廠用電的設計原則和接線形式

廠用電的設計原則和接線形式第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日教學內(nèi)容本節(jié)教學內(nèi)容一、對廠用電接線的基本要求二、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、廠用電源及其引接六、廠用電接線形式首頁第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日一、對廠用電接線的要求

一、對廠用電接線的基本要求：

（1）各機組的廠用電系統(tǒng)應是獨立的。（2）全廠性公用負荷應分散接入不同機組的廠用母線或公用負荷母線。（3）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修和啟動等運行方式下的供電要求。（4）充分考慮發(fā)電廠分期建設和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式。（5）200MW及以上機組應設置足夠容量的交流事故保安電源。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日二、廠用電接線的設計原則

二、廠用電接線的設計原則：

（1）廠用電接線應保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電。（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）積極慎重地采用新技術(shù)、新設備,使廠用電接線具有可行性和先進性。（5）在設計廠用電接線時,還應對廠用電的電壓等級、中性點接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進行分析和論證。第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級三、廠用電的電壓等級

1.影響廠用電電壓等級的因素

（1）發(fā)電機電壓和容量如果發(fā)電機電壓為6.3kV，應選6kV作為廠用高壓電壓。發(fā)電機容量越大，廠用高壓電壓越高。

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

。

（2）廠用電動機的容量

我國生產(chǎn)的電動機的電壓與容量的關(guān)系如下表所示。電動機電壓/V2203803000600010000生產(chǎn)容量范圍

/kW＜140＜300＞75＞200＞200電動機的容量小于75kW時，只能選380/220V。電動機的容量在75~200kW時，只能選380/220V、3kV。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級

電動機的容量大于300kW時，只能選3、6、10kV。

電動機的容量在200~300kW時，可選380/220V、3、6、10kV。

（3）廠用電網(wǎng)絡的可靠、經(jīng)濟運行

由于發(fā)電廠的電動機種類較多，只用一種電壓等級的電動機不能滿足要求。

低壓電動機，絕緣等級低、磁路較短、尺寸較小、運行損耗小、價格便宜，有較高的經(jīng)濟效益。但大容量不能做成低壓。高壓電動機的制造容量大、絕緣等級高、磁路較長、尺寸較大、價格高、運行損耗較大、效率較低。

結(jié)合廠用電供電網(wǎng)絡綜合考慮，用較高電壓等級時，可選擇截面較小的電纜和導線，既減少了有色金屬的消耗，也降低了廠用供電網(wǎng)絡的投資。

電動機的容量在200~300kW時，應綜合考慮廠用電網(wǎng)絡的可靠和經(jīng)濟運行。第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級2.廠用電電壓等級的確定(1)火力發(fā)電廠高壓廠用電壓為：①發(fā)電機組容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為10.5kV時，可采用3kV；②發(fā)電機組容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為6.3kV時，宜采用6kV；③發(fā)電機組容量在100～300MW時，宜采用6kV；④發(fā)電機組容量在600MW及以上時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，可采用6kV一級，也可采用3kV和10kV兩級電壓。低壓廠用電壓采用380/220V電壓級。第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日三、廠用電的電壓等級(2)水電廠廠內(nèi)用電：只設一個380/220V電壓等級，這是因為水輪發(fā)電機組的輔助設備容量不大。壩區(qū)用電：6kV或10kV供電，因在壩區(qū)和水利樞紐裝設有大型機械，如船閘、閘門啟閉裝置等，這些設備距主廠房較遠，需在那里另設壩區(qū)專用變壓器。(3)小容量發(fā)電廠和變電所單機容量在12MW及以下的小容量發(fā)電廠和變電所，一般廠用電動機容量都不大，只采用380/220V一級廠用電壓即可。

第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日四、廠用電系統(tǒng)中性點接地方式1.高壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式高壓(3、6、10kV)廠用電系統(tǒng)中性點接地方式的選擇,與接地電容電流的大小有關(guān).(1)中性點不接地方式單相電容電流小于10A時,允許繼續(xù)運行2小時.(2)中性點經(jīng)高阻抗接地方式可以抑制單相接地故障時健全相的過電壓倍數(shù)不超過額定相電壓的2.6倍.(3)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式發(fā)生單相接地故障時,中性點的位移電壓產(chǎn)生感性電流流過接地點,補上償電容電流,將接地點的綜合電流限制到10A以下.四、廠用電系統(tǒng)中性點接地方式第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日四、廠用電系統(tǒng)中性點接地方式2.低壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式低壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式主要有中性點經(jīng)高阻抗接地和中性點直接接地兩種接地方式.(1)中性點經(jīng)高阻抗接地方式在低壓廠用電系統(tǒng)中,發(fā)生單相接地故障時,可以避免開關(guān)立刻跳閘和電動機停運.(2)中性點直接接地方式在低壓廠用電系統(tǒng)中,發(fā)生單相接地故障時,中性點不發(fā)生位移,防止了相電壓出現(xiàn)不對稱和超過250V,保護裝置立刻動作于跳閘.

