廠用電及設(shè)計演示

（優(yōu)選）第五章廠用電及設(shè)計當(dāng)前第1頁\共有62頁\編于星期六\2點第5章廠用電及其設(shè)計

當(dāng)前第2頁\共有62頁\編于星期六\2點一、基本概念1.廠用電：發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，拖動廠用機(jī)械設(shè)備的電動機(jī)以及全廠的運行、操作、試驗、修配、照明、電焊等用電設(shè)備的總耗電量。2.廠用電率KP：廠用電耗電量AP占同一時期內(nèi)全廠總發(fā)電量A的百分?jǐn)?shù)。即第5章廠用電及其設(shè)計第一節(jié)概述當(dāng)前第3頁\共有62頁\編于星期六\2點發(fā)電廠的類型不同，KP也不同：凝汽式火電廠為5％～8％熱電廠為8％～10％水電廠為0.5％～1.0％3.提高廠用電可靠性的目的使電廠長期無故障運行，不致因廠用電局部故障而被迫停機(jī)。4.提高廠用電可靠性的措施認(rèn)真考慮合理廠用供電電源的取得方式，工作電源和接線方式，配備完善的繼電保護(hù)與自動裝置，合理配置廠用機(jī)械，正確選擇電動機(jī)類型、容量和臺數(shù)，在運行中對廠用機(jī)械進(jìn)行正確維護(hù)和科學(xué)管理。當(dāng)前第4頁\共有62頁\編于星期六\2點二、廠用負(fù)荷分類1.Ⅰ類廠用負(fù)荷措施：①設(shè)兩套互為備用；②分別接到兩個獨立電源的母線上；③兩個電源之間自動切換；④電動機(jī)全部自啟動。2.Ⅱ類廠用負(fù)荷措施：①母線分段；②手動切換；③有條件時參加自啟動3.III類廠用負(fù)荷措施：①單電源供電，電源故障時,允許進(jìn)行檢修或更換。②大型發(fā)電廠常采用兩路電源供電。當(dāng)前第5頁\共有62頁\編于星期六\2點4.0I類負(fù)荷(不停電負(fù)荷)措施：由蓄電池供電的電動發(fā)電機(jī)組、配備數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。5.事故保安負(fù)荷事故保安負(fù)荷可分為兩類：①0Ⅱ類負(fù)荷(直流保安負(fù)荷)措施：由蓄電池組或整流裝置供電。②0III類負(fù)荷(交流保安負(fù)荷)措施：由柴油發(fā)電機(jī)組、燃汽輪機(jī)組或具有可靠外部獨立電源進(jìn)行供電。當(dāng)前第6頁\共有62頁\編于星期六\2點一、對廠用電接線的基本要求第二節(jié)廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式1）各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)該相對獨立，特別是200MW及以上機(jī)組應(yīng)做到這一點。2）全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入到不同機(jī)組的廠用母線或單獨設(shè)置的公用負(fù)荷母線。3）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟停等運行方式下的供電要求，除配備工作電源外，一般還應(yīng)配備可靠的啟動/備用電源。4）供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。5）調(diào)度靈活可靠，檢修調(diào)試安全方便，系統(tǒng)接線簡單清晰，便于機(jī)組的啟、停操作及事故處理。6）設(shè)備選用合理、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資，減少電纜用量。當(dāng)前第7頁\共有62頁\編于星期六\2點二、廠用電設(shè)計步驟1）確定電壓等級，包括廠用電高壓和低壓電壓等級。

2）選擇廠用電接線方式，并確定廠用電工作電源、備用電源或啟動電源、事故保安電源及其引接方式。3）統(tǒng)計和計算各段廠用母線的負(fù)荷。4）選擇廠用電變壓器(電抗器)。5）進(jìn)行重要電動機(jī)的自起動校驗。6）廠用電系統(tǒng)短路電流計算。7）選擇廠用電氣設(shè)備。8）繪制廠(站)用電接線圖。三、廠用電的電壓等級

高壓廠用電的電壓等級：3、6、10kV。低壓廠用電的電壓等級：380/220V。當(dāng)前第8頁\共有62頁\編于星期六\2點影響廠用電電壓等級的因素

1)發(fā)電機(jī)電壓和容量

發(fā)電機(jī)電壓為6.3kV，選6kV作為廠用高壓電壓；

火力發(fā)電機(jī)組容量≤60MW，發(fā)電機(jī)電壓為10.5kV，選3kV作為廠用高壓電壓?；鹆Πl(fā)電機(jī)組容量100~300MW，選6kV作為廠用高壓電壓。

火力發(fā)電機(jī)組容量≥600MW，選6kV作為廠用高壓電壓。也可采用3kV和10kV兩級電壓作為高壓廠用電壓。小型的水力發(fā)電廠，可不設(shè)置高壓廠用電壓，只采用380/220V一級電壓等級。三、廠用電的電壓等級

