2×300MW汽輪發(fā)電機(jī)組廠用電設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2×300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電接線摘 要 本論文是對(duì)發(fā)電廠廠用電進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要運(yùn)用發(fā)電廠電氣部分，電力系統(tǒng)分析，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)完成。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括廠用電接線設(shè)計(jì)，負(fù)荷分析計(jì)算，變壓器選擇，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)，繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，防雷設(shè)計(jì)等。在嚴(yán)格遵循發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計(jì)原則下，并結(jié)合實(shí)際情況確定了廠用電母線電壓等級(jí)為6KV，利用換算系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷分析計(jì)算，變壓器選擇低壓分裂三繞組變壓器，確定了合適的短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)防雷保護(hù)要求確定避雷器，最后繪制了廠用電接線圖。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠，變壓器，避雷器IDesign of Power Plant of

2、 2×300MW Turbo Generator FactoryAbstractThe paper is designed towards the electricity power plant, using electrical power plants, power system analysis, power system protection and other expertise to complete. Specific design elements including electricity cable plant design, load analysis, the

3、 choice of transformers, motors start checking, relay protection design, lighting protection design and so on. The design follows strictly to the principles of the electrical power plants, combined with the actual situation, identifying the bus voltage electricity plant as 6 KV, using conversion fac

4、tor method to calculate the load, choosing the low-voltage split three winding transformer, fixing the appropriate short-circuit point to calculate the short-circuit current,selecting the arrester according to the requirement of lighting protection, finally drawing the electric wiring diagram. Keywo

5、rd: power plant, transformer, arrester II 目 錄前言.1第1章 廠用電電壓等級(jí)確定及接線設(shè)計(jì).2 1.1廠用電.2 1.2廠用電的電壓等級(jí)確定.2 1.3廠用電接線設(shè)計(jì).4 1.3.1對(duì)廠用電接線的要求.4 1.3.2廠用電接線的基本原則.4 1.3.3廠用電接線形式.4第2章 廠用電負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇.7 2.1廠用電負(fù)荷的分類(lèi).7 2.2廠用電負(fù)荷的計(jì)算原則.10 2.3廠用負(fù)荷的計(jì)算方法.10 2.3.1換算系數(shù)法.10 2.3.2電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率確定.10 2.4廠用變壓器的選擇.14 2.4.1額定電壓.14 2.4.2廠用變壓器的容量 .

6、14第3章 廠用電動(dòng)機(jī)的選擇和自啟動(dòng)校驗(yàn).18 3.1廠用電動(dòng)機(jī)的選擇.18 3.2電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng).18 3.2.1電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)分類(lèi).18 3.2.2電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)廠用母線最低電壓.19 3.2.3電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn).20第4章 短路計(jì)算及電氣設(shè)備選擇.27 4.1短路概念及原因.27 4.2短路后果.27 4.3短路計(jì)算.27 4.3.1短路計(jì)算基本假設(shè).27III 4.3.2短路計(jì)算的規(guī)定.28 4.3.3短路電路計(jì)算的步驟.28 4.4電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn).29 4.4.1電氣設(shè)備選擇的要求和原則.29 4.4.2校驗(yàn)的原則及熱穩(wěn)定條件.30 4.4.3環(huán)境條件.30 4.5電氣設(shè)備的選擇.

7、31 4.5.1斷路器參數(shù)的選擇.31 4.5.2隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)的選擇.31 4.5.3電壓互感器的選擇.32第5章 繼電保護(hù)總體方案和防雷保護(hù).34 5.1主變壓器保護(hù)規(guī)劃.34 5.2變壓器保護(hù).34 5.3母線保護(hù).35 5.4防雷保護(hù)設(shè)計(jì).36 5.4.1雷電過(guò)電壓的形式及危害性.36 5.4.2直擊雷和感應(yīng)雷保護(hù).36 5.4.3雷電波入侵保護(hù).36 5.4.4避雷器的選擇.37結(jié)論.38參考文獻(xiàn).39致謝.40附錄.41IV前 言 廠用電是電廠生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)設(shè)備、附屬設(shè)備、公用設(shè)備及辦公照明等過(guò)程中的消耗用電。在現(xiàn)代電力市場(chǎng)改革背景下,電廠廠用電設(shè)計(jì)關(guān)系到電廠綜合成本控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),

