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第五章第五章 厂用电接线及设计厂用电接线及设计 通过本章学习，掌握厂用电率，厂用电负荷分类以及对厂用电接线的基本要求和厂用电接线设计原则，了解不同类型发电厂的厂用电接线及特点。学习目的：学习目的：第五章第五章 厂用电接线及设计厂用电接线及设计 现代的火力发电厂和水力发电厂的生产过程完全是机械化和自动化的，因此需要许多机械为发电厂的主要设备（锅炉、汽轮机、发电机等）和辅助设备服务，这些机械称为厂用机械。火力发电厂中使用的厂用机械要比水力发电厂多。第一节第一节 概述概述 1.火力发电厂的厂用机械 第一节第一节 概述概述 一、厂用机械 1）煤场中用来卸煤或在煤场范围内运煤的机械）煤场中用来卸煤或在煤场范围内运煤的机械 如：抓斗起重机、扒煤机、推煤机等。2）将煤从煤场送到碎煤机，然后再送到锅炉的机械）将煤从煤场送到碎煤机，然后再送到锅炉的机械 如：加煤斗升降机、链斗运煤机、输煤皮带等。3）碎煤机械）碎煤机械 如：煤筛、碎煤机等。4）制造煤粉的机械）制造煤粉的机械 如：给煤机、磨煤机、排粉机、螺旋式输粉机等。5）为锅炉服务的机械）为锅炉服务的机械 如：给粉机、鼓风机、引风机、给水泵、除灰泵等。6）为汽轮发电机组服务的机械）为汽轮发电机组服务的机械 如：凝结水泵、循环水泵等。7）为变压器冷却服务的机械）为变压器冷却服务的机械 如：通风机、油泵、水泵等。8）供热装置的机械）供热装置的机械 如：加热网给水泵、凝结水泵等。9）其它辅助机械）其它辅助机械 如：油泵、消防泵，生产场所得通风机、电除尘器，蓄电池组充电用的充电机组或整流设备、发电机的备用励磁机等。10）其它辅助车间用的机械）其它辅助车间用的机械 如：化学车间、修配场、仓库等方面的机械等。1.I类负荷 三、厂用电负荷的分类 短时（手动切换恢复供电所需的时间）停电将影响人身或设备安全，使机组运行停顿或发电量大幅下降的负荷。如火力发电厂中的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等，以及水力发电厂中的调速器、压油泵、润滑油泵等。接有I类负荷的高、低压厂用母线，应设置备用电源。当一个电源断电后，另一个电源就立即自动投入。三、厂用电负荷的分类 2.II类负荷 允许短时停电（几秒至几分钟），但较长时间停电有可能损耗设备或影响机组正常运行的负荷。如火力发电厂中的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤机械和化学水处理设备等，以及水力发电厂中的漏油泵、水轮机上盖排水泵、整流设备、吊车、照明设备等。II类负荷一般由两段母线供电，采用手动切换。3.III类负荷 三、厂用电负荷的分类 长时间停电不会直接影响生产的负荷。如试验室和中央修配厂的用电设备等。III类负荷一般由一个电源供电。5.不间断供电负荷（0I类）三、厂用电负荷的分类 在机组运行期间，以及正常或事故停机过程中设置在停机后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷，称为不间断供电负荷。如实时控制用的计算机、热工保护、自动控制和调节装置。一般采用由蓄电池供电或配备数控的静态逆变装置。火力发电厂中一般都设有2台及以上厂用高压变压器和厂用低压变压器，以满足厂用电负荷的需要。而在水力发电厂和变电所则只 设厂(所)用低压变压器。一般把厂用变压器以下所有的厂用电负荷供电网络称为厂用电系统。小知识：第二节第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式厂用电接线的设计原则和接线形式 一、厂用电接线的要求 1、各机组的厂用电系统应是独立的；2、全厂公用性负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线；3、充分考虑发电厂各种运行方式下的供电要求，尽可能使切换操作简便，启动电源能在短时间内投入；4、充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少、改变接线和更换设备。5、200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。