第五章 厂用电接线及设计

第五章厂用电接线及设计-2-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（火电厂）的厂用电接线5.4厂用变压器的选择5.5厂用电动机的选择和自启动校验-3-一、厂用电和厂用电率二、发电厂/变电站的主要厂用负荷三、厂用电负荷的分类5.1概述-4-厂用电：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（锅炉、汽轮机/水轮机、发电机和输煤、碎煤、除尘及水处理）以及全厂运行、操作、试验、修配、照明等用电设备的总耗电量。厂用电大部分由发电厂本身供给，且为重要负荷。厂用电率：厂用电耗电量占全厂发电量的百分数。5.1概述%100AAKPPAp厂用电耗电量（kW.h）A同一时期全厂总发电量（kW.h）一、厂用电和厂用电率-5-厂用电率是发电厂主要的运行经济指标之一。与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。凝汽式火电厂：5%~8%热电厂：8%~10%水电厂：0.5%~1.0%1000MW超超临界发电机组的厂用电率为4.45%二、发电厂/变电站的主要厂用负荷火电厂负荷类别具体负荷名称锅炉负荷引风机、送风机、磨煤机、给煤机、给粉机汽轮机负荷给水泵、循环水泵、凝结水泵（三大水泵系统）输煤负荷输煤皮带、碎煤机、筛煤机电气及公共负荷充电机、空压机、变压器冷却风机、通信电源出灰负荷灰浆泵、碎渣机、除尘器厂外水工负荷中央循环水泵、消防水泵、生活水泵、冷却塔通风机辅助车间负荷化学水处理室、中央修配间、电气实验室、起重机械事故保安负荷盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油泵、机炉自控电源-7-①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。水电厂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，检修、采暖通风、照明设备等。变电所-8-三、厂用负荷的分类I类厂用负荷II类厂用负荷III类厂用负荷事故保安负荷不停电负荷或0I类负荷根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断所造成的危害程度而分为五类：-9-•短时停电将造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运、影响出力火电厂：锅炉负荷（引风机、送风机、给粉机），汽轮机负荷（给水泵、凝结水泵、循环水泵）水电厂：调速器、压油泵、润滑油泵等•措施：①设两套设备或多套设备互为备用，并且分别接到有两个独立电源供电的母线上；②电源自动投入；电动机全部自启动。三、厂用电负荷分类I类厂用负荷-10-•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。火电厂：输煤皮带、碎煤机、灰浆泵、化学水处理设备等；水电厂：绝大部分厂用电动机负荷。•较长时间停电不会直接影响生产，仅会造成生产上的不方便。中央修配厂、实验室、油处理室等负荷三、厂用电负荷分类措施：①由两段母线供电；②手动切换。措施：由一个电源供电（大型电厂也采用两路电源供电）。II类厂用负荷III类厂用负荷-11-不间断供电负荷（0I类负荷）机组运行、正常或事故停机过程中甚至停机之后的一段时间内需连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。实时控制用计算机（停电时间不得超过5ms，BZT无法满足要求）措施：不停电电源（UPS）供电三、厂用电负荷分类-12-直流保安负荷（0II类负荷）发电机组的直流润滑油泵、事故氢密封油泵、继电保护和自动装置、信号设备、控制设备等。由蓄电池组或整流装置供电。三、厂用电负荷分类事故保安负荷：要求因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、重要自动控制失灵或危及人身安全。交流保安负荷（0III类负荷）200MW及以上机组的盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、消防水泵。正常运行时由交流厂用电源供电；失去厂用工作电源和备用电源时由交流保安电源供电：柴油发电机组、燃汽轮机组或可靠的外部独立电源。自动投入。-13-5.2厂用电接线的设计原则和接线形式一、厂用电电压等级的选择二、厂用电源及其引接三、厂用电接线的基本形式-14-厂用电的电压等级是根据发电机容量和额定电压、厂用电动机的容量和厂用电可靠性等因素，相互配合，经过经济、技术综合比较后确定的。为了简化厂用电接线，方便运行维护，厂用电电压等级不宜过多。一、厂用电电压等级的确定高压厂用电压一般采用3kV、6kV、10kV，在满足技术要求的前提下优先选择较低的电压，以获得较高的经济效益。低压厂用电压常采用380/220V。200MW及以上机组，低压厂用系统采用动力与照明分开供电的方式，动力380V，照明采用220V。-15-发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为10.5kV，可采用3kV作为高压厂用电压；发电机电压为6.3kV，可采用6kV作为高压厂用电压；当容量在100~300MW时，宜选用6kV作为高压厂用电压；当容量在600MW以上时，经技术经济比较，可采用6kV一级电压，也可采用3kV和10kV两级电压作为高压厂用电压。火电厂水电厂由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量均不大，通常只设380V一种厂用电压等级，由动力和照明公用的三相四线制系统供电。大型水电厂的坝区和水利枢纽可能装设大型机械，如船闸或升船机、闸门启闭装置等，需另设专用变压器，采用6kV或10kV供电。变电所：0.4kV-16-二、厂用电源及其引接①厂用电源包括工作电源和备用电源，且各有高、低压两个部分。②单机容量在200MW以上的电厂还应装设启动电源和事故保安电源。③一般电厂中，都以启动电源兼作备用电源。高压/低压厂用工作电源高压/低压厂用备用电源-17-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。当发电机与主变压器成单元连接时，高压厂用工作电源从主变压器低压侧引接。1、工作电源及其引接方式保证发电厂正常运行的基本电源。保证为了可靠供电，应不少于两个。高压厂用工作电源：从发电机电压回路通过高压厂用变压器取得。