第二章-发电厂电气主接线和厂用电PPT课件

仿真培训 报告人 胡志光 单位 华北电力大学 电力系统和电气设备的运行 第二章发电厂电气主接线和厂用电 第二章目录第一节发电厂的电气主接线第二节发电厂电气设备的倒闸操作第三节发电厂的厂用电电气主接线和厂用电部分练习题和答案 第一节发电厂电气主接线 一 电气主接线概述1 电气主接线电气主接线是指发电厂中的一次电气设备按照设计要求连成的接受和分配电能的电路 也称发电厂的主电路和一次接线 2 电气主接线分类 1 主变高压侧接线 2 发电机电压接线 3 高压厂用电接线 3 对电气主接线的基本要求 1 保证必要的供电可靠性和电能质量 从以下几方面衡量电气主接线的可靠性 断路器检修时是否影响供电 设备或线路故障或检修时 停电的范围 时间以及能否保证对重要用户的供电 是否存在发电厂全部停电的可能性 2 力求简单 明了 运行灵活 操作方便 3 维护及检修安全 方便 4 力求投资及运行费用低 5 要考虑远期发展及扩建要求 二 电气主接线图中的常用图形文字符号 三 电气主接线基本接线形式 1 单母线接线 2 双母线接线 3 3 2接线4 单元接线 5 桥形接线 6 角形接线 典型地方性火力发电厂电气主接线图 某中型热电厂的主接线图 典型区域性火力发电厂电气主接线图 某区域性火力发电厂的主接线图 第二节发电厂电气设备的倒闸操作 一 倒闸操作概述1 倒闸操作当电气设备由一种状态转换到另一种状态或改变系统的运行方式时 所需进行的一系列操作统称为倒闸操作 2 对操作隔离开关的要求 1 在手动合隔离开关时 必须迅速果断 但在合到底时不能用力过猛 以防合过头及损坏支持瓷瓶 在合闸开始时如发生弧光 则应将隔离开关迅速合上 不得再行拉开 以免事故扩大 这时只能用断器切断该回路后 才允许将误合的隔离开关拉开 2 在手动拉开隔离开关时 应缓慢而谨慎 特别是刀片刚离开刀嘴时 若发生电弧 应立即合上停止操作 但在切断小容量变压器励磁电流 空载线路电容电流 环路均衡电流和并联支路负荷电流时 均有电弧产生 此时应迅速将隔离开关断开 以便顺利消弧 3 在操作隔离开关后 必须检查隔离开关的开合位置 因为有时可能由于操作机构有故障或调整得不好 经操作后 实际上未合好或未拉开 3 对操作断路器的要求 1 在一般情况下 断路器不允许就地带电手动合闸 这是因为手动合闸慢 易产生电弧 但特殊需要时例外 2 当远距离操作断路器时 不得用力过猛 以防止损坏控制开关 也不得返回太快 以防止断路器合闸后又跳闸 3 在断路器操作后 应检查有关信号及测量仪表的指示 以判断断路器动作的正确性 但不能从信号灯及测量仪表的指示来判断路器的实际开 合位置 应到现场检查断路器的机械位置指示 来判断断路器的实际开 合位置 以防止在操作隔离开关时 发生带负荷拉 合隔离开关事故 二 操作票填写的内容 在操作票上除填写断路器和隔离开关的操作步骤外 还应填写以下内容 1 安装或拆除控制回路的熔断器 切断或合上电压互感器的隔离开关以及取下或装上它的熔断器 2 在拉开或合上断路器及隔离开关后 应检查断路器和隔离开关实际的分 合位置 3 使用验电器检验需接地部分是否确已无电 4 切换保护回路及自动装置或改变其整定值 5 拆 装接地线并检查有无接地 6 进行两侧具有电源的设备的同期操作 三 倒闸操作的步骤 1 发布命令和接受任务 2 填写操作票 3 审票 4 发布操作命令 5 核对模拟系统图板 6 核对设备 7 唱票操作 8 检查 9 操作汇报 10 总结经验 四 倒闸操作的原则 为了减少和避免因断路器未断开或未合好而引起带负荷拉 合隔离开关 所以倒闸操作的中心环节和基本原则是围绕着不能带负荷拉 合隔离开关 因此 在倒闸操作时 应遵循下列具体原则 1 在拉合闸时 必须用断路器接通或断开负荷电流及短路电流 绝对禁止用隔离开关切断负荷电流 2 在合闸时 应先从电源侧进行 在检查断路器确在断开位置后 先合上电源侧隔离开关 后合上负荷侧隔离开关 再合上断路器 五 倒闸操作的主要内容 电力线路或负荷的送电 停电操作 发电机的并列 解列操作 电力变压器的投运 停运操作 工作电源与启 备电源互换操作 倒母线和倒旁路操作 直流电源启用 停用操作 改变中性点接地方式操作 继电保护装置启用 停用操作 电气自动装置启用 停用操作 测量 监视 控制和信号装置的启用 停用操作 六 电气设备倒闸操作实例1 电力线路停电 送电操作 1 电力线路停电操作步骤 停用该线路的自动重合闸装置 断开该线路的断路器 并检查断路器的三相已断开 取下该断路器的合闸操作熔断器 拉开线路侧的隔离开关 并检查已断开 拉开电源侧的隔离开关 