小型的水力發(fā)電廠，可不設(shè)置高壓廠用電壓，只采用380/220V一級電壓等級。

大型水電廠中如裝設(shè)有大容量的機(jī)械設(shè)備，采用6kV或10kV供電。發(fā)電機(jī)容量越大，廠用高壓電壓越高。當(dāng)前第9頁\共有62頁\編于星期六\2點電動機(jī)電壓/V2203803000600010000生產(chǎn)容量范圍

/kW＜140＜300＞75＞200＞200由于發(fā)電廠的電動機(jī)種類較多，只用一種電壓等級的電動機(jī)不能滿足要求。2)廠用電動機(jī)的容量

我國生產(chǎn)的電動機(jī)的電壓與容量的關(guān)系如下表所示。電動機(jī)的容量<200kW時，選380/220V。電動機(jī)的最小額定功率分別為75kW和200kW，選3~6kV。電動機(jī)的容量≥1000kW時，選6、10kV。三、廠用電的電壓等級

當(dāng)前第10頁\共有62頁\編于星期六\2點1.火電廠的廠用電的接線方式1)高壓廠用母線火電廠的高壓廠用母線一般都采用“按鍋爐分段”的接線原則。這是因為鍋爐的耗電量很大，約占廠用電量的60％以上，按爐分段便于運行、檢修，能使故障影響范圍局限在一機(jī)一爐，不致影響正常運行的完好機(jī)爐。當(dāng)鍋爐容量為400t/h及以上時，每爐的高壓廠用母線至少設(shè)兩段，兩段母線可由一臺高壓廠用變壓器供電。2)低壓廠用母線鍋爐容量≤230t/h時，一般也按鍋爐數(shù)對應(yīng)分段，并用隔離開關(guān)將母線分為兩段；四、廠用電的接線方式廠用電系統(tǒng)采用有母線的接線方式，一般是單母線接線或單母線分段的接線方式，并且多使用成套配電裝置。當(dāng)前第11頁\共有62頁\編于星期六\2點鍋爐容量≥400t/h時，每臺鍋爐一般由兩段母線供電，并將雙套輔機(jī)的電動機(jī)分接在2段母線上，兩段母線可由1臺變壓器供電；鍋爐容量為1000t/h及以上時，每臺鍋爐應(yīng)設(shè)置2段及以上母線。3)廠用公用母線段

全廠公用性負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷功率及可靠性的要求，分別接在各段母線上，做到盡量均勻分配。對于200MW及以上的大型機(jī)組，如廠用公用負(fù)荷較多，容量也較大，當(dāng)采用集中供電方式合理時，可設(shè)置公用母線段。正常運行時，可由啟動/備用變壓器向公用母線段供電。四、廠用電的接線方式當(dāng)前第12頁\共有62頁\編于星期六\2點2.水電廠1)中小型水電廠母線一般也采用單母線分段，且只分兩段。2)大型水電廠自用電母線則按機(jī)組臺數(shù)分段，每段由單獨自用變壓器供電。為了供給廠外壩區(qū)閘門及水利樞紐等設(shè)施用電，可設(shè)專用壩區(qū)變壓器。3)小容量發(fā)電廠和變電所

單機(jī)容量在12MW及以下的小容量發(fā)電廠和變電所，一般廠用電動機(jī)容量都不大，只采用380/220V一級廠用電壓即可。當(dāng)前第13頁\共有62頁\編于星期六\2點五、廠用電源及其引接方式為了使供電可靠，廠用電源的設(shè)置不應(yīng)少于兩個，所有發(fā)電廠都設(shè)有工作電源和備用電源。對單機(jī)容量在200MW及以上的大型發(fā)電廠還應(yīng)設(shè)置啟動電源和事故保安電源。1.工作電源1)高壓廠用工作電源的引接①當(dāng)主接線具有發(fā)電機(jī)電壓母線時，一般直接從該機(jī)組所連接的母線上引接。圖5-1高壓廠用工作電源的引接②當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元接線或擴(kuò)大單元接線時，則高壓廠用工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接。當(dāng)前第14頁\共有62頁\編于星期六\2點

