厂用电接线及设计实用教案

1、 第1页/共39页第一页，共40页。一、基本概念一、基本概念 Kp是发电厂的主要(zhyo)运行经济指标之一，它与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类、燃烧方式及蒸汽参数等因素有关。凝汽式:Kp=5-8%；热电厂:Kp=8-10%；水电厂:Kp=0.3-2%。目前，1000MW超超临界发电机组的厂用电率为4.45%。 式中, -厂用电耗电量； A-同一时期发电厂全部发电量。%100AAKpppA第2页/共39页第二页，共40页。 厂用电从系统的角度来说，它是非常重要的负荷。但就厂用电本身来说，按其用电设备的作用和突然供电中断时造成危害的程度(chngd)，可分为以下四大类: 1、I类负荷 凡

2、短时(0.5秒以内)停电(包括手动操作恢复供电)会造成设备损坏、危及人身安全、主机(zhj)停运的负荷。如，火电厂：给水泵，凝结水泵等；水电厂：调速器、润滑油泵等。即使电压下降或消失，也不与电源断开，必须保证自启动。 供电要求：设备有两套，且互为备用，分别接到两个独立的电源上，并加装备用电源自投装置。 2、II类负荷 允许短时停电(几秒至几分钟)，恢复供电后，不致造成生产混乱的厂用负荷。如:火电厂的工业水泵、疏水泵等。 一般由两段母线供电，并采用手动切换。 第3页/共39页第三页，共40页。 3、III类负荷 较长时间停电(几个小时)，不会直接影响生产，仅造成生产上不方便的负荷。如:中央修配厂

3、、试验室的负荷。 供电(n din)要求：通常由一个电源供电(n din)。 4、事故保安负荷 在P单20万kW 的大容量发电厂，自动化程度比较高，要求在事故停机过程中及停机后一段时间内，仍必须保证供电，否则引起主设备损坏，重要自动控制失灵或危机(wij)人身安全的负荷。根据其重要程度又分为下列三类: 0I类负荷（不停电负荷UPS）：实时控制用的计算机、热工保护、自动装置等。第4页/共39页第四页，共40页。 随着电厂类型的不同，厂用电的重要程度也有较大(jio d)的差异。 0III类负荷（交流保安负荷）：如盘车电动机、交流润滑油泵等，由快速柴油发电机，外部引接(yn ji)的可靠的电源或蓄

4、电池的逆变装置供电。 0II类负荷（直流保安负荷）：如发电机直流润滑油泵，由蓄电池供电。第5页/共39页第五页，共40页。第6页/共39页第六页，共40页。 厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求(yoqi)，考虑全厂发展规划。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(yoqi)外，还应满足(六个方面) 1、供电可靠，运行灵活。 2、各机组的厂用系统应是独立的。 3、全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用母线。 4、充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式的供电要求。 5、供电电源尽量与电力系统保持紧密联系。 6、充分考虑分期建设和连续施工(sh

5、gng)过程中的厂用电的运行方式（过渡接线）。第7页/共39页第七页，共40页。 其设计原则基本上与主接线(ji xin)的设计相同。主要有： 应保证对厂用负荷的可靠和连续供电，使主机安全运转； 接线(ji xin)应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求； 厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电； 还应适当注意其经济性和发展的可能性，并积极慎重地采用新技术、新设备； 在设计厂用系统接线(ji xin)时，还应考虑厂用电的电压等级、中性点接地方式及厂用电源的引接等问题。 第8页/共39页第八页，共40页。三、厂用电的电压三、厂用电的电压(diny)等级等级 1、发电机额