并检查已断开 取下断路器的控制及信号熔断器 2 电力线路送电的操作步骤 检查该线路的断路器和两侧的隔离开关均在断开位置 装上该断路器的控制 信号和合闸熔断器 合上电源侧隔离开关 并检查已合好 合上线路侧隔离开关 并检查已合好 合上断路器 并检查已合好 投入自动重合闸装置 2 发电机的并列 解列操作 1 发电机与系统实现准同期并列 手动 自动 的条件是 待并发电机的电压数值与系统电压数值相等 待并发电机的电压频率与系统电压频率相等 待并发电机的电压相位与系统电压相位相同 2 发电机与系统实现自同期并列 半自动 自动 的条件是 发电机的转速升至额定转速 3 发电机与系统实现非同期并列 自动 的条件是 发电机与电网解列后延时0 3s自动重合闸 4 发电机正常停机时 应在机组有功负荷降到某一数值后 停用自动调节励磁装置 然后将有功和无功降到零时 才能进行解列 在减有功负荷的同时 注意相应减少无功负荷 保持功率因数约为0 9 3 低压厂用工作变压器送电操作 1 收回所有工作票 安全措施全部拆除 2 检查变压器各部位正常 测定绝缘电阻合格 3 检查低压厂用工作变压器保护使用正确 4 检查低压厂用工作变压器小车开关在开位 将其推至工作位置 5 检查低压厂用工作变压器低压侧开关在开位 合上其刀闸 6 合上低压厂用工作变压器控制及动力保险 7 合上低压厂用工作变压器高压侧开关 检查充电良好 8 合上低压厂用工作变压器低压侧开关 检查并列良好 9 合上380V工作段连锁开关 并检查连锁继电器K励磁良好 10 拉开380V工作段备用电源开关 11 进行全面检查无误后 汇报班长 4 工作电源与启 备电源互换操作 1 用工作电源替代启 备电源操作时应采用 并联切换 即先合上高压厂用变压器低压侧的断路器 再断开启 备变压器低压侧的断路器 同时切换 即在发出合上高压厂用变压器低压侧的断路器命令的同时 发出断开启 备变压器低压侧的断路器的命令 且注意在进行上述操作之前 应通过电压调整 使高压厂用变压器低压侧的电压与开启 备变压器低压侧的电压相等 2 用启 备电源替代工作电源操作时应采用串联切换 即当由于某种原因工作电源消失后 再自动投入启 备电源 具体切换方式包括 快速切换 tq 0 1s 同期捕捉切换 tq 0 6s 残压切换 tq 1 2s 5 用备用母线替代工作母线的操作用备用母线替代工作母线时 应先检查母联断路器在断开位置 然后合上母联断路器两侧的隔离开关 再合上母联断路器 由工作母线对备用母线充电 并检查备用母线是否完好 待工作母线与备用母线等电位后 按照 先合后拉 的原则 对各组隔离开关进行操作 操作完毕后 最后断开母联断路器 若工作母线需要检修时 应对工作母线验电 挂地线 并做好安全措施后方可进行检修 6 电压互感器停运 投运操作 1 停运时 先断开二次空气开关 或取下二次侧熔断器 然后拉开一次侧隔离开关 2 投运操作与停运顺序相反 3 一次侧未并列运行的两组电压互感器 禁止二次侧并列运行 4 应防止操作人员误入带电间隔 架构 避免人身触电 第三节火电厂的厂用电 一 厂用电量和厂用电率1 厂用电量发电厂在电力生产过程中 有大量以电动机拖动的机械设备 用以保证主要设备 锅炉 汽轮机 发电机等 和辅助设备的正常运行 这些电动机以及全厂的运行操作 试验 修配 照明 电焊等用电设备所消耗的电量总和 统称为厂用电或厂用电量 厂用电量用 WP表示 单位 kW h 式中KP 厂用电率 SC 厂用计算负荷 kVA 平均功率因数 一般取0 8 PN 发电机的额定功率 kW 不同类型电厂的厂用电率 发电厂 5 8 热电厂 8 13 核电厂 3 4 水电厂 0 5 1 0 厂用电量 WP占同期全厂发电量 WG的百分数 称为厂用电率 厂用电率可用下式计算 2 厂用电率 二 厂用电压等级发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压 厂用电动机的容量和厂用电网络的可靠性等诸多方面因素 经过经济 技术综合比较后确定的 发电厂中一般采用的低压供电网络电压为380 220V 高压供电网络电压为6kV 200kW以上的电动机采用6kV电源供电 75kW 200kW的电动机和容量较大的静态负荷由380V动力中心 PC 供电 75kW以下的电动机和容量较小的杂散负荷由380V电动机控制中心 MCC 供电 电动机的额定电压与额定容量范围关系 含义 保证正常运行的基本电源要求 供电可靠电压和容量满足要求引接方式 有机压母线的机组 从该母线上引接 单元接线的机组 从主变低压侧引接 扩大单元接线的机组 从发电机出口或主变低压侧引接 