廠用電接線及設計

會計學1廠用電接線及設計

第一節(jié)概述一、基本概念二、廠用負荷分類主要內(nèi)容:第1頁/共39頁一、基本概念

1、什么叫廠用電？為保證發(fā)電廠正常運行而裝設的用電設備的總耗電量。

2、廠用電率廠用電耗電量占同一時期發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分數(shù)。即：

Kp是發(fā)電廠的主要運行經(jīng)濟指標之一，它與電廠類型、機械化和自動化程度、燃料種類、燃燒方式及蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。凝汽式:Kp=5-8%；熱電廠:Kp=8-10%；水電廠:Kp=0.3-2%。目前，1000MW超超臨界發(fā)電機組的廠用電率為4.45%。式中,----廠用電耗電量；

A----同一時期發(fā)電廠全部發(fā)電量。第2頁/共39頁二、廠用負荷分類

廠用電從系統(tǒng)的角度來說，它是非常重要的負荷。但就廠用電本身來說，按其用電設備的作用和突然供電中斷時造成危害的程度，可分為以下四大類:

1、I類負荷凡短時(0.5秒以內(nèi))停電(包括手動操作恢復供電)會造成設備損壞、危及人身安全、主機停運的負荷。如，火電廠：給水泵，凝結(jié)水泵等；水電廠：調(diào)速器、潤滑油泵等。即使電壓下降或消失，也不與電源斷開，必須保證自啟動。

供電要求：設備有兩套，且互為備用，分別接到兩個獨立的電源上，并加裝備用電源自投裝置。

2、II類負荷允許短時停電(幾秒至幾分鐘)，恢復供電后，不致造成生產(chǎn)混亂的廠用負荷。如:火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵等。

供電要求：一般由兩段母線供電，并采用手動切換。

第3頁/共39頁3、III類負荷較長時間停電(幾個小時)，不會直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的負荷。如:中央修配廠、試驗室的負荷。

供電要求：通常由一個電源供電。

4、事故保安負荷在P單≥20萬kW的大容量發(fā)電廠，自動化程度比較高，要求在事故停機過程中及停機后一段時間內(nèi)，仍必須保證供電，否則引起主設備損壞，重要自動控制失靈或危機人身安全的負荷。根據(jù)其重要程度又分為下列三類:①0I類負荷（不停電負荷UPS）：實時控制用的計算機、熱工保護、自動裝置等。第4頁/共39頁

隨著電廠類型的不同，廠用電的重要程度也有較大的差異。廠用負荷的供電網(wǎng)絡，統(tǒng)稱為廠用電系統(tǒng)。③0III類負荷（交流保安負荷）：如盤車電動機、交流潤滑油泵等，由快速柴油發(fā)電機，外部引接的可靠的電源或蓄電池的逆變裝置供電。②0II類負荷（直流保安負荷）：如發(fā)電機直流潤滑油泵，由蓄電池供電。第5頁/共39頁第二節(jié)廠用電接線的設計原則和接線形式一、對廠用電接線的要求二、廠用電接線的設計原則三、廠用電的電壓等級四、廠用電系統(tǒng)中性點接地方式五、廠用電源及其引接主要內(nèi)容:第6頁/共39頁一、對廠用電接線的要求【見書P135】

廠用電接線的設計應按照運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃。除應滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修、維護方便等一般要求外，還應滿足(六個方面)

1、供電可靠，運行靈活。2、各機組的廠用系統(tǒng)應是獨立的。3、全廠性公用負荷應分散接入不同機組的廠用母線或公用母線。4、充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式的供電要求。5、供電電源盡量與電力系統(tǒng)保持緊密聯(lián)系。6、充分考慮分期建設和連續(xù)施工過程中的廠用電的運行方式（過渡接線）。第7頁/共39頁二、廠用電接線的設計原則【見書P136】

其設計原則基本上與主接線的設計相同。主要有：①應保證對廠用負荷的可靠和連續(xù)供電，使主機安全運轉(zhuǎn)；②接線應能靈活地適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；③廠用電源的對應供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電；④還應適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性，并積極慎重地采用新技術(shù)、新設備；⑤在設計廠用系統(tǒng)接線時，還應考慮廠用電的電壓等級、中性點接地方式及廠用電源的引接等問題。

第8頁/共39頁三、廠用電的電壓等級

考慮因素有三:

1、發(fā)電機額定電壓由電力系統(tǒng)規(guī)劃確定2、廠用電動機的電壓其容量差別很大，從幾瓦到幾千千瓦，因此只有一種電壓等級顯然是不合理的。應設廠用高壓、廠用低壓。其原因：

