发电厂及其电气部分第八讲

第8讲厂用电接线及设计（1）内容提要：1概述2厂用电接线的设计原则和接线形式3不同类型发电厂的厂用电接线4厂用变压器的选择5厂用电动机的选择和自启动校验6厂用电源的切换8.1概述8.2厂用电接线的设计原则和接线形式8.3不同类型发电厂的厂用电接线内容提要：8.1概述1、厂用电在电力生产过程中，有大量电动机拖动的机械设备，为发电厂的主要设备（锅炉、汽轮机或水轮机、发电机）和辅助设备保证运行；这些电动机再加上全厂的运行、操作、试验、修配、照明等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自用电。厂用电的可靠性，对电力系统的安全运行非常重要！因此，必须对厂用供电电源的获取方式、工作电源和接线方式等进行认真考虑与合理设计。厂用电大都由发电厂本身供给而且为重要负荷之一。在一定时间内，厂用电耗电量占全部发电量的百分数，称为“厂用电率”。kP=(SC/SN)×100%kP=(SC·cosΦav/PN)×100%其中：SC

－厂用计算负荷SN

－发电机额定视在功率cosΦav

－平均功率因数PN

－发电机额定功率厂用电耗电量与发电厂类型、燃料的种类及其燃烧方式、蒸汽参数以及机械化程度有关。8.1概述2、厂用电率厂用电率是发电厂主要运行经济指标。凝汽式火电厂： 5%～8%热电厂： 8%～13%水电厂： 0.5%～1%降低厂用电率可以降低发电成本，并增加对系统的供电量。8.1概述2、厂用电率按其在生产中的作用和突然中断供电时造成危害的程度分为4类：①Ⅰ类厂用负荷：不允许停电通常设有两套设备互为备用，分别接到两个独立电源的母线上，设有电源自动投入装置（自动切换）。Ⅰ类厂用电动机必须保证自启动。②Ⅱ类厂用负荷：允许短时停电（几秒至几分钟）由两个电源供电，并采用手动切换。③Ⅲ类厂用负荷：允许较长时间停电一般由一个电源供电。8.1概述3、厂用负荷分类⑤事故保安负荷：指在停机过程中以及停机后一段时间内仍应保证供电，否则将引起主要设备损坏、重要自动装置失灵或推迟恢复供电，甚至危及人身安全的负荷。根据对电源的不同要求，事故保安负荷可又分为：直流保安负荷（“0Ⅱ”类负荷）：蓄电池组交流保安负荷（“0Ⅲ”类负荷）：柴油发电机组或可靠的外部独立电源8.1概述3、厂用负荷分类④交流不间断负荷（“0Ⅰ”类负荷）：“不停电负荷”，需专门采用不停电电源（UPS）供电根据厂用机械服务的对象不同，又可分为：①机组负荷②全厂性公用负荷8.1概述3、厂用负荷分类8.1概述8.2厂用电接线的设计原则和接线形式8.3不同类型发电厂的厂用电接线内容提要：厂用电接线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。充分考虑发电厂正常、事故、检修、起停等运行方式下的供电要求，尽可能的使切换操作简便，启动备用电源能在短时间内投入。尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。另外，厂用电接线还须：便于分期扩建和连续施工，不致中断厂用电的供电。8.2厂用电接线的设计原则和接线形式1、厂用电接线的基本要求供电可靠，运行灵活。配备可靠的工作电源、备用/启动电源，供电电源与系统联系紧密；接线方式合理，操作简单；配备完善的继电保护和自动装置，备用电源短时投入；正确选择厂用电动机等设备。各机组（特别是200MW及以上）的厂用电系统应是独立的。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。充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用系统的运行方式，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。8.2厂用电接线的设计原则和接线形式1、厂用电接线的基本要求8.2厂用电接线的设计原则和接线形式2、厂用电接线的设计原则①接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使主机安全运转；②接线应能灵活适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；③厂用电源的对应供电性：发电机供给各自的炉、机和主变的厂用负荷④适当注意接线的经济性和发展的可能性，积极并慎重采用新技术、新设备，使接线既有可行性有优先进性。⑤应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接、厂用电接线形式等问题进行分析和论证。厂用电一般都由主发电机通过厂用变压器或厂用电抗器由电缆线路供电。目前电动机生产情况，380V电动机额定功率在300kW以下，而3kV和6kV电动机最低额定功率分别为75kW和200kW。各种厂用机械设备的电动机，容量范围很大，因此只选择一种电压等级的电动机是不能满足要求的。8.2厂用电接线的设计原则和接线形式3、厂用电接线的电压等级同样功率的电动机，额定电压越高，自身尺寸越大，重量越大，功率因数低，价格贵；但因工作电流小，可减小供电电缆截面，节约有色金属，降低电能损耗和运行费用。电动机电压(V)2203803000600010000生产容量范围(kW)＜140＜300＞75＞200＞2008.2厂用电接线的设计原则和接线形式3、厂用电接线的电压等级因此，厂用电电压等级应根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电网络来确定。