发电厂的工作电源包括 6kV 10kV高压工作电源 380V低压工作电源 110V 220V直流工作电源和220V交流不间断电源 UPS 1 工作电源 三 厂用电源分类 含义 在厂用工作电源完全消失情况下 为保证机组快速启动 向必要的辅助设备供电的电源实质上它也是一个备用电源 只对200MW以上机组 用于工作电源完全消失时保证机组快速启动的电源 引接方式 从与系统联系紧密 供电可靠的最低一级电压母线上引接 从联络变压器的低压绕组引接 从外部电网通过专用线路引接 2 启动电源 含义用于事故情况失去工作电源时 起后备作用的电源要求 供电独立性足够的供电容量引接方式 从发电机电压母线的不同分段上引接 从与系统连接紧密 供电可靠的最低一级电压母线上引接 从联络变压器的低压绕组引接 3 备用电源 设置方式 明备用 专门设置一台备用变压器 它的容量等于厂用变压器中最大一台的容量 多用于大中型电厂 特别是发电厂 暗备用 不另设专用的备用变压器 而将每台工作变压器的容量加大 多用于中小型水电厂或变电所 3 备用电源 用于工作 备用电源都消失时 向事故保安负荷供电的电源 引接方式 蓄电池组 一种独立而又十分可靠的保安电源正常运行时 承担全厂直流负荷用电 事故情况下 一方面提供直流保安负荷用电 另一方面经过逆变器将直流变为交流 兼作交流保安电源 柴油发电机组 一种广泛采用的事故保安电源 通常与蓄电池配合使用 通常每2台发电机组设1台柴油发电机组 可靠的外部独立电源 从外部系统引进独立专用线路 另外 110V 220V的直流电源和220V的UPS电源也是事故保安电源 4 事故保安电源 1 按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度厂用负荷可分为四类 短时 手动切换恢复供电所需要的时间 停电会造成主辅设备损坏 危及人身安全 主机停运及影响大量出力的厂用负荷 通常它们都设有两套设备互为备用 供电方式 两个独立的电源供电 当一个电源断电后 另一个电源立即自动投入 类厂用负荷 四 厂用负荷分类 允许短时停电 几秒至几分钟 恢复供电后 不致造成生产紊乱的厂用负荷 供电方式 两个独立的电源供电 并采用手动切换 1 按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度厂用负荷可分为四类 类厂用负荷 四 厂用负荷分类 较长时间停电 不会直接影响生产 仅造成生产上的不方便的厂用负荷 供电方式 由一个电源供电 但在大型发电厂 也常采用两路电源供电 1 按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度厂用负荷可分为四类 类厂用负荷 四 厂用负荷分类 在200MW及以上机组的大容量电厂中 自动化程度较高 要求在事故停机过程中及停机后一段时间内仍必须保证供电 否则可能引起主要设备损坏 重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷 1 按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度厂用负荷可分为四类 事故保安负荷 四 厂用负荷分类 根据对电源的要求不同 事故保安负荷又可分为 直流保安负荷 如发电机组的直流润滑油泵 事故氢密封油泵等 交流保安负荷 如盘车电动机 交流密封油泵 实时控制用的电子计算机等 事故保安负荷的供电方式 直流保安负荷的直流电源由蓄电池组供电 交流保安负荷的交流电源由快速自启动柴油发电机组且有自动投入装置功能 或燃气轮机组 或具有可靠的外部独立电源供电 对交流不间断供电负荷 可接于蓄电池组的逆变装置 事故保安负荷 发电厂在生产过程中 每天都要使用的电动设备称为 经常 使用 而只在检修 事故或机炉启停期间使用的电动设备称为 不经常 使用 因此 经常 与 不经常 主要表征该类电动设备的使用机会 而 连续 短时 断续 等则用来区别电动设备每次使用时间的长短 通常 每次带负荷运转2h以上者称为 连续 带负荷运转在10 120min者称作 短时 每次使用从带负荷到空载或停止 反复周期性的工作 其每一周期不超过10min者称作 断续 在进行厂用负荷统计时 对于经常连续和不经常连续运行的负荷全部计入 对于经常短时和断续运行的负荷计入一半 对于不经常短时和断续运行的负荷不计入 2 厂用负荷按运行方式分类 发电厂主要厂用负荷特性表 五 厂用电接线基本形式 1 高 低压厂用母线通常都采用单母线接线形式 并多以成套配电装置接受和分配电能 2 发电厂的高压厂用母线一般都采用 按炉分段 