發(fā)電廠及其電氣部分第八講

第8講廠用電接線及設(shè)計（1）內(nèi)容提要：1概述2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線4廠用變壓器的選擇5廠用電動機的選擇和自啟動校驗6廠用電源的切換8.1概述8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線內(nèi)容提要：8.1概述1、廠用電在電力生產(chǎn)過程中，有大量電動機拖動的機械設(shè)備，為發(fā)電廠的主要設(shè)備（鍋爐、汽輪機或水輪機、發(fā)電機）和輔助設(shè)備保證運行；這些電動機再加上全廠的運行、操作、試驗、修配、照明等用電設(shè)備的總耗電量，統(tǒng)稱為廠用電或自用電。廠用電的可靠性，對電力系統(tǒng)的安全運行非常重要！因此，必須對廠用供電電源的獲取方式、工作電源和接線方式等進行認真考慮與合理設(shè)計。廠用電大都由發(fā)電廠本身供給而且為重要負荷之一。在一定時間內(nèi)，廠用電耗電量占全部發(fā)電量的百分數(shù)，稱為“廠用電率”。kP=(SC/SN)×100%kP=(SC·cosΦav/PN)×100%其中：SC

－廠用計算負荷SN

－發(fā)電機額定視在功率cosΦav

－平均功率因數(shù)PN

－發(fā)電機額定功率廠用電耗電量與發(fā)電廠類型、燃料的種類及其燃燒方式、蒸汽參數(shù)以及機械化程度有關(guān)。8.1概述2、廠用電率廠用電率是發(fā)電廠主要運行經(jīng)濟指標(biāo)。凝汽式火電廠： 5%～8%熱電廠： 8%～13%水電廠： 0.5%～1%降低廠用電率可以降低發(fā)電成本，并增加對系統(tǒng)的供電量。8.1概述2、廠用電率按其在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電時造成危害的程度分為4類：①Ⅰ類廠用負荷：不允許停電通常設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到兩個獨立電源的母線上，設(shè)有電源自動投入裝置（自動切換）。Ⅰ類廠用電動機必須保證自啟動。②Ⅱ類廠用負荷：允許短時停電（幾秒至幾分鐘）由兩個電源供電，并采用手動切換。③Ⅲ類廠用負荷：允許較長時間停電一般由一個電源供電。8.1概述3、廠用負荷分類⑤事故保安負荷：指在停機過程中以及停機后一段時間內(nèi)仍應(yīng)保證供電，否則將引起主要設(shè)備損壞、重要自動裝置失靈或推遲恢復(fù)供電，甚至危及人身安全的負荷。根據(jù)對電源的不同要求，事故保安負荷可又分為：直流保安負荷（“0Ⅱ”類負荷）：蓄電池組交流保安負荷（“0Ⅲ”類負荷）：柴油發(fā)電機組或可靠的外部獨立電源8.1概述3、廠用負荷分類④交流不間斷負荷（“0Ⅰ”類負荷）：“不停電負荷”，需專門采用不停電電源（UPS）供電根據(jù)廠用機械服務(wù)的對象不同，又可分為：①機組負荷②全廠性公用負荷8.1概述3、廠用負荷分類8.1概述8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線內(nèi)容提要：廠用電接線應(yīng)滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修、維護方便等一般要求。充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、起停等運行方式下的供電要求，盡可能的使切換操作簡便，啟動備用電源能在短時間內(nèi)投入。盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。另外，廠用電接線還須：便于分期擴建和連續(xù)施工，不致中斷廠用電的供電。8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式1、廠用電接線的基本要求供電可靠，運行靈活。配備可靠的工作電源、備用/啟動電源，供電電源與系統(tǒng)聯(lián)系緊密；接線方式合理，操作簡單；配備完善的繼電保護和自動裝置，備用電源短時投入；正確選擇廠用電動機等設(shè)備。各機組（特別是200MW及以上）的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。全廠性公用負荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用母線或公用母線。充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用系統(tǒng)的運行方式，盡量便于過渡且少改變接線和更換設(shè)備。