大，电动机暂态电流也比较小，且持续时间短。慢速切换方式考虑母线电压降至20额定电压时，才实行切换，是因为母线残压下降到20所需的时间大约为15s。在此期间，部分电动机已被低电压保护切除，以满足部分重要电动机的自起动。另外，当母线残压下降到20额定电压时，对同期相位已无要求，即使最严重的反相（180

54、°）情况也不会对备用变压器及电动机造成危害。2手动切换（正常切换）正常情况下，需将工作电源切换至启动备用电源供电方式时，只要将工作电源断路器断开，则启动备用电源断路器经上述同期检定后将自动投入。当发电机起动并网运行后，厂用母线供电需由启动备用电源供电转为厂用工作电源供电，此时只需将工作电源断路器合上（经同期检定），其断路器辅助触点将自动跳开启动备用电源断路器。在切换期间将出现两个电源短时并联运行。（二）北仑港电厂的厂用电源切换1正常切换厂用电源的正常切换采用手动准同期方式，用于发电机组正常启动或停机过程中，中压厂用母线供电从启备变切换到厂总变或由厂总变切换到启备变的正常切换操作。该切

55、换采用瞬时并列法（即并联切换）。当厂用电源需从启备变切换到由厂总变供电时，合上工作电源断路器的同期开关，利用手动同期监视表计进行同期监视，如同期条件满足，同期检定继电器的动作，操作对应的操作开关手柄对应的工作电源断路器合上，厂总变和启备变并列运行，手柄复位后，自动跳开对应的备自电源断路器。并列运行时间取决于操作手柄复位时间，如并列运行超过12s，会发出指令，令工作电源断路器跳闸。从工作电源正常切换到备用电源时，其操作与上述类似。2事故快速切换对中压厂用母线的供电还设有快速切换，当发电机、主变压器和厂总变保护动作出口跳中压厂用母线工作电源断路器的同时，也向中压厂用母线备用电源断路器发出合闸指令，

56、并经快速同期检测继电器检定后，发出合闸脉冲，合上中压厂用母线备用电源断路器。这种切换属快速同时切换。3厂用400V电源切换方式厂用400V系统，在正常运行方式下，成对的低压厂用母线分段运行，互为暗备用。为防止成对的低压厂用变压器并列运行，其中的联络断路器均与低压厂用母线进线断路器设有闭锁装置。只有在母线分段时（联络断路器处于断开状态），低压厂用母线进线断路器才能手动操作合闸或母线不分段（联络断路器处于合闸状态），一段的进线断路器断开，则另一段的进线断路器能手动操作合闸。只有在任一台进线断路器断开后，联络断路器才能合上。对于备用电源自动投入装置，由于该厂建设划分为若干岛（相当于车间或分场）分开招标，各承包商有各自的做法。汽轮机岛的做法为：当低压厂用变压器差动保护动作，则实现备用电源自动投入，即跳开故障变压器所在回路的母线进线断路器，并自动合上联络断路器。除灰岛的做法为：低压厂用母线联络断路器与进线断路器之间设有联锁回路，当母线的进线断路器跳闸后，使联络断路器自动合上。锅炉岛的做法为：进线断路器与联络断路器之间采用机械式钥匙联锁，只有进线断路器跳闸后，才允许合联络断路器，没有备用电源自动投入的功能。顺便提及，该厂低压厂用变压器的高、低压断路器均设有联锁装置，即只有在高压侧断路器合闸后，才允许低压侧断路器合闸，高压侧断路器跳闸后连动跳低