第五章第一节5-2厂用电接线的设计原则和接线形式

1、第五章厂用电接线及设计第五章厂用电接线及设计主要内容 1.掌握用电的设计原则3.掌握厂用电接线的主要形式 第一节概述第一节概述一一、厂用电厂用电火电厂的主要厂用机械火电厂的主要厂用机械 煤场及输煤系统的机械：抓斗起重机、扒煤机、推煤场及输煤系统的机械：抓斗起重机、扒煤机、推煤机、碎煤机、提升机械、输煤皮带等。煤机、碎煤机、提升机械、输煤皮带等。制粉机械：磨煤机、给煤机、排粉机、螺旋输粉机等。制粉机械：磨煤机、给煤机、排粉机、螺旋输粉机等。锅炉辅机：给粉机、送风机、引风机、给水泵、锅炉辅机：给粉机、送风机、引风机、给水泵、除灰泵等除灰泵等 汽机辅机：凝结水泵和循环水泵汽机辅机：凝结水泵和循环水泵

2、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、水泵等热电厂的热网给水泵和凝结水泵热电厂的热网给水泵和凝结水泵 其它辅机：油泵、消防泵、疏水泵、行车、电除尘、其它辅机：油泵、消防泵、疏水泵、行车、电除尘、直流系统的充电设备、备用励磁机、各种电动阀门等。直流系统的充电设备、备用励磁机、各种电动阀门等。化学水处理车间、修配车间等用电设备。化学水处理车间、修配车间等用电设备。变电所的耗电设备变电所的耗电设备 大型变电所中主要所用负荷是变压器强油循环大型变电所中主要所用负荷是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、油冷却装置的油泵、水泵、风扇、蓄电池充电设备、油处理设备、空

3、气压缩机、变压器检修间、采暖通风等。处理设备、空气压缩机、变压器检修间、采暖通风等。 中小型变电所中主要是变压器的冷却风扇、蓄中小型变电所中主要是变压器的冷却风扇、蓄电池和充电设备或整流操作电源、采暖通风、断路器电池和充电设备或整流操作电源、采暖通风、断路器油的加热设备、照明和检修用电等。油的加热设备、照明和检修用电等。电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明、电焊等电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的用电设备的总耗电量总耗电量，称厂用电或自用电。，称厂用电或自用电。 作用：保证主要设备（锅炉、汽机、发电机）及辅助设备作用：保证主要设备（锅炉、汽机、发电机）及辅助设备

4、的正常运行。的正常运行。厂用电率：厂用电率：厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率。%100cosNavcpPSKcSavcos-计算负荷计算负荷-平均功率因数，一般取平均功率因数，一般取0.80.8厂用电率是发电厂主要的运行经济指标之一。火电厂厂用电率是发电厂主要的运行经济指标之一。火电厂5%-85%-8% %，热电厂热电厂8%-108%-10% %，水电厂，水电厂0.3%-20.3%-2% %。二、厂用负荷的分类二、厂用负荷的分类 ： 根据厂用电设备在发电厂生产过程中的作用，厂用电供根据厂用电设备在发电厂生

5、产过程中的作用，厂用电供电中断时对人身、设备及电能生产造成的危害程度可分为：电中断时对人身、设备及电能生产造成的危害程度可分为：I I类厂用负荷：类厂用负荷： 凡短时凡短时(0.5(0.5秒以内秒以内) )停电停电( (包括手动操作恢复供电包括手动操作恢复供电) )会造成设会造成设备损坏、危及人身安全、主机停运的负荷。备损坏、危及人身安全、主机停运的负荷。 给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机、给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机、水电厂的调速器、压油泵等。水电厂的调速器、压油泵等。 措施：（措施：（1 1）设两套互为备用；（）设两套互为备用；（2 2）分别接到两独

