第五章 廠用電接線及設(shè)計(jì)

第五章廠用電接線及設(shè)計(jì)§5.1概述§5.2廠用電接線的設(shè)計(jì)原則和接線形式§5.3不同類型發(fā)電廠的廠用電接線§5.4廠用變壓器的選擇學(xué)習(xí)目的：

通過本章的學(xué)習(xí)，掌握廠用電率、廠用電負(fù)荷分類以及對(duì)廠用電接線的基本要求和廠用電接線設(shè)計(jì)原則，了解不同類型發(fā)電廠的廠用電接線及特點(diǎn)?！?.1概述現(xiàn)代火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程完全是機(jī)械化和自動(dòng)化的，因此需要許多機(jī)械為發(fā)電廠的主要設(shè)備（鍋爐、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)）和輔助設(shè)備服務(wù)，這些機(jī)械稱為廠用機(jī)械?；鹆Πl(fā)電廠中所用的廠用機(jī)械比水力發(fā)電廠多。一、廠用機(jī)械二、廠用電1、廠用電的概念發(fā)電廠中所有廠用負(fù)荷總的耗電量，稱為廠用電。2、廠用電率廠用電耗電量占同一時(shí)期發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。二、廠用電不同類型電廠的廠用電率：凝汽式電廠：5%～8%，熱電廠：8%～13%，水電廠：0.5%～1.0%。式中：——廠用計(jì)算負(fù)荷（見§5-4）；——平均功率因數(shù)，一般取0.8；——發(fā)電機(jī)的額定功率。額定工況下，廠用電率可按下式估算：降低廠用電率可以降低電能成本，同時(shí)相對(duì)地增大了系統(tǒng)的供電量！三、廠用電負(fù)荷分類按用電設(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可分為四類：短時(shí)（手動(dòng)切換恢復(fù)供電所需要的時(shí)間）停電會(huì)造成主輔設(shè)備損壞、危及人身安全、主機(jī)停運(yùn)及影響大量出力的廠用負(fù)荷。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)等以及水電廠的調(diào)速器、壓油泵、潤(rùn)滑油泵等。供電方式：兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，當(dāng)一個(gè)電源斷電后，另一個(gè)電源立即自動(dòng)投入。①

Ⅰ類廠用負(fù)荷：三、廠用電負(fù)荷分類允許短時(shí)停電（幾秒至幾分鐘），恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的廠用負(fù)荷。如火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤設(shè)備和化學(xué)水處理設(shè)備等以及水電廠的漏油泵、水輪機(jī)上蓋排水泵、整流設(shè)備、吊車、照明設(shè)備等。供電方式：兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，并采用手動(dòng)切換。②

Ⅱ類廠用負(fù)荷：③Ⅲ類廠用負(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)上的不方便的廠用負(fù)荷。如實(shí)驗(yàn)室和中央修配廠的用電設(shè)備等。供電方式：由一個(gè)電源供電。但在大型發(fā)電廠，也常采用兩路電源供電。三、廠用電負(fù)荷分類三、廠用電負(fù)荷分類在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)過程中及停機(jī)后一段時(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)控制失靈或危及人身安全的負(fù)荷。根據(jù)對(duì)電源的要求不同，事故保安負(fù)荷又可分為：直流保安負(fù)荷：如發(fā)電機(jī)組的直流潤(rùn)滑油泵、事故氫密封油泵等；交流保安負(fù)荷：如盤車電動(dòng)機(jī)、交流密封油泵、消防水泵等。④

事故保安負(fù)荷：三、廠用電負(fù)荷分類供電方式：直流保安負(fù)荷的直流電源由蓄電池組供電。交流保安負(fù)荷的交流電源由快速自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組且有自動(dòng)投入裝置功能，或燃?xì)廨啓C(jī)組，或具有可靠的外部獨(dú)立電源供電。對(duì)交流不間斷供電負(fù)荷，可接于蓄電池組的逆變裝置。④

