7 第5章 厂用电

第五章厂用电接线及设计主要内容：厂用电率、厂用负荷分类厂用电系统的供电电源、电压等级和接线形式厂用变压器的选择和厂用电动机的自启动厂用电概念：发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，拖动厂用机械设备的电动机以及全厂的运行、操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，称为厂用电或自用电。一、发电厂和变电站的主要厂用机械1、火电厂（1）输煤负荷：抓斗起重机、扒煤机、推煤机、碎煤机、提升机械、输煤皮带等。（2）制粉负荷：磨煤机、给煤机、排粉机、螺旋输粉机等。（3）锅炉负荷：送风机、引风机、排粉机、磨煤机、给煤机、给粉机、除灰泵、螺旋输粉机等。（4）汽机负荷：凝结水泵、循环水泵、给水泵（5）电气及公共负荷：变压器冷却通风机、空压机、水泵（6）事故保安负荷：盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油（7）其它辅机：化学水处理车间、修配车间等用电设备、油泵、消防泵、疏水泵、各种电动阀门、起重机械等。2、水电厂（1）水轮机的辅机：调速及润滑系统的油泵、空气压缩机、发电机冷却系统及机组润滑系统的水泵、行车等。（2）电气部分：变压器冷却用通风机、油泵、水泵等。（3）大坝及船闸设备：闸门启闭机、升船机、起重机、卷扬机等。（4）其它辅机：供水泵、排水泵、直流系统的充电设备、备用励磁机、修理厂设备及厂房通风机等。（5）常用照明和事故照明设备。3、变电所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。二、厂用负荷的分类1、I类厂用负荷：短时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。如：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。措施：（1）设两套互为备用；（2）分别接到两独立电源母线上；（3）电动机全部自启动；（4）电源自动投入2、II类厂用负荷：允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷。如：工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备、化学水处理设备等。措施：（1）两段母线分段；（2）手动切换；（3）有条件时参加自启动3、III类厂用负荷：较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上不方便的厂用负荷。如：实验室、中央修配厂、油处理室等负荷措施：由一个电源供电。根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断对人身设备及生产造成的影响程度而分为五类：4、事故保安负荷：在200MW及以上的大容量电厂中，在事故停机过程中及停机后的一段时间内，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。直流保安负荷：发电机组的直流润滑油泵、事故氢密封油泵。交流保安负荷：盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、消防水泵。措施：（大机组）由蓄电池组、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。5、不间断供电负荷：在正常运行期间，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。如：实时控制用的计算机、热工保护、自动控制和调节装置等。措施：由蓄电池供电的电动发电机组、配备数控的静态逆变装置三、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。厂用电率是发电厂主要的运行经济指标之一。火电厂：5%~8%热电厂：8%~13%水电厂：0.5%~1%四、厂用电接线的基本要求★各机组特别是200MW及以上大型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单，启动（备用）电源能在短时内投入。★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电的影响，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。★200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。设计符合电能质量指标的交流不间断电源。五、厂用电的电压等级－－根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电网络的可靠性等因素，相互配合，经经济、技术综合比较后确定的。为简化厂用接线，运行维护方便，发电厂和变电站中，厂用低压采用400V，厂用高压有3kV、6kV、10kV等。按发电机容量、电压决定高压厂用电压：火力发电厂单机容量PN60MW，发电机电压UN=10.5kV：3kV和380V单机容量PN（100~300MW）：6kV和380V单机容量PN（600MW）：(10kV3kV)(6kV)和380V单机容量PN（1000MW）：(10kV)(6kV)(10kV3kV)(10kV6kV)和380V水电厂：0.4kV变电所：0.4kV300MW机组:6kV和400V200kW以上的电动机：6kV200kW以下的电动机：400V600MW有两种方案：（1）6kV和400V（哈尔滨第三电厂和石洞口二厂）200kW以上的电动机：6kV200kW以下的电动机：400V（2）10kV、3kV和400V（平圩、北仑港）2000kW以上的电动机：10kV200～2000kW的电动机：3kV200kW以下的：400V1、工作电源。保证正常运行的基本电源不少于两个，即可从发电机取得电源，又可从系统取得电源引接方式：从发电机电压母线上引、从主变低压侧引厂用分支上的断路器设置低压400V从厂用高压母线通过厂用低压变压器引接六、厂用电源及其引接备用电源：工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源启动电源：机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电的情况下为该机组的厂用负荷供电。