第五章 厂用电接线及设计

第五章厂用电接线及设计§5.1概述§5.2厂用电接线的设计原则和接线形式§5.3不同类型发电厂的厂用电接线§5.4厂用变压器的选择学习目的：

通过本章的学习，掌握厂用电率、厂用电负荷分类以及对厂用电接线的基本要求和厂用电接线设计原则，了解不同类型发电厂的厂用电接线及特点。§5.1概述现代火力发电厂和水力发电厂的生产过程完全是机械化和自动化的，因此需要许多机械为发电厂的主要设备（锅炉、汽轮机或水轮机、发电机）和辅助设备服务，这些机械称为厂用机械。火力发电厂中所用的厂用机械比水力发电厂多。一、厂用机械二、厂用电1、厂用电的概念发电厂中所有厂用负荷总的耗电量，称为厂用电。2、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，称为厂用电率。二、厂用电不同类型电厂的厂用电率：凝汽式电厂：5%～8%，热电厂：8%～13%，水电厂：0.5%～1.0%。式中：——厂用计算负荷（见§5-4）；——平均功率因数，一般取0.8；——发电机的额定功率。额定工况下，厂用电率可按下式估算：降低厂用电率可以降低电能成本，同时相对地增大了系统的供电量！三、厂用电负荷分类按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可分为四类：短时（手动切换恢复供电所需要的时间）停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运及影响大量出力的厂用负荷。通常它们都设有两套设备互为备用。如火电厂的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等以及水电厂的调速器、压油泵、润滑油泵等。供电方式：两个独立的电源供电，当一个电源断电后，另一个电源立即自动投入。①

Ⅰ类厂用负荷：三、厂用电负荷分类允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷。如火电厂的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备和化学水处理设备等以及水电厂的漏油泵、水轮机上盖排水泵、整流设备、吊车、照明设备等。供电方式：两个独立的电源供电，并采用手动切换。②

Ⅱ类厂用负荷：③Ⅲ类厂用负荷：较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上的不方便的厂用负荷。如实验室和中央修配厂的用电设备等。供电方式：由一个电源供电。但在大型发电厂，也常采用两路电源供电。三、厂用电负荷分类三、厂用电负荷分类在200MW及以上机组的大容量电厂中，自动化程度较高，要求在事故停机过程中及停机后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。根据对电源的要求不同，事故保安负荷又可分为：直流保安负荷：如发电机组的直流润滑油泵、事故氢密封油泵等；交流保安负荷：如盘车电动机、交流密封油泵、消防水泵等。④

事故保安负荷：三、厂用电负荷分类供电方式：直流保安负荷的直流电源由蓄电池组供电。交流保安负荷的交流电源由快速自启动柴油发电机组且有自动投入装置功能，或燃气轮机组，或具有可靠的外部独立电源供电。对交流不间断供电负荷，可接于蓄电池组的逆变装置。④

事故保安负荷：三、厂用电负荷分类⑤不停电负荷（不间断供电负荷）在机组运行期间，以及正常或事故停机过程中甚至在停机后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷，称为不间断供电负荷。如实时控制用的计算机、热工保护、自动控制和调节装置等。不间断供电电源一般采用由蓄电池供电的电动发电机组或配备数控的静态逆变装置。§5.2厂用电接线的设计原则和接线形式一、对厂用电接线的要求各机组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负荷母线。充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。充分考虑发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电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。对200MW及以上大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。二、厂用电接线的设计原则保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的需要。厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电。适当注意经济性和发展的可能性，并积极慎重地采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。三、厂用电的电压等级厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络等因素，相互配合，经过技术经济综合比较后确定的。假设电动机容量为S，若UN增大，则IN减小，导线及电缆截面减小，但绝缘投资增加；若UN减小，则绝缘投资降低，但IN增大，导线及电缆截面增大。结论：对于一定的容量S，应有一个经济电压。三、厂用电的电压等级为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。火电厂：低压：0.4kV（380/220V）高压：3kV PN<60MW且UGN=10.5kV6kV PN=100～300MW3,10kV PN>300MW水电厂：一般只设0.4kV一种厂用电压等级（对坝区和水利枢纽需另设专用变压器，用6～10kV电压供电）变电所及小容量发电厂：只设0.4kV一级电压，每台厂用低压变压器的容量不宜超过750kVA。2、高压厂用电系统中常用的中性点运行方式（3）一般发电厂的高压厂用电系统多采用中性点经高电阻接地方式。中性点经高电阻接地方式优点：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，也防止了由于熔断器一相熔断所造成的电动机两相运转，提高了运行可靠性。600MW机组单元厂用电系统多采用此种接地方式。2.低压厂用电系统中性点接地方式中性点直接接地方式特点：发生单相接地故障时，相电压不会不对称和过电压，保护装置立即动作于跳闸；低压厂用网络比较简单，动力和照明、检修回路可以共用，但会降低可靠性；大容量电动机启动会影响照明。火力发电厂低压厂用电系统宜采用此种接地方式。2.低压厂用电系统中性点接地方式五、厂用供电电源及其引接方式1.工作电源含义：保证正常运行的基本电源。要求：供电可靠，不应少于两个电源电压和容量满足要求明备用：专门设置一台备用变压器，它的容量等于厂用变压器中最大一台的容量，多用于大中型电厂，特别是火电厂。暗备用：不另设专用的备用变压器，而将每台工作变压器的容量加大。多用于中小型水电厂或变电所。备用电源的设置方式：3、事故保安电源