厂用高压：3kV，6kV，10kV厂用低压：0.4kV（380/220V）3kV电压供电的优点：3kV电动机效率比6kV电动机效率高，价格较低；3kV电动机的最小容量（75kW）比6kV电动机最小容量（200kW）小；较大截面的电缆数量减少，减少有色金属消耗量8.2厂用电接线的设计原则和接线形式3、厂用电接线的电压等级10kV电压供电的优点：1000kW以上的电动机采用10kV电压供电比较经济合理；10kV电动机的功率可制造的更大，以满足大容量负荷的要求。8.2厂用电接线的设计原则和接线形式3、厂用电接线的电压等级6kV电压供电的优点：6kV网络节省有色金属及费用，而且短路电流小；6kV电动机的功率可制造的较大，以满足大容量负荷的要求可省去高压厂用变压器，直接由发电机电压母线经厂用电抗器供电，并可限制短路电流。设计技术规程规定厂用高压的确定原则如下：火电厂发电机容量在60MW以下，UN=10.5kV时，则厂高压用3kV；发电机容量在100MW～300MW时，厂高压用6kV；发电机容量在300MW及以上时，若技术经济合理，可用3kV、10kV两个厂高压；水电厂：0.4kV一个等级变电所：0.4kV，但是容量一般不超过750kVA8.2厂用电接线的设计原则和接线形式3、厂用电接线的电压等级厂用电动机额定电压确定原则如下：厂高压电动机功率额定电压3kV＞100kW用3kV＜100kW用380V6kV＞200kW用6kV＜200kW用380V10kV＞1800kW用10kV200kW～1800kW用3kV＜200kW用380V8.2厂用电接线的设计原则和接线形式3、厂用电接线的电压等级8.2厂用电接线的设计原则和接线形式4、厂用电系统中性点接地方式高压厂用电系统中性点不接地：单相接地电容电流<10A中性点经高电阻接地：电容电流<10A（二次侧接小电阻的配电变压器的接地方式）中性点经消弧线圈接地方式：电容电流>10A（二次侧并联电阻，且有与消弧线圈分接头匹配的调节分接头）低压厂用电系统中性点经高电阻接地：600KW机组多采用该方式中性点直接接地工作电源保证正常运行的基本电源。通常不少于两个。(1)高压A．当有发电机电压母线时，高压厂用工作电源由各母线段引接，供接在该段母线上的机组的厂用电负荷。优点：供电可靠，运行简单，调度方便，投资和运行费用较低，可以直接启动大容量电动机。同时，也可由系统取得厂用电源。G1厂用8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接工作电源保证正常运行的基本电源。通常不少于两个。(1)高压A．当有发电机电压母线时，高压厂用工作电源由各母线段引接，供接在该段母线上的机组的厂用电负荷。缺点：发电机电压母线发生短路，发电机母线电压下降，厂用电网络电压降低，影响电动机运行。母线故障，厂用电源部分或全部失去。G1厂用8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接B．当采用发电机－变压器单元接线时，厂用高压工作电源一般由主变低压侧引接，供本机组厂用负荷。优点：厂用电源电压波动小，不受负荷变化时主变压器电压波动的影响；当升高电压侧断路器跳闸后，仍可由发电机供给厂用工作电源；若接在主变低压侧，则可由系统倒送厂用电。TG厂用工作电源保证正常运行的基本电源。通常不少于两个。(1)高压8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接B．当采用发电机－变压器单元接线时，厂用高压工作电源一般由主变低压侧引接，供本机组厂用负荷。厂用分支回路上一般应装设高压断路器，该断路器按发电机机端短路进行选择和校验。（可以考虑加装电抗器或用低压分裂绕组变压器）TG厂用工作电源保证正常运行的基本电源。通常不少于两个。(1)高压8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接200MW及以上机组，由于短路电流很大，可不装设断路器，而采用分相封闭母线（包括厂用分支），但应保留可拆连接点。变压器低压侧需装设断路器。TG厂用B．当采用发电机－变压器单元接线时，厂用高压工作电源一般由主变低压侧引接，供本机组厂用负荷。工作电源保证正常运行的基本电源。通常不少于两个。(1)高压8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接低压厂用工作电源采用380/220电压。一般由高压厂用母线上通过低压厂用变压器取得。为了限制短路电流，单台厂用低压变压器容量最大不得超过750kVA。工作电源保证正常运行的基本电源。通常不少于两个。(2)低压8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接备用电源主要指由于事故而失去工作电源时，保证给厂用电供电的电源，故又称事故备用电源。启动电源是指在厂用工作电源完全消失的情况下，保证使机组快速启动，向必需的辅助设备供电的电源，其实质也是一个备用电源。125MW及以下的机组的厂用备用电源兼作启动电源在200MW及以上大容量机组的发电厂中，为了机组的安全和厂用电的可靠，才设置厂用启动电源，并兼作厂用备用电源。