事故保安負(fù)荷：三、廠用電負(fù)荷分類⑤不停電負(fù)荷（不間斷供電負(fù)荷）在機(jī)組運(yùn)行期間，以及正常或事故停機(jī)過程中甚至在停機(jī)后的一段時(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)裝置等。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廠用電接線的設(shè)計(jì)原則和接線形式一、對(duì)廠用電接線的要求各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng)（備用）電源能在短時(shí)內(nèi)投入。充分考慮發(fā)電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別要注意對(duì)公用負(fù)荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設(shè)置。對(duì)200MW及以上大型機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。二、廠用電接線的設(shè)計(jì)原則保證對(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)。接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的需要。廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電。適當(dāng)注意經(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，使其具有可行性和先進(jìn)性。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題進(jìn)行分析和論證。三、廠用電的電壓等級(jí)廠用電的電壓等級(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)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定的。假設(shè)電動(dòng)機(jī)容量為S，若UN增大，則IN減小，導(dǎo)線及電纜截面減小，但絕緣投資增加；若UN減小，則絕緣投資降低，但I(xiàn)N增大，導(dǎo)線及電纜截面增大。結(jié)論：對(duì)于一定的容量S，應(yīng)有一個(gè)經(jīng)濟(jì)電壓。三、廠用電的電壓等級(jí)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)不宜過多。火電廠：低壓：0.4kV（380/220V）高壓：3kV PN<60MW且UGN=10.5kV6kV PN=100～300MW3,10kV PN>300MW水電廠：一般只設(shè)0.4kV一種廠用電壓等級(jí)（對(duì)壩區(qū)和水利樞紐需另設(shè)專用變壓器，用6～10kV電壓供電）變電所及小容量發(fā)電廠：只設(shè)0.4kV一級(jí)電壓，每臺(tái)廠用低壓變壓器的容量不宜超過750kVA。2、高壓廠用電系統(tǒng)中常用的中性點(diǎn)運(yùn)行方式（3）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。中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式優(yōu)點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，可以避免開關(guān)立即跳閘和電動(dòng)機(jī)停運(yùn)，也防止了由于熔斷器一相熔斷所造成的電動(dòng)機(jī)兩相運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了運(yùn)行可靠性。600MW機(jī)組單元廠用電系統(tǒng)多采用此種接地方式。2.低壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式中性點(diǎn)直接接地方式特點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，相電壓不會(huì)不對(duì)稱和過電壓，保護(hù)裝置立即動(dòng)作于跳閘；低壓廠用網(wǎng)絡(luò)比較簡(jiǎn)單，動(dòng)力和照明、檢修回路可以共用，但會(huì)降低可靠性；大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)會(huì)影響照明?；鹆Πl(fā)電廠低壓廠用電系統(tǒng)宜采用此種接地方式。2.低壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式五、廠用供電電源及其引接方式1.工作電源含義：保證正常運(yùn)行的基本電源。要求：供電可靠，不應(yīng)少于兩個(gè)電源電壓和容量滿足要求明備用：專門設(shè)置一臺(tái)備用變壓器，它的容量等于廠用變壓器中最大一臺(tái)的容量，多用于大中型電廠，特別是火電廠。暗備用：不另設(shè)專用的備用變壓器，而將每臺(tái)工作變壓器的容量加大。多用于中小型水電廠或變電所。備用電源的設(shè)置方式：3、事故保安電源

定義：300MW及以上發(fā)電機(jī)組，當(dāng)廠用工作電源和備用電源都消失時(shí)，為確保在事故狀態(tài)下能安全停機(jī)，事故消失后又能及時(shí)恢復(fù)供電，應(yīng)設(shè)置事故保安電源，以滿足事故保安負(fù)荷的連續(xù)供電。引接方式：蓄電池組：一種獨(dú)立而又十分可靠的保安電源正常運(yùn)行時(shí)：承擔(dān)全廠直流負(fù)荷用電；事故情況下：一方面提供直流保安負(fù)荷用電，另一方面經(jīng)過逆變器將直流變?yōu)榻涣?，兼作交流保安電源。柴油發(fā)電機(jī)組：一種廣泛采用的事故保安電源，通常與蓄電池配合使用。通常每2臺(tái)發(fā)電機(jī)組設(shè)1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組?？煽康耐獠开?dú)立電源：從外部系統(tǒng)引進(jìn)獨(dú)立專用線路。3、事故保安電源事故保安電源接線示意圖六、廠用電接線形式1、高壓廠用母線的接線

