-厂用电接线及设计(3)_new

1、第五章第五章 厂用电接线及设计厂用电接线及设计- -2- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院第五章第五章 厂用电接线及设计厂用电接线及设计5.1 概述概述5.2 厂用电接线的设计原则和接线形式厂用电接线的设计原则和接线形式5.3 不同类型发电厂（火电厂）的厂用电接线不同类型发电厂（火电厂）的厂用电接线5.4 厂用变压器的选择厂用变压器的选择5.5 厂用电动机的选择和自启动校验厂用电动机的选择和自启动校验- -3- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院一、厂用电和厂用电率一、厂用电和厂用电率二、发电厂二、发电厂/变电站的主要厂用负荷变电站的主要厂用负荷三、厂用电负荷的分类三、厂用电

2、负荷的分类5.1 概述概述- -4- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n厂用电厂用电：发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，：发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，拖动厂用机械设备的拖动厂用机械设备的电动机（电动机（锅炉、汽轮机锅炉、汽轮机/ /水轮机、发电机和输煤、碎煤、除尘及水处理水轮机、发电机和输煤、碎煤、除尘及水处理）以及以及全厂运行、操作、试验、修配、照明全厂运行、操作、试验、修配、照明等用电设备的总耗电量。等用电设备的总耗电量。n厂用电大部分厂用电大部分由发电厂本身供给由发电厂本身供给，且为重要负荷。，且为重要负荷。n厂用电率厂用电率：厂用电耗电量占全厂发电量的百分数。：

3、厂用电耗电量占全厂发电量的百分数。5.1 概述概述%100AAKPPAp厂用电耗电量（厂用电耗电量（kW.h）A同一时期全厂总发电量（同一时期全厂总发电量（kW.h）一、厂用电和厂用电率一、厂用电和厂用电率- -5- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n厂用电率是发电厂主要的运行经济指标之一。厂用电率是发电厂主要的运行经济指标之一。n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。等因素有关。凝汽式火电厂：凝汽式火电厂：5% 8%热电厂：热电厂：8% 10%水电厂：水电厂：0.5% 1.0%1000

4、MW超超临界发电机组的厂用电率为超超临界发电机组的厂用电率为4.45%- -6- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院二、发电厂二、发电厂/变电站的主要厂用负荷变电站的主要厂用负荷 火电厂火电厂负荷类别负荷类别具体负荷名称具体负荷名称锅炉负荷锅炉负荷引风机、送风机、磨煤机、给煤机、给粉机引风机、送风机、磨煤机、给煤机、给粉机汽轮机负荷汽轮机负荷给水泵、循环水泵、凝结水泵（给水泵、循环水泵、凝结水泵（三大水泵系统三大水泵系统）输煤负荷输煤负荷输煤皮带、碎煤机、筛煤机输煤皮带、碎煤机、筛煤机电气及公共负荷电气及公共负荷充电机、空压机、变压器冷却风机、通信电源充电机、空压机、变压器冷却风机、通

5、信电源出灰负荷出灰负荷灰浆泵、碎渣机、除尘器灰浆泵、碎渣机、除尘器厂外水工负荷厂外水工负荷中央循环水泵、消防水泵、生活水泵、冷却塔通风机中央循环水泵、消防水泵、生活水泵、冷却塔通风机辅助车间负荷辅助车间负荷化学水处理室、中央修配间、电气实验室、起重机械化学水处理室、中央修配间、电气实验室、起重机械事故保安负荷事故保安负荷盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油泵、机炉自控电源盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油泵、机炉自控电源- -7- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 水轮机的辅机水轮机的辅机：调速及润滑系统的油泵、空气压缩机、发电机冷却：调速及润滑系统的油泵、空气压缩机、发电机冷却系统及机组

6、润滑系统的水泵、行车等。系统及机组润滑系统的水泵、行车等。 电气部分电气部分：变压器冷却用通风机、油泵、水泵等。：变压器冷却用通风机、油泵、水泵等。 大坝及船闸设备大坝及船闸设备：闸门启闭机、升船机、起重机、卷扬机等。：闸门启闭机、升船机、起重机、卷扬机等。 其它辅机其它辅机：供水泵、排水泵、直流系统的充电设备、备用励磁机、：供水泵、排水泵、直流系统的充电设备、备用励磁机、修理厂设备及厂房通风机等。修理厂设备及厂房通风机等。 常用照明常用照明和和事故照明事故照明设备。设备。 水电厂水电厂变压器强油循环冷却装置的油泵、水泵、风扇，蓄电池充电设备，油处变压器强油循环冷却装置的油泵、水泵、风扇，蓄电

7、池充电设备，油处理设备，检修、采暖通风、照明设备等。理设备，检修、采暖通风、照明设备等。 变电所变电所- -8- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院三、厂用负荷的分类三、厂用负荷的分类I类厂用负荷类厂用负荷II类厂用负荷类厂用负荷III类厂用负荷类厂用负荷事故保安负荷事故保安负荷不停电负荷或不停电负荷或0I类负荷类负荷n 根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断所造成的危害程度根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断所造成的危害程度而分为而分为五类五类：- -9- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 短时停电将造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运、影响出力短时停电将造