备用和启动电源8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接备用电源的引接应保证其独立性，并且有足够的容量，且最好能与系统有较紧密的联系。有发电机电压母线时，从母线段上由备用变压器或电抗器引接一个备用电源，但不能从该母线段上引接第二个备用电源。无发电机电压母线时，由供电可靠的有两个电源的最低一级电压母线引接。优点：可靠性高；缺点：投资大。备用和启动电源8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接由联络变压器低压绕组引接，但要保证足够的供电容量。多用作第二个备用电源。此时，备用变压器须采用有载调压方式。当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路供给。备用电源的引接应保证其独立性，并且有足够的容量，且最好能与系统有较紧密的联系。备用和启动电源8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接厂用电源的备用方式有“明备用”和“暗备用”两种。明备用指在正常运行中全厂专设一台平时不工作的厂用变压器作为备用电源，当任一台厂用工作变压器检修或故障以及机、炉起停用时，可将厂用备用变压器投入，以保持厂用电设备的正常工作。大型火电厂采用，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。但需装设备用电源自动投入装置。备用和启动电源8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接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，将每台工作变压器的容量加大。正常运行时不满载，互为备用状态。不应装设备用电源自动投入装置。水电厂采用，工作变压器容量比明备用时大。G1G2T1T2暗备用备用和启动电源8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接供给事故保安负荷的电源。对200MW及以上大容量机组，当厂用电源完全消失时，为确保在事故状态下能安全停机，应设事故保安电源。事故保安电源必须是独立而又十分可靠的电源，采用380/220V电压。交流保安负荷：快速启动的柴油发电机组或外部引入的可靠电源直流保安负荷：蓄电池组交流不停电负荷：直流逆变器事故保安电源8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接右图为某电厂200MW发电机组的事故保安电源接线示意图：1、每台机组设置一段事故保安母线，两个机组共用一台柴油发电机组。2、热工仪表及自动装置由直流逆变器供电（每台机组设置一段）事故保安电源8.2厂用电接线的设计原则和接线形式5、厂用供电电源及其引接发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线，并以成套配电装置接受和分配电能。因火电厂的厂用负荷大多集中在锅炉的辅助机械设备中，因此一般采用“按炉分段”的接线原则，将厂用高压母线按锅炉台数分成若干独立段。按炉分段的好处：便于管理，检修；缩小故障影响范围。一段母线故障，仅影响一台锅炉；母线分段运行，可限制短路电流水平，从而选用轻型电器设备。8.2厂用电接线的设计原则和接线形式6、厂用电接线的基本形式低压厂用母线也采用单母线分段大型电厂：按机或按炉分段中小型电厂或变电所：分为两段或三段采用低压成套配电装置。8.2厂用电接线的设计原则和接线形式6、厂用电接线的基本形式8.1概述8.2厂用电接线的设计原则和接线形式8.3不同类型发电厂的厂用电接线内容提要：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电部分，因此厂用电电压必须由6kV和0.4kV两级电压，以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷。8.3不同类型发电厂的厂用电接线1、火电厂厂用电接线小容量火电厂的厂用电接线8.3不同类型发电厂的厂用电接线1、火电厂厂用电接线该发电厂装有二机二炉，因机组容量不大，不设高压厂用母线，少量大功率厂用电动机直接接在机端母线上。380/220V低压厂用母线按炉分段。中型热电厂的厂用电接线8.3不同类型发电厂的厂用电接线1、火电厂厂用电接线该发电厂装有二机三炉（母管制供气。高压厂用母线按炉分三段。380/220V低压厂用母线按机组分二段。大型火电厂的厂用电接线方案1：不设公用负荷母线段，图5－3（a)高压厂用公用负荷分别接于各机组厂用母线A,B段上。优点：供电可靠性高，投资省。缺点：高压厂用母线清扫时，影响公用负荷的备用。8.3不同类型发电厂的厂用电接线1、火电厂厂用电接线大型火电厂的厂用电接线方案2：设公用负荷母线段，图5－3（b)公用负荷集中，无过渡问题。各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。8.3不同类型发电厂的厂用电接线1、火电厂厂用电接线水电厂的厂用电相比同容量的火电厂要简单得多，因为水力辅助机械比热力辅助机械不仅数量少，而且容量也小。但是，对水电厂来说，厂用负荷仍然是最重要的负荷之一。水电厂厂用机械的数量、容量及重要程度等与机组容量有关，并受水头、流量和水轮机型式以及运行方式等条件影响。一般水电厂最基本的厂用负荷是水轮机调速系统和润滑系统的油泵