（电气工程专业论文）沙角c电厂660mw大机组厂用电系统分析研究.pdf

摘要 摘要 大容量机组发电厂厂用电系统的设计与运行，直接关系到电厂及电力系统的 安全可靠运行。6 6 0 m w 大机组厂用电系统目前在国内仍处于探索阶段，厂用电接 线、备用电源的取得、厂用设备的选择、厂用电的并列切换、大型电动机启动时 的厂用电母线电压问题，特别是对于6 6 0 m w 及以上大型机组是否装设发电机出口 开关及其结线方式仍需研究。 广东省粤电沙角c 电厂( 以下简称沙角c 电厂) 是我国较早从国外引进全套 大型机组主设备及相关辅助设备的电厂之一，本文主要针对沙角c 电厂厂用电部 分，阐明了沙角c 电厂采用发电机出口开关的优越性，同时，通过对厂用电系统 的可靠性分析，指出了沙角c 电厂电气系统的薄弱环节和可行的解决方案，并通 过对现存运行问题和两次全厂停电事故的分析，对沙角c 电厂主电气系统提出了 进一步的改进措施，以期促进电厂及电力系统的安全运行。 本文在可靠性分析的基础上，利用电力系统综合分析程序p s a s p 重点针对厂 高变及后备变低压侧( 1 0 5 k v 侧) 短路时的短路容量，厂用大型电动机如给水泵 启动时1 0 k v 工作母线的电压水平，并列切换的相角闭锁等进行了定量计算，为 沙角c 电厂厂用电系统的评价和改进提供了依据。 本文在分析计算基础上，提出了沙角c 电厂厂用电系统的改进措施。 ( 1 ) 增设安全停机自动备用电源装置，以保证任何机组都有自动备用电源，得 以安全停机。 ( 2 ) 增大并列切换的相角闭锁值，以提高运行操作的灵活性。 ( 3 ) 配合主电气系统的低压保安电源宜作经常性检查，例如经常发生柴油发电机 不能自动起动，u p s 运行是否正常等。 ( 4 ) 3 台空压机冷却水泵的3 8 0 v 电源分布改进。 以上改进措施己在沙角c 电厂技改中得到实施，实践证明是正确和有效的。 本文工作对于我国大机组，特别是引进大机组的厂用电系统的方案及改进有一定 借鉴作用。 关键词：发电厂厂用电：发电机出口开关：并列切换；短路计算 华南理工大学工攘硬士学位论文 a b s t r a c t t h e d e s i g na n dt h eo p e r a t i o no f t h ea u x i l i a r yp o w e r s y s t e mo ft h eb i gc a p a c i t y g e n e r a t o rp o w e rp l a n tr e l a t e sd i r e c t l yt ot h es a f ea n dr e l i a b l eo p e r a t i o no ft h ep o w e r p l a n ta n dt h ep o w e rs y s t e m a tp r e s e n t 。t h ea u x i l i a r yp o w e rs y s t e mo ft h e6 6 0m w g e n e r a t o r si s a tt h es t a g eo fe x p l o r i n g 雏h o m e ，s oi t s n e c e s s a r yt or e s e a r c ho nt h e a u x i l i a r yp o w e rc o n n e c t i o n ，s t a n d b yp o w e ra c q u i r i n g ，t h ec h o i c eo fs e r v i c ed e v i c e s 。 t h es y n c h r o n i z a t i o nt r a n s f e ro f a u x i l i a r yp o w e r 。t h ev o l t a g ep r o b l e mo ft h es e r v i c eb u s w h e nt h eb i g g e s tm o t o ro f p l a n ts t a r t s ，e s p e c i a l l yt h eq u e s t i o nw h e t h e r t h eg e n e r a t o r c i r c u i tb r e a k e r ( g c b ) i sn e c e s s a r yt ot h e6 6 0m wa n dm o r eg e n e r a t o ro rn o ta n di t s c o n n e c t i o n p a t t e r n s h a j i a o cp o w e rp l a n t ，s h o r tf o r g u a n g d o n gs h a j i a ocp o w e rp l a n t o ft h e y u e d i a nc o 。