8、成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运、影响出力 火电厂：火电厂：锅炉负荷锅炉负荷（引风机、送风机、给粉机），（引风机、送风机、给粉机），汽轮机负荷汽轮机负荷（给水（给水泵、凝结水泵、循环水泵）泵、凝结水泵、循环水泵） 水电厂：调速器、压油泵、润滑油泵等水电厂：调速器、压油泵、润滑油泵等n 措施：措施： 设两套设备或多套设备设两套设备或多套设备互为备用互为备用，并且分别接到有，并且分别接到有两个独立电源两个独立电源供电供电的母线上；的母线上； 电源电源自动投入；自动投入；电动机全部自启动电动机全部自启动 。三、厂用电负荷分类三、厂用电负荷分类I I类厂用负荷类厂用负荷- -10- -河南理工大

9、学电气学院河南理工大学电气学院n 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。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。 火电厂：输煤皮带、碎煤机、灰浆泵、化学水处理设备等；火电厂：输煤皮带、碎煤机、灰浆泵、化学水处理设备等； 水电厂：绝大部分厂用电动机负荷。水电厂：绝大部分厂用电动机负荷。 n较长时间停电不会直接影响生产，仅会造成生产上的不方便。较长时间停电不会直接影响生产，仅会造成生产上的不方便。 中央修配厂、实验室、油处理室等负荷中央修配厂、实验室、油处理室等负荷三、厂用电负荷分类三、厂用电负荷分类n 措施：措施： 由由两段母线两段母线供电；供电； 手动手动

10、切换。切换。n 措施：措施： 由由一个电源一个电源供电（大型电厂也采用两路电源供电）。供电（大型电厂也采用两路电源供电）。II II类厂用负荷类厂用负荷III III类厂用负荷类厂用负荷- -11- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院不间断供电负荷（不间断供电负荷（0I类负荷）类负荷）n 机组机组运行、正常或事故停机过程中甚至停机之后的一段时间内运行、正常或事故停机过程中甚至停机之后的一段时间内需连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。需连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。 实时控制用计算机（停电时间不得超过实时控制用计算机（停电时间不得超过5ms，BZT无法满足要无法满足要求）求）n 措施：

11、措施： 不停电电源（不停电电源（UPS）供电供电三、厂用电负荷分类三、厂用电负荷分类- -12- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 直流保安负荷（直流保安负荷（ 0II 类负荷）类负荷） 发电机组的发电机组的直流润滑油泵直流润滑油泵、事故氢密封油泵事故氢密封油泵、继电保护和自动装置继电保护和自动装置、信信号设备号设备、控制设备控制设备等。等。 由由蓄电池组蓄电池组或或整流装置整流装置供电。供电。三、厂用电负荷分类三、厂用电负荷分类事故保安负荷：事故保安负荷：n 要求因事故停机过程中及停机后的一段时间内仍必须保证供电，否则可要求因事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

12、能引起主要设备损坏、重要自动控制失灵或危及人身安全。能引起主要设备损坏、重要自动控制失灵或危及人身安全。 交流保安负荷（交流保安负荷（ 0III 类负荷）类负荷） 200MW及以上机组的盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、消防及以上机组的盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、消防水泵。水泵。 正常运行时由正常运行时由交流厂用电源交流厂用电源供电；供电； 失去厂用工作电源和备用电源时由失去厂用工作电源和备用电源时由交流保安电源交流保安电源供电：柴油发电机组、供电：柴油发电机组、燃汽轮机组或可靠的外部独立电源。燃汽轮机组或可靠的外部独立电源。自动投入自动投入。- -13- -河南理工大学电气

13、学院河南理工大学电气学院5.2 厂用电接线的设计原则和接线形式厂用电接线的设计原则和接线形式一、一、厂用电厂用电电压等级电压等级的选择的选择二、二、厂用厂用电源电源及其引接及其引接三、厂用电三、厂用电接线的基本形式接线的基本形式- -14- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院u 厂用电的电压等级是根据厂用电的电压等级是根据发电机容量和额定电压发电机容量和额定电压、厂用电动机的容量厂用电动机的容量和和厂用电厂用电可靠性可靠性等因素，相互配合，经过经济、技术综合比较后确定的。等因素，相互配合，经过经济、技术综合比较后确定的。u 为了简化厂用电接线，方便运行维护，厂用电电压等级不宜过多。为了

14、简化厂用电接线，方便运行维护，厂用电电压等级不宜过多。一、厂用电电压等级的确定一、厂用电电压等级的确定 高压厂用电压高压厂用电压一般采用一般采用3kV、6kV、10kV，在满足技术要求的前提下，在满足技术要求的前提下优先选择较低的电压优先选择较低的电压，以获得较高的经济效益。，以获得较高的经济效益。 低压厂用电压低压厂用电压常采用常采用380/220V。 200MW及以上机组，低压厂用系统及以上机组，低压厂用系统采用采用动力与照明分开供电动力与照明分开供电的方式，动力的方式，动力380V，照明采用，照明采用220V。- -15- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 发电机组容量在发电机

15、组容量在60MW及以下，发电机电压为及以下，发电机电压为10.5kV，可采用，可采用3kV作为作为高压厂用电压高压厂用电压；发电机电压为；发电机电压为6.3kV，可采用，可采用6kV作为高压厂用电压；作为高压厂用电压； 当容量在当容量在100300MW时，宜选用时，宜选用6kV作为高压厂用电压；作为高压厂用电压； 当容量在当容量在600MW以上时，经技术经济比较，可采用以上时，经技术经济比较，可采用6kV一级一级电压，也可电压，也可采用采用3kV和和10kV两级两级电压作为高压厂用电压。电压作为高压厂用电压。n 火电厂火电厂n 水电厂水电厂 由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量均不大，通常