第二节第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式厂用电接线的设计原则和接线形式 二、厂用电的设计原则 可靠性可靠性 还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接方式、厂用电接线形式等问题进行分析论证。灵活性灵活性 经济性经济性 第二节第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式厂用电接线的设计原则和接线形式 三、厂用电系统电压等级的确定 为简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。厂用电或所用电常用的电压等级：低压厂用电：0.4kV 高压厂用电：3、6、10kV 三、厂用电系统电压等级的确定 1、3kV电压等级供电的优点电压等级供电的优点 3kV电动机效率比6kV电动机约高1%15%，价格约低20%；3kV电动机的最小容量比6kV电动机小，可将75kW以上的电动机接到3kV电压母线上，从而使0.4kV低压厂用变压器容量和台数减少；由于减少380V电动机数量，使较大截面的电缆数量减少，从而减少了有色金属消耗量。三、厂用电系统电压等级的确定 2、6kV电压等级供电的优点电压等级供电的优点 对同样的厂用电系统，6kV网络不仅节省有色金属及费用，而且短路电流也较小；6kV电动机的功率可以制造的较大，可以满足大容量负荷要求；发电机电压若为6kV时，可以省去高压常用变压器，直接由发电机电压母线经电抗器供电，采用电抗器可防止厂用电系统故障威胁主系统，并限制厂用电系统短路电流。三、厂用电系统电压等级的确定 3、10kV电压等级供电的优点电压等级供电的优点 10kV电动机的功率可制造的更大一些，可满足更大容量负荷的需求；适应于300MW以上大容量发电机组，但不能作为单一厂用电压，因为不能满足全厂所有工业电动机的要求。三、厂用电系统电压等级的确定 4、实际经验表明（1）火电厂电压等级及电机选择举例）火电厂电压等级及电机选择举例 600MW机组可采用两种供电方式：2002000kW的电动机采用3kV；（1）采用6kV一级高压厂用电；（2）采用3kV和10kV两级高压厂用电；大于2000kW以下的电动机采用10kV。小于200kW以下的电动机采用380V。具体采用哪种方式，要进行技术经济论证。三、厂用电系统电压等级的确定 4、实际经验表明（2）水电厂电压等级选择：）水电厂电压等级选择：通常只设380/220V一种厂用电压等级。但是，坝区和水利枢纽一般距厂区较远，可能有些大型机械。如闸门启闭装置、航运使用的船闸或升降机等设施用电，常需另设专用坝区变压器，以610kV电压供电。（3）中小容量发电厂或变电所电压等级选择：）中小容量发电厂或变电所电压等级选择：一般电动机容量都不大，只采用380/220V电压等级即可。每台厂（所）低压变压器的容量最大不宜超过750kVA。四、厂用供电电源及其引接方式（1）工作电源（2）备用电源和启动电源 厂用电源（3）事故保安电源 可由发电机电压回路通过厂用高压变压器或电抗器取得。特点：这种引接方式，操作简单、调度方便，投资和运行费用都较低。即使发电机组全部停止运行，仍可以从电力系统倒送电能给厂用电源。1、工作电源 必须供电可靠，工作电源应不少于两个！（1）高压厂用电源引接方式：主要用于工作电源因事故或检修而失电时，代替工作电源，起后备作用。一般是指机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供的电源。2、备用电源和启动电源 厂用备用电源：启动电源：启动电源适用于200MW以上大型发电机组，且以启动电源兼做事故备用电源，统称启动（备用）电源。要求：备用电源具有要求：备用电源具有供电独立性供电独立性，并具有足够的供电容量，最好能，并具有足够的供电容量，最好能与电与电力系统紧密联系力系统紧密联系，在，在全厂停电情况下仍能从系统获得厂用电源全厂停电情况下仍能从系统获得厂用电源。从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器(或电抗器)引接。（1）备用电源的引接方式）备用电源的引接方式 从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量。