通常采用單母線分段接線形式。

火電廠一般都采用“按爐分段”的接線原則：即將廠用電母線按照鍋爐的臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段（可靠性高：故障范圍在一機(jī)一爐；調(diào)度靈活；運(yùn)行、檢修方便）；

對(duì)大容量鍋爐（大于400t/h），每臺(tái)鍋爐可由兩段母線供電；按爐分段的優(yōu)點(diǎn)：（1）若一段母線發(fā)生故障，只影響其對(duì)應(yīng)的一臺(tái)鍋爐運(yùn)行，使事故影響范圍局限在一機(jī)一爐。（2）廠用電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流較小，有利于電氣設(shè)備選擇。（3）同一機(jī)爐的廠用電負(fù)荷接在同一段母線上，便于運(yùn)行管理和安排檢修。2、低壓380/220V廠用電的接線：大型火（水）電廠：采用單母線分段接線，接爐（或水輪發(fā)電機(jī)組）分段；中、小型電廠和變電所：全廠（或全所）只分二段或三段。全廠公用性負(fù)荷：

應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量對(duì)供電可靠性要求，分別接在各段母線上，但要適當(dāng)集中。當(dāng)公用負(fù)荷較多、容量較大時(shí)，可設(shè)置公用母線段，但對(duì)相同的Ⅰ類公用電動(dòng)機(jī)不應(yīng)全部接在同一母線上。§5.3不同類型發(fā)電廠廠用電接線一、火電廠廠用電接線1.小容量火電廠的廠用電接線該發(fā)電廠裝設(shè)二機(jī)二爐，機(jī)端電壓6.3kV。因機(jī)組容量不大，大功率廠用電動(dòng)機(jī)很少，故不設(shè)高壓廠用母線。小功率廠用電動(dòng)機(jī)及照明負(fù)荷，由380/220V低壓廠用母線供電。380/220V低壓廠用母線按爐分段。廠用電的備用電源采用明備用方式，備用變壓器T20接在與電力系統(tǒng)有聯(lián)系的發(fā)電機(jī)電壓主母線段上。2.中型熱電廠的廠用電接線該電廠裝設(shè)二機(jī)三爐，機(jī)端電壓10.5kV。高壓廠用工作變壓器T11、T12、T13分別接在主母線的兩個(gè)分段上。高壓廠用電壓6kV

高壓廠用母線按爐分為三段，設(shè)一備用段。高壓備用電源采用明備用方式，通過備用變壓器T10接在發(fā)電機(jī)電壓主母線上。380/220V低壓廠用母線分兩段（每段用隔離開關(guān)又分為兩個(gè)半段），每段分別由低壓廠用變壓器T21、T22供電。低壓廠用電源采用明備用方式，由接于高壓廠用母線Ⅱ段上的廠用低壓備用變壓器T20供電。方案Ⅰ：不設(shè)公用負(fù)荷母線（1）300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電接線~300MWG1去G2T1廠用高壓變壓器6kV1A6kV1BT0啟動(dòng)備用變壓器3.大型火電廠的廠用電接線方案Ⅰ的優(yōu)點(diǎn)：

公用負(fù)荷分接在不同機(jī)組變壓器上，供電可靠性高，投資省。缺點(diǎn)：機(jī)組工作母線清洗時(shí)，將影響公用負(fù)荷的備用。機(jī)組1發(fā)電時(shí)，必須安裝好機(jī)組2的廠用配電裝置。方案Ⅱ：設(shè)置公用負(fù)荷母線（1）300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電接線~300MWG1去G2T1廠用高壓變壓器6kV1A6kV1BT0啟動(dòng)備用變壓器6kV公用A6kV公用B方案Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)：

各單元機(jī)組獨(dú)立性強(qiáng)，便于機(jī)組母線清掃。缺點(diǎn)：工作變壓器和備用變壓容量較大，投資大。某大型火電廠2*300MW機(jī)組廠用電系統(tǒng)接線圖方案Ⅰ：高壓廠用電采用6kV一個(gè)電壓等級(jí)（2）600MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電接線~600MWG1去G2T1