6、立电源）分别接到两独立电源母线上；（母线上；（3 3）电动机全部自启动；（）电动机全部自启动；（4 4）电源自动投入）电源自动投入工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备、化学水处理设备等工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备、化学水处理设备等 。 措施（措施（1 1）两段母线分段；（）两段母线分段；（2 2）手动切换；（）手动切换；（3 3）有条件时）有条件时参加自启动参加自启动 IIII类厂用负荷：类厂用负荷： 允许短时停电允许短时停电( (几秒至几分钟几秒至几分钟) )，恢复供电后，不致造，恢复供电后，不致造成生产混乱的厂用负荷。成生产混乱的厂用负荷。 IIIIII类厂用负荷：类厂用负荷：实验室、

7、中央修配厂、油处理室等负荷。实验室、中央修配厂、油处理室等负荷。措施：由一个电源供电措施：由一个电源供电 较长时间停电较长时间停电( (几个小时几个小时) )，不会直接影响生产，仅造成生，不会直接影响生产，仅造成生产上不方便的负荷。产上不方便的负荷。 事故保安负荷：事故保安负荷：00类负荷（直流保安负荷）：继电保护和自动装置、信类负荷（直流保安负荷）：继电保护和自动装置、信号设备、控制设备、发电机组的直流润滑油泵等。号设备、控制设备、发电机组的直流润滑油泵等。 在在P P单单2020万万kW kW 的大容量发电厂，自动化程度比较高，要的大容量发电厂，自动化程度比较高，要求在事故停机过程中及停机

8、后一段时间内，仍必须保证供电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人身安，否则，引起主设备损坏，重要自动控制失灵或危机人身安全的负荷。全的负荷。实时控制用电子计算机实时控制用电子计算机 措施：措施：UPSUPS电源供电。电源供电。不停电负荷（不停电负荷（0 0类负荷）：类负荷）： 中断供电造成数据丢失或设备失控，酿成严重后果。例如中断供电造成数据丢失或设备失控，酿成严重后果。例如机组的计算机控制系统要求停电不超过机组的计算机控制系统要求停电不超过5ms5ms。措施：（大机组）由蓄电池组、柴油发电机组、燃汽轮机组措施：（大机组）由蓄电池

9、组、柴油发电机组、燃汽轮机组或有可靠外部独立电源进行供电。或有可靠外部独立电源进行供电。0 0类负荷（交流保安负荷）：盘车电动机、交流润滑油泵等。类负荷（交流保安负荷）：盘车电动机、交流润滑油泵等。第二节厂用电接线的设计原则第二节厂用电接线的设计原则一、厂用电接线应满足下述要求：一、厂用电接线应满足下述要求：(1) (1) 供电可靠，运行灵活。供电可靠，运行灵活。(2)(2)各机组的厂用电系统应该是独立的，特别是各机组的厂用电系统应该是独立的，特别是200MW200MW及以上机及以上机组应该做到这一点。组应该做到这一点。(3)(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负全厂性公用负

10、荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。荷母线。(4)(4)充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求，一般均应配备可靠的启动供电要求，一般均应配备可靠的启动/ /备用电源，尽可能地备用电源，尽可能地使切换操作简便，启动使切换操作简便，启动/ /备用电源能在短时间内投入。备用电源能在短时间内投入。（5 5）供电电源应尽量与电力系统保持紧密的联系。）供电电源应尽量与电力系统保持紧密的联系。（6 6）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供

11、电的影响，要便于过的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。渡，尽量减少改变接线和更换设置。二、厂用电接线的设计原则二、厂用电接线的设计原则 其设计原则基本上与主接线的设计相同。主要有：其设计原则基本上与主接线的设计相同。主要有：应保证对厂用负荷的可靠和连续供电，使主机安应保证对厂用负荷的可靠和连续供电，使主机安全运转；全运转；接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；行方式的要求；厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电；本机组供电；还应适当

12、注意其经济性和发展的可能性并积极慎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；重地采用新技术、新设备；在设计厂用系统接线时，还应考虑厂用电的电压在设计厂用系统接线时，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。等级、中性点接地方式及厂用电源的引接等问题。三、厂用电的电压等级三、厂用电的电压等级考虑因素有三考虑因素有三: :低压为低压为380V380V，高压有，高压有3kV3kV、6kV6kV、10kV.10kV.1 1、发电机额定电压、发电机额定电压 ： 1)1)发电机容量在发电机容量在60MW60MW及以下，发电机电压及以下，发电机电压10.5kV1