，i so n eo ft h ep i o n e e rp i a n t so fo u rc o u n t r yw h i c hw h o l es e t so fm a i n a n da u x iii a r ye q u i p m e n t sw e r ei m p o r t e df r o mf o r e i g nc o u n t r i e s t h ea u x i l i a r yp o w e r s y s t e mo fs h a j i a ocp o w e rp l a n ti s t h ef o c u so ft h i s p a p e r t h ea d v a n t a g e so fg c b a d o p t i o na r ed e m o n s t r a t e dw h i l et h ed i s a d v a n t a g e so ft h es y s t e ma n dt h ea v a i l a b l e i m p r o v i n gm e t h o d sa r ep o i n t e do u tt h r o u g ht h ea n a l y s e so fr e l i a b i l i t yo fi t t h e f u r t h e ri m p r o v i n gm e t h o d st ot h em a i ne l e c t r i c a lp o w e r s y s t e mo fs h a j i a ocp o w e r p l a n ta r ep r e s e n t e dt h r o u g ht h ea n a l y s e so fe x i s t e n to p e r a t i o np r o b l e ma n dt w i c ea l l p l a n tb l a c k o u tf a u l t a sar e s u l t ，t h es a f e ro p e r a t i o no ft h ep o w e rp l a n ta n dp o w e r s y s t e mi se x p e c t e d b a s e do nt h er e l i a b i l i t ya n a l y s e s ，t h en u m e r i cc a l c u l a t i o ni sp e r f o r m e d b yt h eu s e o ft h e p s a s p ( p o w e rs y s t e ma n a l y s i s s o f t w a r ep a c k a g e ) i nt h i s p a p e r t h es h o r t c i r c u i tc a p a c i t yo ft h eh i g hv o l t a g es e r v i c et r a n s f o r m e ra n d s t a n d b yt r a n s f o r m e ra st h e f a u l to ft h e i rl o wv o l t a g es i d e ( 1 0 5 k vs i d e ) o c c u r r i n g ，t h ev o l t a g ev a l u eo ft h e1 0 k v s e r v i c eb u sa st h eb i g g e s tm o t o ro f p l a n ts t a r t i n g ，s u c ha sw a t e rs u p p l yp u m p ，a n dt h e p h a s ea n g l el o c ko ft h es y n c h r o n i z a t i o nt r a n s f e r a r ei n v o l v e d 。t h i s p r o v i d e st h e f o u n d a t i o nf o rt h ei m p r o v e m e n ta n de v a l u a t i o no ft h ea u x i l i a r yp o w e r s y s t e m t h ei m p r o v i n gm e t h o d sa r e p r e s e n t e di n t h i s p a p e rb a s e do nt h ea n a l y s e sa n d c a l c u l a t i o n t h e y a r e ： a d dt h ea u t o m a t i cs t a n d b ys u p p l yd e v i c ef o rs t o p p i n gg e n e r a t i n gs a f e l ys oa st o e n s u r et h a tt h e r ei sa u t o m a t i cs t a n d b ys u p p l yt oa n yg e n e r a t o ra n dt h a ta n yg e n e r a t o r c a ns t o ps a f e l y i n c r e a s et h ev a l u eo ft h ep h a s e a n g l el o c ko f t h es y n c h r o n i z a t i o nt r a n s f e rs oa st o ，。