6、定电压 由电力系统(din l x tn)规划确定 2、厂用电动机的电压 其容量差别很大，从几瓦到几千千瓦，因此只有一种电压等级其容量差别很大，从几瓦到几千千瓦，因此只有一种电压等级显然是不合理的。应设厂用高压、厂用低压。显然是不合理的。应设厂用高压、厂用低压。其原因：其原因： 大容量的电动机采用低压供电时，额定电流大，导线截面大，体积大，成本高，不经济。 小容量电动机采用高压供电时，绝缘水平要求高，价格较高，磁路较长，损耗增加，效率也较低。 3、厂用电网络的供电可靠性要求 电压等级不宜过多电压等级不宜过多 第9页/共39页第九页，共40页。第10页/共39页第十页，共40页。四、厂用电系统中

7、性点接地四、厂用电系统中性点接地(jid)方式方式 1、高压(goy)厂用电系统中性点接地方式【3kV、6kV、10kV】 接地方式的选择(xunz)与接地容性电流的大小有关。其接地有如下三种形式： 中性点不接地方式：其特点是：当厂用系统发生单相接地时，可以带病运行2个小时【供电可靠性高】。广泛采用。广泛采用。 中性点经高电阻接地方式：。常采用二次侧接电阻的配电变接地方式，当发生单相接地故障时，短路点流过固定的电阻性电流短路点流过固定的电阻性电流，有利于馈线的零序保护动作。 中性点经消弧线圈接地方式：补偿方式采用过补偿。补偿方式采用过补偿。 第11页/共39页第十一页，共40页。2、低压厂用电

8、系统、低压厂用电系统(xtng)的中性点接地方式的中性点接地方式【380/220V】 中性点经高电阻接地(jid)方式：可以防止由于熔断器一相熔断所造成的电动机两相运转，提高了厂用电系统的运行可靠性。600MW机组单元厂用电400V系统广泛采用。 中性点直接接地方式：适用于动力与照明共用的三相(sn xin)四线制系统，但供电可靠性较低，发生单相接地时，动作于跳闸。 第12页/共39页第十二页，共40页。工作电源工作电源备用电源备用电源 工作电源事故保安电源 第13页/共39页第十三页，共40页。1）作用：是保证(bozhng)机组正常运转所必须的电源。 2）引接(yn ji)要求:供电可靠；

9、供电可靠；容量满足负荷的要求；容量满足负荷的要求；不应少于两个不应少于两个。 3)引接方式: (1)高压厂用工作电源【有两种见图5-1所示】 当有机压母线时，应从各母线段引接，供给接在该母线段的机组的厂用负荷。 单元接线时（包括扩大单元接线）时，应从主变低压侧引接，供给本机组的厂用负荷。 第14页/共39页第十四页，共40页。一般由高压(goy)厂用母线上取得第15页/共39页第十五页，共40页。1）作用：作为工作电源的事故(shg)备用2）引接要求: 独立性；足够(zgu)的供电容量。 3）引接方式【有二种，见图5-2所示】 第16页/共39页第十六页，共40页。4）备用电源的两种设置(sh

10、zh)方式: 明备用和暗备用 明备用：专门设置(shzh)一台备用变压器(或线路)，它的容量应等于它所代替的厂用工作变中容量最大的一台的容量。在大型电厂，特别是火电厂，常采用明备用【配置原则见下表所示】电厂类别电厂类别厂用高压变压器厂用高压变压器厂用低压变压器厂用低压变压器一般电厂 6台及以下设1台备用变6台以上设2台备用变 8台及以下设1台备用变8台以上设2台备用变机、炉、电单元控制 5台及以下设1台备用变5台以上设2台备用变 8台及以下设1台备用变8台以上设2台备用变200MW以上机组电厂2台设1台备用变3台以上设2台备用变每2台设1台备用变第17页/共39页第十七页，共40页。 暗备用(