關(guān)于高壓斷路器廠用分支上一般都裝設(shè)高壓斷路器，該斷路器按照發(fā)電機(jī)端短路進(jìn)行選擇，其開斷電流可能比發(fā)電機(jī)出口處斷路器的還大。大容量機(jī)組可能選不到合適的斷路器措施：①加裝電抗器或采用低壓分裂繞組變壓器。②對于容量為125MW及以下的機(jī)組，一般可在廠用分支上按額定電流裝設(shè)斷路器、隔離開關(guān)或連接片，此時若發(fā)生故障，應(yīng)立即停機(jī)。③對于容量為200MW及以上的機(jī)組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率很小，可不裝設(shè)斷路器，但應(yīng)留有可供拆卸的連接點，并在廠用變壓器低壓側(cè)必須裝設(shè)斷路器。？當(dāng)前第15頁\共有62頁\編于星期六\2點2)低壓廠用工作電源的引接一般由對應(yīng)的高壓廠用母線段上經(jīng)低廠變引接。對于不設(shè)高壓廠用母線段的發(fā)電廠，低壓廠用工作電源可從發(fā)電機(jī)電壓母線上或發(fā)電機(jī)出口引接。若高壓廠用電具有兩個電壓等級，如10kV,3kV，則低壓廠用工作電源一般從10kV廠用母線引接。單元接線的廠用工作變壓器從主變壓器低壓側(cè)引接當(dāng)前第16頁\共有62頁\編于星期六\2點2.備用電源和啟動電源(1)備用電源：當(dāng)工作電源故障或檢修而失電時代替工作電源的工作。備用電源應(yīng)具有獨立性，與工作電源無關(guān)聯(lián)，有足夠的容量，應(yīng)與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電時仍能從系統(tǒng)取得廠用電源。(2)啟動電源：一般是指機(jī)組在啟動或停機(jī)過程中，在工作電源不能供電的工況下（如首臺機(jī)組啟動）為該機(jī)組的廠用負(fù)荷提供的電源。因此，啟動電源實質(zhì)上也是一個備用電源。目前，我國對200MW及以上的大型發(fā)電機(jī)組，為了確保機(jī)組安全和廠用電的可靠才設(shè)置啟動電源，且以啟動電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱為啟動/備用電源。當(dāng)前第17頁\共有62頁\編于星期六\2點(3)備用電源的備用方式

①明備用：是指設(shè)有專門的備用變壓器，當(dāng)某個廠用工作電源故障退出后，備用電源自動投入，恢復(fù)對該廠用母線段的供電。這種備用方式，備用電源容量應(yīng)等于最大一臺工作變壓器的容量。大型火電廠廠用負(fù)荷很大，廠用工作變壓器的容量也很大，通常采用明備用方式。②暗備用：是指不另設(shè)專門的備用變壓器，工作變壓器之間互為備用。這種備用方式，需要將每臺工作變壓器的容量加大，正常運行時均在輕載狀態(tài)下運行。廠用負(fù)荷較小，廠用工作變壓器的容量也較小時可采用這種方式，如中小型水電廠和降壓變電站通常采用暗備用方式。注意：暗備用方式一般不在火電廠特別是大中型火電廠中使用。當(dāng)前第18頁\共有62頁\編于星期六\2點(4)對啟動/備用電源的基本要求1)該電源應(yīng)從與廠用電源相對獨立的系統(tǒng)引接，所引接的系統(tǒng)應(yīng)有兩個以上電源，并具有足夠的容量。2)為保證廠用電源的質(zhì)量，當(dāng)啟動/備用變壓器的阻抗大于10.5%，或所接系統(tǒng)的電壓波動超過±5%時，應(yīng)考慮采用有載調(diào)壓設(shè)施。3)啟動/備用電源操作靈活，電源的布置和接線需與施工、調(diào)試電源綜合考慮，一般在首臺機(jī)組啟動前建成。(5)高壓廠用備用電源的引接方式

1)對中小容量機(jī)組發(fā)電廠，當(dāng)有發(fā)電機(jī)電壓母線時，可由該母線引接一個備用電源，接線如圖5?2a所示。到各廠用母線a有機(jī)端電壓母線圖5?2備用電源的引接當(dāng)前第19頁\共有62頁\編于星期六\2點

2)當(dāng)無發(fā)電機(jī)電壓母線時，由高壓母線中電源可靠的最低一級電壓母線引接，如圖5?2b所示，或由聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接，并應(yīng)保證在全廠停電的情況下，能從外部電力系統(tǒng)取得足夠的電源。到各機(jī)組廠用母線到高壓母線b無機(jī)端電壓母線圖5?2備用電源的引接3)當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路供電。4）全廠有兩個及以上高壓廠用備用或啟動/備用電源時，應(yīng)引自兩個相對獨立的電源。200MW以下機(jī)組采用單元接線，高壓廠用工作變壓器的數(shù)量在5臺及以上時，可設(shè)置兩臺高壓廠用啟動/備用變壓器，兩臺變壓器的二次側(cè)宜相互連接。容量為200~300MW的機(jī)組，每兩臺機(jī)組可設(shè)一臺高壓啟動/備用變壓器。當(dāng)前第20頁\共有62頁\編于星期六\2點3.事故保安電源(1)事故保安電源