即使发电机组全部停运，仍可从系统倒送电能给厂用。-18-5.2厂用电接线的设计原则和接线形式低压厂用工作电源：由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。若高压厂用电设有10kV和3kV两个电压等级，则低压厂用工作电源一般从10kV厂用母线引接。•备用电源：工作电源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能供电的情况下，为保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。实质上仍是备用电源。•200MW及以上大容量机组的发电厂中设启动电源，并兼作事故备用电源，统称为启动/备用电源。•备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统取得厂用电源。2、备用/启动电源及其引接方式-19-高压厂用备用电源的引接方式：①从发电机电压母线引接，但避免与高压厂用工作电源接在同一分段上。②从联络变的低压绕组引接。③从与电力系统联系最紧密的最低一级电压母线上，通过高变比的启动/备用变压器引接。经济性差，可靠性高。④由厂外较低电压电网引接专用线路，经高压厂用备用变压器获取。-20--21-•低压厂用备用电源的引接：①从厂用高压母线上通过低压备用变压器引接，但应避免与需要由它充当备用电源的低压厂用变压器接在同一段高压母线上；②对于200MW及以上的机组，低压厂用备用变宜由经常带电运行的高压厂用启动/备用变压器引接；③当发电机电压母线上的馈线不带电抗器（意味着短路电流不大）时，低压厂用备用变压器可由该母线引接。-22-厂用电源的备用方式有“明备用”或“暗备用”两种。明备用指专门设置的备用变压器，正常运行时，不承担任何负荷或只承担公用负荷。当工作电源因故断开时，由备自投进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷。适合大型火电厂采用，可使工作变压器容量小（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。暗备用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。正常工作时每台变压器只在半载下运行，投资较大，运行费用高。适合水电厂采用。水电厂用电率不高，故运行损耗不大。同时节省了明备用所需的配电装置与占地，有利于水电厂地形有限的设备布置。-23-3、事故保安电源及其引接方式对200MW以上大容量机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在严重事故状态下能安全停机、事故消除后又能及时恢复供电，应设事故保安电源。保证对事故保安负荷（润滑油泵、密封油泵、热工仪表及自动装置、盘车装置、顶轴油泵、事故照明和计算机等设施）的连续供电。事故保安电源采用380/220V电压。必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动启动的柴油发电机组、蓄电池组及其逆变器将直流变为交流作为交流事故保安电源。对200MW及以上机组还应由附近110kV及以上的变电站或发电厂引入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。-24--25-200MW机组事故保安电源接线示意图-26-•发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线。•火电厂的厂用负荷大多集中在锅炉的辅助机械设备中，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给粉机等，其用电量占厂用电量的60%以上，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（根据容量不同，一炉一段/一炉两段）。三、厂用电接线的基本形式优点：①若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，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将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和检修。-27-火电厂5.3不同类型发电厂的厂用电接线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。因此厂用电电压至少采用两级电压，以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷。-28-方案1：不设公用负荷母线段高压厂用公用负荷（输煤、除灰、化水）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。300MW火电机组高压厂用电接线：有两种接线方案：设/不设公用负荷母线。-29-方案2：设公用负荷母线段公用负荷母线段正常由启动/备用变压器供电。公用负荷集中，各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。缺点：启动/备用变压器平时给公共负荷供电，工作变压器实质为公用负荷的备用电源。启动/备用变压器故障或检修时也需要考虑由工作变带公用负荷母线段运行，增大了工作变压器的容量。-30-300MW汽轮发电机组厂用电系统接线图-31-•厂用变压器的选择主要考虑高压厂用工作变和启动/备用变的选择。•选择内容包括：变压器的台数、容量、阻抗、额定电压、型式等。•为了正确选择厂用变压器容量，应统计总的厂用负荷容量。•不同厂用负荷的运行特点各异（使用频率、每次启动的运行时间），其容量的统计方法也不尽相同。•统计方法：5.4厂用变压器的选择首先应根据厂用负荷的运行特点对其进行分类；然后对不同类型的负荷按照不同的计算原则分别予以统计。-32-“经常”：每天都要使用“不经常”：只在检修、事故或机炉启停期间使用“连续”：每次带负荷运转120min以上“短时”：每次带负荷运转在10－120min之间“断续”：每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期性地工作，其每一周期不超过10min根据电动机的使用频率，分为“经常使用“和“不经常使用”负荷根据每次使用时间的长短，分为“连续”、“短时”、“断续”工作负荷主要根据其使用情况进行分类。1、火电厂主要厂用电负荷分类表5-1-