从与电力系统联系紧密、供电可靠的一级电压母线引接。当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源。这样，可能因采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而致使经济性较差，但可靠性较高。（2）备用电源的设置方式）备用电源的设置方式 五、厂用电接线示意图 六、厂用电接线的基本形式 2、低压厂用母线的接线、低压厂用母线的接线（1）对大型发电厂，常采用按炉分段原则；（2）对中小型发电厂，则根据实际厂用低压负荷大小和重要程度，一般全厂只分为二段或三段。（1）应根据负荷容量及对供电可靠性要求，分别接在各段母线上，但是要适当集中。（3）同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线，便于运行管理和检修。3、全厂公用性负荷：、全厂公用性负荷：（2）当公用负荷较多、容量较大时。可设置公用母线段，但对相同的I类公用电动机不应全部接在同一母线上。第三节 不同类型发电厂的厂用电接线 一、火电厂的厂用电接线 火力发电厂的机、炉以及燃料运输和煤粉制备等系统，辅助机械较多，容量大，范围广。多采用6kV和380/220V两级电压，以单母线接线形式单母线接线形式组成厂用电系统，根据按炉分段原则按炉分段原则分配厂用各级负荷。一、火电厂的厂用电接线 300MW机组高压厂用电接线 公用负荷分接于不同机组变压器上，供电可靠性高，投资省。方案1：不设公用负荷母线段 机组工作母线清洗时，将影响公用负荷的备用。机组1发电时，必须安装好机组2的厂用配电装置。优点：缺点：二、水电厂的厂用电接线 1、对于中小型水力发电厂，厂用电母线一般都采用单母线单母线分段，且只分两段。分段，且只分两段。两台厂用变压器以暗备用方式暗备用方式向两段母线供电。2、对于大型水力发电厂，厂用电母线则按机组台数分段按机组台数分段，每段由单独厂用变压器供电，并设置专用的备用变压器设置专用的备用变压器。第四节 厂用变压器的选择 一、了解发电厂主要厂用负荷及运行方式 1、主要厂用负荷 发电厂的主要厂用负荷包括全厂机、炉、电、燃、运等用电设备。与发电厂的类型、容量、燃料种类和供水条件等因素有关。每天都要使用的负荷。2、厂用负荷运行方式：“经常”“不经常”“短时”“断续”经常：仅在检修、事故或机组启停期间使用的负荷。不经常：“经常”“不经常”主要表征该类负荷的使用机会。负荷每次连续运行在2h以上。连续：负荷每次连续运行在10120min。短时：“连续”“短时”用于区别负荷每次使用时间的长短。负荷反复周期性工作，每个工作周期不超过10min。断续：目的：选择既满足要求且容量又不至于过大的变压器 一、了解发电厂主要厂用负荷及运行方式 二、厂用负荷的统计计算 1、计算原则 1）经常连续运行的负荷应全部计入。如火电厂中用于送风机、排粉机、给水泵、循环水泵。凝结水泵等的电动机。水电厂中用于机组轴承润滑系统用泵、水内冷系统水泵、主变压器冷却器等的电动机。2）连续而不经常运行的负荷应计入。如：火电厂中的充电机、备用励磁机以及用于备用给水泵和事故备用油泵的电动机等；水电厂中的备用励磁机和充电机等。1、计算原则 3）经常而断续运行的负荷应计入。如：火电厂中用于疏水泵、空气压缩机等电动机；水电厂中用于压油泵、漏油泵、水轮机顶盖排水泵、空气压缩机等电动机。4）短时而不经常运行的负荷一般可不计入 5）由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数。6）分裂绕组变压器的高低压绕组负荷应分别计算。如：修理车间的行车、检修用电焊机等。二、厂用负荷的统计计算 2、计算方法 （1）换算系数法 轴功率法 换算系数法)(KPSP S 电动机的计算功率 厂用分段母线上的计算负荷 K 换算系数 二、厂用负荷的统计计算 （2）轴功率法 mKmaxp在最大负荷期间，投入运行的电动机的额定容量之和与全部电动机的总容量之比。同时率 新建电厂取0.9，扩建电厂取0.95 cosLmSospKSmax电机的轴功率是工艺需要电机提供的机械功率，和电机与机械设备的连接方式等有关。最大运行轴功率 对应于轴功率的电动机效率 LS对应于轴功率的电动机功率因数 厂用低压计算负荷