廠用電設(shè)計(jì)進(jìn)展分析設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))

1 前 言 我們組這次 設(shè)計(jì)的課題為“ 廠用電設(shè)計(jì)進(jìn)展分析 ”。本設(shè)計(jì)主要是為了體現(xiàn)我們綜合應(yīng)用所學(xué)相應(yīng)理論基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課知識(shí)和相應(yīng)技能，解決變電所設(shè)計(jì)問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新能力，并以此來(lái)檢驗(yàn)我們這三年來(lái)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)成果。 設(shè)計(jì)對(duì) 我 們 來(lái)說(shuō)意義非凡 ，主要的目的是對(duì)我們?nèi)晁鶎W(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的全面檢查，也是為了鞏固與擴(kuò)展所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。本次設(shè)計(jì)鍛煉了我們理論聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決實(shí)際社會(huì)問(wèn)題的能力，也借此機(jī)會(huì)充分發(fā)揮一下自己對(duì) 電力事業(yè) 的熱衷之情， 從而培養(yǎng)了我們調(diào)查研究與文獻(xiàn)檢索、信息收集和編 輯報(bào)告等能力。經(jīng)過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，提高了我們大學(xué)生的綜合素質(zhì)和分析、處理問(wèn)題的本領(lǐng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)讓即將面對(duì)社會(huì)走上求職路的我們收獲了自己人生不可或缺的一筆財(cái)富， 為大學(xué) 三 年學(xué)習(xí)生涯劃上了一個(gè)永遠(yuǎn)值得回味的句號(hào) 。 本書(shū)共分 十 章，設(shè)計(jì)組共由 9 人組成。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容力求方案最優(yōu)、概念清晰、層次分明、計(jì)算正確、圖面整潔、文理通順、簡(jiǎn)明扼要、插圖插表得當(dāng)。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，各成員進(jìn)行了分工合作，互相討論、學(xué)習(xí)。我們翻閱了大量相關(guān)資料，經(jīng)過(guò)多次修改形成設(shè)計(jì)稿。 。 2 目 錄 前 言 摘 要 . 1 第一章 緒論 . 2 第二章 廠用電源 . 3 2.1 廠用電概述和設(shè)計(jì)原則 . 3 2.2 廠用電源的設(shè)置及取得方式 . 9 2.3 廠用電接線方式 . 13 第三章 廠用變壓器的型式及保 護(hù) . 16 3.1 廠用變壓器容量的選擇 . 16 3.2 廠用變壓器的型式 . 19 3.3 廠用分支及廠用變壓器高壓側(cè)出口處的保護(hù) . 20 第四章 廠用電的電壓等級(jí)和中性點(diǎn)接地方式 . 22 4.1 廠用電的電壓等級(jí) . 22 4.2 廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式 . 24 第五章 主要低壓配電產(chǎn)品 . 29 5.1 低壓斷路器 . 29 5.2 低壓熔斷器 . 31 5.3 低壓開(kāi)關(guān)柜 . 34 第六章 電力電纜 . 40 6.1 阻燃電纜的大量應(yīng)用 . 41 6.2 銅芯電纜日益增多 . 41 6.3 等截面電纜的采用 . 42 6 4 交聯(lián)聚乙烯電纜的興起 . 45 第七章 其它電氣設(shè)備 . 46 第八章 分析國(guó)內(nèi)主要低壓配電產(chǎn)品及電力 電纜發(fā)展?fàn)顩r . 48 8.1、我國(guó)低壓斷路器的發(fā)展概況 . 48 8.2斷路器的發(fā)展概況 . 50 8.3、不同類(lèi)型斷路器的保護(hù)特性及其執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn) . 56 3 8.4、斷路器的發(fā)展趨勢(shì) . 57 8.5導(dǎo)線、電纜的選擇條件 . 60 后 記 . 61 參考文獻(xiàn) . 63 1 摘 要 本文對(duì)廠用電設(shè)計(jì)和低壓電器設(shè)備選型向國(guó)際水平靠攏及進(jìn)展做了簡(jiǎn)要的綜述，諸如下列問(wèn)題：廠用電源設(shè)備、取得方式、接線方式， 廠用電 系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式 要求；當(dāng)前流行的開(kāi)關(guān)柜是中壓鎧裝移開(kāi)式中置柜和低壓抽出式組裝柜，現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)定值的高性能塑殼斷路器給施工設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便，熔斷器更適合用于負(fù)荷小的長(zhǎng)線路；阻燃、銅芯、等截面電纜的廣泛應(yīng)用；橋架、母線槽、安全型滑觸線等工廠化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的采用。 我國(guó)主要低壓配電產(chǎn)品及電力電纜發(fā)展?fàn)顩r 的分析 。 關(guān)鍵詞 ： 廠用電；變壓器；斷路器；熔斷器； 開(kāi)關(guān)柜 ； 電力電纜 2 第一章 緒論 隨著我國(guó)電力事業(yè)迅猛發(fā)展，工程規(guī)模在不斷擴(kuò)大，所采用的電氣設(shè)備在不斷更新?lián)Q代。通過(guò)具體實(shí)踐摸索及不斷總結(jié)、積累和豐富了很多寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 自九十年代起，我國(guó)陸續(xù)修訂了所有的規(guī)程和規(guī)范，電氣標(biāo)準(zhǔn)全面向 IEC 標(biāo)準(zhǔn)靠攏，并等效地被采用。從 1982 年起，分十幾批淘汰了大量的落后機(jī)電產(chǎn)品，多次整頓生產(chǎn)秩序，加強(qiáng)了對(duì)電氣產(chǎn)品的質(zhì)量管理，努力 縮小了發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，引進(jìn)和開(kāi)發(fā)了具有國(guó)際先進(jìn)水平的電氣設(shè)備。 二十多年來(lái)我們無(wú)論是在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方法上，還是在設(shè)計(jì)所選用的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備上都有了騰飛性的發(fā)展。隨著對(duì)大中型水電站推廣 “ 無(wú)人值班、少人值守 ” 的運(yùn)行方式，電站的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，要更廣泛地采用高水準(zhǔn)的設(shè)備，相應(yīng)地對(duì)廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和廠用設(shè)備選型上也提出了更高的要求。本文僅就廠用電設(shè)計(jì)和進(jìn)展作簡(jiǎn)要地綜述。 3 第二章 廠用電源 2.1 廠用電概述和設(shè)計(jì)原則 發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、檢修過(guò)程中，有大量由電動(dòng) 機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。