单机容量在200MW及以上的发电厂，考虑设置启动电源，且启动电源兼作备用电源，统称启动（备用）电源。备用电源的引接应保证其独立性，且有足够的供电容量：引接方式：（1）从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器引（2）从发电厂联络变的低压绕组引接。2、备用电源和启动电源（3）从与系统联系紧密、供电可靠的最低一级电压母线引接。（4）由外网引接专用线路，通过变压器取得独立的备用或启动电源。备用方式：（1）明备用，有专用备用变压器（或线路），用于大型电厂（2）暗备用，没有专用设备，变压器不满载，用于中小型水电厂和降压变电站3、事故保安电源目的：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。事故保安电源：独立可靠快速自启动的柴油发电机组蓄电池组逆变器独立可靠的专用线路（300MW及以上应由110KV及以上电网引入）4、厂用电接线的基本形式单母分段接线，按炉分段高压厂用母线按锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的负荷和与锅炉同组的汽机负荷，均接在同一段母线上。全厂公用负荷均分在各段母线上，公用负荷较大可设公用母线对于400t/h及以上的大型锅炉，每台锅炉设两段高压厂用母线低压厂用母线也按炉分段。特点：（1）若某段母线故障，只影响一台锅炉运行，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，有利于电气设备的选择（3）便于运行管理和安排检修。不同类型发电厂的厂用电接线1、300MW机组高压厂用电接线2、600MW机组高压厂用电接线3、水电厂厂用电接线4、变电站站用电接线七、厂用变压器的选择1、厂用负荷的计算为选出即能满足负荷要求而容量又不致过大的变压器，需将厂用负荷按使用时的持续时间进行分类统计：每天都使用的厂用设备称“经常”使用设备；仅在事故、检修或机炉起停过程中使用的称“不经常”。按每次使用时间的长短可分为“连续”（2h以上）、“短时”（10～120min）、“断续”（周期性工作，每一周期不超过10min）。计算每段母线上的负荷，采用“换算系数法”)(KPS厂用高压变容量：分裂变：厂用低压变容量：高压（低压）备用变容量：与最大一台厂用高压（低压）工作变容量相同。LHTSSS1.1LSSKCts2rCts1SSSSS算负荷分裂绕组两分支重复计分裂绕组计算负荷：厂用变分裂绕组容量；厂用变高压绕组容量；rLhCCts2ts1SS1S.1SSSS八、厂用电动机的选择和自启动校验厂用电动机的选择：主要有异步电动机、同步电动机、直流电动机1、型式选择一般都选交流电动机，只有要求在很大范围内调节转速（无极调速）及当厂用交流电源消失后仍要求工作的设备，才选择直流电动机。异步电动机结构简单，运行可靠，操作维护方便，过载能力大，价格便宜。只有对反复启动、重载启动或需小范围内调速的机械，如吊车、抓斗机等，才选用绕线式电动机或同步电动机。厂用电动机的防护型式应与周围环境相适应。根据厂用设备安置地点，可选用开启式、防护式、封闭式、防爆式等。2、容量选择（1）电压应与供电系统电压一致。（2）转速应符合被拖动设备的要求。（3）容量必须满足额定电压和额定转速下，大于满载工作的机械设备轴功率负载转矩特性与异步电动机的机械特性电动机和厂用机械设备组成的电力拖动系统是一个机械运动系统，其中有能量、功率和转矩的传递。代表运动特征的量是转速n、转矩M、角速度及时间t.旋转运动方程为：Me-Mm=JdΩ/dtΩ=2πn/60(1)Me=Mm，电动机静止或等速旋转，稳定运行(2)MeMm，加速(3)MeMm，减速电动机的自启动校验1、对电动机进行自启动校验的原因（1）惰行：运行中的电动机，当断开电源或厂用电压降低时，电动机转速下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称惰行。（2）电动机的自启动：电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内（0.5～1.5S），厂用电压恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时电动机憜行未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为～。电动机自启动校验的原因在厂用变中产生较大压降因此在进行厂用电设计时，必须作出电动机自启动的合理安排，进行能够可靠自启动的校验。厂用母线电压降低自启动时间拉长参加自启动的电动机数量过多（容量过大）总启动电流大(IN的4~7倍)tlxIUU**0**2UMe可能发生电动机转子和绕组过热甚至烧毁的事故2、自启动临界电压异步电动机转矩Me与电压U平方成正比。额定电压下运行时，最大转矩约为额定转矩的2倍。随着电压下降，电动机转矩急剧下降。出现憜行的电压称为临界电压。为保证厂用I类负荷自启动且考虑惯性因素，规定厂用母线电压在电动机自启动时，不应低于P158页表5-4中的数值。3、自启动校验1、已知参加自启动电动机的总容量，校验厂用母线电压是否低于最低允许值。单台电动机自启动或成组电动机自启动（5-27）电动机经厂高变和厂低变串联自启动（5-30）（5-34）2、将厂用母线电压定为自启动允许的最低限值，校验参加自启动电动机的总容量，即：ttavllSxkUUUPcos)(0max(KW)（5-36）参加自启动的电动机总容量超过Pm∑时，可采取的措施1）限制参加自启动的电动机数量，对不重要设备的电动机加装低压电压保护装置，延时0.5S断开，不参加自启动。2）负载转矩为定值的重要设备电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不要参加自启动，可采用低电压保护和自动重合闸装置。即当厂用母线电压低于临界值时，该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。3）对重要的机械设备，应选用具有高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机。4）在不得以的情况下，增大厂用变压器的容量。小结厂用负荷的分类厂用系统的供电电压供电电源的引接方式厂用电接线的基本形式厂用电动机的自启动校验作业：5-15-25-35-45-55-65-75-9