8、關(guān)系到電廠節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中,家庭用電及工業(yè)用電量需求的增加,對(duì)電廠生產(chǎn)能力及生產(chǎn)成本提出了更高的要求。因此現(xiàn)代電廠技術(shù)改造及新建電廠的設(shè)計(jì)中,必須加快廠用電的設(shè)計(jì)與施工管理。在現(xiàn)代科技快速發(fā)展的今天，居民日常用電及生產(chǎn)用電量日益提高。雖然我國(guó)加快了節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施，但是節(jié)能技術(shù)在家電及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果并不理想。針對(duì)現(xiàn)代電力能源需求現(xiàn)狀，我國(guó)加快了電廠的投資與建設(shè)。為了滿足電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)需求、滿足電廠綜合成本控制需求，現(xiàn)代電廠對(duì)廠用電的關(guān)注越來(lái)越高,通過(guò)廠用電控制，實(shí)現(xiàn)電廠綜合生產(chǎn)成本控制目標(biāo)。電廠建設(shè)與技改過(guò)程中必須加強(qiáng)廠用電接線的設(shè)計(jì)與管理。針對(duì)廠用電需求及電

9、廠結(jié)構(gòu)布局對(duì)廠用電接線線路進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足線路損耗降低、滿足輔機(jī)用電需求。作為影響電廠廠用電效率的重要因素,廠用電接線設(shè)計(jì)是減少?gòu)S用電線路損耗的關(guān)鍵,通過(guò)廠用電線路的科學(xué)設(shè)計(jì)能夠有效減少電廠用電的線路損耗,降低電廠綜合生產(chǎn)用電消耗,滿足現(xiàn)代電力市場(chǎng)改革對(duì)電廠生產(chǎn)成本控制的需求。在注重線路設(shè)計(jì)時(shí)，廠用電技改部門(mén)還應(yīng)根據(jù)廠用電負(fù)荷需求進(jìn)行變壓器的選擇，根據(jù)電廠變壓器運(yùn)行環(huán)境及成本控制需求確定變壓器形式，并針對(duì)各輔機(jī)用電需求以及電廠發(fā)展規(guī)劃確定廠用變壓器負(fù)荷。通過(guò)科學(xué)的廠用電接線設(shè)計(jì)及基本原則的遵循，保障電廠運(yùn)行中廠用電的需求，促進(jìn)電廠競(jìng)價(jià)上網(wǎng)戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。3第1章 廠用電電壓等級(jí)確定及接線設(shè)計(jì)1.

10、1 廠用電 發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過(guò)程中，有大量以電動(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、除塵及水處理的正常運(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行、操作、試驗(yàn)、檢修、照明等用電設(shè)備都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。 發(fā)電廠在生產(chǎn)電能的過(guò)程中，一方面向系統(tǒng)輸送電能，另一方面發(fā)電廠本身也在消耗電能。廠用電的電量，大都由發(fā)電廠本身供給，且為重要負(fù)荷。其耗電量的高低與電廠類(lèi)型、機(jī)械化和自動(dòng)化程度、燃料種類(lèi)及其燃燒方式、蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。廠用電系統(tǒng)的可靠性，對(duì)發(fā)電廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行都有直接的影響。任何情況下，廠用電都是最重要

11、的負(fù)荷，必須能滿足發(fā)電廠正常運(yùn)行、事故處理和檢修試驗(yàn)等的需求，盡量縮小廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的影響范圍，避免因此造成全廠停電事故。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。一般凝汽式火電廠廠用電率為5%8%，熱電廠為8%10%，水電廠為0.5%2%。廠用電率是發(fā)電廠的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。降低廠用電率即可降低發(fā)電成本，增大對(duì)系統(tǒng)的售電量，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1.2 廠用電的電壓等級(jí)確定 廠用電的電壓等級(jí)是根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定電壓、廠用電動(dòng)機(jī)的電壓和廠用電供電網(wǎng)絡(luò)的等因素，相互配合，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較確定的。為了簡(jiǎn)化廠用電接線，使運(yùn)行維護(hù)方便，廠用電壓等級(jí)不宜過(guò)多。在發(fā)電廠中，低壓廠

12、用電常采用380V，高壓廠用電電壓有3、6、10KV等。在滿足技術(shù)要求的前提下優(yōu)先采用電壓較低的電動(dòng)機(jī)，以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；大容量的電動(dòng)機(jī)采用較低電壓時(shí)往往并不經(jīng)濟(jì)，為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級(jí)，需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。(1)按發(fā)電機(jī)容量、電壓確定高壓廠用電壓等級(jí)發(fā)電機(jī)組容量在60MW及以下，發(fā)電機(jī)電壓為10.5KV，可采用3KV作為高壓廠用電電壓；發(fā)電機(jī)電壓為6.3KV，可采用6KV作為高壓廠用電電壓。 當(dāng)容量在100300MW時(shí)，宜選用6KV作為高壓廠用電壓。當(dāng)容量在600MW以上時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可采用6KV一級(jí)電壓，也可采用3KV和10KV兩級(jí)電壓作為高壓廠用電壓。 (2)按廠用電動(dòng)