即将厂用电母线按锅炉台数分成若干独立段 每炉的每级高压厂用母线不少于两段 两段母线可由一台高压厂用变压器供电 3 低压380 220V厂用母线 在大型发电厂中一般按炉分段 在中 小型电厂中 全厂只分为两段或三段 4 200MW及以上大容量机组 如公用负荷较多 容量较大 当采用集中供电方式合理时 可设立高压公用母线段 5 大容量机组的低压厂用电系统采用动力中心 PC 和电动机控制中心 MCC 的组合方式 每段母线由一台低压厂用变压器供电 两台低压厂用变压器分别接至厂用高压母线的不同分段上 其备用方式可以是明备用或暗备用 PC和MCC均采用抽屉式开关柜 6 对厂用电动机的供电方式有个别供电和成组供电两种 所有高压厂用电动机及容量大于75kW的低压电动机都是采用个别供电方式 成组供电一般只用于低压电动机 7 容量在400t h及以上的锅炉有两段高 低压厂用母线 其锅炉或汽机同一用途的甲 乙辅机 应分别接在本机组的两段厂用母线上 工艺上属于同一系统的两台及以上的辅机 应接在本机组的同一段厂用母线上 厂用电接线基本形式 某火力发电厂的厂用电接线图 六 厂用电接线实例 七 某2 300MW热电厂厂用电接线 某2 300MW热电厂厂用电概述 1 厂用高压 厂用高压系统为6kV 电动机的额定功率大于200kW时采用额定电压为6kV 2 厂用低压 厂用低压为380V三相四线50Hz 电动机的额定功率在200kW以下时的额定电压为380V 交流单相控制电压为220V 3 厂用控制直流电压厂用控制直流电压为110V 来自110V直流系统 电压允许变化范围为 15 10 额定电压 4 厂用动力直流电压厂用动力直流电压为220V 由机组220V直流系统供电 向空 氢侧应急直流油泵电机供电 电压允许变化范围从187 242V 第四节发电厂的直流电源 一 直流电源概述为了给发电厂的控制设备 保护设备以及机组的某些重要辅助设备供电 在厂内必须设置专门的直流供电电源 这种电源由蓄电池 充电装置及直流馈线屏三部分组成 发电厂的直流电源能在任何情况下可靠地和不间断地向断路器的合跳闸装置 锅炉 汽轮机 发电机的控制盘及光字牌 直流润滑油泵 发电机的直流密封油泵 汽轮机调速器的电动机 发电机磁场回路断路器及励磁控制系统 UPS电源 保安段柴油发电机组的控制 单元控室事故照明 通信系统 记录报表的驱动装置 录波器 蒸汽阀门操作装置 电厂其它事故照明等设备供电 因此 直流电源系统在发电厂得到了广泛的应用 某电厂每台机组设置1组220V动力直流电源和2组110V控制直流电源 另外网络继电器室设置2组110V控制直流电源 二 蓄电池的结构和参数 蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池 阀控式密封铅酸电池不需进行测量电解液比重 补充酸液 定期加水等维护工作 不漏液 无酸雾 不腐蚀设备 浮充电压不低于2 20V 亦不必定期进行均衡充电 维护工作量大大减少 内阻低 大电流放电性能好 安装方便 采用钢架组合结构 抗震性能较好 节省占地 蓄电池的技术参数 系统电压220V 蓄电池额定电压2V 单只 蓄电池结构示意图 蓄电池外形图 三 阀控式铅酸蓄电池的化学反应原理阀控式铅酸蓄电池的化学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来 放电时将化学能转化为电能供给外系统 其充电和放电过程是通过化学反应完成的 化学反应式如下 正极充电 PbSO4 2H2O PbO2 H2SO4 2H 2e 正极放电副反应H2O 1 2O2 2H 2e 负极充电 PbSO4 2H 2e Pb H2SO4负极放电副反应2H 2e H2整个蓄电池的反应方程式Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O 四 蓄电池的维护 a 检测蓄电池两端电压 b 检测蓄电池的工作温度 c 检查蓄电池连接处有无松动 腐蚀现象 检测连接条的压降 d 检查蓄电池外观是否完好 有无外壳变形和渗漏 e 检查极柱 安全阀周围是否有酸雾析出 f 安装好的蓄电池极柱应涂上中性凡士林 防止腐蚀极柱 定期清洁 以防蓄电池绝缘降低 五 高频开关电源的组成如下图所示高频开关电源由尖峰抑制 防止过电压 EMI 电源滤波器 全桥整流器 滤波器 高频全桥逆变器 高频变压器 高频整流器 滤波器和防倒灌输出等组成 其二次包括采样 隔离放大 控制 保护 显示调节等 高频开关电源组成框图 高频开关直流电源柜外形图 六 高频开关电源的特点和功能 1 系统小型化设计 模块和监控单元在一个托架内 