8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式1、廠用電接線的基本要求8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式2、廠用電接線的設(shè)計原則①接線應(yīng)保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使主機安全運轉(zhuǎn)；②接線應(yīng)能靈活適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；③廠用電源的對應(yīng)供電性：發(fā)電機供給各自的爐、機和主變的廠用負荷④適當(dāng)注意接線的經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性，積極并慎重采用新技術(shù)、新設(shè)備，使接線既有可行性有優(yōu)先進性。⑤應(yīng)對廠用電的電壓等級、中性點接地方式、廠用電源及其引接、廠用電接線形式等問題進行分析和論證。廠用電一般都由主發(fā)電機通過廠用變壓器或廠用電抗器由電纜線路供電。目前電動機生產(chǎn)情況，380V電動機額定功率在300kW以下，而3kV和6kV電動機最低額定功率分別為75kW和200kW。各種廠用機械設(shè)備的電動機，容量范圍很大，因此只選擇一種電壓等級的電動機是不能滿足要求的。8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式3、廠用電接線的電壓等級同樣功率的電動機，額定電壓越高，自身尺寸越大，重量越大，功率因數(shù)低，價格貴；但因工作電流小，可減小供電電纜截面，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和運行費用。電動機電壓(V)2203803000600010000生產(chǎn)容量范圍(kW)＜140＜300＞75＞200＞2008.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式3、廠用電接線的電壓等級因此，廠用電電壓等級應(yīng)根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電動機的電壓和廠用電網(wǎng)絡(luò)來確定。廠用高壓：3kV，6kV，10kV廠用低壓：0.4kV（380/220V）3kV電壓供電的優(yōu)點：3kV電動機效率比6kV電動機效率高，價格較低；3kV電動機的最小容量（75kW）比6kV電動機最小容量（200kW）??；較大截面的電纜數(shù)量減少，減少有色金屬消耗量8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式3、廠用電接線的電壓等級10kV電壓供電的優(yōu)點：1000kW以上的電動機采用10kV電壓供電比較經(jīng)濟合理；10kV電動機的功率可制造的更大，以滿足大容量負荷的要求。8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式3、廠用電接線的電壓等級6kV電壓供電的優(yōu)點：6kV網(wǎng)絡(luò)節(jié)省有色金屬及費用，而且短路電流??；6kV電動機的功率可制造的較大，以滿足大容量負荷的要求可省去高壓廠用變壓器，直接由發(fā)電機電壓母線經(jīng)廠用電抗器供電，并可限制短路電流。設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定廠用高壓的確定原則如下：火電廠發(fā)電機容量在60MW以下，UN=10.5kV時，則廠高壓用3kV；發(fā)電機容量在100MW～300MW時，廠高壓用6kV；發(fā)電機容量在300MW及以上時，若技術(shù)經(jīng)濟合理，可用3kV、10kV兩個廠高壓；水電廠：0.4kV一個等級變電所：0.4kV，但是容量一般不超過750kVA8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式3、廠用電接線的電壓等級廠用電動機額定電壓確定原則如下：廠高壓電動機功率額定電壓3kV＞100kW用3kV＜100kW用380V6kV＞200kW用6kV＜200kW用380V10kV＞1800kW用10kV200kW～1800kW用3kV＜200kW用380V8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式3、廠用電接線的電壓等級8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式4、廠用電系統(tǒng)中性點接地方式高壓廠用電系統(tǒng)中性點不接地：單相接地電容電流<10A中性點經(jīng)高電阻接地：電容電流<10A（二次側(cè)接小電阻的配電變壓器的接地方式）中性點經(jīng)消弧線圈接地方式：電容電流>10A（二次側(cè)并聯(lián)電阻，且有與消弧線圈分接頭匹配的調(diào)節(jié)分接頭）低壓廠用電系統(tǒng)中性點經(jīng)高電阻接地：600KW機組多采用該方式中性點直接接地工作電源保證正常運行的基本電源。通常不少于兩個。(1)高壓A．當(dāng)有發(fā)電機電壓母線時，高壓廠用工作電源由各母線段引接，供接在該段母線上的機組的廠用電負荷。