，。，。，。，。二! ! i ! ! ! ：! ! ：。，。，。，。一i i i i j e 魁_ 口_ _ i _ _ l _ _ e 昔_ 口i e l 皇i e e 墨穗e ，! e ! 自e 目l _ _ _ _ _ l _ 一 e n h a n c et h ef l e x i b i l i t yo ft h eo p e r a t i o n - i n s p e c tf r e q u e n t l yt h el o wv o l t a g es e c u r i t ys u p p l yc o o p e r a t i n g w i t ht h em a i n e l e c t r i c a lp o w e rs y s t e m ，f o re x a m p l e ，w h e t h e rd i e s e lo i lg e n e r a t o r ss t a r ta u t o m a t i c a l l y o rn o t ，w h e t h e ru p sr u nn o r m a l l yo rn o t 。 i m p r o v et h e 3 8 0 vs u p p l y d i s t r i b u t i o no f 3s e t so fc o o l i n gw a t e rp u m pf o ra i r c o m p r e s s o r t h ea b o v ei m p r o v i n gm e t h o d sh a v ea l r e a d yb e e np u ti np r a c t i c e a t s h a j i a oc p o w e rp l a n ta n dt h ec o r r e c t n e s sa n da v a i l a b i l i t yh a v e b e e np r o v e d t h ea u t h o rt h i n k t h e r ei ss o m ec e r t a i nu s ef o rr e f e r e n c ef o rt h ef o r m a t i o na n di t si m p r o v e m e n t o ft h e a u x i l i a r yp o w e rs y s t e m t ob i gg e n e r a t o r , e s p e c i a l l yt h ei m p o r t e db i gg e n e r a t o r k e yw o r d s ：t h ea u x i l i a r yp o w e ro fp o w e rp l a n t ；g e n e r a t o rc i r c u i tb r e a k e r ( g c b ) ： s y n c h r o n i z a t i o nt r a n s f e r ；s h o r tc i r c u i tc a l c u l a t i o n 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 降期：咿舌月囊 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 日期：唾必月6 日 日期：旬妒易月歹日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 我国大机组厂用电系统方案综述 火力发电厂厂用电系统的设计方案及其设备选用，直接关系到一个电厂能否 安全可靠的运行，但由于厂用电系统中使用的设备品种多，接线方式多，各种“仁 者见仁、智者见智”的争议也多。 对于高压厂用电的接线方案可以各有不同，但首先应遵循如下几点原则： ( 1 )各机组的高压厂用电系统应该相对独立，这一点对2 0 0 m w 及以上的 机组尤为重要。这主要是为了防止某一台机组的厂用电母线故障时，不致影响其 他机组的正常运行。2 0 0 m w 及以上的机组是电力系统的主力机组，一旦几台机 组同时停机，极有可能造成电力系统的崩溃和解列。同时，由于事故被限制在一 个较小的范围，也便于事故处理，并使机组在短时内恢复运行。 ( 2 )高压厂用电系统应设有启动，备用电源，改电源的设置方式根据机组容 量和它在系统重的重要性而异，但必须是可靠的，在机组起停及事故时的切换操 作要少，并与正常的工作电源能短时并列运行，以满足机组在启动和停运过程中 的供电要求。 ( 3 )要考虑全厂的发展规划，各高压厂用电系统的布置应留有充分的扩充 余地，当规划容量能看得准时，在高压公用系统的容量上应考虑充分的裕度，以 免在扩建时造成不必要的重复性浪费。 ( 4 )由于大多数电厂均是一次设计分期建设，所以应充分考虑在这种施工 情况下的高压厂用电运行方式。尤其是对公用负荷的供电，既要能保证已建成机 组的运行，也要考虑到在建机组建成后便于过渡。应尽量减少在数台机组连续施 工过程中多次停电改变接线和更换设备的几率。 改革开放以来，电厂的厂用电系统确实在改革和进步，正在从以前“可靠的 接线、简单的设备”这一传统观念，过渡到“可靠的设备、简单的接线”这一新 概念上来，而大量先进电气设备的引进，也对这种新概念的实施提供了基本保障， 从而大大减轻了运行人员的劳动强度，为所有工艺系统都进入计算机控制奠定良 好的基础。 随着社会发展，科技的进步，如今电厂的机组容量也在不断增大。随着发电 机容量的不断增大，汽机辅机的容量也越来越大，如射水泵、凝结水泵等设备都 进入了高压负荷的范围。由于汽机房内的高压负荷逐渐增多，加之在大容量机组 中机、炉都成单元制运行，如今都是按机组分段了。 大部分大中容量机组( i o o m w 机和1 2 5 m w 及以上) ，其高压厂用电源都是 华南理工大学工程硕士学位论文 从发电机出口母线处通过厂用变压器引接的，厂用电系统的备用电源另设。机组 启动时，先由备用电源向厂用电系统供电，待运行正常后，则手动切换至工作电 源。 目前国外有些大机组的高压厂用变压器也采用了有载调压变压器，这样可以 很好地保证厂用电的质量，尤其是对于存在进相运行可能的发电机组，更是如此。 另外，有些电厂采用了有载调压变压器后，在发电机的出口再加装断路器，这样， 机组起动时，可先断开此断路器，厂用变压器由电力系统反送电，待发电机投入 后，便自动由发电机供给电源。这种接线方式，可不用再另设启动电源。 发电厂中有些负荷是不以机组为单元，而是为全厂服务的公用系统，如输煤 系统、化学水处理系统及修配厂、污水处理厂等等。对这类负荷的供电要避免仅 依靠某个电源或某一台机组，从而造成全厂停运的事故。特别对于大容量的机组， 公用负荷的容量增加了，并且其中高压负荷的成分也在增加，所以有必要设专门 的高压公用段。高压公用段一般也分为两段，以便将互为备用的负荷接于不同的 公用段上。公用段应设由工作与备用两个电源，可分别由高压厂用系统引几个不 同电源。要注意的是，如采用专门的公用段，那么作为其电源的上一级高压厂用 段的负荷容量将大幅度增加。所以在设计中应特别注意负荷的合理分配。 为给发电机组正常启动时提供电源，必须提供一启动电源。为保证高压厂用 电系统的运行安全，设置厂用备用电源也是非常必要的。由于启动，备用电源所具 有的功能，要求该电源应从与厂用电源相对独立的系统引接，所引接的系统应有 两个以上的电源，并具有足够的容量。 对于低压厂用电系统，目前我国采用了国外一些较新的接线方式。目前在 3 0 0 m w 6 0 0 m w 机组中广泛采用的动力中心一电动机控制中心接线方式，也简 称为“p c m c c 接线”( p o w e rc e n t r a l m o t o r c o n t r e l c e n t r a l ) ，动力 中心一电动机控制中心接线的特点是“使用简单的接线，以可靠的设备保证供电 的可靠性”。 我国的电厂厂用电接线系统随着时代的发展，也在不断的向世界先进技术不 断靠近，不断有新的技术和设备在我国的电厂中得到应用，这也为我国的电力发 展提供了可靠的基础。 1 2 本文研究的工程背景 沙角c 电厂是原广东电力集团公司与美国迈朗公司的合资企业，目前由沙角 c 电厂承担运行管理。该厂由美国a b b c e 公司及a l s t o m 公司组成的g a 公司 总承包建设，于1 9 9 6 年6 月正式移交生产。 沙角c 电厂是我国较早从国外引进全套大型机组主设备及相关辅助设备的电 第一章绪论 厂之一，由兰台6 6 0 m w 机组组成，总装桃容量内1 9 8 万千瓦。沙角c 电厂从1 9 9 3 年1 月正式动工兴建，予1 9 9 6 年6 月三台规组投入齑欺运孝亍。沙角c 电厂建设 是“交钥熟”工稷，由设餐供贷商g e c a l s t o m 公司j 负责安装、调试和试运行， 验收后移交业主投入商业运行。沙角e 电厂电气主设务发电机、变压器1 和高臌开 关等都由g a 公司生产。 沙角c 屯厂为装规容量3 6 6 0 m w 豹大型火毫厂。三鸯发电规嚣通过一台 7 1 6 m v a 的三相有载调羼式变压器接入5 0 0 k v 系统，由5 0 0 k v 变电站进入广寒省 主嘲。发嫩规极端电压为1 9 k v ，主变援器为y d a 接线，每台机有2 裔容量器为 4 4 m v a 的a y o 接线高压厂用工作变压器，2 台高压厂髑工作变压器备带一t o k v 机缉段。全厂设l 台容爨为4 4 m v a 的麓压厂爆备用变压器及设高压厂用公爆端 1 0 k v 两段。 沙角c 电厂谯当时采用了比较额的些设计思想，弓i 进了比较先进的电气设 餐。沙角c 电厂怒国内第个在火电大梳组采稻发电机断路嚣的电厂，完全符合 世界大机缎技术发展的要求。