16、由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量均不大，通常只设只设380V一一种厂用电压等级种厂用电压等级，由动力和照明公用的三相四线制系统供电。，由动力和照明公用的三相四线制系统供电。 大型水电厂的坝区和水利枢纽可能装设大型机械，如船闸或升船机、闸大型水电厂的坝区和水利枢纽可能装设大型机械，如船闸或升船机、闸门启闭装置等，需另设专用变压器，采用门启闭装置等，需另设专用变压器，采用6kV或或10kV供电。供电。n 变电所：变电所：0.4kV- -16- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院二、厂用电源及其引接二、厂用电源及其引接 厂用电源包括厂用电源包括工作电源工作电源和和备用电源备用电源，且

17、各有，且各有高、低压高、低压两个部分。两个部分。 单机容量在单机容量在200MW以上的电厂还应装设以上的电厂还应装设启动电源启动电源和和事故保安电源事故保安电源。 一般电厂中，都以一般电厂中，都以启动电源兼作备用电源启动电源兼作备用电源。高压高压/低压厂用工作电源低压厂用工作电源高压高压/低压厂用备用电源低压厂用备用电源- -17- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 当有当有发电机电压母线发电机电压母线时，高压厂用工作电源由各母线段引接。时，高压厂用工作电源由各母线段引接。 当发电机与主变压器成当发电机与主变压器成单元连接单元连接时，高压厂用工作电源从主变压器时，高压厂用工作电源从主

18、变压器低压侧引接。低压侧引接。1 1、工作电源及其引接方式、工作电源及其引接方式n 保证发电厂正常运行的基本电源。保证为了可靠供电，应保证发电厂正常运行的基本电源。保证为了可靠供电，应不少于两个不少于两个。n 高压厂用工作电源高压厂用工作电源：从：从发电机电压回路发电机电压回路通过通过高压厂用变压器高压厂用变压器取得。取得。n 即使发电机组全部停运，仍可即使发电机组全部停运，仍可从系统倒送电能从系统倒送电能给厂用。给厂用。- -18- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院5.2 厂用电接线的设计原则和接线形式厂用电接线的设计原则和接线形式 低压厂用工作电源低压厂用工作电源：由：由高压厂用

19、母线高压厂用母线通过通过低压厂用变压器低压厂用变压器引接。若高压引接。若高压厂用电设有厂用电设有10kV和和3kV两个电压等级，则低压厂用工作电源一般从两个电压等级，则低压厂用工作电源一般从10kV厂用母线引接。厂用母线引接。n备用电源备用电源：工作电源事故工作电源事故或或检修检修而失电时而失电时替代工作电源替代工作电源。n启动电源启动电源：机组在：机组在启动或停运过程中工作电源不能供电启动或停运过程中工作电源不能供电的情况下，为的情况下，为保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。实质上仍是备用实质上仍是备用电源电源。n200MW及以上大容量

20、机组的发电厂中设启动电源，并兼作事故备用电及以上大容量机组的发电厂中设启动电源，并兼作事故备用电源，统称为源，统称为启动启动/备用电源备用电源。n备用电源应具有备用电源应具有独立性独立性和和足够的供电容量足够的供电容量，最好能，最好能与电力系统紧密联与电力系统紧密联系系，在全厂停电情况下仍能从系统取得厂用电源。，在全厂停电情况下仍能从系统取得厂用电源。 2 2、备用、备用/ /启动电源及其引接方式启动电源及其引接方式- -19- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 高压厂用备用电源高压厂用备用电源的引接方式：的引接方式： 从从发电机电压母线引接发电机电压母线引接，但避免与高压厂用工作

21、电源接在同一分段上。，但避免与高压厂用工作电源接在同一分段上。 从从联络变的低压绕组联络变的低压绕组引接。引接。 从与电力系统联系最紧密的从与电力系统联系最紧密的最低一级电压母线最低一级电压母线上，通过高变比的启动上，通过高变比的启动/备用变压器引接。经济性差，可靠性高。备用变压器引接。经济性差，可靠性高。 由由厂外较低电压电网厂外较低电压电网引接专用线路，经引接专用线路，经高压厂用备用变压器高压厂用备用变压器获取。获取。- -20- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院- -21- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 低压厂用备用电源低压厂用备用电源的引接：的引接： 从从厂用

22、高压母线上厂用高压母线上通过通过低压备用变压器引接低压备用变压器引接，但应避免与需要由它充当，但应避免与需要由它充当备用电源的备用电源的低压厂用变压器低压厂用变压器接在同一段高压母线上；接在同一段高压母线上； 对于对于200MW及以上的机组，及以上的机组，低压厂用备用变低压厂用备用变宜由经常带电运行的宜由经常带电运行的高压高压厂用启动厂用启动/备用变压器备用变压器引接；引接； 当当发电机电压母线发电机电压母线上的馈线不带电抗器（意味着短路电流不大）时，低上的馈线不带电抗器（意味着短路电流不大）时，低压厂用备用变压器可由该母线引接。压厂用备用变压器可由该母线引接。- -22- -河南理工大学电气