用以保證機(jī)組的主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等）和輸煤、碎煤、除灰，除灰及水處理的正常運(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行、操作、試驗(yàn)、檢修、照明用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱(chēng)為廠用電。 廠用電設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)行 、 檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)引起的問(wèn)題，積極慎重地采用經(jīng)過(guò)鑒定的新技術(shù)和設(shè)備 ， 使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理 、 技術(shù)先進(jìn) ， 保證機(jī)組安全 、 經(jīng)濟(jì)和滿足發(fā)電運(yùn)行。 現(xiàn)代大容量火力發(fā)電廠要求其生產(chǎn)過(guò)程是自動(dòng)化和采用計(jì)算機(jī)控制的，為了實(shí)現(xiàn)這一要 求 ，就需要許多廠用機(jī)械和自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備（如鍋爐 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) )和輔助設(shè)備服 4 務(wù)，而絕大多數(shù)機(jī)械采用電動(dòng)拖動(dòng)，因此，需要向這些電動(dòng)機(jī) 自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備和計(jì)算機(jī)供電，這種供電系統(tǒng)稱(chēng)為廠用電系統(tǒng)。 廠用電系統(tǒng)設(shè)置有完備的監(jiān)視儀表、控制系統(tǒng)、保護(hù)連鎖及自動(dòng)裝置等。 廠用電源的可靠性是決定整個(gè)電廠安全運(yùn)行的關(guān)鍵，因此廠用電源系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足以下基本要求： (1) 系統(tǒng)應(yīng)安全可靠 廠用電源系統(tǒng)的接線方式和電源容量應(yīng)能適應(yīng)正常供況、事故異常和檢修狀態(tài)等各種工況的供電要求，同時(shí)還應(yīng)考慮到機(jī)組啟 停過(guò)程中的供電，并方便電源的切換操作。一般各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)盡可能相互獨(dú)立，當(dāng)某一臺(tái)機(jī)組的廠用電源系統(tǒng)故障或其相關(guān)設(shè)備故障時(shí)，只會(huì)影響到該機(jī)組的運(yùn)行，而不致影響到其他機(jī)組的正常運(yùn)行，同時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)將本機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行。對(duì)公用負(fù)荷的供電方式要合理布置，使發(fā)生事故時(shí)影響范圍最小。 (2) 系統(tǒng)接線簡(jiǎn)明、運(yùn)行靈活 廠用電源系統(tǒng)分期建設(shè)和現(xiàn)場(chǎng)施工中廠用電系統(tǒng)的擴(kuò)建方便和可靠切換運(yùn)行，應(yīng)結(jié)合遠(yuǎn)景規(guī)劃，統(tǒng)一安排，便于過(guò)渡，盡可能減少改變接線和變換設(shè)備。同時(shí)要與電氣主接線的方式相結(jié)合來(lái)考慮，尤其是在備用電 源引線時(shí)。 (3)符合經(jīng)濟(jì)性要求 在滿足可靠性的同時(shí)，還應(yīng)注意廠用電源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，壓宿投資，降低運(yùn)行費(fèi)用。 5 2.1.1 廠用電負(fù)荷的分類(lèi) 廠用電負(fù)荷根據(jù)用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電所造成的危害程度，按其重要性可分為四類(lèi)： (1) I 類(lèi)廠用負(fù)荷 ：凡是屬于單元機(jī)組本身所必需的負(fù)荷，短時(shí)停電會(huì)造成主設(shè)備的損壞、危及人生安全、主機(jī)停運(yùn)及影響大量出力的負(fù)荷，都屬于 I 類(lèi)負(fù)荷。如火電廠的水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)、爐水循 環(huán)泵等。通常，他們?cè)O(shè)有兩套或多套相同的設(shè)備。 (2) II類(lèi)廠用負(fù)荷：允許短時(shí)停電（幾分鐘至幾小時(shí)），恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紛亂的廠用負(fù)荷，屬于 II類(lèi)廠用負(fù)荷。此類(lèi)負(fù)荷一般屬于公用性質(zhì)負(fù)荷，不需 24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，而是間斷運(yùn)行，如煤系統(tǒng)，水處理系統(tǒng)等的負(fù)荷。一般他們也有備用電源，常手動(dòng)切換。 (3) III 類(lèi)廠用負(fù)荷 :較長(zhǎng)時(shí)間停電，不會(huì)直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)不方便，都屬于 III類(lèi)廠用負(fù)荷，如修配車(chē)間、試念室、油處理室等負(fù)荷。通常由一個(gè)電源供電，在大型電廠中，也常采用兩路電源供電。 (4) V 類(lèi)廠用 負(fù)荷：事故保安負(fù)荷，在裝有 200MW 及以上機(jī)組的大容量電廠中，自動(dòng)化程度較高，要求在事故停機(jī)過(guò)程中及停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，仍必須保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動(dòng)控制失靈或危及人生安全的負(fù)荷，稱(chēng)為事故保安 6 負(fù)荷。按對(duì)電源要求的不同它又可分為：直流保安負(fù)荷和交流保安負(fù)荷 ,為滿足事故保安負(fù)荷的供電要求對(duì)大容量機(jī)組應(yīng)設(shè)置事故保安電源。通常 ,由蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組或燃汽輪機(jī)組提供，達(dá)到了可靠的外部獨(dú)立電源作為其備用電源。 （ 5） VI類(lèi)廠用負(fù)荷：不間斷供電負(fù)荷。在機(jī)組運(yùn)行期間，以及正?；蚴鹿释C(jī)過(guò) 程中，甚至在停機(jī)后一段時(shí)間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負(fù)荷，稱(chēng)為不間斷供電負(fù)荷。如實(shí)時(shí)控制用的計(jì)算機(jī)、熱工保護(hù)、自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)裝置。不間斷供電電源一般采用由蓄電池供電的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或配備數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置 2.1.2 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則 廠用電系統(tǒng)接線合理，對(duì)保證廠用電負(fù)荷連續(xù)供電和安全運(yùn)行至關(guān)重要。由于廠用電負(fù)荷多分布廣 工作環(huán)境差和操作頻繁等原因，廠用電事故在電廠事故中占很大的比例。