13、0.5kV，采用，采用3kV3kV厂用高压，发电机电压厂用高压，发电机电压6.3kV6.3kV，采用，采用6kV6kV厂用高压；厂用高压； 2 2）发电机容量在）发电机容量在100-300MW100-300MW时，采用时，采用6kV6kV厂用高压；厂用高压； 3 3）发电机容量在）发电机容量在600MW600MW以上，采用以上，采用6kV6kV厂用高压或厂用高压或3kV3kV和和6kV6kV两级电压作为厂用电。两级电压作为厂用电。2 2、厂用电动机的电压、厂用电动机的电压 其容量差别很大，从几瓦到几千千瓦，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，因此

14、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。厂用低压。3 3、厂用电网络的供电可靠性要求、厂用电网络的供电可靠性要求 电压等级不宜过多。高压供电网络的电压，需进行电压等级不宜过多。高压供电网络的电压，需进行技术经济论证技术经济论证(3kV(3kV、6kV6kV、10kV10kV），低压），低压0.38/0.22kV0.38/0.22kV。考虑到电厂用电动机的容量、我国电动机的生产状考虑到电厂用电动机的容量、我国电动机的生产状况，其电压与容量的相互关系、供电系统的经济性，况，其电压与容量的相互关系、供电系统的经济性，一般供电网络的电压为一般供电网络的电压为 低压低压0.4kV0.4k

15、V，高压，高压3 3、6 6、10kV10kV。分析各高压供电网的特点，结合实践经验，。分析各高压供电网的特点，结合实践经验，得出如下结论：得出如下结论：发电机：发电机：单机容量单机容量P PN N 60MW 300MW300MW，宜用，宜用10kV10kV、3kV3kV、380/220V380/220V低电压低电压等等 级级电动机电动机高电压高电压等等 级级容量大容量大绝缘要绝缘要求求 高高体积大体积大磁路长磁路长效率低效率低损耗大损耗大电流小电流小节省导节省导线线容量小容量小效率高效率高厂用电压等级的应用厂用电压等级的应用火电厂火电厂 ：发电机单机容量小于：发电机单机容量小于60MW60M

16、W，且发电机出，且发电机出口电压为口电压为10.5kV10.5kV时，应采用时，应采用3kV3kV；当发电机单机容；当发电机单机容量在量在100-300MW100-300MW时，应采用时，应采用6kV6kV；当发电机单机容；当发电机单机容量在量在300MW300MW以上时，宜采用以上时，宜采用10kV10kV、3kV3kV两种电压作为两种电压作为厂用高压。厂用高压。水电厂：通常只设水电厂：通常只设0.38/0.22kV0.38/0.22kV一种厂用等级，动力一种厂用等级，动力与照明共用的三相四线制系统供电。但是坝区和水与照明共用的三相四线制系统供电。但是坝区和水利枢纽，常另设坝区变压器。利枢纽

17、，常另设坝区变压器。小容量的发电厂或变电所：只设小容量的发电厂或变电所：只设0.38/0.22kV0.38/0.22kV一种等级。一种等级。对于对于600MW600MW机组的厂用电，有如下两种方案：机组的厂用电，有如下两种方案：（1 1）厂用电采用）厂用电采用6kV6kV和和400V400V两个电压等级。配置两个电压等级。配置原则：原则：200kW200kW以上以上的电动机采用的电动机采用6kV6kV电压供电，电压供电，200kW200kW以下以下的电动机采用的电动机采用400V400V电压供电。电压供电。（2 2）厂用电采用）厂用电采用10kV10kV、3kV3kV和和400V400V两个电