定义：300MW及以上发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在事故状态下能安全停机，事故消失后又能及时恢复供电，应设置事故保安电源，以满足事故保安负荷的连续供电。引接方式：蓄电池组：一种独立而又十分可靠的保安电源正常运行时：承担全厂直流负荷用电；事故情况下：一方面提供直流保安负荷用电，另一方面经过逆变器将直流变为交流，兼作交流保安电源。柴油发电机组：一种广泛采用的事故保安电源，通常与蓄电池配合使用。通常每2台发电机组设1台柴油发电机组。可靠的外部独立电源：从外部系统引进独立专用线路。3、事故保安电源事故保安电源接线示意图六、厂用电接线形式1、高压厂用母线的接线

通常采用单母线分段接线形式。

火电厂一般都采用“按炉分段”的接线原则：即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段（可靠性高：故障范围在一机一炉；调度灵活；运行、检修方便）；

对大容量锅炉（大于400t/h），每台锅炉可由两段母线供电；按炉分段的优点：（1）若一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉运行，使事故影响范围局限在一机一炉。（2）厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备选择。（3）同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。2、低压380/220V厂用电的接线：大型火（水）电厂：采用单母线分段接线，接炉（或水轮发电机组）分段；中、小型电厂和变电所：全厂（或全所）只分二段或三段。全厂公用性负荷：

应根据负荷容量对供电可靠性要求，分别接在各段母线上，但要适当集中。当公用负荷较多、容量较大时，可设置公用母线段，但对相同的Ⅰ类公用电动机不应全部接在同一母线上。§5.3不同类型发电厂厂用电接线一、火电厂厂用电接线1.小容量火电厂的厂用电接线该发电厂装设二机二炉，机端电压6.3kV。因机组容量不大，大功率厂用电动机很少，故不设高压厂用母线。小功率厂用电动机及照明负荷，由380/220V低压厂用母线供电。380/220V低压厂用母线按炉分段。厂用电的备用电源采用明备用方式，备用变压器T20接在与电力系统有联系的发电机电压主母线段上。2.中型热电厂的厂用电接线该电厂装设二机三炉，机端电压10.5kV。高压厂用工作变压器T11、T12、T13分别接在主母线的两个分段上。高压厂用电压6kV

高压厂用母线按炉分为三段，设一备用段。高压备用电源采用明备用方式，通过备用变压器T10接在发电机电压主母线上。380/220V低压厂用母线分两段（每段用隔离开关又分为两个半段），每段分别由低压厂用变压器T21、T22供电。低压厂用电源采用明备用方式，由接于高压厂用母线Ⅱ段上的厂用低压备用变压器T20供电。方案Ⅰ：不设公用负荷母线（1）300MW汽轮发电机组高压厂用电接线~300MWG1去G2T1厂用高压变压器6kV1A6kV1BT0启动备用变压器3.大型火电厂的厂用电接线方案Ⅰ的优点：

公用负荷分接在不同机组变压器上，供电可靠性高，投资省。缺点：机组工作母线清洗时，将影响公用负荷的备用。机组1发电时，必须安装好机组2的厂用配电装置。方案Ⅱ：设置公用负荷母线（1）300MW汽轮发电机组高压厂用电接线~300MWG1去G2T1厂用高压变压器6kV1A6kV1BT0启动备用变压器6kV公用A6kV公用B方案Ⅱ的优点：

各单元机组独立性强，便于机组母线清扫。缺点：工作变压器和备用变压容量较大，投资大。某大型火电厂2*300MW机组厂用电系统接线图方案Ⅰ：高压厂用电采用6kV一个电压等级（2）600MW汽轮发电机组高压厂用电接线~600MWG1去G2T1