不过，由予在运行过程中出现了这样那样的问麒， 眈如1 9 9 7 年l o 箕4 目鞍l l 兵2 4 日曾发生过掰次稻段1 0 k v 公用段全停。f 致 全厂停电；后来又在运行中曾发生短时限制机缀比力的问题。据此，脊关专寒对 沙角c 毫厂主接线可靠彀、运行方式、聪备龟滚容量等方蘑褥出了疑陶，我稍静 研究目的主要是针对上述问题对沙角c 电厂厂用电系统进行分析研究。 t 3 。作者本文圭簇工作 我翻懿璐究交餐主要像话颤下蠹容： i 发电机出阴断路器( g c b ) 的可靠性分析：分析采用g c b 后，对于提高 各耱主要设备( 黧发窀投、主交燧器、厂蘑交毽器等) 黪霹靠经分辑及其对壤厂 运行操作的可靠蚀分析； 2 针对主述戆疆次全厂筹宅事教。矮俸分辑了事敷羰嚣，并显握壤了摆斑抟 改进措施： 3 。剥爝邀力系统综套转橱稷滓p s a s p 6 。0 鼹厂裹交及蓐套交凝压绷进行了短 路计算，并乖j 用计算结果时厂裔嶷及后备变的短路容薰进行了分析：阊时，我们 诗铎了厂离变及震蚕变在簸丈电动枧( 鄹绘承裂) 寝动对惩压测母线豹电压瓣， 对它是否满足运行要求进行了分析； 4 对1 0 k v 厂爝电系统豹可瓣性进程了详纲分辑； s 对发电机断路器( g c b ) 误跳闸的事故。我们分析了事故原因。并提出了 改遂措旌： 6 ， 对主系统限制帆组出力闻题。我们分车斤了事故原因并提出了改进措施。 华南理王大学王程矮士学经论文 第二章沙角c 电厂厂用电系统介绍 2 1 沙角c 电厂厂用电接线 2 1 1 沙角c 电厂毫气主接线篙余 沙角c 电厂为装机褰量3 6 6 0 m w 的大型火电厂。三台发电机器通过一台 7 1 6 m v a 的三相有载调压式变压器接入5 0 0 k v 系统，由5 0 0 k v 变电站进入广系省 主网。发电机机端电压为1 9 k v ，主变压器为y o a 接线，每台机有2 螽容量释为 4 4 m v a 的a y o 接线高压厂用工作变压器，2 台离压厂糟工作变压器番带一1 0 k v 机缀段。龛厂设l 台容量为4 4 m v a 的高压厂用备用变压器及设高压厂用公用端 1 0 k v 两段。 在每台发电机的出口处装备了一台断路器( 以下闻称g c b ) ，断路器和主变 之闻的封母有f 熏分揍，带两台笼载谴聪式厂羽嵩压交压器。簿台厂离交各带一 段桃组的1 0 k v 母线，电厂还设鬣台后备变和两段1 0 k v 公用段，公朋段带电厂 公麓系统受薷，平辩由任意两台运行橇缀靛1 0 k v 母线逶过联络并关分嗣雾专惫， 后备变作为三台机的后备电源。 2 ，1 2 厂糟电接线图 厂用电接线如图2 1 所示。 爨2 1 沙焦c 厂厂矮邀维线鬻 f i g 2 lt h ea u x i l i a r yp o w e r c o n n e c t i o no f s h a o j i a ocp o w e rp l a n t 4 第二章沙角c 电厂厂用电系统介绍 2 1 ，3 两种方案简介及优缺点比较 对于上述接线方式，程工程谈羚除段监主和浚诗院警藏电厂静厂霭电接线徽 了两个方案比较。 方案一；全i 厂没离压厂耀襄麓，备耀交疰器，焉不设发毫瓿开关； 方案二：每台机张设发电机开关，丽全厂只装设l 台容量较小的高压厂用蛰 _ 霹交蓬器。 方案二的优点是： | )投缝正常起，捧不震凌换厂雳魄，哭霉攥终发泡极开关，厂耀邀可纛性 高。 2 )极组在发生发电粗野关以蠹教醛时( 熟发电瓤、汽枫，锅炉技障l 只 需跳开发电机开关，厂用电源不会消必，也不需切换，提高了出纳公用 电约可冀性，同时减轻了操终人员的工佟量和紧张度。 3 )对保护主变压器、高压厂用工作变压器有利。对于主变压器、高压厂用 工 筝变愿器发生内部数黠时，嬲于发电枫励磁电流裳躐震要定时蝴， 程发电机变压潞组傈护动作切除主变压器高压侧断路器后，发电机在 黝磁电流衰减阶段仍向故障点供电，丽装设发电机开关后由予能快速切 歼发电枫开关，而使主变压器受到更好的保护，这一点对于大型机缎非 常有利。 4 ) 发电机开关蹉内故障只需虢开发电机开关。不需跳主囊压器商压铡 5 0 0 k v 开关，对系统的电网结构影响较小，对电网有刹。 方案无上述优点。 对于方案二，当时主骚担心发电机开关价格昂贵，增加工程投资，以及发电 梳开关质量不可靠，增蕊敢漳撬会。怼予工程投资的滗较是舞祭不装後发电梳开 关，按目前闼内大缴火力发电厂设计规程要求的2 台6 0 0 m w 机组浠配2 台高压厂用 起动，备蘑变压器瓣原羽，沙角c 厂列要靛4 台较大容量起动，鍪蔫交簇器，量出 于祭件所限，起动，备用变压器的电源只能从沙角a 厂2 2 0 k v 系统引接。因而，方 案一需增麴2 2 0 l v g l s 阕隔隼个。2 2 k v 电缆4 校，2 2 9 l ( v 缀瓣较大器量蔻麓，善臻变 压器4 台：方案二需增加3 3 k v 电缆l 根，3 3 k v 级的较小备用变压器l 台，发电机开 关3 念。方案一豹投资霹戆麓蓬方案二。怼发电辍舞关矮藿阑嚣，经诿套了解，当 时g e ca l s t h o m 公司法潮里昂开关厂生产的空气断路器，额定电流3 3 7 k a ，额 定开凝电浚1 8 0 k a ，这耱羧踌器毫供应美毽、渡覆诲多大型援魄露镬矮，运行篷 好。