對200MW及以上的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)廠用工作電源和備用電源都消失時，為保證事故狀態(tài)下安全停機(jī)，事故消除后又能及時恢復(fù)機(jī)組運行，應(yīng)設(shè)置事故保安電源。事故保安電源有以下幾種類型：①蓄電池組以及逆變器或逆變機(jī)組；②采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機(jī)組；③對于300MW及以上的發(fā)電機(jī)組還應(yīng)由110kV及以上電網(wǎng)引入獨立可靠的外部電源，作為事故備用保安電源。(2)事故保安電源接線1)交流事故保安電源通常都采用380/220V電壓，每臺機(jī)組設(shè)置一段事故保安母線，采用單母線接線。每2臺發(fā)電機(jī)組設(shè)置1臺柴油發(fā)電機(jī)組作為事故保安電源。2)熱工儀表和自動裝置等要求不間斷供電的負(fù)荷，則由直流逆變器(每臺機(jī)組設(shè)置一段)供電，電壓為220V。當(dāng)前第21頁\共有62頁\編于星期六\2點第三節(jié)發(fā)電廠和變電站的廠（站）用電典型接線分析圖5?3小容量火電廠的廠用電接線(2)中型熱電廠的廠用電接線圖5?4中型熱電廠的廠用電接線

1.熱電廠的廠用電接線(1)小容量火電廠的廠用電接線圖當(dāng)前第22頁\共有62頁\編于星期六\2點(3)300MW汽輪機(jī)高壓廠用電接線1)高壓廠用電接線方式有兩種接線方案：方案I不設(shè)高壓公用負(fù)荷母線段方案II設(shè)置高壓公用負(fù)荷母線段當(dāng)前第23頁\共有62頁\編于星期六\2點2)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電系統(tǒng)接線

高壓廠用接線方式采用方案II圖5?6某大型火電廠2×300MW機(jī)組廠用電系統(tǒng)接線

當(dāng)前第24頁\共有62頁\編于星期六\2點2.水力發(fā)電廠的廠用電接線

水電廠廠用電比同容量的熱電廠簡單，它可分為兩類：機(jī)組自用電和全廠公用電。1)機(jī)組自用電：指機(jī)組或發(fā)變單元所需要的負(fù)荷。2)全廠公用電：為全廠公共用電的廠用負(fù)荷。圖5?7某水力發(fā)電廠的廠用電接線當(dāng)前第25頁\共有62頁\編于星期六\2點3.核電廠的廠用電接線

核電廠對廠用電的要求比常規(guī)火電廠要高的多，主要體現(xiàn)在以幾個方面：1）核電廠配備有監(jiān)視測量儀表及自動化裝置以保證可靠地控制與監(jiān)視核反應(yīng)，同時其工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的所有機(jī)械設(shè)備都必須可靠地工作。2）核電廠在運行過程中，會產(chǎn)生氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)放射性廢物，存在處理和儲存問題，需要增加相應(yīng)的廠用設(shè)備來進(jìn)行廢物的收集、運輸、儲存和加工，如相應(yīng)的泵和風(fēng)機(jī)。3）事故狀態(tài)下放射性物質(zhì)的排放將急劇增加，在緊急停堆后，反應(yīng)堆仍能不斷釋放余熱，需對反應(yīng)堆持續(xù)冷卻以防止反應(yīng)堆被破壞，因此給安全設(shè)施供電的應(yīng)急母線電源不能間斷工作。當(dāng)前第26頁\共有62頁\編于星期六\2點廠用設(shè)備功能分為三類：①核電廠運行所必須的，但在停堆后可以停電的廠用設(shè)備。這部分設(shè)備僅由工作電源供電。②核電廠運行所必須的，但在停堆后可以持續(xù)供電的廠用設(shè)備。這部分設(shè)備正常狀態(tài)下由工作電源供電；一旦工作電源停電，由備用電源供電。③執(zhí)行安全措施的廠用設(shè)備。這部分設(shè)備正常狀態(tài)下由工作電源供電；一旦工作電源停電，由備用電源供電；工作電源和備用電源全部停電時，由柴油發(fā)電機(jī)供電。當(dāng)前第27頁\共有62頁\編于星期六\2點圖5?8某核電廠廠用電系統(tǒng)

當(dāng)前第28頁\共有62頁\編于星期六\2點4.變電站的站用電接線圖5?9某大型變電站站用電系統(tǒng)當(dāng)前第29頁\共有62頁\編于星期六\2點第四節(jié)廠用變壓器的選擇