结构简单 安装方便 2 系统模块和监控单元均采用带电拔插结构 安装 维护方便 3 系统可配置110V 220V系统 电流可选择5A 10A 20A 30A 40A五种规格 4 整流模块效率高 体积小 重量轻 5 监控器内完成控母电压 控母电流 电池充电电流监测 无需外接线和外接传感器 6 智能监控模块带RS485及RS232接口 提供三种通讯规约 方便实现远程控制 7 点阵LCD12864显示 标准四键操作 操作流程简单 8 智能化电池充电管理 也可手动均 浮充转换 9 系统自动故障检测 报警 实现无人值守 10 配有降压硅链控制器单元 可实现可方便组成五级或七级降压方式 系统只需外配硅链可实现控母自动调压功能 11 软件采用双闭环结构设计 自动跟踪系统输出电压及电池限流值 调节快 输出精度高 12 系统具有绝缘报警功能 无需外配 13 系统抗干扰能力强 可靠性高 14 系统具有交流双路自动倒换功能及三相交流电压电流检测 具有交流过压 过流 停电 缺相报警及保护功能 15 系统具有电池反接保护功能 16 系统具有电压电流自动返较功能 17 系统具有故障报警静音选择功能 18 系统可根据用户要求选配闪光功能 七 高频开关电源的技术指标 1 交流输入 380VAC 20 50Hz 10 2 直流输出电压 194V 286V连续可调 对于220V系统 90V 160V连续可调 对于110V系统 3 额定输出电流 A 5 10 20 30 40 4 稳压精度 0 1 5 稳流精度 0 2 6 纹波系数 0 01 7 模块不均流度 2 8 动态响应 200 s 9 功率因素 0 9 10 绝缘电阻 10M 11 效率 94 12 输出过电压保护 280V 2V 220V 160V 2V 110V 13 冷却方式 自然冷却和强迫风冷 14 可闻噪音 50dB 15 工作环境温度 15 45 16 相对湿度 90 八 某电厂直流系统的特点 某电厂每台机组设一套220V直流系统 每套直流系统装设一组蓄电池和一台充电设备 采用单母线分段接线 两台机组的220V直流系统经过电缆和联络刀闸可以互相联络备用 机组的蓄电池均采用阀控式密封铅酸蓄电池 充电设备采用微机控制高频开关直流电源 正常以浮充电方式运行 直流系统还配备具有交流配电监测 直流配电监测 绝缘监测 充电摸块监测 电池管理 通信 历史记录等功能的集中监控器 每段母线配置一套微机直流接地监察装置 用于绝缘监察及电压监察 电气和热工分屏也均设有微机直流接地监察装置 某电厂的110V厂用控制直流系统和110V网控直流系统的接线和配置与220V动力直流系统基本相同 九 某电厂220V直流系统的接线图 十 直流系统的运行维护 1 当任一母线充电器由于某种原因退出运行时 备用充电器可投入运行 对该母线负荷供电和对该蓄电池组浮充电 2 当两组母线充电器同时退出运行时 备用充电器可同时对两组母线负荷供电和其中一组蓄电池组进行浮充电 另一组蓄电池必须退出运行 此时母联刀闸应闭合 3 当机组正常运行时 直流系统的任何操作均不应使直流母线瞬时停电 4 一般情况下 不允许充电器单独向直流负荷供电 5 直流母线并列操作前 必须检查两段母线均无接地故障 否则不得并列 6 母线联络隔离开关在断开时 不在同一段上的负荷禁止在负荷侧并环 7 充电器一般应运行在自动稳压方式 8 充电器在运行中进行 手动 与 自动 稳压 与 稳流 之间的切换时 应将电位器调零后方可进行 9 当直流系统发生接地时 及时停用主屏 投入分屏直流接地监察装置查找接地 查找结束后停用分屏 投用主屏 第五节发电厂的交流不停电电源 一 UPS电源概述交流不间断电源 UninterruptiblePowerSupply 简称UPS 用于向发电厂实时监控的计算机 DCS系统 通信系统和远动装置等负荷提供交流220V不间断的电能 这些负荷对供电质量 可靠性和连续性有很高的要求 一般电网难以满足 特别是随着工矿企业用电量日增 非线性负荷越来越多 对电网产生了种种干扰 致使电网波形畸变 电噪声日益严重 有时甚至突然中断供电 这将造成计算机停运 各种控制系统失控等一系列严重后果 UPS装置就是为此而开发 发展起来的 其主要功能是 提高供电质量 以满足高要求用电设备的需要 一旦电网供电中断 立即由UPS的直流电源 蓄电池经逆变器继续维持供电 当UPS本身故障或检修时 由旁路 备用 电源供电 以便争取时间妥善处理 1 整流器 将交流电整流成直流电 且当输入电压发生变化或负载电流发生变化时 整流器能提供给逆变器一稳定的直流电源 2 逆变器 将整流器或由220V直流电源送来的直流电转换成大功率 