此外 ，還因?yàn)閺S用電系統(tǒng)接線的過(guò)渡和設(shè)備的異常比主系統(tǒng)頻繁，考慮不周，也常常 會(huì)埋下事故隱患。經(jīng)表明，不少全廠停電事故引起的，因此，必須把廠用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行提高到應(yīng)有的高度來(lái)認(rèn)識(shí)。 2.1.2.1 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則 7 （ 1） 廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)； （ 2 接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求； （ 3） 廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)，爐的廠用負(fù)荷電本機(jī)組供電，這樣，用 系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只影響一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，縮小故障范圍 接線也簡(jiǎn)單； （ 4）設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠 用電接線具有可行性和先進(jìn)性； （ 5）在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問(wèn)題進(jìn)行分析和論證。 2.1.2.2 對(duì)廠用電系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)的要求 各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的，廠用電接線在任何運(yùn)行方式下，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組故障停用或其輔機(jī)電氣故障時(shí)，不應(yīng)影響一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行，并要求受廠用電影響的機(jī)組能在短期內(nèi)恢復(fù)本機(jī)組的運(yùn)行。 全廠性公用負(fù)荷在專(zhuān)門(mén)的公用飛段上，避免廠用電系統(tǒng)的復(fù)雜化，無(wú)過(guò) 渡問(wèn)題，要保證高壓廠用工作變壓器和起動(dòng) 備用變 8 壓器的容量符合要求。 廠用電 的工作電源及備用電源接線應(yīng)能保證各單元機(jī)組和全廠的安全運(yùn)行。設(shè)置足夠的交流事故保安電源，當(dāng)全廠停電時(shí)，可以快速起動(dòng)和自動(dòng)向保安負(fù)荷供電，另外還要設(shè)計(jì)符合電能質(zhì)量指標(biāo)的交流不間斷電源，保證不允許間斷供電的熱工負(fù)荷和計(jì)算機(jī)的用電。 一般每臺(tái)機(jī)組設(shè)立兩個(gè)獨(dú)立的高壓廠用電母線段，全廠性的公用負(fù)荷專(zhuān)門(mén)設(shè)立公用段。其優(yōu)點(diǎn)是：公用負(fù)荷集中，無(wú)過(guò)渡問(wèn)題，每單元機(jī)組獨(dú)立性強(qiáng)，便于母線清掃。正常運(yùn)行時(shí)，工作段上連接 爐本體負(fù)荷 由本機(jī)組高壓廠用工作變壓器供電，而公用段上所接的全 廠性負(fù)荷則由起動(dòng)、備用變壓器供電，同時(shí)，起動(dòng) 備用變壓器作為起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的電源，兼用工作廠變事故備用。在出現(xiàn)任何故障情況下，首先應(yīng)該力保廠用電不失去，通常在 6KV裝設(shè)快速切換裝置，一旦工作廠用電故障，快速切換至起動(dòng) 備用變壓器上，由起動(dòng) 備用變壓器提供廠用電。實(shí)現(xiàn)這一功能的措施是 機(jī)組起動(dòng)后，當(dāng)負(fù)荷帶至 100MW時(shí)，倒換廠用電，合上同期開(kāi)關(guān)，合上 6KV工作段電源斷路器，投入連鎖，斷開(kāi) 6KV備用段電源斷路器，解除同期。故障時(shí)，通過(guò)連鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)快投功能，一旦快投不上 (事故情況下 )應(yīng)該視保護(hù)動(dòng)作情況投不上同期， 手動(dòng)強(qiáng)合一次，如若不成功，則不應(yīng)該重合，以免引起更大的事故，此時(shí)應(yīng)查明故障原因，盡快恢復(fù)廠用電。 9 引起廠用電至中斷的可能原因是 1 機(jī)、爐跳閘 2 主斷路器跳閘 3 突然甩負(fù)荷 4 高壓廠用變壓器故障 56KV 母線故障 6KV斷路器拒動(dòng)等在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該針對(duì)情況判斷原因（通過(guò)表盤(pán)監(jiān)視、電流變化以 及光字牌報(bào)警還有機(jī)、爐之間的聯(lián)系等）確保盡快恢復(fù)廠用電。 2.2 廠用電源的設(shè)置及取得方式 2.2.1.工作電源 發(fā)電廠的廠用工作電源是保證發(fā)電廠正常運(yùn)行的 基本電源。不僅要求供電可靠，而且應(yīng)滿足各級(jí)廠用電負(fù)荷容量的要求。通常，工作電源應(yīng)不少于兩個(gè)?，F(xiàn)代發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)一般都投入系統(tǒng)并列運(yùn)行，從發(fā)電機(jī)低壓回路通過(guò)高壓廠用變壓器取得高壓廠用工作電源已足夠可靠，即使發(fā)電機(jī)組全部停止運(yùn)行，仍可從電 力系統(tǒng)倒送電能給廠用電源。這種引接方式操作簡(jiǎn)單，調(diào)度方便，投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，常被廣泛采用。 高壓廠用工作電源（從發(fā)電機(jī)電壓回路引線）的引接方式與主接線形式有密切聯(lián)系。當(dāng)主接線具有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí)，則高壓廠用工作電源（高壓廠用變壓器）一般直接從發(fā)電機(jī)電壓母線、上引 線如圖 2 14（ a)所示；當(dāng)發(fā)電機(jī)和主變壓器采用單元接線時(shí)，則高壓廠用工作電源一般從發(fā)電機(jī)出口引線，如圖 2-14(b) 10 所示。各臺(tái)高壓廠用變壓器的容量應(yīng)滿足相對(duì)應(yīng)機(jī)組的爐、機(jī)、電等廠用負(fù)荷容量的需求。 低壓廠用工作電源，一般均采用 380/220V 電壓等級(jí)，直接從高壓廠用母線段時(shí)，從發(fā)電機(jī)母線上或從發(fā)電機(jī)出口，經(jīng)低壓廠用變壓器獲得低壓廠用工作電源。 2.2.2.啟動(dòng)和備用電源 啟動(dòng)電源是為了確保機(jī)組安全可靠啟動(dòng)而設(shè)置的電源。備用電源主要用于事故情況失去工作電源時(shí)，起后備作用。電廠的主要電氣設(shè)備在正常運(yùn)行 時(shí)由工作電源供電，只有當(dāng)工作電源消失后，才自動(dòng)切換到啟動(dòng)電源或備用電源。因此，啟動(dòng)電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)備用電源。對(duì)于 200MW 及以上大型機(jī)組，啟動(dòng)電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱(chēng)啟動(dòng) /備用電源。 啟動(dòng) /備用電源的引線應(yīng)保證其獨(dú)立性，并且具有足夠的供電容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能盡快從系統(tǒng)獲得廠用電源。以下是高壓廠用啟動(dòng) /備用電源常見(jiàn)的引線方式： （ 1）從發(fā)電廠電壓母線的不同分段上，通過(guò)廠用備用變壓器（或電抗器 )引線。 （ 2）從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密的最低一級(jí)電壓母線引線。這樣，有可 能因采用電壓等級(jí)較高的高壓廠用變壓器，使高壓配電裝置投資增加，但供電可靠性也相應(yīng)提高。 11 （ 3）從聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引線，但應(yīng)保證在機(jī)組全停情況下，能夠獲得足夠的電源容量。 （ 4)當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可由外部電網(wǎng)引接專(zhuān)用線路，經(jīng)過(guò)廠用備用變壓器獲得獨(dú)立的備用電源或啟動(dòng)電源。 低壓廠用備用電源一般均從高壓廠用母線的不同分段上引線，經(jīng)低壓廠用備用變壓器獲得低壓廠用備用電源。 在火電廠中，高、低啟動(dòng) /備用電源的數(shù)量與發(fā)電廠裝機(jī)臺(tái)數(shù)、單機(jī)容量、主接線形式、及控制方式等因素有關(guān)，一般按表 2-3 原則配置。 表 2-3 發(fā)電廠啟動(dòng) /備用變壓器臺(tái)數(shù)配置原則 電廠類(lèi)型 高壓?jiǎn)?dòng) /備用變壓器 低壓備用變壓器 100MW 及以下機(jī)組 6 臺(tái)機(jī)組以下設(shè) 1臺(tái) 6臺(tái)機(jī)組及以上設(shè) 2臺(tái) 8 臺(tái)機(jī)組以下設(shè) 1 臺(tái) 8 臺(tái)機(jī)組及以上設(shè) 2臺(tái) 100-125MW 機(jī)組 5 臺(tái)機(jī)組以下設(shè) 1臺(tái) 5臺(tái)機(jī)組及以上設(shè) 2臺(tái) 8 臺(tái)機(jī)組以下設(shè) 1 臺(tái) 8 臺(tái)機(jī)組及以上設(shè) 2臺(tái) 200-300MW 機(jī)組 每 2 臺(tái)機(jī)組設(shè) 1 臺(tái) 200MW 機(jī)組，每 2臺(tái) 12 機(jī)組設(shè) 1 臺(tái) 300MW 機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組設(shè) 1 臺(tái) 600MW 機(jī)組 每 2 臺(tái)機(jī)組設(shè) 1 臺(tái)或 2 臺(tái) 每臺(tái)機(jī)組設(shè) 1 臺(tái) 火電廠中一般均裝設(shè)專(zhuān)門(mén)的備用電源，稱(chēng)為明備用。此類(lèi)備用電源在正常情況下不工作或只帶少量的公用負(fù)荷，而當(dāng)某一工作電源消失時(shí)，它就能自動(dòng)投入以完全代替。但在小型火電廠和水電廠中也有不另設(shè)備用電源，而由兩個(gè)廠用工作電源相互作為備用，稱(chēng)為暗備用。圖 2-15為廠備用電源的兩種備用方式。 2.2.3.其他電源 發(fā)電廠在生產(chǎn)過(guò)程中，還需要 200V或 110V的直流電源向動(dòng)力直流負(fù)荷、控制直流負(fù)荷（如信號(hào)裝置。繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、斷路器的控制回路等）、直流事故照明負(fù)荷以及不停電電源系統(tǒng)等負(fù)荷供 電。還需要 220V的交流不停電電源向?qū)崟r(shí)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)、 DOS系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等不允許間斷供電的負(fù)荷供電。還需要 380V的交流事故保安電源向汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)電動(dòng)機(jī)、油泵電動(dòng)機(jī)、 交流潤(rùn)滑油泵電動(dòng)機(jī)、等負(fù)荷供電，以確保在工作電源和備用電源均消失時(shí)給機(jī)組提供安全停機(jī)所必須的交流電源。 13 將柴油發(fā)電機(jī)組作為保安電源，近年來(lái)已越來(lái)越多地被采用。而在過(guò)去我國(guó)一般是不推薦此種方式的。原因有：一則是柴油發(fā)電機(jī)設(shè)備本身質(zhì)量在提高，通常都采用像康明斯等國(guó)際品牌的發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)備維護(hù)、試運(yùn)轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單方便。更重要的是水電站的運(yùn)行 實(shí)踐和多樣化的結(jié)果，尤其是一些重要的水電站和抽水蓄能電站，一旦出現(xiàn)與系統(tǒng)及外來(lái)電源失去聯(lián)系時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法啟動(dòng)，或有廠房被淹的可能。既便是一些重要的中小型水電站和大中型水閘，當(dāng)其調(diào)節(jié)庫(kù)容較小時(shí)，且對(duì)洪水來(lái)臨所引起的水位比較敏感的情況（水位度幅顯著），此時(shí)我們從汛期泄洪保壩和防止廠房被淹的重要角度出發(fā)，應(yīng)合理地設(shè)置快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)作為保安電源也是非常必要的。 2.3 廠用電接線方式 (1)廠用電普通都采用單母線分段形式大中型水電站用其負(fù)荷多又相距較遠(yuǎn)，常采 用由主盤(pán)經(jīng)分盤(pán)再到達(dá)負(fù)荷點(diǎn)的接線形式，甚至有的采取更復(fù)雜的環(huán)形接線，以適應(yīng)各種運(yùn)行工況的需要。 單母線分段接線方式，具有下列特點(diǎn)：若某一段母線發(fā)生故障，只影響對(duì)應(yīng)的一臺(tái)機(jī)組，事故影響范圍縮??；用電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流較小，有利于電氣設(shè)備的選擇；將同一機(jī)組的廠用電負(fù)荷接在同一段母線上，便于運(yùn)行管理和安排檢修。 14 (2)火電廠的高壓廠用母線一般都采用按爐分段，即將廠用電母線按鍋爐臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段。其中，鍋爐容量為 400t/h 以下時(shí)，每爐設(shè)一段；鍋爐容量為 400t/h 及以上時(shí)，每爐的每級(jí)高壓廠用 母線不少于兩段，兩段母線可由一臺(tái)高壓廠用變壓器供電。 (3)低壓 380/220V廠用母線，在大型火電廠中一般按爐分段；在中、小型電廠中，全廠只分為兩段或三段。 (4)200MW 及以上大容量機(jī)組，如公用負(fù)荷較多、容量較大，當(dāng)采用集中供電方式合理時(shí)，可設(shè)立高壓公用母線段。 (5)大容量機(jī)組的低壓廠用電系統(tǒng)采用動(dòng)力中心（ PC)和電動(dòng)機(jī)控制中心（ MCC）的組合方式，即在一個(gè)單元機(jī)組中設(shè)有若干個(gè)動(dòng)力中心，直接供電給容量為 75MW及以上的電動(dòng)機(jī)和容量較大的靜態(tài)負(fù)荷；又 PC引接若干個(gè)電動(dòng)機(jī)控制中心，供電給容量 較小的電動(dòng)機(jī)和容量較小的雜散負(fù)荷，其保護(hù)、操作設(shè)備集中，各PC一般均設(shè)兩段母線，每段母線由一臺(tái)低壓廠用變壓器供電，兩臺(tái)低壓廠用變壓器分別接至廠用高壓母線的不同分段上，其備用方式可以是明備用或暗備用。 PC和 MCC均采用抽屜式開(kāi)關(guān)柜。 (6)對(duì)廠用電動(dòng)機(jī)的供電方式又個(gè)別供電和成組供電兩種。個(gè)別供電是指每臺(tái)電動(dòng)機(jī)經(jīng)一條饋電線路直接接在相應(yīng)電壓（高壓或低壓）的廠用電動(dòng)機(jī)及容量較大的低壓電動(dòng)機(jī)都是采用個(gè)別供電方式。成組供電一般只于低壓電動(dòng)機(jī)。