廠用變壓器的選擇主要考慮高壓廠用工作變壓器和啟動/備用變壓器的選擇，其選擇內(nèi)容包括變壓器的臺數(shù)、型式、額定電壓、容量和阻抗。1.廠用負(fù)荷的計算1.1按使用機(jī)會分類1）“經(jīng)?！笔褂玫挠秒娫O(shè)備(負(fù)荷)：每天都會使用。2）“不經(jīng)?！笔褂玫挠秒娫O(shè)備：不一定每天使用。經(jīng)常、不經(jīng)常：主要用來表征該類設(shè)備電動機(jī)的使用機(jī)會。1.2按每次使用時間的長短分類1）“連續(xù)”運行：每次使用時，2小時以上。2）“短時”運行：每次使用時，2小時以下。3）“斷續(xù)”運行：斷斷續(xù)續(xù)使用。連續(xù)、短時和斷續(xù)：用來區(qū)分該類設(shè)備每次使用時間的長短。當(dāng)前第30頁\共有62頁\編于星期六\2點1.3廠用負(fù)荷計算要正確選擇廠用變壓器的容量，首先統(tǒng)計廠用主要用電設(shè)備的數(shù)量、容量，按照主機(jī)滿負(fù)荷發(fā)電的要求及廠用母線分段的原則計算廠用變壓器的容量。選擇廠用電源容量時，應(yīng)按機(jī)組的輔機(jī)可能出現(xiàn)的最大運行方式計算。1.3.1計算原則1）經(jīng)常而連續(xù)運行的設(shè)備容量應(yīng)全部計入。2）機(jī)組運行時，不經(jīng)常而連續(xù)運行的設(shè)備設(shè)備容量也應(yīng)全部計入。3）經(jīng)常而短時及經(jīng)常而斷續(xù)運行的設(shè)備應(yīng)適當(dāng)計入；不經(jīng)常而短時及不經(jīng)常而斷續(xù)運行的設(shè)備應(yīng)不予計算。但由電抗器供電的應(yīng)全部計入。4）由同一廠用電源供電的互為備用的設(shè)備，只計算運行部分。但對于分裂變壓器，分別計算其高、低壓繞組的負(fù)荷。當(dāng)兩低壓分裂繞組接有互為備用的設(shè)備時，高壓繞組的容量只計入運行部分，低壓繞組的容量則應(yīng)分別計入運行部分。當(dāng)前第31頁\共有62頁\編于星期六\2點1.3.1計算原則1）經(jīng)常而連續(xù)運行的設(shè)備容量應(yīng)全部計入。2）機(jī)組運行時，不經(jīng)常而連續(xù)運行的設(shè)備設(shè)備容量也應(yīng)全部計入。3）經(jīng)常而短時及經(jīng)常而斷續(xù)運行的設(shè)備應(yīng)適當(dāng)計入；不經(jīng)常而短時及不經(jīng)常而斷續(xù)運行的設(shè)備應(yīng)不予計算。但由電抗器供電的應(yīng)全部計入。4）由同一廠用電源供電的互為備用的設(shè)備，只計算運行部分。但對于分裂變壓器，分別計算其高、低壓繞組的負(fù)荷。當(dāng)兩低壓分裂繞組接有互為備用的設(shè)備時，高壓繞組的容量只計入運行部分，低壓繞組的容量則應(yīng)分別計入運行部分。當(dāng)前第32頁\共有62頁\編于星期六\2點5）由不同廠用電源供電的互為備用的設(shè)備容量，應(yīng)全部計入。6）對于分裂電抗器，分別計算高、低壓側(cè)繞組及每臂中通過的負(fù)荷。1.3.2.廠用負(fù)荷計算(1)換算系數(shù)法換算系數(shù)按下式計算(也可取表5-2所列的數(shù)值)式中K

m——

同時系數(shù)；

KL——

負(fù)荷率；η

——

電動機(jī)的效率；——

電動機(jī)的功率因數(shù)。當(dāng)前第33頁\共有62頁\編于星期六\2點根據(jù)換算系數(shù)K和電動機(jī)的計算功率P(kW)，便可求得廠用計算負(fù)荷S(kVA)，即S

=Σ(

K

P

)用電設(shè)備的計算功率P應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的運行方式及特點確定：①對經(jīng)常、連續(xù)運行和不經(jīng)常、連續(xù)運行的電動機(jī)，功率P

N應(yīng)全部計入，即P

=

PN②對經(jīng)常短時運行和經(jīng)常斷續(xù)運行的電動機(jī)，其計算功率為P=0.5PN③對不經(jīng)常、短時及不經(jīng)常、斷續(xù)運行的電動機(jī)可不計入廠用變壓器容量，即P=0注意：這些設(shè)備如果經(jīng)過電抗器供電，則要記入。當(dāng)前第34頁\共有62頁\編于星期六\2點④對中央修配廠的計算功率，通常按下式計算：P

=

0.14P∑+

0.4P∑5

P∑——全部電動機(jī)額定功率總和(kW)；P∑5——其中最大5臺電動機(jī)額定功率之和(kW)。⑤在煤場機(jī)械負(fù)荷中，應(yīng)對中、小型機(jī)械和大型機(jī)械分別計算：中、小型機(jī)械P