13、機(jī)容量、廠用電供電網(wǎng)絡(luò)確定高壓廠用電壓等級(jí)發(fā)電廠中拖動(dòng)各種廠用機(jī)械設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，容量相差懸殊，從數(shù)千瓦到數(shù)千千瓦，而且和電動(dòng)機(jī)的電壓和容量有關(guān)。在滿足技術(shù)要求的前提下，優(yōu)先采用電壓較低的電動(dòng)機(jī)以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。這是因?yàn)楦邏弘妱?dòng)機(jī)，制造容量大、絕緣等級(jí)高、磁路較長(zhǎng)、尺寸較大、價(jià)格高、空載和負(fù)載損耗均較大，效率較低。但是，結(jié)合廠用電供電網(wǎng)絡(luò)綜合考慮，電壓等級(jí)較高時(shí)，可選擇截面較小的電纜或?qū)Ь€，不僅節(jié)省有色金屬，還能降低供電網(wǎng)絡(luò)的投資?；鹆Πl(fā)電廠采用3KV、6KV和10KV作為高壓廠用電壓，其特點(diǎn)如下。3KV電壓供電的特點(diǎn)3KV電動(dòng)機(jī)和6KV電動(dòng)機(jī)約高1%15%，價(jià)格約低20%；將100KW及以

14、上的電動(dòng)機(jī)接到3KV電壓母線上，100KW以下的電動(dòng)機(jī)一般采用380V，可使低壓廠用變壓器容量和臺(tái)數(shù)減少；由于減少了380V電動(dòng)機(jī)數(shù)量，使較大截面的電纜數(shù)量減少，從而減少了有色金屬消耗量。 6KV電壓供電的特點(diǎn)6KV電動(dòng)機(jī)的功率可制造的較大，200KW以上的電動(dòng)機(jī)采用6KV電壓供電，以滿足大容量負(fù)荷要求；6KV廠用電系統(tǒng)與3KV廠用電系統(tǒng)相比，不僅節(jié)省有色金屬和費(fèi)用，而且短路電路亦較??；發(fā)電機(jī)電壓若為6KV時(shí)，可以省去高壓廠用變壓器，直接由發(fā)電機(jī)電壓母線經(jīng)電抗器供廠用電，以防止廠用電系統(tǒng)故障直接威脅主系統(tǒng)并限制其短路電流。10kV電壓供電的特點(diǎn)10kV電動(dòng)機(jī)的功率可制造得更大一些，以滿足大容量

15、負(fù)荷，例如2000kW以上大容量電動(dòng)機(jī)的要求；1000kW以上的電動(dòng)機(jī)采用10kV電壓供電，比較經(jīng)濟(jì)合理；適用于300MW以上大容量發(fā)電機(jī)組，但不能為單一的高壓廠用電壓，因?yàn)樗荒軡M足全廠所有高壓電動(dòng)機(jī)的要求。 本設(shè)計(jì)2x300MW發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)采用高壓為6KV，低壓為380/220V作為廠用電壓。1.3 廠用電接線設(shè)計(jì)1.3.1 對(duì)廠用電接線的要求 (1)供電可靠，運(yùn)行靈活。廠用負(fù)荷的供電除了正常情況下有可靠的工作電源外，還應(yīng)保證異?；蚴鹿是闆r下有可靠的備用電源，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。另外，由于廠用電系統(tǒng)負(fù)荷種類(lèi)復(fù)雜、供電回路多，電壓變化頻繁，波動(dòng)大，運(yùn)行方式的變化多樣，要求無(wú)論在正常、事故、

16、檢修以及機(jī)組啟停情況下均能靈活地調(diào)整運(yùn)行方式，可靠、不間斷地實(shí)現(xiàn)廠用負(fù)荷的供電。 (2)各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。(3)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。(4)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)間內(nèi)投入。(5)供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。當(dāng)機(jī)組無(wú)法取得正常的工作電源時(shí)，應(yīng)盡量從電力系統(tǒng)取得備用電源，這樣可以保證其與電氣主接線形成一個(gè)整體，一旦機(jī)組故障時(shí)，以便從系統(tǒng)倒送廠用電。(6)充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過(guò)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(guò)渡，

17、盡量減少改變接線和更換設(shè)置。1.3.2 廠用電接線的基本原則 (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)荷由本機(jī)組供電，這樣，當(dāng)廠用電系統(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)廠用電系統(tǒng)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。1.3.3 廠用電接線形式發(fā)電