由低壓廠用母線段經(jīng)一條 15 饋電線路供電給電動(dòng)機(jī)控制中心，然后將一組較小容量電動(dòng) 機(jī)連接在 MCC母線上，即廠用母線上的一條線路供以一組電動(dòng)機(jī)。 (7)容量在 400t/h及以上的鍋爐又兩段高、低壓廠用母線，其鍋爐或汽輪機(jī)同一用途的甲、乙輔機(jī)，如甲、乙凝結(jié)水泵，甲、乙引風(fēng)機(jī)等，應(yīng)分別接在本機(jī)組的兩段廠用母線上；工藝上屬于同一系統(tǒng)的兩臺(tái)及以上的輔機(jī)，如同一制粉系統(tǒng)中的排粉機(jī)和磨煤機(jī)，應(yīng)接在本機(jī)組的同一段廠用母線上。 電廠 600MW 機(jī)組廠用電壓共分為兩級(jí)，高壓為 6KV，低壓為 380/220V，發(fā)電機(jī)出口裝斷路器，每臺(tái)機(jī)設(shè) 6KV工作 I、 II段及一個(gè)公用段，其中公用段由發(fā)電機(jī)出口斷路器上 方的高壓公共變壓器供電，又與高壓備用變壓器相連。 6KV的中中性點(diǎn)采用中電阻接地， 380V 的中性點(diǎn)采用直接接地。全廠動(dòng)力中心 PC變壓器全部采用干式變壓器，水源地和灰場(chǎng)隔離采用油浸變壓器。低壓動(dòng)力配電中心和電動(dòng)機(jī)控制中心均采用抽屜柜，輸煤和除灰等灰塵比較嚴(yán)重的地方采用密封性能好的固定分隔式組合柜。220KV 系統(tǒng)為啟動(dòng) /備用電源，正常運(yùn)行時(shí)為變壓器 -斷路器 -線路組接線方式。 16 第三章 廠用變壓器的型式及保護(hù) 3.1 廠用變壓器容量的選擇 擔(dān)負(fù)調(diào)峰是大多數(shù)水電站的重要特點(diǎn)，機(jī)組起停非常頻繁。雖然水電 站的廠用負(fù)荷容量并不大，但是負(fù)荷波動(dòng)大，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及負(fù)荷同時(shí)率都較低。廠用變壓器容量選擇的基礎(chǔ)是負(fù)荷統(tǒng)計(jì)法，它不僅與電站的有輔助設(shè)備的容量有關(guān)，而且也取決于輔機(jī)的運(yùn)行方式及運(yùn)行工況，變化的隨機(jī)性因素很多。八十年代初，有關(guān)單位通過(guò)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)及分析總結(jié)，提出了水電站廠用電負(fù)荷率和同時(shí)率的合理取值，總結(jié)出“綜合系數(shù)法”。這不僅規(guī)范了廠用負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)，減少了人為誤差，而且也簡(jiǎn)化了計(jì)算方法，該計(jì)算方法現(xiàn)已廣泛被用于我國(guó)水電設(shè)計(jì)中。 對(duì)于裝有 600MW 機(jī)組的大型電廠，各廠的廠用負(fù)荷大小也可能不同，這與機(jī)、爐類(lèi)型、 燃料種類(lèi)和供水情況等有關(guān)。電動(dòng)給水泵電動(dòng)機(jī)容量，超臨界機(jī)組要比同容量亞臨界機(jī)組約大 50%左右；燃料電廠因具有制粉系統(tǒng)，比燃油電廠的耗電量大。另外，各種燃料的發(fā)熱量不同，需要空氣量也不同，風(fēng)機(jī)的容量就是不同。這幾類(lèi)負(fù)荷都是大容量負(fù)荷，例如某 600MW 超臨界機(jī)組的電動(dòng)給水泵電動(dòng)機(jī)容量達(dá) 8000KW，究竟選用電動(dòng)給水泵還是汽動(dòng)給水泵，與高壓廠用變壓器容量選擇有很大關(guān)系。 裝有 600MW 機(jī)組的電廠，各單元機(jī)組廠用電系統(tǒng)是獨(dú)立的，當(dāng)廠用電工作變壓器和啟動(dòng) /備用變壓器臺(tái)數(shù)，以及公用負(fù)荷正 17 常由誰(shuí)來(lái)負(fù)擔(dān)確定后，統(tǒng)計(jì)各段母 線所接負(fù)荷，按照主機(jī)滿發(fā)的要求，便可選出各高壓廠用變壓器的容量。 變壓器的阻抗是選擇廠用工作變壓器的一個(gè)重要指標(biāo)。廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動(dòng)力變壓器的阻抗大，這是因?yàn)橐拗谱儔浩鞯蛪簜?cè)的短路容量，否則將影響到開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇。一般要求短路阻抗應(yīng)大于 10%。但是，阻抗過(guò)大又將影響廠用電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的困難。廠用工作變壓器如果選用分裂繞組型式，則能在一定程度上和上述矛盾，因?yàn)榉至牙@組變壓器在正常工作時(shí)具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路則具有較高的電流。 除塵變壓器是一種特殊用途的廠用變壓器。它是專(zhuān)門(mén)為電氣除塵 器提供高壓直流電源的變壓器。其一次側(cè)為 400V交流電，二次側(cè)為數(shù)萬(wàn)伏的高壓交流， 通過(guò)內(nèi)部硅整流裝置，輸出高壓直流。因硅整流裝置而產(chǎn)生的諧波使變壓器的特殊芯具有特殊的構(gòu)造。每臺(tái)機(jī)組除塵變壓器的數(shù)量與直流高壓電場(chǎng)數(shù)相等。除塵變壓器一般安裝在電氣除塵器的頂部，所以都選用干式變壓器。 下面進(jìn)一步介紹廠用變壓器容量選擇問(wèn)題 下面進(jìn)一步介紹廠用變壓器容量選擇問(wèn)題 前面以對(duì)各種廠用負(fù)荷對(duì)保證電廠安全可靠運(yùn)行的重要程度進(jìn)行了分類(lèi)。在計(jì)算變壓器容量時(shí)，不但要統(tǒng)計(jì)變壓器連接母線上實(shí)際所接電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)和容量，還要考慮 它們是經(jīng)常工作的還是備用的，是連續(xù)運(yùn)行的還是斷續(xù)運(yùn)行的。為了計(jì)及這些不同情況，選出即能滿足負(fù)荷要求又不致容量過(guò)大的變壓器，所以又提 18 出按使用時(shí)間對(duì)負(fù)荷運(yùn)行方式進(jìn)行分類(lèi)，并常用下列名詞來(lái)加以區(qū)分。 經(jīng)常負(fù)荷 每天都要使用的電動(dòng)機(jī)； 不經(jīng)常負(fù)荷 只在檢、事故或機(jī)、爐啟停期間使用的負(fù)荷； 短時(shí)負(fù)荷 每次僅運(yùn)行 10 120min 的負(fù)荷 斷續(xù)負(fù)荷 反復(fù)周期地工作，其每一周期不超過(guò) 10 min負(fù)荷 變壓器母線分段上負(fù)荷計(jì)算原則如下。 （ 1）經(jīng)常連續(xù)運(yùn)行的負(fù)荷全部計(jì)入。如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、爐水循環(huán)泵、電 動(dòng)主給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、真空泵等電動(dòng)機(jī)。 （ 2）連續(xù)而不經(jīng)常運(yùn)行的負(fù)荷應(yīng)計(jì)入。如充電機(jī)、事故備用油泵、備用電動(dòng)給水泵等電動(dòng)機(jī)。 （ 3）經(jīng)常而斷續(xù)運(yùn)行的負(fù)荷亦應(yīng)計(jì)入。如疏水泵、空壓機(jī)等電動(dòng)機(jī)。 （ 4）短時(shí)斷續(xù)而又不經(jīng)常運(yùn)行的負(fù)荷一般 不予計(jì)算。如行車(chē)、點(diǎn)焊機(jī)等。但在選擇變壓器是，變壓器容量應(yīng)留有適當(dāng)裕度。 （ 5）由同一臺(tái)變壓器供電的互為備用的設(shè)備，值計(jì)算同時(shí)運(yùn)行的臺(tái)數(shù) 19 3.2 廠用變壓器的型式 從防火節(jié)能的角度出發(fā)，水電站的廠用變壓器現(xiàn)已廣泛地采用了環(huán)氧樹(shù)脂絕緣的干式變壓器，它已全面取代 了尺寸重量較大的、以空氣為絕緣介質(zhì)的浸漬型干式變壓器或油浸變壓器，具有阻燃、防潮、局放小、體積小、安裝方便、絕 緣水平高、維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)。