波形好的交流电提供给负载 3 静态开关 在过载或逆变器停机的情况下自动将负载切换到旁路后备电源 并在正常运行状态恢复后自动且快速地将负载由旁路后备电源切换到逆变器 静态开关一般采用晶闸管元件 切换时间tq 5ms 实现了对负载的不间断供电 4 隔离变压器 隔离变压器的作用是当逆变器停止工作 负载由旁路电源供电时 实现电源与负载间的电气隔离 5 旁路稳压变压器 它的作用是当逆变回路故障时能自动地将负荷切换到旁路回路 为确保安全可靠地供电 不能直接将厂用电系统保安电源直接接到负荷上 而应通过旁路回路中设置的稳压变压器向不允许间断供电负荷供电 这种变压器除采取可靠屏蔽措施外 还具有稳压的功能 6 手动旁路开关 UPS中设有一套手动维修旁路开关 可将静态开关和逆变器完全旁路隔离 以便在安全和不间断向负载供电的条件下对UPS进行维护 同时UPS具有输入缺相 反相 欠压 过压保护 完全由微处理器控制 实现保护电路自动控制 并在这些故障消失后自动恢复正常工作状态 二 UPS电源的组成 1 三相交流电源 AC380V 2 输入电压变化范围 20 35 3 电源频率 50Hz 10 4 逆变器输入电压 DC220V 5 逆变器额定容量 100kVA 6 逆变器输出电压 AC230V 7 输出频率 50Hz 8 输出功率 90kW 9 功率因数 在整个cos 范围内 10 连续额定运行最高环境温度 40 11 最大电压变化范围 230V 1 12 最大频率变化范围 50Hz 0 1 13 最大谐波失真 3 三 UPS电源的参数 四 某电厂UPS电源原理接线图 某电厂采用的交流不停电电源 UPS 系统由主机柜 含输入断路器 输入变压器 整流器 逆变器 隔离变压器 隔离二极管 分流器 静态切换开关和手动旁路开关等 旁路柜 含旁路断路器 旁路变压器 调压稳压器等 和馈线柜 含输出断路器 电压表 电流表 频率表 馈线断路器 等组成 UPS电源柜外形图 五 UPS电源工作原理 把电网交流电压经整流器整流后送入逆变器 逆变器将输入的直流电压变换成所需合格的交流电压 再经输出隔离变压器 逆变静态开关和输出开关 然后送到配电柜 向负载供电 为了达到稳压恒频输出的目的 机内采用了反馈控制系统 此外 UPS还通过逆止二极管与发电厂的220V直流系统相连 一旦交流电源中断供电 可立即自动切换成由220V直流电源供电 UPS装置还设有旁路电源 由机组的事故保安段经旁路断路器 隔离变压器 稳压调压变压器 再经旁路输入开关和旁路静态开关或经手动旁路开关与配电柜相连 正常运行时事故保安段由另一路交流电源供电 交流电源消失后由柴油发电机组供电 这样不仅有利于UPS不停电维修 而且当负载启动电流太大时 还可以自动切换至旁路电源供电 启动过程结束后 再自动恢复UPS供电 六 逆变器的工作原理 UPS的技术性能很大程度上取决于逆变器的性能 它对UPS装置的输出波形及其谐波含量 装置效率 可靠性 对负载变化的瞬态响应能力 噪声 甚至装置的体积重量 均有决定影响 迄今为止 已能制造出多种形式的逆变器 其中有代表性的是如下图所示的有工频变压器的桥式逆变器 在上图中V1 V4为绝缘栅双极晶体管 简称IGBT开关管 是实现电源逆变的主要开关器件 D1 D4分别是开关管V1 V4的等效反并联体二极管 对开关管Tr起保护作用 C1为串联耦合电容 防止变压器T因单相偏磁而饱和 变压器T起隔离和升压作用 C2为输出滤波电容 L为输出滤波电感 用于滤除输出交流电压中的高次谐波 桥式逆变电路由脉冲宽度调制控制器控制 使系统按正弦波调制脉冲工作 使V1 V4和V3 V2按照下图所示的正弦波调制脉冲周期性循环工作 即可将直流电逆变成交流电 七 UPS的运行方式 1 正常运行时 三相交流电源 380V 220V直流电源和旁路交流电源均应送上 三相交流电源通过整流器整流后 向逆变器供电 当交流电源消失或三相半控桥式整流器故障时 整流器自动退出运行 自动切换至220V直流电源向逆变器供电 当交流电源及整流器恢复正常时 又自动恢复到整流器向逆变器供电 2 当三相交流输入电源电压变化或整流器负载发生变化时 均在允许范围内 整流器输出电压保持恒定 3 逆变器输出电压的频率和相位能与旁路电源 电网 相跟踪 相位差在5 10 之内 当电网发生故障时 而引起频率差超过0 9Hz时 逆变器能自动解除跟踪 回复到逆变器固有的频率一50Hz运行 4 当逆变器本身故障或逆变器输出方波变坏及隔离变压器输出的正弦波波形变坏时 静态开关自动切换至旁路电源供电 5 当三相交流输入和直流输入电源均失去时 静态开关自动切换至旁路供电 6 