18、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(fù)荷大多集中在鍋爐的輔助機(jī)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(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段。廠用電各級(jí)電壓母線均采用按鍋爐分段接線方式，具有下列特點(diǎn)： 若某一段母線發(fā)生故障，只影響其對(duì)應(yīng)的一臺(tái)鍋爐的運(yùn)行，使事故影響范圍局限在一機(jī)一爐；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)備的選擇；將同一機(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。隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大，汽輪機(jī)輔機(jī)的容量也越來(lái)越大，如射水泵、凝結(jié)水泵等設(shè)備都進(jìn)入了高壓廠用負(fù)荷的范疇。加之大容量機(jī)組都實(shí)行機(jī)、爐單

19、元集中控制，所以“按鍋爐分段”的原則，實(shí)際已是“按機(jī)組分段”了。 300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電系統(tǒng)有兩種接線方案，如圖1-1所示。圖(a)所示方案1，不設(shè)6KV公用負(fù)荷母線，將全廠公用負(fù)荷（如輸煤、除灰、化水等）分別接在各機(jī)組A、B段母線上；如圖(b)所示方案2，單獨(dú)設(shè)置二段公用負(fù)荷母線，集中供全廠公用負(fù)荷用電，該公用負(fù)荷母線段正常由啟動(dòng)備用變壓器供電。 (a)方案1不設(shè)公用負(fù)荷母線； (b)方案2設(shè)置公用負(fù)荷母線； 圖1-1 高壓廠用電系統(tǒng)供電方案 如圖(a)所示方案1的優(yōu)點(diǎn)是公用負(fù)荷分接于不同機(jī)組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負(fù)荷分接于各機(jī)組工作母線上，機(jī)組工作母線清掃時(shí)

20、，將影響公用負(fù)荷的備用。另外，由于公用負(fù)荷分接于兩臺(tái)機(jī)組的工作母線上，因此，在機(jī)組G1發(fā)電時(shí)，必須也安裝好機(jī)組G2的6kV廠用配電裝置，并由啟動(dòng)/備用變壓器供電。 如圖(b)所示方案2的優(yōu)點(diǎn)：公用負(fù)荷集中，無(wú)過(guò)渡問(wèn)題，各單元機(jī)組獨(dú)立性強(qiáng)，便于各機(jī)組廠用母線清掃。其缺點(diǎn)：由于公用負(fù)荷集中，并因啟動(dòng)/備用變壓器要用工作變壓器作備用（若無(wú)第二臺(tái)啟動(dòng)/備用變壓器作備用時(shí)），故工作變壓器也要考慮在啟動(dòng)/備用變壓器檢修或故障時(shí)帶公用負(fù)荷母線段運(yùn)行。因此，啟動(dòng)/備用變壓器和工作變壓器均較方案1變壓器分支的容量大，配電裝置也增多，投資較大。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用方案1，不設(shè)6KV公用負(fù)荷母線。 第2章 廠用電

21、負(fù)荷計(jì)算及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(dòng)備用變壓器的選擇，其選擇內(nèi)容包括變壓器的臺(tái)數(shù)、型式、額定電壓、容量和阻抗、為了正確選擇廠用變壓器容量，首先應(yīng)對(duì)主要設(shè)備的容量、數(shù)量及其運(yùn)行方式有所了解，并予以分類(lèi)和統(tǒng)計(jì)，最后確定廠用變壓器的容量。2.1 廠用電負(fù)荷的分類(lèi)廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(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，其重要性可分為下列幾類(lèi)： (1)類(lèi)廠用負(fù)荷。凡是屬于單元機(jī)組本身運(yùn)行所必須的負(fù)荷，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)及出力下降的廠用負(fù)荷，都屬于類(lèi)負(fù)荷。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵，

22、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)等。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到兩個(gè)獨(dú)立電源的母線上，當(dāng)一個(gè)電源斷電后，另一個(gè)電源就立即自動(dòng)投入。(2)類(lèi)廠用負(fù)荷。允許短時(shí)停電（幾秒至幾分鐘），恢復(fù)送電后，不致造成生產(chǎn)紊亂，但較長(zhǎng)時(shí)間停電有可能損壞設(shè)備或影響機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的廠用負(fù)荷，均屬于類(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24h連續(xù)運(yùn)行，而是間斷運(yùn)行。如輸煤、除灰、疏水泵、化學(xué)水處理等。一般它們均應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動(dòng)切換。(3)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)上不方便的廠用負(fù)荷，屬于類(lèi)廠用負(fù)荷。如修配車(chē)間、試驗(yàn)室、油處理室等負(fù)荷。通常一路電源供電。通常它們由一個(gè)電源供