因此。我们最终选择了方案二，并选用了g e ca l s t h o m 公司的p k g 2 c 空气 瑟路嚣。爨藏这秘凝路嚣经在沙惫c 厂多年戆运零亍，上蠢次豹秘俸，l 委明其 堡裁 良好。 华南理工大学工程硕士学位论文 沙角c 电厂发电机开关的主要技术参数 型号p k g 2 ； 额定电流3 3 7 k a ； 额定频率5 0 h z ； 额定不对称开断电流3 4 0 k a ： 额定短时承受电流2 7 5 k a ； 雷电冲击耐压峰值1 7 0 k v 额定负载下操作顺序c o 3 0 r a i n c o 最低操作压力3 0 0 m p a 灭弧介质压缩空气； 额定电压2 l k v ： 额定对称开断电流1 8 0 k a ； 额定短路关合电流5 0 9 k a ； 对地工频耐压7 0 k v ，r n i n ； 额定开断时间o is ； 正常操作压力3 3 4m p a ； 2 2 厂用电主要设备 2 2 1 厂用电系统电压等级及切换方式 厂用电系统电压等级如下： 目前沙角c 厂厂用电有3 个电压等级：l o k v 电压，3 k v 电压，3 8 0 v 电压。其中 1 0 k v 系统、3 k v 系统为中阻接地，3 8 0 v 系统为不接地系统。3 8 0 v 的照明用电和其 他需要中性点接地的3 8 0 v 2 2 0 v 系统，采用v o a 的变压器来产生。 各级电压的切换： 10 k v 系统有电源自动慢速切换。3 k v 系统机组2 段之间、3 k v 系统公用2 段之 间有联络开关，联络开关之间不带同期和自动切换。当需要切换电源时只能通过 手动切换。 3 8 0 v 系统机组锅炉、汽机、除尘各有2 段，公用段也有2 段，2 段之间有联络开 关，联络开关之间不带同期和自动切换。当需要切换电源时只能通过手动切换。 2 2 2 厂用电1 0 k v 部分接线方式及主要设备 正常运行时，每台厂高变带一段1 0 k v 机组母线运行。三台机组中，任意两 台机组的1 0 k v 母线通过1 0 k v 联络开关各带一段1 0 k v 公用段母线运行。3 3 k v 后备变处于充电状态。 厂高变和后备变电源进行自动倒换时，允许短时并列2 0 0 m s ，延时时间到后， 保护装置自动切断预先选择的开关。1 0 k v 机组段和公用段进线开关的容量都是 2 5 0 0 a ，联络开关容量为2 0 0 0 a 。具体参数如下： 开关形式：小车式真空开关 6 第二章沙角c 电厂厂用电系统介绍 额定电压：t o k v 绝缘承乎：1 2 k v 开断短路电流：4 0 k a 额寇电流：2 5 0 0 a ( 进线开关) 2 0 0 0 a ( 联络嚣关) 耐厩水平：7 5 k v ( 峰值) 承受短路电渡麓力：3 秒 1 0 k v 机组段的主要负荷有：给水泵电机( 1 0 4 0 0 k w ，) ，凝结水泵电机 ( 1 6 0 0 k w ) ，循环水泵电机( 2 4 0 0 k w ) ，弓l 风梳电机( 3 3 5 7 2 3 1 3 k w ，被速) ，送 风机电机( 1 6 8 0 k w ) ，一次风机电机( 1 6 8 0 k w ) ，工作变( 1 0 3 1 5 k v ，8 m v a ) ， 锅炉变( 1 0 0 4 k v ，l 。6 m v a ) ，汽税变( 1 钟o 4 k v ，1 6 m v a ) ，除尘交( 1 0 国4 k v ， 2 5 m v a ) 。以上电机和变服器，除给水泵电机a 段带一台、b 菠带两台外，其余 都爱a 、b 羧各带一台。 2 ，2 3 厂用电3 k v 部分接线方式及主要设鬻 3 k v 母线正常情况下，采用分段运行。在需要退出一台l o ，3 k v 机组工作变时， 可以通过联络开关妇一台工于# 变带两段运行。3 k va 、b 段进行并列操 乍对，只 能采用短时停电法。先将其中一段上的负荷全部转移，母线停电后，爵用联络开 关并列。3 k v 机组段进线开关和联络开关的容量都是2 0 0 0 a 。 3 k v 梳组段的主要负衙如下：a 段带a 、c 炉水泵电机( 4 5 0 k w ) ，a 、b 、c 磨煤机电机( 4 4 8 k w ) ，a 工业水泵电机( 3 0 0 k w ) ；b 段带b 炉水泵电机，d 、e 、 f 磨煤梳电祝，空聪机电梳( 4 8 0 k w ) ，b 工业永泵电视。 2 2 。4 厂用电3 8 0 v 部分接线方式及烹要设备 3 8 0 v 系统正常运行时，采用分段进行。3 8 0 v a 、b 两段母线在并列时只能 采臻簿电倒换，其中一段3 8 0 v 姆线上负旖全部转移，母线箨魄瑟，爵合联终开 关。 2 3 小结 传统的电气主接线一般为发电机。主变单元缎带启备变的电气主接线，在这种 主镄线运行方式下，发电机因各种故障跳械时会跳开主变高压侧开关，机组厂用 电只能靠启餐变低压侧备用段的快速自动切换来保证。启备变浠长期充电，而且 要承担不止台机组的厂用电启备用电。 