23、学院河南理工大学电气学院n 厂用电源的备用方式有厂用电源的备用方式有“明备用明备用”或或“暗备用暗备用”两种。两种。 n 明备用明备用n 指专门设置的指专门设置的备用变压器备用变压器，正常运行时，正常运行时，不承担任何负荷不承担任何负荷或或只承担公用只承担公用负荷负荷。n 当工作电源因故断开时，由当工作电源因故断开时，由备自投备自投进行切换接通，代替工作电源，承担进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷全部厂用负荷。n 适合大型火电厂采用适合大型火电厂采用，可使工作变压器容量小（备用变压器容量与最大，可使工作变压器容量小（备用变压器容量与最大一台工作变压器容量相同），有利于经济运行，投资少

24、。一台工作变压器容量相同），有利于经济运行，投资少。n 暗备用暗备用n 不设专用的备用变压器不设专用的备用变压器，而是当厂用工作变压器成对出现时，将每台，而是当厂用工作变压器成对出现时，将每台工工作变压器的容量加大作变压器的容量加大。正常运行时不满载，互为备用状态。正常运行时不满载，互为备用状态。n 正常工作时每台变压器只在半载下运行，投资较大，运行费用高。正常工作时每台变压器只在半载下运行，投资较大，运行费用高。n 适合水电厂采用适合水电厂采用。水电厂用电率不高，故运行损耗不大。同时节省了明。水电厂用电率不高，故运行损耗不大。同时节省了明备用所需的配电装置与占地，有利于水电厂地形有限的设备布

25、置。备用所需的配电装置与占地，有利于水电厂地形有限的设备布置。- -23- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院3 3、事故保安电源及其引接方式、事故保安电源及其引接方式n 对对200MW以上大容量机组，当以上大容量机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时厂用工作电源和备用电源都消失时，为确，为确保在保在严重事故状态下能安全停机严重事故状态下能安全停机、事故消除后又能及时恢复供电事故消除后又能及时恢复供电，应设事，应设事故保安电源。保证对故保安电源。保证对事故保安负荷事故保安负荷（润滑油泵、密封油泵、热工仪表及自（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、事故照明和计算机

26、等设施）的连续供电。动装置、盘车装置、顶轴油泵、事故照明和计算机等设施）的连续供电。n 事故保安电源事故保安电源采用采用380/220V电压电压。 n 必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动启动的柴油发电快速自动启动的柴油发电机组机组、蓄电池组及其逆变器蓄电池组及其逆变器将直流变为交流作为交流事故保安电源。将直流变为交流作为交流事故保安电源。n 对对200MW及以上机组还应由附近及以上机组还应由附近110kV及以上的变电站或发电厂引入独及以上的变电站或发电厂引入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。-

27、 -24- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院- -25- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院200MW机机组组事事故故保保安安电电源源接接线线示示意意图图- -26- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 发电厂厂用电系统接线通常都采用发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段单母线分段接线。接线。n 火电厂的厂用负荷大多集中在火电厂的厂用负荷大多集中在锅炉锅炉的辅助机械设备中，如吸风机、送风的辅助机械设备中，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给粉机等，其用电量占厂用电量的机、排粉机、磨煤机、给粉机等，其用电量占厂用电量的60%以上，因以上，因此一般采用此一般采用“按炉

28、分段按炉分段”的接线原则，将厂用高压母线的接线原则，将厂用高压母线按锅炉台数分成按锅炉台数分成若干独立段（根据容量不同，一炉一段若干独立段（根据容量不同，一炉一段/一炉两段）一炉两段）。三、厂用电接线的基本形式三、厂用电接线的基本形式n 优点：优点： 若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；响范围局限在一机一炉； 厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择； 将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和检修。将同

29、一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和检修。- -27- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院火电厂火电厂5.3 不同类型发电厂的厂用电接线不同类型发电厂的厂用电接线n 火电厂的辅助机械多、容量大、供电网络复杂，其主要负荷分布在火电厂的辅助机械多、容量大、供电网络复杂，其主要负荷分布在锅炉、汽机、电气、输煤、除灰、化学水处理以及辅助车间和公用锅炉、汽机、电气、输煤、除灰、化学水处理以及辅助车间和公用电部分。电部分。n 因此厂用电电压至少采用因此厂用电电压至少采用两级电压两级电压，以，以单母线分段单母线分段接线形式合理地接线形式合理地分配厂用各级负荷。分配厂用各级负荷。- -2

30、8- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 方案方案1：不设公用负荷母线段：不设公用负荷母线段 高压厂用公用负荷（高压厂用公用负荷（输煤、除灰、输煤、除灰、化水化水）分别接于各机组厂用母线）分别接于各机组厂用母线A、B段上。段上。 优点：供电可靠性高，投资省。优点：供电可靠性高，投资省。 缺点：高压厂用母线清扫时，影缺点：高压厂用母线清扫时，影响公用负荷的备用。响公用负荷的备用。n 300MW火电机组高压厂用电接线：火电机组高压厂用电接线：n 有两种接线方案：有两种接线方案：设设/不设公用负荷母线不设公用负荷母线。- -29- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 方案方案2：

31、设公用负荷母线段：设公用负荷母线段n 公用负荷母线段正常公用负荷母线段正常由启由启动动/备用变压器供电备用变压器供电。n 公用负荷集中，各单元机公用负荷集中，各单元机组独立性强，便于各机组组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。厂用母线清扫。n 缺点：启动缺点：启动/备用变压器平备用变压器平时给公共负荷供电，工作时给公共负荷供电，工作变压器实质为公用负荷的变压器实质为公用负荷的备用电源。备用电源。启动启动/备用变压备用变压器故障或检修时也需要考器故障或检修时也需要考虑由工作变带公用负荷母虑由工作变带公用负荷母线段运行，线段运行，增大了工作变增大了工作变压器的容量压器的容量。- -30- -河南理工