第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接五、廠用電源及其引接

為了使供電可靠，廠用電源的設置不應少于兩個，所有發(fā)電廠都設有工作電源和備用電源。對單機容量在200MW及以上的大型發(fā)電廠還應設置啟動電源和事故保安電源。1.廠用工作電源及其引接方式

發(fā)電廠（或變電所）的工作電源是保證發(fā)電廠（或變電所）正常運行的基本電源。要保證其可靠性，獨立性和具有對應供電性。⑴高壓廠用工作電源的引接

1)當主接線具有發(fā)電機電壓母線時，一般直接從該機組所連接的母線上引接，如圖5-1a所示。第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接2)當發(fā)電機與主變壓器為單元接線或擴大單元接線時，則高壓廠用工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接，如圖5-1b所示。

對于容量為125MW及以下的機組，廠用分支上一般裝設高壓斷路器，當開斷電流不能滿足要求時，只用以進行正常操作，當斷路器后發(fā)生短路時，應立即停機；對于容量為200MW及以上的機組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率很小，可不裝設斷路器，這時，在廠用變壓器低壓側(cè)必須裝設斷路器。

圖5-1第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接⑵低壓廠用工作電源的引接

一般由對應的高壓廠用母線段上經(jīng)低廠變引接。對于不設高壓廠用母線段的發(fā)電廠，低壓廠用工作電源可從發(fā)電機電壓母線上或發(fā)電機出口引接。第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接2.備用電源和啟動電源及其引接方式

（1）備用電源：當工作電源故障或檢修退出運行時代替工作電源的工作。備用電源應具有獨立性，與工作電源無關(guān)聯(lián)，有足夠的容量，應與電力系統(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：指電廠機組首次啟動或工作電源完全消失的情況下，為保證機組快速啟動，向必要的輔助設備供電的電源。在正常運行情況下，這些輔助設備由工作電源供電，只有當工作電源消失后才自動切換到啟動電源供電，因此，啟動電源實質(zhì)上在兼作事故備用電源,稱作啟動/備用電源，不過它對供電的可靠性要求更高。對于200MW及以上的大型機組的廠用備用電源必須具有啟動電源的功能。第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接（3）高壓廠用備用電源的引接方式1)從發(fā)電機電壓母線的不同分段上(不與接有廠用工作電源的母線同段)，通過廠用備用變壓器(或電抗器)引接。2)從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密，最低一級升高電壓母線上引接。3)從聯(lián)絡變壓器的低壓繞組引接。4)當技術(shù)經(jīng)濟合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路經(jīng)過變壓器獲得獨立的啟動/備用電源。第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接（4）備用電源的備用方式

1)暗備用：是指不另設專門的備用變壓器，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，如水電廠和變電所通常采用暗備用方式。2)明備用：是指設有專門的備用變壓器，當某個廠用工作電源故障退出后，備用電源自動投入，恢復對該廠用母線段的供電。這種備用方式，備用電源容量應等于最大一臺工作變壓器的容量。大型火電廠廠用負荷很大，廠用工作變壓器的容量也很大，通常采用明備用方式。第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接從最低一級升高電壓母線上引接高壓廠用備用變壓器(右)第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接3.事故保安電源和交流不間斷供電電源

⑴事故保安電源對200MW及以上的發(fā)電機組，當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，事故消除后又能及時恢復機組運行，應設置事故保安電源。

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組；②采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組；③對于300MW及以上的發(fā)電機組還應由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。第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接⑵交流不間斷供電電源(UPS)

由于快速柴油發(fā)電機組的啟動和切換需要時間，這短時的供電中斷對于某些保安負荷(如實時控制用的計算機等)也是不允許的，此時可由蓄電池經(jīng)靜態(tài)逆變裝置或逆變機組將直流變?yōu)榻涣?，向不允許中斷供電的交流負荷供電。由于目前生產(chǎn)的蓄電池組最大容量有限，所以需要柴油發(fā)電機組或外接電源配合工作。

第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日五、廠用電源及其引接(2)熱工儀表和自動裝置等要求不間斷供電的負荷，則由直流逆變器(每臺機組設置一段)供電，其電壓為220V。

圖5-2為某電廠200MW發(fā)電機組的事故保安電源接線示意圖。

(1)交流保安電源通常都采用380/220V電壓，每臺機組設置一段事故保安母線，采用單母線接線。每2臺發(fā)電機組設置1臺柴油發(fā)電機組作為事故保安電源。圖5-2第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日六、廠用電接線形式三、廠用電接線的基本形式

廠用電接線通常都采用單母線(或稱單母線獨立分段)接線形式，一段母線故障不影響其他母線段。

⑴高壓廠用母線

火電廠的高壓廠用母線一般都采用“按爐分段”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一爐，不致影響正常運行的完好機爐。當鍋爐容量為400t/h及以上時，每爐的高壓廠用母線至少設兩段，兩段母線可由一臺高壓廠用變壓器供電。

大型火電廠亦按爐分段；水電廠按水輪發(fā)電機組分段；在中、小型發(fā)電廠和變電所中，則根據(jù)電廠的具體情況，廠用低壓負荷的大小和重要程度，全廠可分為二段或三段。

⑵低壓廠用母線

第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日六