水电站厂用电讲义..

甘肃张掖二龙山水电站厂用电培训主讲人：刘杰厂用电定义：指发电厂或变电所在生产过程中，自身所使用的电能。发电厂厂用电符合按其重要性可分为5类：1.Ⅰ类负荷2.Ⅱ类负荷3.Ⅲ类负荷4.不停电负荷5.事故保安负荷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类厂用负荷：应由两个独立的电源提供，当一个电源消失后，另一个电源立即自动投入继续供电。为此，I类负荷电源应配备备用电源自动投入装置，除此之外，还应保证I类负荷电动机能自启动。•II类厂用负荷：应由两个独立电源供电，一般备用电源采用手动切换方式投入。一般由一个电源供电。•III类厂用负荷：•不停电负荷负荷：首先要具备快速切换特性（切换时交流侧的断电时间要求小于5ms），其次是要求正常运行时不停电电源与电网隔离，并且具备有恒频恒压源特性。不停电负荷一般由接与蓄电池组的逆变电源装置供电。•事故保安负荷：1.直流保安负荷机组的油、水、气系统，保护、调速器等及事故照明系统。直流保安负荷自始至终由220V直流蓄电池组供电。2.交流保安负荷35KV外来电源、柴油发电机供电（快速启动柴油发电机恢复供电要有10~20ms的时间）。厂用电供电电压等级的确定•低压400V•高压发电机额定电压厂用电动机的电压厂用电网络的可靠性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，一般供电网络的电压为低压0.4KV，高压3、6、10KV。分析各高压供电网的特点，结合实践经验，得出如下结论：•发电厂：单机容量PN60MW，发电机电压UN=10.5KV：3KV和380/220V单机容量PN（100-300MW），宜用6KV和380/220V单机容量PN300MW，宜用10KV、3KV、380/220V对于600MW机组的厂用电，有如下两种方案：（1）厂用电采用6KV和400V两个电压等级。配置原则：200KW以上的电动机采用6KV电压供电，200KW以下的电动机采用400V电压供电。（2）厂用电采用10KV、3KV和400V两个电压等级。配置原则：2000KW以上的电动机采用10KV电压供电，200～2000KW的电动机采用3KV电压供电，200KW以下的采用400V电压供电。厂用供电电源及其引接工作电源对于大容量机组，各机组的厂用工作电源必须是独立的，保证机组正常运行的最基本电源，要求供电可靠，且应满足整套机炉的全部厂用负荷的要求，并可能还要承担一部分公用负荷。备用电源和启动电源•备用电源事故或检修情况下失去工作电源时，起后备作用的电源。要求供电独立，有足够的供电容量。•启动电源机组在启动或停运时，如果厂用工作电源完全消失，由启动电源向必要的辅助设备供电事故保安电源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，事故消除后又能及时恢复供电，保证事故保安负荷连续供电。•蓄电池组•柴油发电机•外接电源2.水力发电厂厂用电最大负荷的分析统计2.1厂用电最大负荷应按下列各种运行方式分别分析统计：(1)全部机组运行时。(2)部分机组大修，其余机组运行(包括调相运行)时。(3)全部机组停运时。(4)可能使所连接的厂用电变压器出现最大负荷的其他运行方式。全厂最大负荷按上述第(1)、(2)项运行方式分析统计取其最大者，某个厂用电电源最大负荷可在上述各款中按其可能出现的运行方式确定。2.2厂用电最大负荷应按下列原则计算：(1)经常连续及经常短时运行的负荷均应计算。(2)经常断续运行负荷应考虑同时率后计人。(3)不经常连续及不经常短时运行的负荷应按设备组合运行情况计算。但不计仅在事故情况下运行的负荷。(4)不经常断续运行的负荷，仅计人在机组检修时经常使用的负荷。(5)互为备用的电动机，只计算参加运行的部分；当由不同电源供电，在计算该电源的最大负荷时，应分别计人。