32、大学电气学院河南理工大学电气学院300MW汽轮发电机组厂用电系统接线图汽轮发电机组厂用电系统接线图- -31- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 厂用变压器的选择主要考虑厂用变压器的选择主要考虑高压厂用工作变高压厂用工作变和和启动启动/备用变备用变的选择。的选择。n 选择内容包括：变压器的台数、选择内容包括：变压器的台数、容量容量、阻抗、额定电压、型式等。、阻抗、额定电压、型式等。n 为了正确选择为了正确选择厂用变压器容量厂用变压器容量，应统计总的，应统计总的厂用负荷容量厂用负荷容量。n 不同厂用负荷不同厂用负荷的的运行特点各异运行特点各异（使用频率、每次启动的运行时间），其（使用

33、频率、每次启动的运行时间），其容量的统计方法容量的统计方法也不尽相同。也不尽相同。n 统计方法：统计方法：5.4 厂用变压器的选择厂用变压器的选择 首先应根据首先应根据厂用负荷厂用负荷的的运行特点运行特点对其进行对其进行分类分类； 然后对不同类型的负荷按照不同的计算原则分别予以然后对不同类型的负荷按照不同的计算原则分别予以统计统计。- -32- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 “经常经常”：每天都要使用：每天都要使用 “不经常不经常”：只在检修、事故或机炉启停期间使用：只在检修、事故或机炉启停期间使用 “连续连续”：每次带负荷运转：每次带负荷运转120min以上以上 “短时短时”：

34、每次带负荷运转在：每次带负荷运转在10120min之间之间 “断续断续”：每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期性地工作，：每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期性地工作，其每一周期不超过其每一周期不超过10minn 根据电动机的根据电动机的使用频率使用频率，分为，分为“经常使用经常使用“和和“不经常使用不经常使用”负荷负荷n 根据根据每次使用时间的长短每次使用时间的长短，分为，分为 “ “连续连续”、“短时短时”、“断续断续”工作负工作负荷荷n 主要根据其主要根据其使用情况进行分类使用情况进行分类。1、火电厂主要厂用电负荷分类、火电厂主要厂用电负荷分类n 表表5-1- -33- -河南理工大

35、学电气学院河南理工大学电气学院2、厂用负荷的计算原则、厂用负荷的计算原则1）经常连续经常连续运行的负荷全部计入运行的负荷全部计入 如：引风机、送风机、给水泵、排粉机、凝结水泵等如：引风机、送风机、给水泵、排粉机、凝结水泵等2）连续而不经常连续而不经常的负荷应计入的负荷应计入 如：充电机、备用历磁机、事故备用油泵、备用电动给水泵等如：充电机、备用历磁机、事故备用油泵、备用电动给水泵等3）经常而断续经常而断续运行的负荷宜应计入运行的负荷宜应计入 如：输水泵、空气压缩机等如：输水泵、空气压缩机等4）短时断续而又不经常运行短时断续而又不经常运行的负荷一般的负荷一般不予不予计算计算 如：行车、电焊机等如

36、：行车、电焊机等5）由同一台变压器供电的）由同一台变压器供电的互为备用的设备互为备用的设备，只计算同时运行的台数，只计算同时运行的台数- -34- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院3、厂用负荷的计算、厂用负荷的计算n 厂用电一般由厂用电一般由厂用变压器厂用变压器引出引出厂用母线厂用母线，而，而用电设备从厂用母线引接用电设备从厂用母线引接。n 需对每段母线上引接的电动机的台数和容量进行统计和计算。需对每段母线上引接的电动机的台数和容量进行统计和计算。=SKPmLK KKcosS 厂用母线上的计算负荷，厂用母线上的计算负荷，kV.AK 换算系数换算系数P 电动机的电动机的计算功率计算功率

37、，kWa) 换算系数的计算换算系数的计算：n 换算系数法换算系数法Km 同时系数同时系数KL 电机负荷率电机负荷率 电机效率电机效率cos 功率因数功率因数- -35- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院表表5-2 换算系数换算系数 K机组容量（机组容量（MW）125200给水泵及循环水泵电动机给水泵及循环水泵电动机1.01.0凝结水泵电动机凝结水泵电动机0.81.0其他其他高压电动机高压电动机及低压厂用变压器及低压厂用变压器（kVA）0.80.85其他其他低压电动机低压电动机0.80.7- -36- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院l 连续运行的电动机：连续运行的电动机：P

38、=PNl 经常短时、经常断续运行：经常短时、经常断续运行： P=0.5PNl 不经常短时、不经常断续运行的设备：不经常短时、不经常断续运行的设备： P=0 已考虑到变压器的过载能力。已考虑到变压器的过载能力。 若经电抗器供电，其过载能力很小，应全部计算。若经电抗器供电，其过载能力很小，应全部计算。l 中央修配厂的用电负荷：中央修配厂的用电负荷： P=0.14P+0.4P5l 煤场负荷：煤场负荷： 中小型机械：中小型机械： P=0.35P+0.6P3 翻斗机：翻斗机：P=0.22P+0.5P5 轮斗机：轮斗机：P=0.13P+0.3P5l 照明负荷：照明负荷：P=KdPA Kd需要系数，一般取需