①大容量的電動機采用低壓供電時，額定電流大，導線截面大，體積大，成本高，不經(jīng)濟。②小容量電動機采用高壓供電時，絕緣水平要求高，價格較高，磁路較長，損耗增加，效率也較低。

3、廠用電網(wǎng)絡的供電可靠性要求電壓等級不宜過多

第9頁/共39頁

火電廠：①發(fā)電機單機容量小于60MW，且發(fā)電機出口電壓為10.5kV時，應采用3kV；②當發(fā)電機單機容量在100-300MW時，應采用6kV；③當發(fā)電機單機容量在600MW時，有兩種方案：一是采用6kV作為廠用高壓，二是采用10kV、3kV兩種電壓作為廠用高壓。④當發(fā)電機單機容量在1000MW時，用10kV、3kV兩種電壓作為廠用高壓。水電廠：通常只設0.38/0.22kV一種廠用等級，動力與照明共用的三相四線制系統(tǒng)供電。但是壩區(qū)和水利樞紐，常另設壩區(qū)變壓器。小容量的發(fā)電廠或變電所：只設0.38/0.22kV一種等級。但對于

500kV變電站，必須裝設2臺或2臺以上的站用工作變，同時，還要裝設1臺可靠的備用變，并采用備用電源自投裝置。實踐經(jīng)驗表明：第10頁/共39頁四、廠用電系統(tǒng)中性點接地方式

1、高壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式【3kV、6kV、10kV】

接地方式的選擇與接地容性電流的大小有關(guān)。其接地有如下三種形式：

①中性點不接地方式：適用于單相接地容性電流小于10A的廠用電系統(tǒng)。其特點是：當廠用系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，可以帶病運行2個小時【供電可靠性高】。廣泛采用。

②中性點經(jīng)高電阻接地方式：適用于單相接地容性電流小于10A的廠用電系統(tǒng)。常采用二次側(cè)接電阻的配電變接地方式，當發(fā)生單相接地故障時，短路點流過固定的電阻性電流，有利于饋線的零序保護動作。

③中性點經(jīng)消弧線圈接地方式：適用于單相接地容性電流大于10A的大機組廠用電系統(tǒng)。補償方式采用過補償。

第11頁/共39頁2、低壓廠用電系統(tǒng)的中性點接地方式【380/220V】

①中性點經(jīng)高電阻接地方式：可以防止由于熔斷器一相熔斷所造成的電動機兩相運轉(zhuǎn)，提高了廠用電系統(tǒng)的運行可靠性。600MW機組單元廠用電400V系統(tǒng)廣泛采用。

②中性點直接接地方式：適用于動力與照明共用的三相四線制系統(tǒng)，但供電可靠性較低，發(fā)生單相接地時，動作于跳閘。

第12頁/共39頁五、廠用電源及其引接

1、設置原則

一般電廠工作電源備用電源

對P單≥200MW的發(fā)電廠

工作電源備用電源啟動電源事故保安電源

合并為啟備電源第13頁/共39頁2、工作電源及其接線方式

1）作用：是保證機組正常運轉(zhuǎn)所必須的電源。

2）引接要求:①供電可靠；②容量滿足負荷的要求；③不應少于兩個。

3)引接方式:

(1)高壓廠用工作電源【有兩種見圖5-1所示】

應從發(fā)電機回路引接，其引接方式與電氣主接線形式有關(guān)

①當有機壓母線時，應從各母線段引接，供給接在該母線段的機組的廠用負荷。②單元接線時（包括擴大單元接線）時，應從主變低壓側(cè)引接，供給本機組的廠用負荷。

第14頁/共39頁注：對于單元接線，P發(fā)≤125MW，一般在廠用分支上裝設QF，P發(fā)≥200MW，廠用分支不裝設QF，而采用分相封閉母線。(2)低壓廠用工作電源(380V/220V)

一般由高壓廠用母線上取得第15頁/共39頁3、備用電源及其引接方式

1）作用：作為工作電源的事故備用2）引接要求:①獨立性；②足夠的供電容量。

3）引接方式【有二種，見圖5-2所示】

①當有機壓母線時，由與工作電源不同的分段上引接。

②當無機壓母線時，由與電力系統(tǒng)連接的最低一級電壓母線上引接，或由聯(lián)絡變的第三繞組引接。

第16頁/共39頁4）備用電源的兩種設置方式:

明備用和暗備用

明備用：專門設置一臺備用變壓器(或線路)，它的容量應等于它所代替的廠用工作變中容量最大的一臺的容量。在大型電廠，特別是火電廠，常采用明備用【配置原則見下表所示】電廠類別廠用高壓變壓器廠用低壓變壓器一般電廠6臺及以下設1臺備用變6臺以上設2臺備用變8臺及以下設1臺備用變8臺以上設2臺備用變機、爐、電單元控制5臺及以下設1臺備用變5臺以上設2臺備用變8臺及以下設1臺備用變8臺以上設2臺備用變200MW以上機組電廠2臺設1臺備用變3臺以上設2臺備用變每2臺設1臺備用變第17頁/共39頁

暗備用(互為備用)：不另設專用的備用變(或線路)，而將每臺工作變的容量加大。正常工作時，每臺工作變在欠載下運行，當任一臺工作變因故被切除后，其廠用負荷由完好的工作變承擔。在水電廠和變電站中廣泛采用。

4、啟動電源

對P單≥200MW的大型機組，考慮全廠首次啟動而設置的電源。啟動電源一般和備用電源合并，稱為啟備變。

①由與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、供電最可靠的一級電壓母線上引接，或由聯(lián)絡變的第三繞組引接。②從外部引接。

5、事故保安電源【有交流和直流之分】

①可靠的外部獨立電源；②蓄電池組；③快速柴油發(fā)電機。

第18頁/共39頁六、廠用電接線形式

通常都采用單母線分段接線形式

1、按爐分段原則

定義：高壓廠用母線按鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立工作段

優(yōu)越性：即便于運行、檢修，又能使故障局限在一機一爐,不致過多的干擾正常運行機爐，同時可以減小廠用系統(tǒng)的短路電流。

2、各段上的負荷分配

1)同一機爐或在生產(chǎn)過程上相互有關(guān)的電動機和其他用電設備應接在同一分段上，同一機爐自用機械有兩套互為備用，則應接在不同分段上。

2)全廠公用負荷，可根據(jù)要求，設置公用段。

3)當鍋爐容量在400t/h時，由于輔設容量大，每臺鍋爐可用兩段母線供電?！救鐖D5-2(b)所示】

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第三節(jié)不同類別發(fā)電廠的廠用電接線（略講）【見書P142--148】

第20頁/共39頁

第四節(jié)廠用變壓器的選擇一、火力發(fā)電廠的主要負荷二、廠用負荷的計算三、廠用變壓器的選擇主要內(nèi)容:兩個基本要求:1、原、副邊額定電壓與外接電源電壓和廠用網(wǎng)絡電壓相一致；

2、容量必須滿足廠用負荷的要求。

第21頁/共39頁一、火電廠的主要廠用負荷

為了正確選擇廠用變的容量，首先對廠用主要用電設備及其特性應有所了解【即進行廠用負荷統(tǒng)計】，然后在此基礎上，按照主機滿發(fā)的要求及廠用電母線按爐分段原則，進行容量選擇。廠用負荷與機爐類型、容量、燃料種類和供水條件等因素有關(guān)。

P149表5-1中列出了火電廠的廠用主要負荷，以供參考。

將負荷按使用時間和使用機率分類：

1、經(jīng)常：每天都要使用的電動設備。

2、不經(jīng)常：只在檢修、事故或在機爐起停過程中使用的電動設備。

3、連續(xù)：每次帶負荷運行時間在2小時以上者。

4、短時：每次帶負荷運行時間在10分鐘到2小時以內(nèi)者。

5、斷續(xù)：每次使用從帶負荷到空載或停止，反復周期性地工作，其每一個周期不超過10分鐘者。

第22頁/共39頁二、廠用負荷的計算

1、計算原則【見書P150】

2、計算方法

（1）換算系數(shù)法S=∑(kP)

式中k----換算系數(shù),一般取表5-2中的數(shù)據(jù)【見書P151】；

P----電動機的計算功率(kW)，【具體計算見書P150-151】；

S----廠用分段上的計算負荷(kVA)。（2）軸功率法

第23頁/共39頁三、廠用變壓器的選擇

1、額定電壓

原、副邊額定電壓與外接電源電壓和廠用網(wǎng)絡電壓相一致。

2、臺數(shù)和型式

(針對P大于300MW的電廠來說）

當只有6kV或10kV一種電壓等級時【高壓廠用】：①可選一臺全容量的分裂低壓繞組變壓器；②選用兩臺50%容量的雙繞組變壓器。當有10kV、3kV兩種電壓等級時：用兩臺50%容量的三繞組變壓器。