23、電，但在大型發(fā)電廠也常采用兩路電源供電。(4)0類(lèi)負(fù)荷（不停電負(fù)荷）。隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大及自動(dòng)化水平的不斷提高，有些負(fù)荷對(duì)電源可靠性的要求越來(lái)越高，如機(jī)組的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就要求電源的停電時(shí)間不得超過(guò)5ms，否則就會(huì)造成數(shù)據(jù)遺失或生產(chǎn)設(shè)備失控，釀成嚴(yán)重后果。這類(lèi)負(fù)荷由一般的電源自動(dòng)切換系統(tǒng)已無(wú)法滿足要求，所以專(zhuān)門(mén)采用由不停電電源（UPS)供電。(5)0類(lèi)負(fù)荷（直流保安負(fù)荷）。發(fā)電廠的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、信號(hào)設(shè)備、控制設(shè)備以及汽輪機(jī)和給水泵的直流潤(rùn)滑油泵等，是由直流系統(tǒng)供電的直流負(fù)荷，稱為直流保安負(fù)荷。這類(lèi)負(fù)荷要求由獨(dú)立的、穩(wěn)定的、可靠的蓄電池組或整理裝置供電。(6)0類(lèi)負(fù)荷（交流保安負(fù)荷）。

24、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、自動(dòng)裝置失靈或危機(jī)人身安全等嚴(yán)重事故的廠用負(fù)荷，稱為交流保安負(fù)荷。交流不停電保安負(fù)荷，如電子計(jì)算機(jī)、熱工保護(hù)、自動(dòng)控制裝置；允許短時(shí)間停電的交流保安負(fù)荷，如盤(pán)車(chē)電機(jī)，交流潤(rùn)滑油泵等。為滿足交流保安負(fù)荷的供電要求，對(duì)大容量機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流保安電源。平時(shí)由交流廠用電供電，一旦失去廠用工作電源和備用電源時(shí)，交流保安電源應(yīng)自動(dòng)投入。通常，由柴油發(fā)電機(jī)組、燃輪機(jī)組或具有可靠的外部獨(dú)立電源等作為交流保安電源?；痣姀S的廠用電負(fù)荷包括全廠機(jī)、爐、電、燃運(yùn)等的用電設(shè)備，涉及范圍廣、數(shù)

25、量大，且隨各廠機(jī)爐類(lèi)型、容量、燃料種類(lèi)、供水條件等而差異較大。例如：高溫高壓電廠比同容量的中溫中壓電廠的給水泵容量大；大容量機(jī)組的輔助設(shè)備比中、小型機(jī)組要多且功率大；開(kāi)式循環(huán)冷卻方式比閉式循環(huán)冷卻方式的耗電量要?。桓鞣N燃料的發(fā)熱量不同，需要的風(fēng)量不同，風(fēng)機(jī)容量也不同，同時(shí)除灰設(shè)備也不盡一樣；若電廠采用汽動(dòng)給水泵則可大大減小廠用變壓器容量等。一般廠用變壓器連接在廠用母線段上，而用電設(shè)備由母線引接。 為了正確選擇廠用變壓器容量，不但要統(tǒng)計(jì)變壓器連接的分段母線上實(shí)際所接電動(dòng)機(jī)的臺(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)及這些不同的情況，選出既能滿足負(fù)荷要求又不

26、致容量過(guò)大的變壓器，所以又提出按使用時(shí)間對(duì)負(fù)荷運(yùn)行方式進(jìn)行分類(lèi)： 經(jīng)常每天都要使用的負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)）； 不經(jīng)常只在檢修、事故或機(jī)爐啟停期間使用的負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)）； 連續(xù)每次連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2h以上的負(fù)荷； 短時(shí)每次僅運(yùn)轉(zhuǎn)10120min的負(fù)荷； 斷續(xù)每次使用從帶負(fù)荷到空載或停止，反復(fù)周期性地工作，其每一周期不超過(guò)10min的負(fù)荷。上述“經(jīng)?！焙汀安唤?jīng)常”主要用來(lái)表征該類(lèi)設(shè)備電動(dòng)機(jī)的使用機(jī)會(huì)。而“連續(xù)”、“短時(shí)”和“斷續(xù)”則用來(lái)區(qū)分該類(lèi)設(shè)備每次使用時(shí)間的長(zhǎng)短。如表2-1列出了火電廠主要廠用電負(fù)荷。 表21 列出火電廠主要廠用電負(fù)荷及其類(lèi)別分類(lèi)名稱負(fù)荷類(lèi)別運(yùn)行方式 備注 鍋爐負(fù)荷 引風(fēng)機(jī) 送風(fēng)機(jī) 排粉機(jī) 磨粉