39、要系数，一般取0.81.0 ；PA 安装容量安装容量 全部电动机额定功全部电动机额定功率总和率总和其中最大其中最大5台电动台电动机额定功率总和机额定功率总和b) 电动机的电动机的计算功率计算功率P 的计算的计算- -37- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 厂用变容量：厂用变容量： 厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。 高压厂用工作变高压厂用工作变的容量应按的容量应按高压厂用计算负荷的高压厂用计算负荷的110%与与低压厂用计算低压厂用计算负荷之和负荷之和进行选择；进行选择； 低压厂用工作变低压厂用工作变的容

40、量应留有的容量应留有10%左右的裕度。左右的裕度。（1）高压厂用工作变压器容量）高压厂用工作变压器容量 双绕组变压器双绕组变压器 ST1.1SH+SL SH为高压厂用计算负荷之和；为高压厂用计算负荷之和； SL为低压厂用计算负荷之和。为低压厂用计算负荷之和。 - -38- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 厂用变容量：厂用变容量：（1）高压厂用工作变压器容量）高压厂用工作变压器容量 分裂绕组变压器分裂绕组变压器 高压绕组：高压绕组： S1N SC-Sr 分裂绕组：分裂绕组： S2NSC SC=1.1SH+SLS1N ：高压绕组额定容量（：高压绕组额定容量（kVA）S2N ：分裂绕组

41、额定容量（：分裂绕组额定容量（kVA）SC ：分裂绕组：分裂绕组计算负荷计算负荷（kVA）Sr ：两分支：两分支重复计算负荷重复计算负荷（kVA） - -39- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院LK SS S 为低压厂用工作变压器容量（为低压厂用工作变压器容量（kVA）；）； 为变压器温度修正系数。为变压器温度修正系数。 K（2）低压厂用工作变压器容量）低压厂用工作变压器容量 （3）高压厂用备用变压器容量）高压厂用备用变压器容量n 高压厂用备用变压器或启动变压器应与高压厂用备用变压器或启动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器最大一台高压厂用工作变压器的的容量相同；容量相同；n 低压厂

42、用备用变压器的容量应与低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器最大一台低压厂用工作变压器容量相同。容量相同。例例5-15-1- -40- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院5.5 厂用电动机的选择和自启动校验厂用电动机的选择和自启动校验 1、厂用机械特性和电力拖动运行方程、厂用机械特性和电力拖动运行方程n 厂用电的主要负荷：拖动厂用厂用电的主要负荷：拖动厂用机械设备机械设备运行的运行的电动机电动机n 根据根据厂用机械设备厂用机械设备负载转矩负载转矩/阻转矩阻转矩Mm与与转速转速n之间的关系，可将其分之间的关系，可将其分为两种类型：为两种类型： 恒转矩负载：恒转矩负载：转矩

43、与转速无关转矩与转速无关 非线性负载：非线性负载：负载转矩与转速的负载转矩与转速的二次方或高次方成比例二次方或高次方成比例恒转矩负载特性：恒转矩负载特性：磨煤机、碎煤机、输煤皮磨煤机、碎煤机、输煤皮带、绞车、起重机带、绞车、起重机非线性负载转矩特性：非线性负载转矩特性：引风机、送风机、油泵引风机、送风机、油泵- -41- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院5.5 厂用电动机的选择和自启动校验厂用电动机的选择和自启动校验 非线性负载转矩非线性负载转矩*0*0*)1 (nMMMmmm- -42- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材n 由电

44、动机和厂用机械设备组成的电力拖动系统是一个机械运动系统。由电动机和厂用机械设备组成的电力拖动系统是一个机械运动系统。n 电动机产生的电动机产生的电磁拖动转矩电磁拖动转矩Me大于用以克服机械负荷的大于用以克服机械负荷的阻转距阻转距Mm后，后，其其剩余转矩剩余转矩就会使机械传动系统产生加速运动就会使机械传动系统产生加速运动n 其旋转运动的方程：其旋转运动的方程：emddMMJt J为包括电动机在内的整个机组的转动惯量（为包括电动机在内的整个机组的转动惯量（kgm2） 为机组旋转角速度（为机组旋转角速度（rad/s）- -43- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院5.5 厂用电动机的选择和自

45、启动校验厂用电动机的选择和自启动校验 2、厂用电动机的类型及其特点、厂用电动机的类型及其特点异步电动机异步电动机n 优点：结构简单、运行可靠、操作维护方便、价格低廉、过载能力强。优点：结构简单、运行可靠、操作维护方便、价格低廉、过载能力强。n 缺点：缺点：启动电流大启动电流大、调速困难调速困难，对电压很敏感对电压很敏感（M e 正比于电压正比于电压U2 ） 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性-电动机的电磁转矩和转速电动机的电磁转矩和转速的关系，即的关系，即M*e=f(n*)- -44- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 鼠笼式鼠笼式 优点：不用任何特殊启动设备，可在电网电压下