11、互为备用)：不另设专用的备用变(或线路)，而将每台工作变的容量加大。正常工作时，每台工作变在欠载下运行(ynxng)，当任一台工作变因故被切除后，其厂用负荷由完好的工作变承担。在水电厂和变电站中广泛采用。 对P单200MW的大型机组，考虑全厂首次启动而设置的电源。启动电源一般(ybn)和备用电源合并，称为启备变。 由与电力系统联系紧密、供电最可靠的一级电压母线上引接，或由联络变的第三绕组引接。 从外部引接。 可靠的外部独立电源；蓄电池组；快速柴油发电机。 第18页/共39页第十八页，共40页。1、按炉分段(fn dun)原则 高压厂用母线按锅炉的台数分成若干独立工作段 即便于运行、检修，又能使

12、故障局限在一机一炉,不致过多的干扰正常运行机炉，同时可以减小厂用系统的短路电流。 2、各段上的负荷分配 1)同一机炉或在生产过程上相互有关的电动机和其他用电设备应接在同一分段上，同一机炉自用机械有两套互为备用，则应接在不同分段上。 2)全厂公用负荷，可根据要求，设置公用段。 3)当锅炉容量在400t/h时，由于辅设容量大，每台锅炉可用两段母线供电。【如图5-2(b)所示】 第19页/共39页第十九页，共40页。 【见书P142-148】 第20页/共39页第二十页，共40页。 主要(zhyo)内容:两个基本要求两个基本要求: 1、原、副边额定电压与外接电源电压和厂用网络电压相一致； 2、容量必

13、须满足厂用负荷的要求。 第21页/共39页第二十一页，共40页。一、火电厂的主要一、火电厂的主要(zhyo)厂用负荷厂用负荷 为了正确(zhngqu)选择厂用变的容量，首先对厂用主要用电设备及其特性应有所了解【即进行厂用负荷统计】，然后在此基础上，按照主机满发的要求及厂用电母线按炉分段原则，进行容量选择。厂用负荷与机炉类型、容量、燃料种类和供水条件等因素有关。 P149表5-1中列出了火电厂的厂用主要负荷，以供参考。 将负荷(fh)按使用时间和使用机率分类： 1、经常：每天都要使用的电动设备。 2、不经常：只在检修、事故或在机炉起停过程中使用的电动设备。 3、连续：每次带负荷(fh)运行时间在

14、2小时以上者。 4、短时：每次带负荷(fh)运行时间在10分钟到2小时以内者。 5、断续：每次使用从带负荷(fh)到空载或停止，反复周期性地工作，其每一个周期不超过10分钟者。 第22页/共39页第二十二页，共40页。二、厂用负荷二、厂用负荷(fh)的计算的计算 1、计算(j sun)原则【见书P150】 2、计算方法 （1）换算(hun sun)系数法 S=(kP) 式中 k-换算系数,一般取表5-2中的数据【见书P151】； P-电动机的计算功率(kW)，【具体计算见书P150-151】； S-厂用分段上的计算负荷(kVA)。（2）轴功率法 第23页/共39页第二十三页，共40页。三、厂用

15、变压器的选择三、厂用变压器的选择(xunz) 1、额定( dng)电压 原、副边额定电压(diny)与外接电源电压(diny)和厂用网络电压(diny)相一致。 2、台数和型式 当只有6kV或10kV一种电压等级时【高压厂用】：可选一台全容量的分裂低压绕组变压器；选用两台50%容量的双绕组变压器。 当有10kV、3kV两种电压等级时：用两台50%容量的三绕组变压器。 3、厂用变压器的容量 第24页/共39页第二十四页，共40页。 当为双绕组(roz) SH-高压厂用计算(j sun)负荷SL-低压厂用计算(j sun)负荷分裂低压绕组变压器高压绕组容量： 分裂绕组容量： 式中， ： 厂用变压器