发电机- 主变单元组带启备变的电气主接线方式对厂用电备用方式而言是明 备用、唯一备用。其特点楚壹观、清晰；二次瞬鼹筒擎、闭锁环节少。雨因为该 备用方式是唯一的，一旦扁备变临修或事故以及快速切换自投装置失灵，厂用电 的备堵电源藏没有了。 沙角c 电厂这种有发电机出口断路器、有后备变、有l o k v 公用段母线的电 华南理工大学工程硕士学位论文 气主接线方式对厂用电的备用方式而言，是一种隐含备用方式，并有两个层次的 备用。第一层为主变一厂高变备用兼启动；第二层为后备变供电备用。后备变退居 为第二位备用而起保安作用了，因而整体厂用电备用的安全性可能更加可靠，同 时运行方式更为灵活。 但是，也应该注意到，沙角c 电厂的这种主接线方式也存在潜在的问题。如 前所述，正常运行时，每台厂高变带一段l o k v 机组母线运行。三台机组中，任 意两台机组的l o k v 母线通过l o k v 联络开关各带一段l o k v 公用段母线运行。 3 3 k v 后备变处于充电状态。此时若第三台机组的厂高变或主变因故障跳闸，则得 不到l o k v 自动备用安全停机电源，对机组的安全停机带来隐患。对此问题，下 文将做详细分析。 第兰章沙角c 电厂采用发电机出口断路器( g c b ) 的可靠性分析 1 i i i i i i i , h l li _ - _ e 目! ! = = 瞄 第三章沙角c 电厂采用发电机出口断路器( g c b ) 的 可靠性分析 3 1 发电视断路器的发鼹概况 自本世纪4 0 年代初起，随着工业、制造水平的提商以及电力需求的不断增加， 大释量发电机缎的生产制造不仅成为可能，而且成为满足电力市场需求的要求。 随羲发电机单枕容量的不断增大致使短路电流迅速撼麓，使普通的中压开关融光 法满足开断链力麴要求，阐霹为了提高安全霹靠连，簿致了离裰蔚阕母线鹩逐遽 发展以及发电机、变压器单元接线的广泛采用。至6 0 年代中期，为了简化电厂的 运行操作，提离机组的可用举以及核电技术的需要，越来越多的专家认为采用发 毫辍凝爨器是十分必要豹。菠是这嚣嚣婺导致了b b c 公霹在1 9 6 9 馨嚣发窭纂台 可程大型发电机机端直接操作的d r 型空气断路器。1 9 8 4 年a b b 攘出了第一台h e 型s f 6 发电机断路器，采用s f 6 气体作为灭弧介质，操幼机构仍为气动。现在发电 帆蟥路器己不仅仅是一台断黯器，两是袋成了电压互感器、电滤强感器、隔离开 关、接墟开关等发电祝与主交压器之闻鹃浚鍪，成为矮有多释功隧静维合电器。 除了a b b 公司之外，法国g e c a l s t o m 公司、日本三麓等公司也先后开发出了s f 6 发电机断路器。g e c a l s t o m 公司生产制造发电机的历史较长，最然它也生产s f 6 发彀疑瑟蘧器，毽它是敬生产空气式发惫掇瑟路器冤汝。宅生产熬s f 6 笈电凝叛 路器发展较缓慢，而且容量也小。空气式发电机断路器的最大参数是：额定电压 3 6 k v ，额定电流3 7 5 0 0 a ，歼断电流2 7 5 k a 。空气式发电机断路器蹙利用压缩空气 据为绝缘介质秘灭弧介质以投龋路器的撩终与冷却爆气。虽然空气式发电枫敝路 嚣怒种系列睫强、逶稻性黼的产品+ 稳箕外形尺寸大。占遗多，价格暴责，量 还需另外设置服缩空气系统。日本三菱公司于1 9 7 7 年开始生产发电机断路器采用 的绝缘介质是s f 6 气体，其最大开断电流为1 1 0 k a ，开断次数l o 次；开断额定电流 4 2 0 0 0 a 薅嚣矛聚次数为5 0 次。銎蠢摹牙酝激流为1 2 5 k a 戆发毫莰薮黪攀正在割逡中。 除了以s f 6 气体和空气作为绝缘介质的s f 6 发电机断路器和窝气式发电机断 路嚣外8 0 年代末9 0 年代初又利用真空披术开发了真宅型发电机断路器，这种发 电枫鞭潞器是凌德国西门予公司开发和憋产。8 b k 4 0 、8 b k 4 l 系列鄹是疆f 1 予公 司生产酌真空蘩发电视断路器，其额定嘏隧7 2 1 7 5 k v ，其中8 b k 4 0 酌额定壤漉 5 0 0 0 a ，最大开断电流为6 3 k a ：8 b k 4 l 的额定电流4 0 0 0 1 2 0 0 0 a ，最大开断电 流为8 0 k a 。真空越发电机断路器由于在歼断水平上受剡限制，开敝电流大于6 3 k a 戆囊空繇爨器裁造已 露爨滚，纛显徐辫氇较暴爨，辑浚蓬兹囊黧鳖发电聿旯瓤路 9 华南理王大学工程硕学位论文 器在小容量极组中使耀较多，在大枫组中豹使用受到限制。 国内发电机断路器的发展水平相对来讲还比较低，目前只有沈阳黼压开关厂 一家生产发电枫断路器，8 0 年代，引进法国g 聪a l s t o m 制造技术，开始研制 p k g 2 型发电机断路器，该挺断路器自1 9 8 6 年开始至1 9 8 8 年已在祷州坝水电厂投运 了1 4 台，总的运行情况尚好，但熄该产晶体积大、噪声大，维护工作繁较大。具 了解，葛州坝水电厂已将这1 4 台断路器全部更换为a b b 公司的s f 6 断鼹器。醋前 沈阳高压开关厂正在积极开发研制s f 6 发魄机断路器。 