46、直接启动，操作简单，优点：不用任何特殊启动设备，可在电网电压下直接启动，操作简单，可靠性高。可靠性高。 缺点：启动电流大，可达额定电流的缺点：启动电流大，可达额定电流的4.57倍，不能拖动起始负载转矩大倍，不能拖动起始负载转矩大的机械，难于调速。的机械，难于调速。n 绕线式绕线式 优点：可均匀地无级调速优点：可均匀地无级调速 、启动电流小（额定电流的、启动电流小（额定电流的23倍），启动转倍），启动转矩大。矩大。 缺点：启动操作麻烦，维护复杂（有电刷、滑环），价格贵，运行中变缺点：启动操作麻烦，维护复杂（有电刷、滑环），价格贵，运行中变阻器电能损耗大。阻器电能损耗大。 -吊车、抓斗机、起重机等

47、吊车、抓斗机、起重机等- -45- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n同步电动机同步电动机优点优点：采用直流励磁，可工作在超前和滞后状态，可作为无功发电机提高厂：采用直流励磁，可工作在超前和滞后状态，可作为无功发电机提高厂用系统的功率因数，减少厂用系统的能量损失，效率高；转速恒定；对用系统的功率因数，减少厂用系统的能量损失，效率高；转速恒定；对电压波动不十分敏感（电压波动不十分敏感（ M e正比于电压正比于电压U ），且装有自动励磁调节装），且装有自动励磁调节装置能强行励磁。置能强行励磁。缺点缺点：结构复杂，需一套励磁系统，启动控制麻烦，启动转矩不大；价格贵。：结构复杂，需一套励磁系

48、统，启动控制麻烦，启动转矩不大；价格贵。 -大功率低转速的机械大功率低转速的机械：给水泵：给水泵n直流电动机直流电动机优点优点：借助调节磁场电流，：借助调节磁场电流，在大范围内均匀平滑调速在大范围内均匀平滑调速，调速电阻器消耗电能，调速电阻器消耗电能少，少，启动转矩较大启动转矩较大，不依赖厂用交流电源不依赖厂用交流电源。缺点缺点：与鼠笼式比，制造工艺复杂，价格贵，需要专门的直流电源，运行可：与鼠笼式比，制造工艺复杂，价格贵，需要专门的直流电源，运行可靠性低。靠性低。 -对调速性能和启动性能要求高的机械：给粉机、事故保安负对调速性能和启动性能要求高的机械：给粉机、事故保安负荷中的直流备用润滑油泵

49、等。荷中的直流备用润滑油泵等。- -46- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 型式选择型式选择3、厂用电动机的选择、厂用电动机的选择 一般选交流电动机一般选交流电动机，只有要求在很大范围内调节转速（无极调速）及当，只有要求在很大范围内调节转速（无极调速）及当厂用交流电源消失后仍要求工作的设备，才选择直流电动机。厂用交流电源消失后仍要求工作的设备，才选择直流电动机。 异步电动机结构简单，运行可靠，操作维护方便，过载能力大，价格便异步电动机结构简单，运行可靠，操作维护方便，过载能力大，价格便宜。宜。 只有对反复启动、重载启动或需小范围内调速的机械，如吊车、抓斗机只有对反复启动、重载启动

50、或需小范围内调速的机械，如吊车、抓斗机等，才选用绕线式电动机或同步电动机。等，才选用绕线式电动机或同步电动机。 电压应与供电系统电压一致电压应与供电系统电压一致 转速应符合被拖动设备的要求转速应符合被拖动设备的要求 容量必须满足额定电压和额定转速下，大于满载工作的机械设备轴功率容量必须满足额定电压和额定转速下，大于满载工作的机械设备轴功率 n 容量选择容量选择PN PS- -47- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院4、电动机的自启动校验、电动机的自启动校验 失压自启动：失压自启动：运行中因事故，厂用母线电压降低，但电机尚未断开，运行中因事故，厂用母线电压降低，但电机尚未断开，事故消除

51、后电压恢复时形成的自启动。事故消除后电压恢复时形成的自启动。 空载自启动：空载自启动：备用电源原为空载状态，当某厂用工作母线失去电源时，备用电源原为空载状态，当某厂用工作母线失去电源时，备用电源自动投入该母线段形成的自启动。备用电源自动投入该母线段形成的自启动。 带负荷自启动：带负荷自启动：备用电源已带部分负荷，又自动投入失去电源的工作备用电源已带部分负荷，又自动投入失去电源的工作母线时形成的自启动。母线时形成的自启动。n运行中的电动机，当断开电源或厂用电压降低时，电动机转速下降，甚至运行中的电动机，当断开电源或厂用电压降低时，电动机转速下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称会停止运行，这

52、一转速下降的过程称惰行惰行。n若电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内（若电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内（0.51.5s），厂用），厂用电压恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时电动机电压恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时电动机憜憜行未结束行未结束，又自动启动又自动启动恢复到稳定状态运行恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的，这一过程称为电动机的自启动自启动。n根据运行状态，自启动可分为根据运行状态，自启动可分为3类：类： n厂用厂用工作电源一般仅考虑失压自启动工作电源一般仅考虑失压自启动，而厂用备用电源或启动电源则需要，而厂用备用电源或启动电源则需要考虑上述

53、三种自启动方式。考虑上述三种自启动方式。- -48- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院电动机自启动校验的原因电动机自启动校验的原因在厂用变和线路中产生较大压降在厂用变和线路中产生较大压降 n因此在进行厂用电设计时，必须进行因此在进行厂用电设计时，必须进行电动机自启动的校验电动机自启动的校验。n实质：自启动时实质：自启动时母线电压母线电压大于大于某个某个最小电压限值最小电压限值自启动临界电压自启动临界电压厂用母线电压降低厂用母线电压降低自启动时间拉长自启动时间拉长/ /无法自无法自启动启动参加自启动的电动机数量过多参加自启动的电动机数量过多（容量过大）（容量过大）总启动电流大总启动电流