16、分裂绕组计算负荷， ； ：分裂绕组两分支重复计算负荷。 cSLHcSSS1 . 1rS第25页/共39页第二十五页，共40页。 式中， ：变压器的温度修正系数，随地区而异。装于屋外或由屋外进风的小间内的变压器； ，由主厂房进风的小间内的变压器， 。 K1K97. 09 . 0K应与它所代替的工作变中最大一台的容量应与它所代替的工作变中最大一台的容量(rngling)相同相同 为限制厂用系统的短路电流，厂用变压器的阻抗要求比一般动力变压器的阻抗大【阻抗电压的百分数大于10%】。一般采用分裂低压绕组变压器。 第26页/共39页第二十六页，共40页。 主要(zhyo)内容:第27页/共39页第二十七

17、页，共40页。 1、厂用机械的负载转矩特性(txng)分类【可分两类】 恒转矩负载(fzi)特性：负载(fzi)转矩与转速无关，如磨煤机，输煤皮带等。 具有非线性上升的负载(fzi)转矩特性：负载(fzi)转矩与转速有关，如风机、油泵等。 2、运动方程 第28页/共39页第二十八页，共40页。 二、厂用电动机二、厂用电动机(dngj)选择选择 1、型式(xn sh)选择 异步电动机 结构简单，运行可靠，操作维护(wih)方便，广泛采用。但启动电流大，转矩与端电压的平方成正比，调速困难。 调速方便，启动转矩大。但制造工艺复杂，成本高，维护量大。因此，只有要求在很大范围内调速及当厂用交流电源消失后

18、仍要求工作的设备才选择直流电动机。 对电压波动不十分敏感，并装有自动励磁装置，在电压降低时，仍维持其运行的稳定性。但结构复杂，启动控制较麻烦。因此，只有对反复、重载启动或需要小范围内调速的机械才采用。 第29页/共39页第二十九页，共40页。2、容量(rngling)选择 三、电动机自启动校验三、电动机自启动校验(xio yn) 1、什么叫惰行？ 2、什么叫自启动？ ：厂用母线电压降低，降低了供电可靠性；使电动机发热严重。因此，必须进行自启动校验。 第30页/共39页第三十页，共40页。 1）失压自启动：运行中突然出现事故，电压(diny)下降，当事故消除，电压(diny)恢复时形成的自启动。

19、 2）空载自启动：备用电源空载状态时，自动投入失去(shq)电源的工作段所形成的自启动。 备用电源已带一部分负荷，又自动投入失去电源的工作段所形成的自启动。 厂用工作电源一般仅考虑失压自启动，而厂用备用电源（启动电源）应考虑上述三种情况的自启动。厂用工作电源一般仅考虑失压自启动，而厂用备用电源（启动电源）应考虑上述三种情况的自启动。 【见书158表5-4所示】 对于高压厂用母线，失压或空载自启动时取上限值【高温高压电厂65，中压电厂60】，带负荷自启动时取下限值【高温高压电厂70，中压电厂65】。 第31页/共39页第三十一页，共40页。1）电压(diny)校验 （1）厂用高压母线单独(dnd

20、)自启动情况 假设成组电动机在电压消失或下降时全部处于制动状态，电压恢复后，同时自启动。 忽略外电路中所有元件的电阻。 系统电源视为无穷大电源。 基准值：变压器低压侧的额定容量，厂用电电网额定电压。 1U第32页/共39页第三十二页，共40页。式中， ：电源(dinyun)电压标么值，对于电抗器取1，普通调压变取1.05，有载调压变取1.1。 ：变压器电抗(dinkng)标么值， ：参与(cny)自启动电动机群总等效标幺电抗， ：平均自启动电流倍数，对备用电源快速切换时（小于0.8秒）， ，慢速切换时（大于0.8秒）， 。 ：参与自启动的电动机容量之和，即 第33页/共39页第三十三页，共40页。cos111*0*0*0*1*ttmavttmavmtSxPKUSxSKUxxUU 假设厂用高压母线已带有非电动机负荷，自启动过程中继续运行，其它(qt)假设与上述相同。高压母线电压校验 1*U 低压母线电压校验 2*U注：利用短路注：利用短路(dunl)