主要厂用电负荷特性见DI／T5164—2002《水力发电厂厂用电设计技术规范》附录A。3水力发电厂厂用变压器选择3.1厂用电变压器容量选择(1)厂用电变压器容量的选择和校验应符合下列原则：1)满足在各种运行方式下，可能出现的最大负荷。2)一台厂用电变压器计划检修或故障时，其余厂用电变压器应能担负I、Ⅱ类厂用电负荷或短时担负厂用电最大负荷。但可不考虑一台厂用电变压器计划检修时另一台厂用电变压器故障或两台厂用电变压器同时故障的情况。3)保证需要自起动的电动机在故障消除后电动机起动时所连接的厂用电母线电压不低于额定电压的60％—65％。(2)厂用电变压器容量可按下列要求选择：1)装设两台互为备用的厂用电电源变压器时，每台厂用电变压器的额定容量应满足所有I、Ⅱ类负荷或短时满足厂用电最大负荷的需要。2)装设三台厂用电电源变压器互为备用或其中一台为明备用时，计及负荷分配不均匀等情况，每台的额定容量宜为厂用电最大负荷的50％—60％。3)装设三台以上厂用电电源变压器时，应按其接线的运行方式及所连接的负荷分析确定。4)厂用电配电变压器容量选择应满足所连接的最大负荷需要。当多台互为备用时，应符合上述第1)、2)、3)项原则要求。5)厂用电变压器不宜采用强迫风冷时持续输出容量作为额定容量选择的依据。但对不经常运行或经常短时运行的厂用电配电变压器应充分利用其过负荷能力。(3)单机自用电变压器的额定容量应满足该台机组最大负荷需要。当两台单机自用电变压器可互为备用时，其容量选择则按第(2)项1)的原则进行。(4)互为备用的厂用电变压器在已带自身负荷后，还应满足另一台厂用电变压器需要自起动电动机成组自起动时的最低电压要求。(5)按14.2.2.5要求设置的柴油发电机组或逆变电源装置的容量应满足起动机组、消防用电、渗漏排水系统、事故照明、自动控制、远动通信及电子计算机系统等可能出现的最大负荷的需要。(6)选择厂用电变压器容量时，可不计其温度修正系数的影响。3.2厂用电变压器型式选择。(1)布置在厂房内的厂用电变压器应采用干式变压器；如有架空进线时，需加强绝缘或采取有效的防雷措施，也可采用油浸式变压器。布置在屋外的厂用电变压器则宜选用油浸式变压器。(2)当厂用电变压器与离相封闭母线分支连接时，宜采用单相干式变压器。(3)当厂用电变压器的安装地点潮湿时，应采用防潮性能良好的干式变压器。(4)选择厂用电变压器的接线组别时，厂用电电源间相位宜一致。低压厂用电变压器宜选用D，ynll连接组别的三相变压器。3.3电压调整(1)在正常的电源电压偏差和厂用电负荷波动的情况下，厂用电各级母线的电压偏差不宜超过额定电压的土5％；当仅接有电动机时，则可不超过+10％和—5％。(2)接于发电机电压母线的厂用电电源变压器，当发电机出口电压的波动范围不超过土5％时，宜采用无励磁调压变压器；当需由系统倒送供厂用电时，应当验算电压偏差值，如超过容许值，则应采用带负荷调压的变压器。电压调整计算方法见DL／T5164—2002《水力发电厂厂用电设计技术规范》附录C。(3)经两级电压供电的低压厂用电变压器均可采用无励磁调压的变压器；照明专用变压器的调压方式经验算后确定。3.4阻抗选择(1)高、低压厂用电变压器的阻抗选择，应综合考虑厂用电系统能采用轻型的电器设备、满足电动机正常起动和成组自起动的电压水平及对电压调整的影响等因素。(2)低压厂用电变压器宜选用与普通变压器相同的阻抗值，引自大机组的机端或大容量的低压厂用电变压器的阻抗宜通过技术经济比较，确定是否需采用高阻抗的厂用电变压器。(3)高压厂用电变压器应选用与普通变压器相同的阻抗值。3.5电动机起动时的电压校验(1)电动机正常起动时，所连接母线电压降应满足下列要求：1)电动机经常起动，不大于10％；不经常起动不大于15％。2)电动机能保证生产机械要求的起动转矩，且在不破坏同一线路及其他用电设备供电的条件下，可不大于20％。