3、廠用變壓器的容量

容量必須滿足廠用負荷的要求

第24頁/共39頁1)高壓工作變

①當為雙繞組

SH----高壓廠用計算負荷SL----低壓廠用計算負荷②分裂低壓繞組變壓器高壓繞組容量：

分裂繞組容量：

式中，：廠用變壓器分裂繞組計算負荷，；：分裂繞組兩分支重復計算負荷。

第25頁/共39頁2）低壓工作變的容量

式中，：變壓器的溫度修正系數(shù)，隨地區(qū)而異。裝于屋外或由屋外進風的小間內(nèi)的變壓器；，由主廠房進風的小間內(nèi)的變壓器，。

3）廠用高（低）壓備用變或啟動變的容量

應與它所代替的工作變中最大一臺的容量相同

4、廠用變壓器的阻抗

為限制廠用系統(tǒng)的短路電流，廠用變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大【阻抗電壓的百分數(shù)大于10%】。一般采用分裂低壓繞組變壓器。

注：選擇實例見書P153【例5-1】

第26頁/共39頁

第五節(jié)廠用電動機的選擇和自啟動校驗一、廠用機械特性和電力拖動運動方程【略講】二、廠用電動機選擇三、電動機自啟動校驗主要內(nèi)容:第27頁/共39頁

一、廠用機械特性和電力拖動運動方程

1、廠用機械的負載轉(zhuǎn)矩特性分類【可分兩類】

①恒轉(zhuǎn)矩負載特性：負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，如磨煤機，輸煤皮帶等。②具有非線性上升的負載轉(zhuǎn)矩特性：負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān)，如風機、油泵等。2、運動方程

第28頁/共39頁

二、廠用電動機選擇

1、型式選擇

異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，操作維護方便，廣泛采用。但啟動電流大，轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比，調(diào)速困難。

直流電動機調(diào)速方便，啟動轉(zhuǎn)矩大。但制造工藝復雜，成本高，維護量大。因此，只有要求在很大范圍內(nèi)調(diào)速及當廠用交流電源消失后仍要求工作的設備才選擇直流電動機。

同步電動機對電壓波動不十分敏感，并裝有自動勵磁裝置，在電壓降低時，仍維持其運行的穩(wěn)定性。但結(jié)構(gòu)復雜，啟動控制較麻煩。因此，只有對反復、重載啟動或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機械才采用。

第29頁/共39頁2、容量選擇

注：①電壓應與供電系統(tǒng)電壓一致。②轉(zhuǎn)速應符合被拖動設備的要求或通過變速傳動機構(gòu)與之適應。

三、電動機自啟動校驗

1、什么叫惰行？轉(zhuǎn)速下降的過程

2、什么叫自啟動？轉(zhuǎn)速上升的過程

啟動電流大，導致：①廠用母線電壓降低，降低了供電可靠性；②使電動機發(fā)熱嚴重。因此，必須進行自啟動校驗。

第30頁/共39頁3、自啟動分類

1）失壓自啟動：運行中突然出現(xiàn)事故，電壓下降，當事故消除，電壓恢復時形成的自啟動。

2）空載自啟動：備用電源空載狀態(tài)時，自動投入失去電源的工作段所形成的自啟動。

3）帶負荷自啟動：備用電源已帶一部分負荷，又自動投入失去電源的工作段所形成的自啟動。

廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動，而廠用備用電源（啟動電源）應考慮上述三種情況的自啟動。

4、自啟動過程中廠用母線電壓最低允許值

【見書158表5-4所示】

注：對于高壓廠用母線，失壓或空載自啟動時取上限值【高溫高壓電廠65，中壓電廠60】，帶負荷自啟動時取下限值【高溫高壓電廠70，中壓電廠65】。

第31頁/共39頁5、電動機自啟動校驗

1）電壓校驗

（1）廠用高壓母線單獨自啟動情況①假設成組電動機在電壓消失或下降時全部處于制動狀態(tài)，電壓恢復后，同時自啟動。②忽略外電路中所有元件的電阻。③系統(tǒng)電源視為無窮大電源。④基準值：變壓器低壓側(cè)的額定容量，廠用電電網(wǎng)額定電壓。

計算的值大于表5-4中所對應的值時，則自啟動滿足要求。

第32頁/共39頁式中，：電源電壓標么值，對于電抗器取1，普通調(diào)壓變?nèi)?.05，有載調(diào)壓變?nèi)?.1。

：變壓器電抗標么值，

：參與自啟動電動機群總等效標幺電抗，

：平均自啟動電流倍數(shù)，對備用電源快速切換時（小于0.8秒），，慢速切換時（大于0.8秒），。

怎么來的？怎么來的？

：參與