54、大2eMU可能发生电动机转子和绕组可能发生电动机转子和绕组过热甚至烧毁的事故过热甚至烧毁的事故- -49- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院自启动临界电压自启动临界电压 异步电机转矩与电压平方成正比。异步电机转矩与电压平方成正比。 异步电机在额定电压下运行时，其最异步电机在额定电压下运行时，其最大转矩大转矩Memax约为额定转矩约为额定转矩MeN的的2倍。倍。 随着电压下降，电动机转矩急剧下降，随着电压下降，电动机转矩急剧下降，当电压下降到当电压下降到70UN时，其最大转矩时，其最大转矩相应变为相应变为0.7221。 若此时电动机已经带有额定负载，则若此时电动机已经带有额定负载，则此

55、刻的此刻的剩余转矩变为负值剩余转矩变为负值，电动机受，电动机受到制动而开始到制动而开始惰行惰行，并最终可能停止，并最终可能停止运行。运行。 出现出现憜憜行的电压称为行的电压称为临界电压临界电压Ucr 2max2=creNNUMMU2eMU2max=1creUMmax1=creUM 异步电机最大转矩异步电机最大转矩M*emax为为1.82.4，所以临界电压，所以临界电压U*cr为为0.640.75，低于，低于该值，电机就开始惰行。该值，电机就开始惰行。- -50- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 为了系统能稳定运行，规定电动机为了系统能稳定运行，规定电动机正常启动正常启动时，时，厂用

56、母线电压厂用母线电压的最低允的最低允许值为额定电压的许值为额定电压的80；电动机端电压电动机端电压最低值为最低值为70。 在在自启动自启动时，虽然电磁转矩随着电压下降立即下降，但由于机械惯性，时，虽然电磁转矩随着电压下降立即下降，但由于机械惯性，机组的转速尚未有很大的降低，因此，自启动时的机组的转速尚未有很大的降低，因此，自启动时的厂用母线电压厂用母线电压比正常比正常启动时稍低。启动时稍低。表表5-4 电动机自启动要求的厂用母线最低电压电动机自启动要求的厂用母线最低电压 名名 称称类类 型型自启动电压为额定电自启动电压为额定电压的百分值（压的百分值（%）高压厂用母线高压厂用母线高温高压电厂高温

57、高压电厂6570中压电厂中压电厂6065低压厂用母线低压厂用母线由低压母线单独供电的电动机自启动由低压母线单独供电的电动机自启动60由低压母线与高压母线串接供电的电动机自启动由低压母线与高压母线串接供电的电动机自启动55- -51- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院n 自启动校验分自启动校验分两种情况两种情况：2、容量校验：、容量校验：1、电压校验：、电压校验：为了使厂用为了使厂用母线电压达到临界电压水平母线电压达到临界电压水平，允许参加自启动的，允许参加自启动的电动机容量电动机容量。已知参加自启动的电动机的容量已知参加自启动的电动机的容量，计算自启动时厂用，计算自启动时厂用母线电压

58、能否达到临母线电压能否达到临界电压界电压。这两种计算是这两种计算是等效等效的，只需计算其中之一即可。的，只需计算其中之一即可。- -52- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 厂用高压电动机单独自启动厂用高压电动机单独自启动的的母线电压校验母线电压校验厂用高、低压电动机同时自启动厂用高、低压电动机同时自启动的的母线电压校验母线电压校验1、电压校验：、电压校验：- -53- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 高压电动机单独自启动高压电动机单独自启动的的母线电压校验母线电压校验1、电压校验：、电压校验：n 电动机自启动瞬间，高压厂用母线电压：电动机自启动瞬间，高压厂用母线电压：*

59、0*1*mmtmUUI xxxxn 电动机电抗电动机电抗 x*m： 若以若以电动机容量电动机容量作为基准值：作为基准值：*1mavxK 若以若以变压器容量变压器容量作为基准值：作为基准值：*1tmavmSxKS*0*0*0*0*1*1111cosmmmtmtmtavtavttUUUUUxSPxxxSxKxKSS22%1.1100100kNdktdNUUSUxUSn 变压器电抗变压器电抗 x*t：S*m为电机自启动时的为电机自启动时的容量标幺值容量标幺值- -54- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 高压电动机单独自启动高压电动机单独自启动的的母线电压校验母线电压校验1、电压校验：、电

60、压校验：*0*0*0*0*1*1111cosmmmtmtmtavtavttUUUUUxSPxxxSxKxKSS 由该式算得的厂用母线电压由该式算得的厂用母线电压(标么值标么值)不低于临不低于临界电压值界电压值，才能保证电机顺利启动。，才能保证电机顺利启动。 电动机自启动时厂用母线上的电压不仅与电动机自启动时厂用母线上的电压不仅与变压变压器的电抗和容量器的电抗和容量有关，而且与有关，而且与总启动电流倍数总启动电流倍数和和参加自启动的电动机容量参加自启动的电动机容量有关。有关。- -55- -河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院1、电压校验：、电压校验： 厂用高、低压电动机同时自启动厂用高、低