27、機(jī) 給煤機(jī) 給粉機(jī)或或或 經(jīng)常、連接用于送粉時(shí)為無(wú)煤粉倉(cāng)時(shí)為無(wú)煤粉倉(cāng)時(shí)為 汽輪機(jī)負(fù)荷 射水泵 凝結(jié)水泵 循環(huán)水泵 給水泵 備用水泵經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù) 不經(jīng)常、連續(xù)用汽動(dòng)給水泵就無(wú)給水泵項(xiàng)電氣及公共負(fù)荷 充電機(jī) 浮充電裝置 空壓機(jī) 空壓氣冷卻風(fēng)機(jī) 通信電源 不經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、短時(shí)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)事故保安負(fù)荷 盤(pán)車(chē)電動(dòng)機(jī) 頂軸油泵 交流潤(rùn)滑油泵 浮充電裝置 機(jī)爐自控電源保安保安保安保安保安 不經(jīng)常、連續(xù) 不經(jīng)常、短時(shí) 不經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)輸煤負(fù)荷 輸煤皮帶 碎煤機(jī) 電氣除塵器經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)出灰負(fù)荷 灰漿泵 碎渣機(jī) 電氣除塵器經(jīng)常、連續(xù)

28、經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)與工業(yè)水泵合用時(shí)生活水泵負(fù)荷類(lèi)別為場(chǎng)外水工負(fù)荷 中央循環(huán)水泵 消防水泵 生活水泵或經(jīng)常、連續(xù) 不經(jīng)常、短時(shí)經(jīng)常、短時(shí) 冷卻塔通風(fēng)機(jī)經(jīng)常、連續(xù) 大于300MW機(jī)組時(shí)，化學(xué)水處理室負(fù)荷類(lèi)別為2.2 廠用電負(fù)荷的計(jì)算原則 (1)經(jīng)常連續(xù)運(yùn)行的負(fù)荷應(yīng)全部計(jì)入。如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、循環(huán)水泵等用的電動(dòng)機(jī)。 (2)連續(xù)而不經(jīng)常運(yùn)行的負(fù)荷亦應(yīng)計(jì)入。如充電機(jī)、備用勵(lì)磁機(jī)、事故備用油泵等用的電動(dòng)機(jī)。 (3)經(jīng)常而連續(xù)的負(fù)荷亦應(yīng)計(jì)入。如疏水泵、空氣壓縮機(jī)等用的電動(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)、電焊等。但在選擇變壓器時(shí)，變壓器容量應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑６取?(5)由同

29、一臺(tái)變壓器供電的互為備用的設(shè)備，只計(jì)算同時(shí)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)。 (6)對(duì)于分裂變壓器，其高低壓繞組負(fù)荷應(yīng)分別計(jì)算。2.3 廠用負(fù)荷的計(jì)算方法2.3.1 換算系數(shù)法 廠用電負(fù)荷的計(jì)算方法常采用換算系數(shù)法，可計(jì)算為 (2-1) (2-2) 式中：S廠用母線上的計(jì)算負(fù)荷(KV·A)， P電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率(KW)，K換算系數(shù)，可取表2-2所列的數(shù)值，KM同時(shí)系數(shù)，KL負(fù)荷率， 效率，功率因數(shù)。表2-2 換算系數(shù)機(jī)組容量125200給水泵及循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)1.01.0凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)0.81.0其它高壓電動(dòng)機(jī)及廠用低壓變壓器0.80.85其它低壓電動(dòng)機(jī)0.80.72.3.2 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率確定電動(dòng)機(jī)的計(jì)算

30、功率P，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的運(yùn)行方式及特點(diǎn)確定。 (1)對(duì)經(jīng)常、連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備和連續(xù)而不經(jīng)常運(yùn)行的設(shè)備，即連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)均應(yīng)全部計(jì)入。按下式計(jì)算 (2-3) (2)對(duì)經(jīng)常短時(shí)及經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)應(yīng)按下式計(jì)算 (2-4) (3)對(duì)不經(jīng)常短時(shí)及不經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，一般可不與計(jì)算 (2-5) 這類(lèi)負(fù)荷如行車(chē)、電焊機(jī)等。在選擇變壓器容量時(shí)由于留有裕度，同時(shí)亦考慮到變壓器具有較大的過(guò)載能力，所以該類(lèi)負(fù)荷可以不予計(jì)入。但是，若經(jīng)電抗器供電時(shí)，因電抗器一般為空氣自然冷卻，過(guò)載能力很小，這些設(shè)備的負(fù)荷應(yīng)全部計(jì)算在內(nèi)。 (4)對(duì)中央修配廠的用電負(fù)荷，通常按下式計(jì)算 (2-6) 式中：全部電動(dòng)機(jī)額定功率總和(KW)