=

0.35P∑+

0.6P∑3

卸煤翻車機(jī)系統(tǒng)P

=

0.22P∑+

0.5P∑5

輪斗機(jī)系統(tǒng)P

=

0.13P∑+

0.3P∑5

P∑3和P∑5代表其中最大3臺和最大5臺電動機(jī)額定功率之和(kW)。⑥照明負(fù)荷等于照明負(fù)荷安裝容量Pi(kW)與需要系數(shù)kd(一般取0.8～1.0)的乘積，即P

=

kd

P

i

當(dāng)前第35頁\共有62頁\編于星期六\2點(2)軸功率法軸功率法的算式：Km——同時率，新建電廠取0.9，擴(kuò)建電廠取0.95Pmax——最大運行軸功率(kW)η——對應(yīng)于軸功率的電動機(jī)效率cosφ——對應(yīng)于軸功率的電動機(jī)的功率因數(shù)∑SL——低壓廠用計算負(fù)荷之和(kV.A)當(dāng)前第36頁\共有62頁\編于星期六\2點2）連接組別的選擇，宜使同一電壓級的廠(站)用工作、備用變壓器輸出電壓的相位一致。3）變壓器阻抗及調(diào)壓形式的選擇，宜使在引接點電壓及廠(站)用電負(fù)荷正常波動范圍內(nèi)，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的±5%。4）變壓器的容量必須保證廠用機(jī)械設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。2.廠用變壓器選擇的基本原則1）變壓器一、二次側(cè)額定電壓應(yīng)分別與引接點和廠(站)用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)。當(dāng)前第37頁\共有62頁\編于星期六\2點3.廠用變壓器的選擇3.1額定電壓廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引接處的電壓確定，變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。當(dāng)前第38頁\共有62頁\編于星期六\2點3.廠用變壓器的選擇3.2工作變壓器的臺數(shù)和型式①當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級時，一般分2段；對于200MW以上機(jī)組可分4段；②當(dāng)10kV與3kV電壓等級同時存在時，則分4段，10kV和3kV各2段。③當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級時，高壓廠用工作變壓器可選用1臺全容量的低壓分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供2段母線，或選用2臺50%容量的雙繞組變壓器，分別供2段母線。④對于200MW以上機(jī)組，高壓廠用工作變壓器可選用2臺低壓分裂繞組變壓器，分別引接4段母線；當(dāng)10kV與3kV電壓等級同時存在時，高壓廠用電可選用2臺50%容量的三繞組變壓器，分別引接4段母線。當(dāng)前第39頁\共有62頁\編于星期六\2點3.3.廠用變壓器的容量變壓器的容量必須滿足廠用負(fù)荷從電源獲得足夠的功率。高壓廠用工作變壓器的容量：按高壓廠用電計算負(fù)荷的110％與低壓廠用電計算負(fù)荷之和進(jìn)行選擇。低壓廠用工作變壓器的容量：留有10％左右的裕度。當(dāng)前第40頁\共有62頁\編于星期六\2點2)分裂繞組變壓器的計算高壓繞組低壓繞組式中：SC為廠用變壓器分裂繞組計算負(fù)荷（kV·A）；SHR為廠用變壓器高壓繞組重復(fù)計算的計算負(fù)荷（kV·A）；SLR為廠用變壓器低壓繞組重復(fù)計算的計算負(fù)荷（kV·A）。(1)廠用高壓工作變壓器容量選擇

1)當(dāng)廠用變壓器為雙繞組變壓器時，其容量按下式計算：ST≥1.1SH+

SL

式中：SH為廠用電高壓計算負(fù)荷之和(按S

=Σ(KP)計算)；SL為廠用電低壓計算負(fù)荷之和(按S=Σ(KP)計算)3.3.廠用變壓器的容量當(dāng)前第41頁\共有62頁\編于星期六\2點(2)廠用備用變壓器容量。

高壓廠用備用變壓器或啟動變壓器應(yīng)與最大一臺高壓廠用工作變壓器的容量相同；低壓廠用備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺低壓廠用工作變壓器容量相同。(3)低壓廠用工作變壓器容量計算STL≥SL/Kθ式中：SL為相應(yīng)廠用低壓工作變壓器低壓側(cè)計算負(fù)荷(kV·A)；Kθ為變壓器溫度修正系數(shù)，一般對裝于屋外或由屋外進(jìn)風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，可取=1，但宜將小間進(jìn)出風(fēng)溫差控制在10℃以內(nèi)，對由主廠房進(jìn)風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，當(dāng)溫度變化較大時，隨地區(qū)而異，應(yīng)當(dāng)考慮溫度進(jìn)行修正。

廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負(fù)荷的因素外還應(yīng)考慮：①電動機(jī)自啟動時的電壓降；②變壓器低壓側(cè)短路容量；③留有一定的備用裕度。當(dāng)前第42頁\共有62頁\編于星期六\2點3.4廠用變壓器的阻抗變壓器的阻抗是廠用工作變壓器的一項重要指標(biāo)。廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大(限制變壓器低壓側(cè)的短路容量，不影響開關(guān)設(shè)備的選型)，一般要求阻抗應(yīng)大于10%，但是阻抗過大會影響廠用電動機(jī)的自啟動(措施：采用分裂繞組變壓器)。分裂繞組變壓器：正常工作時，阻抗較??；分裂繞組出口短路時，阻抗較大。當(dāng)前第43頁\共有62頁\編于星期六\2點1.1電力拖動方程

電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Me(N?m)克服機(jī)械負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩Mm(N?m)后的剩余轉(zhuǎn)矩，便會使機(jī)械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生加速運動，其旋轉(zhuǎn)運動方程為電動機(jī)的機(jī)械角速度Ω(rad/s)

＝2πn/60。機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量J(kg?m2)常采用飛輪慣量GD

2(n?m2)來表示，即式中：第五節(jié)廠用電動機(jī)的選擇和自啟動校驗1.廠用設(shè)備的機(jī)械特性和電力拖動方程當(dāng)前第44頁\共有62頁\編于星期六\2點1)Me＝Mm時，dn/dt=0，則n=0或n=常數(shù)，拖動系統(tǒng)(電動機(jī))處于靜止或穩(wěn)定運行狀態(tài)(等速旋轉(zhuǎn))；2)Me＞Mm時,dn/dt＞0,拖動系統(tǒng)處于加速狀態(tài)；3)Me＜Mm時,dn/dt＜0,拖動系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。電動機(jī)的工作狀態(tài)：電動機(jī)的動態(tài)運動過程機(jī)械設(shè)備的機(jī)械特性，指機(jī)械設(shè)備的阻轉(zhuǎn)矩(或稱負(fù)載轉(zhuǎn)矩)Mm

與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系。當(dāng)前第45頁\共有62頁\編于星期六\2點(1)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：即該設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(阻轉(zhuǎn)矩)M*m與轉(zhuǎn)速n*無關(guān)，M*m＝f(n*)特性為一水平直線。(2)非線性轉(zhuǎn)矩負(fù)載：該類設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方或高次方成比例，如圖5-10中曲線2所示。非線性負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性可用下式表示

圖5-10負(fù)載特性曲線

1.2負(fù)載特性

發(fā)電廠中廠用機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性可歸納為兩種類型。當(dāng)前第46頁\共有62頁\編于星期六\2點1.3異步電動機(jī)的機(jī)械特性

異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Me與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，即M*e＝f(n*)，如圖5-11所示。5-11異步電動機(jī)的機(jī)械特性廠用機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的兩種類型電磁轉(zhuǎn)矩=負(fù)載轉(zhuǎn)矩，拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行。當(dāng)前第47頁\共有62頁\編于星期六\2點2.廠用電動機(jī)的選擇

發(fā)電廠中使用的電動機(jī)有異步電動機(jī)、同步電動機(jī)和直流電動機(jī)三類，其中使用最多的是異步電動機(jī)，特別是鼠籠式異步電動機(jī)。(1)異步電動機(jī)2.1電動機(jī)的類型(3)直流電動機(jī)(2)同步電動機(jī)2.2電動機(jī)的選擇

廠用電動機(jī)主要根據(jù)功率大小、啟動轉(zhuǎn)矩要求和調(diào)速要求進(jìn)行合理選擇。當(dāng)前第48頁\共有62頁\編于星期六\2點（1）型式選擇廠用電動機(jī)一般都采用交流電動機(jī)。要求在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速及當(dāng)廠用交流電源消失后仍要求工作的設(shè)備才選擇直流電動機(jī)。對反復(fù)、重載啟動或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機(jī)械，選用線繞式電動機(jī)或同步電動機(jī)。對200MW以上機(jī)組的大容量輔機(jī)，為了提高運行的經(jīng)濟(jì)性可采用雙速電動機(jī)。廠用電動機(jī)的防護(hù)型式應(yīng)與周圍環(huán)境條件相適應(yīng)：開啟式；防護(hù)式；封閉式；防爆式。2.廠用電動機(jī)的選擇

當(dāng)前第49頁\共有62頁\編于星期六\2點（2）容量選擇電動機(jī)的電壓應(yīng)與廠用供電網(wǎng)絡(luò)電壓相一致；電動機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足被拖動機(jī)械設(shè)備的要求；電動機(jī)的額定容量PN必須滿足在額定電壓和額定轉(zhuǎn)速下滿載工作的機(jī)械設(shè)備的軸功率Ps，并留有適當(dāng)?shù)膬洌碢N≥Ps