18、压等级。两个电压等级。配置原则：配置原则：2000kW2000kW以上以上的电动机采用的电动机采用10kV10kV电压供电压供电，电，2002002000kW2000kW的电动机采用的电动机采用3kV3kV电压供电，电压供电，200kW200kW以下以下的采用的采用400V400V电压供电。电压供电。四、厂用电系统中性点接地方式四、厂用电系统中性点接地方式 1 1、高压厂用电系统中性点接地方式（、高压厂用电系统中性点接地方式（3kV3kV、6kV6kV、10kV10kV） 接地方式的选择与接地容性电流的大小有关。接地方式的选择与接地容性电流的大小有关。其接地有如下三种形式：其接地有如下三种形式

19、：中性点不接地方式：适用于单相接地容性电流小中性点不接地方式：适用于单相接地容性电流小于于10A10A的厂用电系统。其特点是，当厂用系统发生单的厂用电系统。其特点是，当厂用系统发生单相接地时，三相线电压基本对称，接地相的对地电相接地时，三相线电压基本对称，接地相的对地电压降低（理想值为压降低（理想值为0 0），非接地相的对地电压升高），非接地相的对地电压升高（理想值到线电压），可以带病运行（理想值到线电压），可以带病运行2 2个小时（供电个小时（供电可靠性高）。可靠性高）。广泛采用。广泛采用。中性点经高电阻接地方式：适用于单相接地容性中性点经高电阻接地方式：适用于单相接地容性电流小于电流小于1

20、0A10A的厂用电系统。可以抑制单相接地故障的厂用电系统。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时健全相的过电压倍数不超过额定相电压的2.62.6倍。倍。常采用二次侧接电阻的配电变接地方式，当发生单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，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，有利于馈线的零序保护动作。利于馈线的零序保护动作。中性点经消弧线圈接地方式：适用于单相接地容中性点经消弧线圈接地方式：适用于单相接地容性电流大于性电流大于10A10A的大机组厂用电系统。的大机组厂用电系统。补偿方式采用补偿方式采用过补偿。过补偿。2 2

21、、低压厂用电系统的中性点接地方式、低压厂用电系统的中性点接地方式【380/220V380/220V】中性点经高电阻接地方式：可以防止由于熔断器中性点经高电阻接地方式：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。系统的运行可靠性。600MW600MW机组单元厂用电机组单元厂用电400V400V系系统统广泛采用。广泛采用。中性点直接接地方式：适用于动力与照明共用的中性点直接接地方式：适用于动力与照明共用的三相四线制系统，但供电可靠性较低，发生单相接三相四线制系统，但供电可靠性较低，发生单相接地时，动作于跳闸。地时，动作

22、于跳闸。五、厂用电源及其引接五、厂用电源及其引接1 1、设置原则、设置原则在发电厂中，为了保证厂用电供电的可靠，除设置在发电厂中，为了保证厂用电供电的可靠，除设置有正常工作电源外，还应设置备用电源。有正常工作电源外，还应设置备用电源。对对P P单单200MW200MW的发电厂，还应设置启动和事故保安的发电厂，还应设置启动和事故保安电源。电源。2 2、工作电源及其接线方式、工作电源及其接线方式是保证机组正常运转所必须的电源。是保证机组正常运转所必须的电源。引接要求引接要求: :供电可靠；容量满足负荷的要求；供电可靠；容量满足负荷的要求；不应少于两个。不应少于两个。引接原则引接原则: :(1)(1

23、)高压厂用工作电源高压厂用工作电源 应从发电机回路引接，其引接方式与电气主接线形式有关。应从发电机回路引接，其引接方式与电气主接线形式有关。当有机压母线时，应从各母线段引接，供给接在该母线段当有机压母线时，应从各母线段引接，供给接在该母线段的机组的厂用负荷的机组的厂用负荷单元接线时，应从主变低压侧引接，供给本机组的厂用负单元接线时，应从主变低压侧引接，供给本机组的厂用负荷。荷。 扩大单元接线时，应从发电机出口或主变低压侧引接。扩大单元接线时，应从发电机出口或主变低压侧引接。P P发发125MW125MW，一般在厂用分支上装设，一般在厂用分支上装设QFQF，P P发发200MW200MW，厂用分