31、；其中最大5臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率之和(KW)。 (5)煤場(chǎng)機(jī)械負(fù)荷中，對(duì)大型機(jī)械應(yīng)根據(jù)機(jī)械具體情況具體分析確定。對(duì)中小型機(jī)械，應(yīng)按下式計(jì)算 (2-7) 翻斗機(jī) (2-8) 輪斗機(jī) (2-9) 式中：其中最大3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率之和(KW)。(6) 對(duì)照明負(fù)荷計(jì)算式為 (2-10) 式中：需要系數(shù)，一般0.81.0 ；安裝容量(KW)。 根據(jù)表2-1、2-2和2-3負(fù)荷運(yùn)行方式及特點(diǎn)計(jì)算如下：由公式S=A段負(fù)荷 電動(dòng)給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵： 引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、皮帶機(jī)等等：廠用變壓器高壓繞組容量：廠用變壓器低壓繞組計(jì)算負(fù)荷： 廠用變壓器低壓繞組負(fù)荷： 同理可得： B段負(fù)荷A段負(fù)荷B段負(fù)荷表2-3

32、6KV廠用負(fù)荷及高壓變壓器容量設(shè)備名稱額定容量(KW)號(hào)廠用高壓變壓器號(hào)廠用高壓變壓器A段B段重復(fù)容量(KW)A段B段重復(fù)容量（KW）臺(tái)數(shù)容量(KW)臺(tái)數(shù)容量(KW)臺(tái)數(shù)容量(KW)臺(tái)數(shù)容量(KW)電動(dòng)給水泵55001550015500 循環(huán)水泵125011250225001125022500 凝結(jié)水泵315315131531513151 315315 引風(fēng)機(jī)224012122401224012240 送風(fēng)機(jī)100011000110001100011000 一次風(fēng)機(jī)3001300130013002300 排粉機(jī)68021360213602136021360 磨粉機(jī)100022000220002

33、200012000凝結(jié)水升壓泵630163016306301630630630 主汽機(jī)調(diào)速水泵35011 碎煤機(jī)32011320 噴射水泵26012602601260 1號(hào)皮帶機(jī)30013003001300 4號(hào)皮帶機(jī)30013003001300除塵變壓器（KV·A）1250112501125012501125011250機(jī)爐變壓器（KV·A）1600116001160016001160011600化水變壓器（KV·A）10001100011000公共變壓器（KV·A）1000110001100011000輸煤變壓器（KV·A）10001100

34、01100011000灰漿泵變壓器（KV·A）100011000負(fù)壓風(fēng)機(jī)房變壓器（KV·A）100011000污水變壓器（KV·A）31513151315修配變壓器（KV·A）8001800水源地電源（KV·A）10001100011000照明變壓器（KV·A）315131513152.4 廠用變壓器的選擇2.4.1 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(jí)和電源引接出電壓確定,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.各種變壓器的臺(tái)數(shù)和型式工作變壓器的臺(tái)數(shù)和型式與廠用高壓母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段

35、數(shù)又與廠用高壓母線的電壓等級(jí)有關(guān)。當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級(jí)時(shí)，一般分2 段；200MW以上機(jī)組可分4 段； 當(dāng)10kV與3kV電壓等級(jí)同時(shí)存在時(shí)，則分4 段（10kV2 段和3kV2 段）只有6kV或10kV一種電壓等級(jí)時(shí)，高壓廠用工作變壓器可選用1臺(tái)全容量的低壓分裂繞組變壓器，兩個(gè)分裂支路分別供2 段母線；或選用2臺(tái)50%容量的雙繞組變壓器，分別供2 段母線。當(dāng)只有6kV或10kV一種電壓等級(jí)時(shí)，一般分2 段；對(duì)于200MW以上機(jī)組可分4 段； 對(duì)于200MW以上機(jī)組，高壓廠用工作變壓器可選用2臺(tái)低壓分裂繞組變壓器，分別供四段母線；當(dāng)出現(xiàn)10kV和3kV兩種電壓等級(jí)時(shí)，高壓廠用工作

36、變壓器可選用2臺(tái)50%容量的三繞組變壓器，分別供四段母線。2.4.2 廠用變壓器的容量 廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負(fù)荷從電源獲得足夠的功率。因此，對(duì)廠用高壓工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷的110%與廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和進(jìn)行選擇；而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有10%左右的裕度。(1)廠用高壓工作變壓器容量當(dāng)為雙繞組變壓器時(shí)按下式選擇容量 (2-11)式中：廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷之和；廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和。當(dāng)選用分裂繞組變壓器時(shí)，其各繞組容量應(yīng)滿足高壓繞組 (2-12)分裂繞組 (2-13) (2-14)式中：廠用變壓器高壓繞組容量(KV·A)；廠用變壓器分裂繞組容量(KV