環(huán)氧樹(shù)脂絕緣變壓器又分為 4 種類(lèi)型，主要有樹(shù)脂澆注型或樹(shù)脂加填料型式，也有絕緣更薄、散熱較好的樹(shù)脂繞包型的，還有個(gè)別采用樹(shù)脂真空浸漬這種更新式工藝結(jié)構(gòu)的國(guó)外產(chǎn)品。 自八十年代初起到 2000年為止，在我國(guó)推廣了第一代的節(jié)能變壓器（ 7 系列）。而從九十年代起開(kāi)始逐漸推廣更高效節(jié)能的 9 系列產(chǎn)品，其耗損要比二十年前的老產(chǎn)品（ SL和 SL1 型）降低 40以上。 3.2.1 廠用變的聯(lián)接組別和接線形式 現(xiàn)已廣泛地采用“ D,yn-11”取代了過(guò)去的，“ Y,yn-12”，它能使變壓器三次諧波產(chǎn)生環(huán)流，這不僅改善了變壓器的波形，而且承受不平衡負(fù)荷的能力加大，可更充分地利用變壓器容量。尤其重要的是變壓器零序阻抗較小，很接近正序阻抗值，使得出口處單相短路電流增大約 3 倍，有利于保護(hù)電器的靈敏度提高和選擇性配合，完善低壓保護(hù)功能。 20 3.2.2 廠用變壓器選擇 廠用變壓器的選擇主要考慮高壓廠用變壓器、高壓備用變壓器、低壓廠用電變壓器、照明變壓器、除塵變壓器等的選擇。 選擇內(nèi)容一般包括變壓器的臺(tái)數(shù)、型式、額定電壓、容量和阻抗幾類(lèi)。 額定電壓系根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓和電源引線接處的電壓來(lái)確定。 工作變壓器的臺(tái)數(shù)與型式，主要與中壓廠用電母線的段數(shù)有關(guān)。而母線的段數(shù)又與中壓廠用母線的電壓等級(jí)有關(guān)。當(dāng)只有 6KV一種等級(jí)時(shí)，一般廠用母線分兩段；高壓廠用工作變壓器可選用一臺(tái)全容量的分裂繞組變壓器，兩個(gè)分裂支路分別供兩段母線；或選用兩臺(tái) 50%容量的雙繞組變壓器，分別供兩段母線。當(dāng) 10KV和 3KV電壓等級(jí)同時(shí)存在時(shí)，則廠用母線分為四段（ 10KV 兩段和 3KV兩段）。高壓廠用工作變壓器可 選兩臺(tái) 50%容量的三繞組變壓器，分別供四段母線。 3.3 廠用分支及廠用變壓器高壓側(cè)出口處的保護(hù) 水電站廠用分支通常處于發(fā)電機(jī)出口附近，其額定工作電流很?。ㄓ袝r(shí)只有幾十安），但其短路容量卻很大（通常超過(guò)100KA），是系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)兩者提供的短路電流之和，且短路電流的非周期分量也很大。若此處設(shè)置斷路器，短路電流與額定工 21 作電流相差之大太懸殊，其制造難度很大，價(jià)格十分昂貴。而早期使用過(guò)的仿蘇老產(chǎn)品 SN4型少油斷路器性能低劣，實(shí)際開(kāi)斷容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于銘牌值（七十年代在西高所試驗(yàn)開(kāi)斷 57kA電流時(shí)就已大量噴油并伴以強(qiáng)烈弧光）；又因受開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)的限制，其關(guān)合電流峰值卻很?。ㄅc短路極限開(kāi)斷電流的有效值大小很接近），因此，使用 SN4型斷路器作為廠用分支的主保護(hù)是非常危險(xiǎn)的，即使是臨時(shí)性的替代也很不安全，容易造成事故。此處的短路保護(hù)一直是個(gè)難題，采用封閉母線的大型電廠往往不設(shè)置廠用分支專(zhuān)用保護(hù)斷路器，一般把此處列入主變壓器高壓側(cè)斷路器的大差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)，作為一種替代性補(bǔ)救措施。但由于這種保護(hù)的切斷故障時(shí)間較長(zhǎng)，短路電流大，降低了設(shè)備壽命。 近年來(lái)，一種造價(jià)低、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、保護(hù)性能優(yōu)越的新 型保護(hù)裝置 -高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置，已廣泛地應(yīng)用到葛洲壩等水電廠，目前國(guó)內(nèi)已運(yùn)行近百臺(tái)套裝置。 額定工作電流較小的（ 250A 以下）裝置由三部分組成：德國(guó) Siba 公司的限流熔斷器，合肥凱立公司的高能氧化鋅電阻以及普通的中壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)。大的短路電流被熔斷器在半周波之內(nèi)迅速地限流開(kāi)斷；氧化鋅電阻起著限壓消能作用，解決了熔斷器快速開(kāi)斷時(shí)操作過(guò)電壓及能量釋放的問(wèn)題；而負(fù)荷開(kāi)關(guān)只用于正常操作和開(kāi)斷額定工作電流。將熔斷器并聯(lián)，還可將此種裝置的額定工作電流范圍拓展到 400多安。更大額定工作電流的（可至數(shù)千安）組合 裝置，又增加了爆炸橋式載體，電流測(cè)量裝置和控制 22 柜 3 個(gè)部分。此處的測(cè)量裝置能給出短路故障時(shí)電流變化值及電流瞬時(shí)值，該信號(hào)傳至控制柜臺(tái)，由控制柜內(nèi)的邏輯控制處理器發(fā)出短路信號(hào)，去啟動(dòng)爆炸橋中的雷管和炸藥，斷開(kāi)載流橋，將電流轉(zhuǎn)移到熔斷器，再利用熔斷器的快速限流特性將故障點(diǎn)切除這種大額定工作電流的裝置現(xiàn)已應(yīng)用到一此水電站上。 第四章 廠用電的電壓等級(jí)和中性點(diǎn)接地方式 4.1 廠用電的電壓等級(jí) 廠用電的電壓等級(jí)與電動(dòng)機(jī)的容量直接有關(guān)。大容量電動(dòng)機(jī)宜采用較高 的電壓，廠用電的電壓與采用的電動(dòng)機(jī)電壓相匹配。為了簡(jiǎn)化廠用電接線，且使運(yùn)行維護(hù)方便，廠用電電壓等級(jí)不宜過(guò)多。在發(fā)電廠和變電站中，低壓廠用電壓常采用 400V，高壓廠用電壓有 3、 6、 10kV 等。高壓廠用電壓等級(jí)是根據(jù)發(fā)電機(jī)額定電壓，廠用電動(dòng)機(jī)的電壓和廠用電供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合化比較后確定的。 電廠中拖動(dòng)各種廠用機(jī)械的電動(dòng)機(jī)，其容量差別很大，從一般的幾千瓦、幾十千瓦，大到幾百千瓦、幾千千瓦，不可能只采用一個(gè)電壓等級(jí)的電動(dòng)機(jī)，但力求電壓等級(jí)盡量減少。對(duì)于大中型火力發(fā)電廠，一般設(shè)置兩個(gè) 電壓等級(jí)：中壓廠用電系統(tǒng)（一 23 般為 3 10KV）和低壓廠用電系統(tǒng)（一般均為 400V）。 100 200KW 以上的電動(dòng)機(jī)一般采用中壓供電。 對(duì) 600MW 機(jī)組廠用電，根據(jù)國(guó)內(nèi)若干電廠的設(shè)置情況，可分為如下兩種方案： 方案一：廠用電采用 6KV和 400V 兩個(gè)電壓等級(jí)。配電原則是：200KW 及以上的電動(dòng)機(jī)采用 6KV電壓供電， 200KW 以下的電動(dòng)機(jī)采用 400N 電壓供電。 方案二：廠用電采用 10、 3KV 和 400V 三個(gè)電壓等級(jí)。配電原則是： 2000KW 以上的電動(dòng)機(jī)采用 10KV 電壓供電，200-2000KW 的 電動(dòng)機(jī)由 3KV電壓供電， 200KW 以下的電動(dòng)機(jī)采用 400V電壓供電。 方案一采用了一個(gè) 6KV等級(jí)的廠用中壓，而方案二采用了 10KV和 3KV兩個(gè)電壓等級(jí)的廠用中壓。原則上，前者可使廠用電系統(tǒng)簡(jiǎn)化。設(shè)備減少，但許多 2000KW 以上的大容量電動(dòng)機(jī)接在 6KV母線上，也帶來(lái)設(shè)備選擇和運(yùn)行方面的問(wèn)題，如 8000KW 的電動(dòng)機(jī)給水泵的啟動(dòng)就要考慮許多因素。 