24、支不装设，厂用分支不装设QFQF，而采用分相封闭母线。，而采用分相封闭母线。厂用电源及其引接厂用电源及其引接(2)(2)低压厂用工作电源低压厂用工作电源(380 V /220V)(380 V /220V) 一般由高压厂用母线上取得（经低压厂用变压一般由高压厂用母线上取得（经低压厂用变压器引接）。器引接）。图图5-1 5-1 工作电源的引接方式工作电源的引接方式(a)(a)、(b)(b)从发电机电压母线引接；从发电机电压母线引接；(c)(c)从主变低压侧引接；从主变低压侧引接；(d)(d)从发电机出口或主变低压侧引接从发电机出口或主变低压侧引接图（图（a a）图（图（b b）图（图（c c）图（

25、图（d d）3 3、备用电源及其引接方式、备用电源及其引接方式1)1)引接要求引接要求: : 独立性；足够的供电容量。独立性；足够的供电容量。2)2)其引接方式其引接方式当有机压母线时，由与工作电源不同的分当有机压母线时，由与工作电源不同的分段上引接。段上引接。当无机压母线时，由与电力系统连接的最当无机压母线时，由与电力系统连接的最低一级电压母线上引接（投资大低一级电压母线上引接（投资大, ,但供电可靠但供电可靠性较高），或由联络变的第三绕组引接。性较高），或由联络变的第三绕组引接。 备用电源的引接方式备用电源的引接方式(a)(a)从与工作电源不同的分段上引接；从与工作电源不同的分段上引接；(

26、b)(b)从与系统连接的最低从与系统连接的最低一级电压母线上引接；一级电压母线上引接；(c)(c)由联络变的第三绕组引接由联络变的第三绕组引接图（图（a a）图（图（b b）图（图（c c）工工作作电电源源备备用用电电源源备用电源备用电源备用电源备用电源系统系统分裂低压分裂低压绕组变绕组变备用电源备用电源高高中中联络变联络变3)3)备用电源的两种设置方式备用电源的两种设置方式: : 明备用和暗备用明备用和暗备用明备用明备用: :专门设置一台备用变压器专门设置一台备用变压器( (或线路或线路) )，它的容量应等，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。在大型电于它所代替的厂用工

27、作变中容量最大的一台的容量。在大型电厂，特别是火电厂，由于每台机组厂用负荷较大，常采用明备厂，特别是火电厂，由于每台机组厂用负荷较大，常采用明备用用【配置原则见下表所示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一般电厂6 6台及以下设台及以下设1 1台备用台备用变变6 6台以上设台以上设2 2台备用变台备用变8 8台及以下设台及以下设1 1台备用台备用变变8 8台以上设台以上设2 2台备用变台备用变机、炉、电单元控制机、炉、电单元控制5 5台及以下设台及以下设1 1台备用台备用变变5 5台以上设台以上设2 2台备用变台备用变8 8台及

28、以下设台及以下设1 1台备用台备用变变8 8台以上设台以上设2 2台备用变台备用变200MW200MW以上机组电厂以上机组电厂2 2台设台设1 1台备用变台备用变3 3台以上设台以上设2 2台备用变台备用变每每2 2台设台设1 1台备用变台备用变暗备用暗备用( (互为备用互为备用) )：不另设专用的备用变：不另设专用的备用变( (或线路或线路) )，而将，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，当任一台工作变因故被切除后，其厂用负荷由完好的运行，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。工作变承担。在水电厂和变电站中广泛采用。在水电厂和变电站中广泛采用。4 4、启动电源、启动电源对对P P单单200MW200MW的大型机组，考虑全厂首次启动而设置的电源。的大型机组，考虑全厂首次启动而设置的电源。启动电源一般和备用电源合并，称为启备变。启动电源一般和备用电源合并，称为启备变。由与电力系统连接的最低一级电压母线上引接，或由联络变由与电力系统连接的最低一级电压母线上引接，或由联络变的第三绕组引