37、·A)；廠用變壓器分裂繞組計(jì)算負(fù)荷(KV·A)；為分裂繞組兩支重復(fù)計(jì)算負(fù)荷(KV·A)。 (2)廠用高壓備用變壓器容量廠用高壓備用變壓器或啟動(dòng)變壓器應(yīng)與最大一臺(tái)廠用高壓工作變壓器的容量相同；廠用低壓備用變壓器的容量應(yīng)于最大一臺(tái)廠用低壓工作變壓器容量相同。(3)廠用低壓工作變壓器容量按下式選擇廠用低壓工作變壓器容量 (2-15) 式中：S廠用低壓工作變壓器容量(KV·A)；為變壓器溫度修正系數(shù)，一般對(duì)裝于屋外或由屋外進(jìn)風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，可去=1，但宜將小間進(jìn)出風(fēng)溫差控制在10以內(nèi)，對(duì)由住廠進(jìn)風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，當(dāng)溫度變化較大時(shí)，隨地區(qū)而異，應(yīng)當(dāng)考慮溫度進(jìn)行修

38、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：電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓降；變壓器低壓側(cè)短路容量；留有一定的備用裕度。(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(xiàng)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)的自啟動(dòng)。廠用工作變壓器如果選用分裂繞組變壓器，則能在一定程度上環(huán)節(jié)上訴矛盾，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時(shí)則具有較大的阻抗。(5) 變壓器選擇計(jì)算A段 B段段重復(fù)容量負(fù)荷A段分裂繞組負(fù)荷 KV&#

39、183;AB段分裂繞組負(fù)荷 KV·A重復(fù)分裂繞組負(fù)荷 KV·A高壓繞組負(fù)荷 KV·A根據(jù)計(jì)算選擇變壓器：本設(shè)計(jì)選用三繞組低壓分裂變壓器，電壓比為18/6-6KV,短路電壓為U(%)=15,容量比為40/25-25MV·A。A段B段 段重復(fù)容量負(fù)荷A段分裂繞組負(fù)荷 KV·AB段分裂繞組負(fù)荷 KV·A重復(fù)分裂繞組負(fù)荷 KV·A高壓繞組負(fù)荷 KV·A本設(shè)計(jì)選用三繞組低壓分裂變壓器，電壓比為18/6-6KV,短路電壓為U(%)=15,容量比為40/25-25MV·A。第3章 廠用電動(dòng)機(jī)的選擇和自啟動(dòng)校驗(yàn)3.1 廠

40、用電動(dòng)機(jī)的選擇 (1)型式選擇 廠用電動(dòng)機(jī)一般都采用交流電動(dòng)機(jī)。只有要求在很大范圍內(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(dòng)機(jī)。只有對(duì)反復(fù)、重載啟動(dòng)或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機(jī)械，如吊車(chē)、抓斗機(jī)等才選用線繞式電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。對(duì)200MW以上機(jī)組的大容量輔機(jī)，為了提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性可采用雙速電動(dòng)機(jī)。 廠用電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式應(yīng)與周?chē)h(huán)境條件相適應(yīng)，根據(jù)發(fā)電廠廠用設(shè)備安置地點(diǎn)可分別選用開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式及防爆式等型式。 (2)容量選擇選擇拖動(dòng)廠用機(jī)械的電動(dòng)機(jī)時(shí)，其電壓應(yīng)與供電網(wǎng)絡(luò)電壓相一致，電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)符合被拖動(dòng)設(shè)備的要求，電動(dòng)機(jī)容量必須滿足在額定電壓和額定轉(zhuǎn)速下大于滿載工作的機(jī)械

41、設(shè)備軸功率，并留有適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備。3.2 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng) 廠用電系統(tǒng)中運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)突然斷開(kāi)電源或廠用電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)行，這一轉(zhuǎn)速下降的過(guò)程稱為惰行。若電動(dòng)機(jī)失去電壓以后，不與電源斷開(kāi)，在很短的時(shí)間（一般在0.5-1.5s）內(nèi)，廠用電壓又恢復(fù)或通過(guò)自動(dòng)切換裝置將備用電源投入，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)惰行尚未結(jié)束，又自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行，這一過(guò)程稱為電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)。若參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量多、容量大時(shí)，啟動(dòng)電流過(guò)大，可能會(huì)使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下降，甚至引起電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，將危及電動(dòng)機(jī)的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此必須進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)。若經(jīng)校驗(yàn)不能自啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)采取響應(yīng)的措施。3.2.1 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)分類(lèi) 根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，自啟動(dòng)分為三類(lèi)： (1)失壓自啟動(dòng)：運(yùn)行中突然出現(xiàn)事故，廠用電壓降低，當(dāng)事故消除、電壓恢復(fù)時(shí)形成的自啟動(dòng)。 (2)空載自