優(yōu)點：供電可靠，運行簡單，調(diào)度方便，投資和運行費用較低，可以直接啟動大容量電動機。同時，也可由系統(tǒng)取得廠用電源。G1廠用8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接工作電源保證正常運行的基本電源。通常不少于兩個。(1)高壓A．當(dāng)有發(fā)電機電壓母線時，高壓廠用工作電源由各母線段引接，供接在該段母線上的機組的廠用電負荷。缺點：發(fā)電機電壓母線發(fā)生短路，發(fā)電機母線電壓下降，廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓降低，影響電動機運行。母線故障，廠用電源部分或全部失去。G1廠用8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接B．當(dāng)采用發(fā)電機－變壓器單元接線時，廠用高壓工作電源一般由主變低壓側(cè)引接，供本機組廠用負荷。優(yōu)點：廠用電源電壓波動小，不受負荷變化時主變壓器電壓波動的影響；當(dāng)升高電壓側(cè)斷路器跳閘后，仍可由發(fā)電機供給廠用工作電源；若接在主變低壓側(cè)，則可由系統(tǒng)倒送廠用電。TG廠用工作電源保證正常運行的基本電源。通常不少于兩個。(1)高壓8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接B．當(dāng)采用發(fā)電機－變壓器單元接線時，廠用高壓工作電源一般由主變低壓側(cè)引接，供本機組廠用負荷。廠用分支回路上一般應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器，該斷路器按發(fā)電機機端短路進行選擇和校驗。（可以考慮加裝電抗器或用低壓分裂繞組變壓器）TG廠用工作電源保證正常運行的基本電源。通常不少于兩個。(1)高壓8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接200MW及以上機組，由于短路電流很大，可不裝設(shè)斷路器，而采用分相封閉母線（包括廠用分支），但應(yīng)保留可拆連接點。變壓器低壓側(cè)需裝設(shè)斷路器。TG廠用B．當(dāng)采用發(fā)電機－變壓器單元接線時，廠用高壓工作電源一般由主變低壓側(cè)引接，供本機組廠用負荷。工作電源保證正常運行的基本電源。通常不少于兩個。(1)高壓8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接低壓廠用工作電源采用380/220電壓。一般由高壓廠用母線上通過低壓廠用變壓器取得。為了限制短路電流，單臺廠用低壓變壓器容量最大不得超過750kVA。工作電源保證正常運行的基本電源。通常不少于兩個。(2)低壓8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接備用電源主要指由于事故而失去工作電源時，保證給廠用電供電的電源，故又稱事故備用電源。啟動電源是指在廠用工作電源完全消失的情況下，保證使機組快速啟動，向必需的輔助設(shè)備供電的電源，其實質(zhì)也是一個備用電源。125MW及以下的機組的廠用備用電源兼作啟動電源在200MW及以上大容量機組的發(fā)電廠中，為了機組的安全和廠用電的可靠，才設(shè)置廠用啟動電源，并兼作廠用備用電源。備用和啟動電源8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接備用電源的引接應(yīng)保證其獨立性，并且有足夠的容量，且最好能與系統(tǒng)有較緊密的聯(lián)系。有發(fā)電機電壓母線時，從母線段上由備用變壓器或電抗器引接一個備用電源，但不能從該母線段上引接第二個備用電源。無發(fā)電機電壓母線時，由供電可靠的有兩個電源的最低一級電壓母線引接。優(yōu)點：可靠性高；缺點：投資大。備用和啟動電源8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接由聯(lián)絡(luò)變壓器低壓繞組引接，但要保證足夠的供電容量。多用作第二個備用電源。此時，備用變壓器須采用有載調(diào)壓方式。當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路供給。備用電源的引接應(yīng)保證其獨立性，并且有足夠的容量，且最好能與系統(tǒng)有較緊密的聯(lián)系。備用和啟動電源8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接廠用電源的備用方式有“明備用”和“暗備用”兩種。明備用指在正常運行中全廠專設(shè)一臺平時不工作的廠用變壓器作為備用電源，當(dāng)任一臺廠用工作變壓器檢修或故障以及機、爐起停用時，可將廠用備用變壓器投入，以保持廠用電設(shè)備的正常工作。大型火電廠采用，工作變壓器容量?。▊溆米儔浩魅萘颗c最大一臺工作變壓器容量相同），有利于經(jīng)濟運行，投資少。但需裝設(shè)備用電源自動投入裝置。