600MW 機(jī)組廠用電壓等級(jí)采用上述兩種方案中的哪一種，在設(shè)計(jì)時(shí)都是經(jīng)過(guò)諸多因素的綜合比校后予以確定。 大型發(fā)電廠廠用電負(fù)荷最大者是給水泵（特別是超臨界機(jī)組）。 為了提高熱力系統(tǒng)的循環(huán)效率，給水泵一般采用汽動(dòng)給水泵，此時(shí)只配一臺(tái) 30%容量的電動(dòng) 給水泵作為啟動(dòng)和備用，但也有全部采用電動(dòng)給水泵的。究竟是否全部采用電動(dòng)給水泵，對(duì)廠 24 用電系統(tǒng)的接線、電壓等級(jí)、廠用變壓器人了我的選擇等都有影響。 4.2 廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式 4.2.1 高壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式 高壓（ 3、 6、 10kV）廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的選擇，與接地電容電流的大小有關(guān)：當(dāng)接地電容電流小于 10A時(shí)，可采用不接地方式，也可采用高電阻接地方式；當(dāng)接地電容電流大于10A，可采用經(jīng)消弧線圈或消弧線圈并聯(lián)高電阻的接地方式。一般發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)多采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式。 為了降低間隙電弧接地過(guò)電壓水平和便于尋找故障點(diǎn)，采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻或中電阻接地方式更好，其主要特點(diǎn)如下： （ 1）選擇適當(dāng)?shù)碾娮?，可以抑制單相接地故障時(shí)非故障相的過(guò)電壓倍數(shù)不超過(guò)額定相電壓值的 2.6倍，避免故障擴(kuò)大。 （ 2）當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)流過(guò)一固定的電阻性電流，有利于確保饋線的零序保護(hù)動(dòng)作。 （ 3）接地總電流小于 15A時(shí) (大電阻接地方式，一般按 I=I接地選擇接地電阻），保護(hù)動(dòng)作 于信號(hào)；接地總電流大于 15A時(shí)，改為中電阻接地方式（增大 I)，保護(hù)動(dòng)作于跳閘。 （ 4）需增加中性點(diǎn)接地裝置。 25 4.2.2 采用中性點(diǎn)不接地方式 中性點(diǎn)不接地方式曾廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電機(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)今后仍會(huì)在接地電容電流小于 10A 的高壓廠用電系統(tǒng)中采用；中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式適用于高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流小于 10，且為了降低間歇性弧光接地過(guò)電壓水平和便于尋找接地故障點(diǎn)的情況；中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式進(jìn)行比較復(fù)雜，要增加接地設(shè)備投資，而且接地保護(hù)也比較復(fù)雜，適用于大機(jī)組高壓廠用電系統(tǒng)接地 電空電流大于 10的情況。 中壓廠用電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地方式的主要特點(diǎn)如下： （ 1）系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過(guò)故障點(diǎn)的電流較小的電容電流，且三相線電壓仍基本平衡。 （ 2）當(dāng)單相接地電容電流小于 10A時(shí)，一般允許繼續(xù)運(yùn)行 2 小時(shí)，為處理這種故障爭(zhēng)取了時(shí)間。 （ 3）當(dāng)單相接地電容電流大于 10A時(shí)，接地處的電?。ǚ墙饘傩越拥?)不易自動(dòng)取消，將產(chǎn)生較高的電弧接地過(guò)電壓（可達(dá)到額定相電壓復(fù)值的 3.5倍），并易發(fā)展為多相短路。故接地保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘，中斷對(duì)廠用設(shè)備的供電。 （ 4) 實(shí)現(xiàn)有選擇性的接地 保護(hù)比較困難，需要采用靈敏的零序方向保護(hù)。以往采用反應(yīng)零序電壓的母線絕緣監(jiān)視裝置，在發(fā)現(xiàn)接地故障時(shí)，需對(duì)饋線逐條拉閘才能判斷出故障回路。 26 （ 5) 無(wú)需中性點(diǎn)接地裝置。這種中性點(diǎn)不接地方式應(yīng)用在單相接地電容電流小于 10A的中壓廠用電系統(tǒng)中比較合適。 4.2.3 低壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式 低壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式主要有中性點(diǎn)直接接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式兩種。 600MW 機(jī)組單元廠用400V 系統(tǒng)，多采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的方式。其主要特點(diǎn)如下： （ 1）當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可以避免 斷路器立即跳閘和電動(dòng)機(jī)停運(yùn)，也不會(huì)使一相的熔斷器熔斷，造成電動(dòng)機(jī)兩相運(yùn)行，提高了低壓廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。 （ 2）當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，單相電流值在小范圍內(nèi)變化，可以采用簡(jiǎn)單的接地保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)有選擇的動(dòng)作。 （ 3）不需要為了滿足短路保護(hù)靈敏度而放大饋線電纜的截面。 （ 4）接地電阻值的大小以滿足所選用的接地指示裝置動(dòng)作原則，但不應(yīng)超過(guò)電動(dòng)機(jī)單相接地運(yùn)行的允許電流值（一般按 10A考慮）。 接地電阻的選定 4.2.4 高阻接地方式實(shí)例之一 400V側(cè)中性點(diǎn)連接 44歐接地電阻接地方式 (不接地或經(jīng)電阻接地兩種）?？稍谧儔浩鞯倪M(jìn)線屏上控制、改變接地方式（不 27 接地或經(jīng)電阻接地兩種）。中性點(diǎn)還經(jīng)常接一只電壓繼電器，用來(lái)發(fā)出 400V網(wǎng)絡(luò)單相接地故障信號(hào)。信號(hào)發(fā)送到運(yùn)行人員值班處，運(yùn)行人員獲悉信號(hào)后。首先到中央配電裝置室投入接地電阻（當(dāng)原來(lái)是不接地方式運(yùn)行時(shí) ),屏上高電阻接地指示燈發(fā)亮的回路，即為發(fā)生接地的饋線。如故障發(fā)生在去車(chē)間的干線上，運(yùn)行人員應(yīng)到車(chē)間盤(pán)檢查。當(dāng)某一支路的高電阻指示燈發(fā)亮?xí)r，即表明該支路發(fā) 生接地。若所有支路都未發(fā)現(xiàn)接地故障，即說(shuō)明接地發(fā)生在車(chē)間盤(pán)母線上。此外，為了防止變壓器高、低壓繞組間擊穿或 400V網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓，在 400V側(cè)中性點(diǎn)上，與接地電阻并聯(lián)一只擊穿熔斷器。 