由于发电机断路器的独特性，发电枫断路嚣除需满足现有的开关制造标准如 i e c 5 6 - - 1 9 8 7 ( h i g h - - v o l t a g ea l t e r n a t i n g - - c u r r e n tc i r c u i t - - b r e a k e r s ) 、i e e e ，a n s i c 3 7 0 8 一1 9 8 7 、i e c 6 9 4 - - 1 9 8 0 ( c o m m o n c l a u s e sf o rh i 酶v o l t a g es w i t c h - - g e a ra n d c o n t r o l g e a rs t a n d a r d s ) 、i e c 2 9 8 - - 1 9 9 0 ( a c m e t a l - - e n c l o s e ds w i t c h - - g e a r a n d c o n t r o lg e a r f o rr a t e dv o l t a g e sa b o v e i k va n du p t oa n d i n c l u d i n 9 5 2 k v ) 敬筛，1 9 9 3 年 i e e e 还专门颁布了用于发电机断路器的制造标准：i e e ec 3 7 0 1 3 一1 9 9 3 ( a n s i e e es t a n d a r df o ra ch i g h v o l t a g e g e n e r a t o rc i r c u i t b r e a k e r sr a t e do na s y m m e t r i c a l c u r r e n tb a s i s ) ，从而规范了现代发电机断路器的制造、试验及安装标准。 我强稳继龟颁布褥波静行妇标壤裰国家椽准：d l 4 2 7 9 2 户漆墅交漉发电樵断 路器订货技术条件、gb t14 82 4 发电机断路器通用技术标准。 3 2 发电机断路器在发电厂中的陂用 麸1 9 6 9 年第一会发毫裰凝爨爨诞生叛来，发电凝錾鼹器在毽器各爨薅到了广 泛应用。根据c i g r e 所做的调查液料表明，目前全世界有超过5 0 的核电厂与超 过| 0 豹火龟厂采羽了发电捉錾黪器，褥澍是怼厂蠲电系统可靠蛙要求较裹豹核 电厂与大容量火力发电厂采用发电机断路器已成为一种趋势。在美国、英国、法 国等发达潮家孛，其电力以核能、接水豢能电站兔主，昼掇组骞塞较大，发魄规 出阴均装设了断路器。谯德国，新建设的容量大于2 5 9 m v a 的核电与容量太子 5 8 8 m v a 的火力发电厂发魄枫也装设了发电机嫒鼹器。饿罗戴、芬兰等国的设计 规范中明确规定火力发电厂中装设出口断路器。俄罗新在其火电设计技术规程 8 9 条牛援定：“单枫容量必3 0 0 m w 及以上的每螽发电机在单元接线的所蠢情 况下，在发电机与变压器之间均应装设断路器”，因此在俄罗斯圈内3 0 0 m w 及以上机缎均装设了断路器或负麓开关。 我国的相关设计规程中也对采用发电机断路器的原娜作了规定。火力发寇厂 设计技术规程d l 5 0 0 一9 4 中第1 1 2 6 条规定，“容量为1 2 5 m w 及以下的发电机与 双绕组变隧器为单元连攘辩，在发电枫与变压器之闻不宣装设断路器：发电孝几与 三绕组变聪器或自襁变压器为单元连接时，在发电机与变压器之间宜装设断路器 和隔离开关，厂焉分支线应接在变压器与断路器之间。容量为2 0 03 0 0 m w 的发 第三章沙角c 雹厂采蠲发电辊出强辑路嚣( g c b 簿可靠性分辑 电机与双绕组变压器为单元连接时，在发电机与变压器之阀不应装设凝路器、受 荷开关或隔离开关。容量为6 0 0 m w 发电机，当升高电压仅有3 3 0 k v 及以上一级电 压，鼹技术经济合理时，可装设发电机出妇断路嚣或负箍开关。当2 台发电机与l 台变压器或2 组发电机双绕组变压器组作扩大单元连接时，在发电机与变压器之间 应装设断路器和隔离开关。” 近年来，国内核电站、水电站以及新近建设的火力发电厂谶广泛装设了发电 机断路器。核电机组因其重要性，均在发电机出翻装设断路器，如秦山、大亚湾 核电站等。水电梳缀由予要谲峰，起动频繁，因诧也都装设发毫钒断路器，如袋 近建设的四川二滩、广西耢滩、青海李家峡、黄河小浪底、广东从化水电厂等。 炙毫厂中，簸正1 9 9 8 年3 月底投产的1 4 台6 m w 概缝中，只有广东涉角c 电厂豹3 台机组装设了发电机断路器，其它机组均未装设。但是，从目前正处于前期设计 中静火力发电厂中，大部分祝缝都存发毫氍断路器的方案，热溺南沁j 电厂、濒 北黄冈电厂等。由此看来，国内在发电厂中采用发电机断路器，特别是大容量以 及安全往要求较嵩懿辍缰审装设发电极錾潞器氇澎成趋势。 3 。3 发电机断路器的主要作用 发电厂装设发电机断路器的主要作用是在于简化运行操作稔序，减小发电机 窝变篷器载攀数范潮，麓能曩期操 乍、提裹荚可靠性，方便谖试粒维护。 3 3 1 简化厂用电切换操作稷序 强前，我国的3 0 0 m w 殷黻下褫组和部分6 0 0 m w 械缀火力发电厂中，均设有 专用