3)电动机由单独的变压器供电且不经常起动时，应按生产机械要求的起动转矩确定，可大于20％。(2)当电动机成组自起动时，低压厂用母线电压应不低于下列要求：1)空载或失压自起动为65％。2)带负荷自起动或低压母线与高压母线串接自起动为60％。(3)电动机自起动应按最不利的厂用电接线与运行方式进行电压验算；对明备用变压器可按失压和空载自起动验算；对暗备用(互为备用)变压器应按带负荷自起动验算。当采用两级厂用电压供电时，对以上两种方式均应按高、低压厂用电母线串接自起动进行验算。(4)除过坝设施用的高压电动机外，高压电动机可不必验算正常起动时电压水平。低压电动机的功率(kW)不小于20％电源变压器容量(kVA)时，应验算正常起动时电动机所连接母线的电压水平。对配电支线较长的低压电动机，应验算正常起动时电动机的端子电压降。(5)电动机起动电压校验方法见DL／T5164—2002《水力发电厂厂用电设计技术规范》附录D。4水力发电厂厂用电动机4.1水力发电厂厂用电动机型式、电压选择与容量校验。(1)厂用电电动机应采用高效、节能的交流电动机。当交流电源消失时仍要求工作及调速范围广的设备可采用直流电动机。(2)厂用电电动机宜采用鼠笼型异步电动机，当重载起动经校验不能满足起动力矩要求及工作条件繁重的反复短时工作制的电动机可采用绕线型异步电动机。(3)电动机的外壳防护等级和冷却方式应与周围环境条件相适应。在潮湿环境(如水轮机室、蜗壳层、闸门室、坝内廊道等)，外壳防护等级宜达到GB4208中IP44级的要求；其他一般场所，可采用不低于IP23级；对于有爆炸危险的场所应采用防爆型电动机。厂用电电动机的冷却方式可采用封闭自扇冷式。(4)对用于特殊环境(如高原、湿热带和屋外等)的厂用电电动机应选用相应的专用电动机。(5)厂用电电动机电压选择原则1)厂用电电动机宜采用380V电压电动机，如需采用高压电动机，应进行技术经济比较确定。2)当需要采用高压电动机时，其电压宜与高压厂用电压一致。(6)当电动机用于1000-4000m的高海拔地区时，而使用地点的环境最高温度随海拔升高而递减至40~C以下，如电动机温升的递增值与使用地点环境温度的递减值的关系能满足下式时，则电动机可按铭牌规定的额定功率运行。((h-1000)/100)Q-(40-t0)≤0(14—3—24)式中h——使用地点的海拔高度，m；Q——海拔高度每增加lOOm影响电动机温升的递增值，其值为电动机额定温升的1％，℃；t0——使用地点的实际环境最高温度℃。当电动机温升的递增值大于使用地点环境温度的递减值，电动机的允许极限工作温度按每超过1℃，降低额定功率1％使用，或与制造厂协商处理。(7)对重载起动的厂用电电动，当使用条件与制造厂配套不符时，应按起动条件校验其容量。4.2电动机起动方式选择(1)鼠笼型厂用电电动机应首先考虑采用全压起动，当不能满足(2)要求时，可选用降压起动方式。(2)鼠笼型电动机全压起动时，应满足以下条件：1)电动机起动时，所连接母线的电压应满足14．3．11．5条第(1)项的要求。2)电动机所配的生产机械允许全压起动。3)供电设备的过负荷，不应超过允许值。由变压器供电时，经常起动(每天起动6次)，电动机起动时的总电流不超过变压器额定电流的4倍。由内燃机带动的小容量发电机供电时，还应考虑原动机允许的冲击负荷。4)电动机起动时，其端电压应保证有足够的起动力矩。(3)电动机采用降压起动时应满足第(2)项1)、4)的要求。(4)鼠笼型电动机的降压起动方式，应在满足第(3)项要求的前提下，按所用设备少、接线简单可靠、起动性能好、价格低、电能损耗小等因素综合比较确定。可按下列次序选择：1)星一三角降压起动。2)延边三角形降压起动。3)自耦变压器降压起动。4)软起动器起动。5)电抗器降压起动。但对重要且频繁起动的大容量低压鼠笼型电动机，宜选用软起动器起动。5水力发电厂高、低压厂用电系统电器设备和导体选择