備用和啟動電源8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接不設(shè)專用的備用變壓器，而是當(dāng)廠用工作變壓器成對出現(xiàn)時，將每臺工作變壓器的容量加大。正常運行時不滿載，互為備用狀態(tài)。不應(yīng)裝設(shè)備用電源自動投入裝置。水電廠采用，工作變壓器容量比明備用時大。G1G2T1T2暗備用備用和啟動電源8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接供給事故保安負荷的電源。對200MW及以上大容量機組，當(dāng)廠用電源完全消失時，為確保在事故狀態(tài)下能安全停機，應(yīng)設(shè)事故保安電源。事故保安電源必須是獨立而又十分可靠的電源，采用380/220V電壓。交流保安負荷：快速啟動的柴油發(fā)電機組或外部引入的可靠電源直流保安負荷：蓄電池組交流不停電負荷：直流逆變器事故保安電源8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接右圖為某電廠200MW發(fā)電機組的事故保安電源接線示意圖：1、每臺機組設(shè)置一段事故保安母線，兩個機組共用一臺柴油發(fā)電機組。2、熱工儀表及自動裝置由直流逆變器供電（每臺機組設(shè)置一段）事故保安電源8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式5、廠用供電電源及其引接發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線，并以成套配電裝置接受和分配電能。因火電廠的廠用負荷大多集中在鍋爐的輔助機械設(shè)備中，因此一般采用“按爐分段”的接線原則，將廠用高壓母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段。按爐分段的好處：便于管理，檢修；縮小故障影響范圍。一段母線故障，僅影響一臺鍋爐；母線分段運行，可限制短路電流水平，從而選用輕型電器設(shè)備。8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式6、廠用電接線的基本形式低壓廠用母線也采用單母線分段大型電廠：按機或按爐分段中小型電廠或變電所：分為兩段或三段采用低壓成套配電裝置。8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式6、廠用電接線的基本形式8.1概述8.2廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線內(nèi)容提要：火電廠的輔助機械多、容量大、供電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，其主要負荷分布在鍋爐、汽機、電氣、輸煤、除灰、化學(xué)水處理以及輔助車間和公用電部分，因此廠用電電壓必須由6kV和0.4kV兩級電壓，以單母線分段接線形式合理地分配廠用各級負荷。8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線1、火電廠廠用電接線小容量火電廠的廠用電接線8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線1、火電廠廠用電接線該發(fā)電廠裝有二機二爐，因機組容量不大，不設(shè)高壓廠用母線，少量大功率廠用電動機直接接在機端母線上。380/220V低壓廠用母線按爐分段。中型熱電廠的廠用電接線8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線1、火電廠廠用電接線該發(fā)電廠裝有二機三爐（母管制供氣。高壓廠用母線按爐分三段。380/220V低壓廠用母線按機組分二段。大型火電廠的廠用電接線方案1：不設(shè)公用負荷母線段，圖5－3（a)高壓廠用公用負荷分別接于各機組廠用母線A,B段上。優(yōu)點：供電可靠性高，投資省。缺點：高壓廠用母線清掃時，影響公用負荷的備用。8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線1、火電廠廠用電接線大型火電廠的廠用電接線方案2：設(shè)公用負荷母線段，圖5－3（b)公用負荷集中，無過渡問題。各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。8.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線1、火電廠廠用電接線水電廠的廠用電相比同容量的火電廠要簡單得多，因為水力輔助機械比熱力輔助機械不僅數(shù)量少，而且容量也小。但是，對水電廠來說，廠用負荷仍然是最重要的負荷之一。水電廠廠用機械的數(shù)量、容量及重要程度等與機組容量有關(guān)，并受水頭、流量和水輪機型式以及運行方式等條件影響。一般水電廠最基本的廠用負荷是水輪機調(diào)速系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的油泵