如果逆变器输出发生过电流 当过电流倍数为额定电流的120 时 也可整定为110 130 150 逆变器将自动切换至旁路电源供电 7 当逆变器的输入直流电压低于210V时 延时跳开三相交流输入开关和直流输入开关 逆变器停止工作 并自动切换至旁路电源供电 这一功能是防止逆变器在低直流情况下运行而损坏逆变器 是对逆变器的一种自我保护 8 由于逆变器故障或其他原因 使UPS切至旁路供电 若此时逆变器故障已消除并恢复到正常工作状态 且符合同步条件时 自动返切至逆变器供电 9 当逆变器输出与旁路电源输出同步时 可手动由逆变器输出切换至旁路电源输出 亦可从旁路电源返切至逆变器输出 10 当逆变器需要检修时 可将手动旁路开关接通至旁路电源供电 断开旁路输入开关 11 当整流器的输出电压低于230V 逆变器的直流输入电压低于210V 逆变器出现故障 旁路电源出现故障及冷却风机故障时 均有报警信号 八 UPS的运行维护 1 调整参数 可根据电源情况和使用要求 在监控器上键人指令密码后 即时修改参数 包括输入 输出 蓄电池 整流器 逆变器 同步范围等 2 充电 充电时采用先恒流再恒压二级充电方式 3 故障诊断 UPS的监控器可进行自测试 诊断 可用人机对话方式通知检修人员故障在何处及如何排除故障 故障诊断精度为100 4 维修时 可使用旁路电源对负载继续供电 第六节发电厂的事故保安电源 一 事故保安电源概述电厂普遍采用柴油发电机组作为单元机组的交流事故保安电源 当电网发生事故或其他原因致使发电厂厂用电源长时间停电时 它可以给单元机组提供安全停机所必须的交流电源 如 给水泵的润滑油泵 锅炉空预器 冷却风机 磨煤机减速箱油泵 汽轮机盘车电动机 顶轴油泵 交流润滑油泵等 另外 还要作为蓄电池组的充电电源事故照明电源 重要设备的通风冷却电源 热工控制电源和UPS电源 二 交流事故保安电源的接线 交流事故保安电源接线图 三 柴油发电机组的功能1 自启动功能柴油发电机组可以保证在发电厂全厂停电事故中 快速自启动带负荷运行 在无人值守的情况下 由保安段母线上的TV检测到母线电压消失时 通过自动装置发出启动指令 并能在20s内一次自启动成功 在60s内可实现一个自启动循环 即三次试启动 机组自启动成功率很高 设计要求不小于98 2 带负荷稳定运行功能柴油发电机组自启动成功后 无论是在接带负荷过程中 还是在长期运行中 都可以做到稳定运行 柴油发电机组能满负荷连续运行6h以上 1h过负荷能力为110 发电机有1s 2 5倍的过电流能力 允许间隔一段时间重复这种运行方式 机组在带75 额定负荷的情况下 可启动一台75kW的电动机 且发电机出口电压不低于额定电压的75 3 自动调节功能机组无论是在启动过程中 还是在运行中 当负荷发生变化时 都可以自动调节电压和频率 以满足负荷对供电质量的要求 机组随时处于准备启动状态 在接到启动信号5s内 能可靠地启动并建立电压 频率达到额定值 当机组建立额定电压和频率后 检查同期条件或无压条件合上发电机出口断路器 首次加负载能力不低于额定功率的50 含60 的动态负荷 4 自动控制功能机组自动控制功能很多 可以满足无人值守的要求 主要控制功能如下 1 保安段母线电压自动连续监测 当有厂用电断电信号时机组自启动 厂用电断电信号为动合无源触点信号 2 程序启动 远方启动 就地手动启动功能 3 机组在运行状态下有自动检测 监视 报警 保护功能 4 自动远方 就地手动 机房紧急手动停机功能 机组停机时 先将负荷降至零 然后断开发电机出口断路器 原动机延时2 5min自动停机或人工手动停机 紧急停机装置设有手动和电动操作 5 模拟试验功能机组在备用状态时 能够模拟保安段母线电压降至25 UN或失压状态 使机组能快速自启动 但不闭合发电机出口断路器 6 保护功能柴油发电机组设有超速保护 润滑油压低保护 三次自启动失败保护 低电压保护 过电流保护 发电机过负荷保护 冷却水温过高保护 燃油量过低保护 润滑油温度过高保护 冷却水断水保护等 并根据故障性质动作于信号或跳闸 四 柴油发电机的参数 1 型号 BF K1200 2 视在功率 1500kVA 3 功率因数 0 8 4 有功功率 1200kW 5 定子电压 400 230 1 5 V 6 额定定子电流 2160A 7 频率 50Hz 8 额定转速 1500r min 9 转动惯量 65kg m2 10 接线 Y 11 绝缘等级 H 12 轴承 管壳型 滚柱轴承 13 润滑油脂 黄油 每运行1000小时加油一次 14 励磁方式 无刷励磁 15 防护等级IP22 五 柴油发动机的参数 1 型号 KTA50 G8 2 缸数 