式中：PN為電動機(jī)額定容量(kW)；PS為被拖動機(jī)械設(shè)備軸功率(kW)當(dāng)前第50頁\共有62頁\編于星期六\2點電動機(jī)的自啟動:廠用電系統(tǒng)中運行的電動機(jī)，當(dāng)突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速就會下降，甚至?xí)Ｖ惯\行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電動機(jī)失去電壓以后，不與電源斷開，在很短時間(一般在0.5～1.5s)內(nèi)，廠用電壓又恢復(fù)或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時，電動機(jī)惰行尚未結(jié)束，又自動啟動恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運行，這一過程稱為電動機(jī)的自啟動。2.3電動機(jī)的自啟動校驗當(dāng)前第51頁\共有62頁\編于星期六\2點1.自啟動的分類：失壓自啟動：運行中突然出現(xiàn)事故。廠用電壓降低，當(dāng)電壓恢復(fù)時形成自啟動?？蛰d自啟動：備用電源空載，自動投入失去電源的工作母線段時形成的自啟動。帶負(fù)荷自啟動：備用電源已帶一部分負(fù)荷，又自動投入失去電源的工作母線段時形成的自啟動。2.電動機(jī)自啟動時的臨界電壓

廠用工作電源考慮廠用備用(啟動)電源考慮電動機(jī)自啟動時的臨界電壓指電動機(jī)開始出現(xiàn)惰行時的電壓最高值，也就是最大轉(zhuǎn)矩M*emax等于額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩（M*m＝1）的電壓，又稱為U*cr。當(dāng)前第52頁\共有62頁\編于星期六\2點

異步電動機(jī)的M*emax與電動機(jī)的型式和種類有關(guān)，約為1.8～2.4，所以臨界電壓U*cr為0.64～0.75，即電壓下降到額定值的64%～75%時，電動機(jī)就開始惰行。規(guī)定：電動機(jī)正常啟動時，廠用母線電壓的最低允許值為額定電壓的80%，電動機(jī)端電壓最低值為額定電壓的70%。表5-3

異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩M*e與其端電壓的平方U*2成正比。隨著電壓下降，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩急劇下降。當(dāng)U*下降至0.7時，其最大轉(zhuǎn)矩M*emax相應(yīng)變?yōu)?0.7)2×2＜1，若電動機(jī)所拖動的機(jī)械為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即M*m＝1，則此時剩余轉(zhuǎn)矩已變?yōu)樨?fù)值，電動機(jī)受到制動而減速，進(jìn)入不穩(wěn)定運行區(qū)，最終停轉(zhuǎn)。圖5-12電磁轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)前第53頁\共有62頁\編于星期六\2點3.電動機(jī)自啟動校驗自啟動時產(chǎn)生的問題?為什么要進(jìn)行電動機(jī)的自啟動校驗?電動機(jī)自啟動校驗有電壓校驗和容量校驗兩種方法。電壓校驗單臺電動機(jī)自啟動或成組電動機(jī)自啟動母線電壓校驗電動機(jī)經(jīng)高壓廠用變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動母線電壓校驗當(dāng)前第54頁\共有62頁\編于星期六\2點Ⅰ.電動機(jī)自啟動的廠用母線電壓校驗

(1)單臺電動機(jī)自啟動或成組電動機(jī)自啟動廠用母線電壓校驗。圖5-13所示為一組電動機(jī)在廠用高壓母線上進(jìn)行自啟動的電路及其等效電路。從等效電路可得如下關(guān)系

根據(jù)串聯(lián)分壓得自啟動開始瞬間，高壓廠用母線電壓為：圖5-13廠用高壓母線自啟動校驗

當(dāng)前第55頁\共有62頁\編于星期六\2點電動機(jī)的啟動電流倍數(shù)為K與啟動瞬間的電抗x*m的關(guān)系：

x*m=1/K對于成組電動機(jī)，如果所有自啟動電動機(jī)取一平均的啟動電流倍數(shù)Kav，全部電動機(jī)的總?cè)萘繛镾mΣ(kVA)，廠用變壓器的容量為St(kVA)，則全部電動機(jī)經(jīng)折算后的等值電抗標(biāo)幺值（以St為基準(zhǔn)）可寫為代入得式中PmΣ——參加自啟動電動機(jī)總功率(kW)；ηcosφ——電動機(jī)的效率與功率因數(shù)的乘積，一般取0.8；(5-9)高壓母線在自啟動時母線電壓與參加啟動的電動機(jī)容量成反比，同時與高壓主變的阻抗成反比。當(dāng)前第56頁\共有62頁\編于星期六\2點若高壓廠用變壓器為分裂繞組變壓器，假設(shè)高壓繞組容量為S1N，分裂繞組容量為S2N，則可由分裂繞組容量作為容量的基準(zhǔn)值，此時廠高壓變壓器阻抗x*t1和電動機(jī)容量S*mΣ分