此外，低壓廠用電系統(tǒng)采用中性經(jīng)高電阻接地，必須另外設(shè)置照明、檢查網(wǎng)路，以滿足單相照明負(fù)荷和檢修單相負(fù)荷的需要，所以必須增加照明變壓器和檢修變壓器，這類(lèi)變壓器的400V 側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地，且為三相四線制，也消除了動(dòng)力網(wǎng)路和照明、檢修網(wǎng)路相互間的影響。一般照明變壓器和檢修變壓器互為備用。 28 29 第五章 主要低壓配電產(chǎn)品 5.1 低壓斷路器 低壓斷路器即低壓空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)，又稱(chēng)自動(dòng)空氣斷路器。它既能帶負(fù)荷通斷電路，又能在短路、過(guò)負(fù)荷和失壓時(shí)自動(dòng)跳閘，其功能與高壓斷路器相同，其原理結(jié)構(gòu)和接線圖如 6.33所示。當(dāng)線路上出現(xiàn)斷路故障時(shí)，過(guò)電流脫扣器動(dòng)作，使開(kāi)關(guān)跳閘。如出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷時(shí)，加熱元件（電阻絲）加熱，使雙金屬片彎曲，開(kāi)關(guān)跳閘。當(dāng)線路電壓嚴(yán)重下降或電壓消失時(shí)，其失壓脫扣器動(dòng)作，同樣使開(kāi)關(guān)跳閘。如果按下按鈕 9 或 10，使失壓脫扣器失壓或使分勵(lì)脫扣器通電，則可使開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)距離跳閘。 低壓斷路器按用途分類(lèi)，有配電用斷路器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器、照明用斷路器和漏電保護(hù)斷路器。下面專(zhuān)門(mén)介紹配電用斷路器。 配電用斷路器按保護(hù)性能分，有非選擇型和選擇型兩類(lèi)。非選擇型斷路器，一般為瞬間動(dòng)作，只做短路保護(hù)用；有的為延長(zhǎng)時(shí)動(dòng)作，只做過(guò)負(fù)荷保護(hù)用。選擇型斷路器有兩段保護(hù)和三段保護(hù)兩種。其中，瞬時(shí)特性適用于短路保護(hù)，而延長(zhǎng)特性適用于過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 框架式斷路器，又稱(chēng)萬(wàn)能式斷路器（ ACB），主要是作為變壓器出口總開(kāi)關(guān)用的，當(dāng)前的產(chǎn)品可根據(jù)電網(wǎng)容量，負(fù)載的重要 30 性來(lái)選擇不同性能和檔次的產(chǎn)品，大的可分三檔，前兩檔常被用于水利水電工程中。 使用最廣泛是塑殼斷路器（ MCCB），其用量為框架式的十倍以上，主要作為分支開(kāi)關(guān)。過(guò)去塑殼斷路器都屬于非選擇性斷路器，沒(méi)有短延時(shí)脫扣。瞬動(dòng)脫口值也只能在制造廠內(nèi)固定好整定值，在工地現(xiàn)場(chǎng)是無(wú)法再調(diào)整的；像國(guó)產(chǎn) DZ10和 DZ20系列的瞬動(dòng)最小脫扣電流值也不能小于 500A，故保護(hù)選擇性較差，尤其在距離較 長(zhǎng)的配電線路時(shí)，對(duì)單相短路的靈敏度難以保證。 塑殼斷路器由于受結(jié)構(gòu)尺寸非常小的限制，其短延時(shí)耐受電流 ICW值較低，一般不宜作為主開(kāi)關(guān)使用。但目前已有了突破，塑殼與框架式兩種斷路器在這方面的界限已逐漸被模糊，有的高分?jǐn)嗄芰λ軞嗦菲鳟a(chǎn)品的 ICW值也很高。已經(jīng)可以在小容量變壓器的出口處作為主開(kāi)關(guān)或用作母線分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)。體積小、分?jǐn)嗄芰?qiáng)、具有三段保護(hù)的類(lèi)塑殼斷路器正在逐步取代小定額工作電流的框架式斷路器。特別是限流型選擇斷路器已成為塑殼斷路器發(fā)展方向，能大幅度降低成套柜的熱穩(wěn)定要求。 當(dāng)前最先進(jìn)的塑 殼斷路器為施耐德公司 NS 系列，采用轉(zhuǎn)動(dòng)式雙斷點(diǎn)滅弧，并具有能量脫扣技術(shù)，其電子脫扣器不僅能實(shí)現(xiàn)三段或四段保護(hù)（長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬動(dòng)及接地保護(hù)）功能，而且在現(xiàn)場(chǎng)能方便地進(jìn)行每種保護(hù)定值的選擇和調(diào)整，整定值的可調(diào)檔次較多，像長(zhǎng)延時(shí)定值選擇開(kāi)關(guān)，還分粗細(xì)調(diào) 2 個(gè)旋紐，脫扣誤差也只有 15（一般的塑殼斷路器為 20）。類(lèi)似于這種 31 高檔智能化的塑殼斷路器還有許多發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品（例如西門(mén)子3VL系列等），這些新型塑殼斷路器采用電子智能脫扣器，整定值變化幅度范圍很大，具有現(xiàn)場(chǎng)靈活地調(diào)整脫扣整定值的優(yōu)點(diǎn)，很受設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員的歡 迎，特別適用于我們水電行業(yè)。由于水電設(shè)計(jì)和施工的周期比較長(zhǎng)，廠用電負(fù)荷的變化因素多：常常會(huì)出現(xiàn)施工用電和永久用電之間的差異，設(shè)備不同運(yùn)行工況時(shí)負(fù)荷也會(huì)有較大差異，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也受專(zhuān)業(yè)配合銜接等影響。因此在作水電站廠用電設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)實(shí)際設(shè)定整定值與原定貨時(shí)有著較大的變動(dòng)，有時(shí)還要按變化情況及時(shí)調(diào)整上下級(jí)的選擇性配合要求，這種現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)能調(diào)的三段保護(hù)功能塑殼斷路器就給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了方便。 塑殼斷路器主體是配電型的，瞬動(dòng)脫扣最大值為 10 12倍額定工作電流；還有電動(dòng)機(jī)保護(hù)型的，其瞬動(dòng)最大值新規(guī)定應(yīng)為14- 6 倍額定工作電流，符合 GB50055-93的要求。 5.2 低壓熔斷器 低壓熔斷器的功能主要是實(shí)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)的短路保護(hù)，有的也能實(shí)現(xiàn)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。低壓熔斷器的類(lèi)型很多，這里主要介紹車(chē)間變電所中用得最多的密閉管式 (RM10)和有填料密閉管式 (RT10）兩種熔斷器，以及一種新發(fā)展起來(lái)的自復(fù)式 (RZ）熔斷器。 32 1.RM10 型低壓密閉式熔斷器 RM10 型無(wú)填料封閉管式熔斷器的結(jié)構(gòu)如圖 3-熔管 1 由鋼紙加工制成，兩端裝著外壁有螺紋管夾 2，上面有黃銅管帽 3，鋅熔體 6 用螺栓 5 與觸刀 4 連接。其鋅熔體一般是用鋅板沖壓成寬窄相間的變截面形狀，通常每個(gè)熔體都有 2-4 個(gè)窄部，以加速電弧的熄滅。 當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，其熔體窄部幾乎同時(shí)溶化，形成數(shù)段電弧，同時(shí)殘留的寬部受重力作用而下落，將電弧拉長(zhǎng)變細(xì)；電弧高溫的作用下，纖維管的內(nèi)壁有少量纖維氣化并分解為氫（占 40%）、二氧化碳（占 50%）和水汽（占 10%），這些氣體都又很好的滅弧性能，加之熔管是封閉的，使其內(nèi)部壓力迅速增大，