12缸 3 发动机形式 V型 4 调速器类型 电子调速 5 进气和冷却 增压 6 缸径 159 159 7 排气量 50L 8 启动最低温度 无辅助启动设备 14 9 发动机净输出 常用 1280kW 10 发动机净输出 备用 1400kW 11 耗油 常用每小时180g kw 12 机油容量 47 8L 13 冷却液容量 120L 14 排气温度460 15 排气流量 493m2 min 16 最小进风面积 2 35m2 17 最小排风面积 2 15m2 18 尺寸 C W H 4800 1800 2400 19 净重 11600kg 柴油发动机组外形图 六 事故保安电源的自启动功能机组保证在发电厂全厂停电事故中 快速自启动带载运行 在无人值班的远方 具有手动和自动启动能力 并且柴油发电机组在5秒内达到全速并具备带负荷条件 8秒内成功加载至50 的负荷 从接到启动指令到成功加载至100 的负荷的时间为10秒内 在60秒内实现一个自启动的循环 即三次试启动 机组自启动成功率不小于99 机组自启动成功的定义是 机组在额定转速 发电机在额定电压下稳定运行2 3秒 并具备首次加载条件 七 事故保安电源的带负载稳定运行功能1 机组自启动成功后 允许首次加载不低于50 额定负载 在首次加载后的60秒内带满负载运行 并在负载额定容量不低于20 允许长期稳定运行 2 机组能在功率因数为0 8的额定负载下 稳定运行12小时中 允许有1小时1 1倍的过载运行 并在24小时内 允许出现上述过载运行二次 发电机尚应允许15秒的1 6倍过载运行 过载 额定电压下的过电流 3 整套机组允许全电压直接启动的空载四极速鼠笼式异步电动机的容量不小于0 2倍的机组额定容量SN 柴油发电机组其1 1倍SN过载运行时间为1h 1 25倍SN过载运行时间为10min 1 5倍SN过载运行时间为2min 2 0倍SN过载运行时间为30s 八 柴油发电机组的运行维护1 柴油发电机组机的启动条件不论手动或自动启动 柴油机应满足下列条件 1 润滑油温在50 以上 2 润滑油位在正常范围内 3 冷却水温在50 以上 4 冷却水箱水位在正常水位 2 启动前的检查 1 各气缸 油喷咀及接管 润滑油管 冷却水管 进风管和排烟管等完整 涡轮增压风机完整 入口滤网清洁 2 柴油机机头冷却风扇转子安装完好连接部位牢固 3 柴油机空气过滤器清洁无杂物 4 机油池的呼吸孔不应有堵塞现象 并检查润滑油位正常应在油标尺 min 线以上 5 润滑油压表和转数表均有正确的零位指示 能可靠地使用 油温表和水温表有明确地指示 6 排烟管的伸缩节完好 7 蓄电池直流电压指示在24 30V之间 8 油 水加热器开关在投入位置 9 机组无漏油漏水等异常 机内清洁 无遗留杂物 10 检查调速器中油位应在两线之间 11 检查电压调节器控制开关在自动位置 12 检查自动电压调节器变阻器在额定电压位置 3 启动前的准备工作 1 检查润滑油过滤器的状态 将切换把手放中间位置 开启均压油门 两个过滤器并列运行 如需一侧过滤器运行时 应将切换把手放停止的过滤器侧位置 关闭均压油门 2 对润滑系统进行预压油 用手压油泵打压至0 1MPa左右 3 检查调速器速度整定值无变动 在要求的定值内 4 柴油发电机定期试验及要求 1 柴油发电机每星期进行手动启动试验一次 2 柴油发电机每次启动后 空载运行时间不得小于5分钟 3 每次定期试验后 对试验中出现的异常应及时汇报值长 并做好记录 如需要可通知有关人员进行处理 4 试验完后应检查蓄电池电压在24V以上 如低于24V 整流器应自动对其进行强充电 待到30V时 自动返回浮充运行 否则应通知有关人员处理 5 在大小修期间如动力中心 公用系统正常运行 而且与机组对应的柴油发电机没有检修工作时 遇有定期试验时 仍需按要求进行试验 5 柴油发电机的巡视检查及操作注意事项 1 巡视检查 1 蓄电池电压应在24 30V之间 浮充电流正常 一般1 2A 2 就地控制盘内的各直流控制电源开关均在合入位置 各继电器无异常现象 3 就地控制盘上无报警 各信号均在复归状态 市电正常 指示灯应亮 4 手 自动选择开关在自动位置 5 油 水加热在投入状态 水温在正常范围内 35 60 6 润滑油位 冷却水箱水位均应正常 7 油箱及油 水 管路 法兰等无漏油 水 现象 8 各蓄电池导线连接良好 无松动 无腐蚀现象 且涂有凡士林 9 蓄电池电解液有无漏出容器外 2 操作注意事项 1 遇有柴油发电机检修时 包括机械 热工 电气一 二次等工作 应根据具体情况制定安全措施 2 当电气一次部分或机械部分检修时 应将动力中心一次电源开