30. 厂用电系统的组成及各自用途

1、提提 纲纲一、厂用电系统的概念一、厂用电系统的概念二、厂用电系统的组成二、厂用电系统的组成 厂用电系统的概念厂用电系统的概念厂用电系统的组成及各自用途厂用电系统的组成及各自用途 发电厂在启动、运转、停机、检修过程中，有大量用电动机拖动的机械设备，用以保证机组本身的主要设备和输煤、除灰、除厂用电系统的概念厂用电系统的概念尘及水处理等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、检修、照明、通风等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电厂用电。厂用电的电量，大都由发电厂本身供给。其耗电量与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。 厂用电耗电量占发电

2、厂全部发电量的百分 数，称为厂用电率厂用电率。 厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一。一般凝汽式发电厂的厂用电率为5%8%。降低厂用电率可以降低电能成本，同时相应增大了机组对系统的供电量，增大电厂效益。厂用电系统的概念厂用电系统的概念 厂用电系统的组成厂用电系统的组成厂用电系统的组成厂用电系统的组成 发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足电厂各种工作状态的要求，除应具有正常的工作电足电厂各种工作状态的要求，除应具有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电厂中都以启动电源兼做备用电

3、源。一般电厂中都以启动电源兼做备用电源。 根据电动机的容量需要，电厂厂用电基本采用根据电动机的容量需要，电厂厂用电基本采用0.40.4、3 3、6 6、10kV10kV四个电压等级。目前，在新建的电四个电压等级。目前，在新建的电厂中，基本采用厂中，基本采用0.40.4、6kV6kV这两个电压等级。具体配电这两个电压等级。具体配电原则是：原则是：200kW200kW以下的电动机采用以下的电动机采用400V400V电压供电，电压供电，200kW200kW以上的电动机采用以上的电动机采用6kV6kV电压供电。电压供电。厂用电系统的组成厂用电系统的组成厂用电源及其引接方式厂用电源及其引接方式厂用电系统

4、的组成厂用电系统的组成典型的厂用电系统接线图典型的厂用电系统接线图 系统系统 系统系统 G G 发电机发电机 主变压器主变压器 启动启动/ /备用变压器备用变压器高压厂用工作变压器高压厂用工作变压器厂用厂用6kV6kV母线母线低压厂用低压厂用PCPC母线母线保安段保安段 柴油发电机柴油发电机低压厂用低压厂用PCPC母线母线电动机、电动机、MCCMCC电动机、电动机、MCCMCC电动机电动机发电机出口断路器发电机出口断路器 厂用厂用6kV6kV母线母线厂用干式变压器厂用干式变压器厂用干式变压器厂用干式变压器 一次系统简介：系统简介： 高温高压的蒸汽推动汽轮机转子扇叶以3000转/分 的速度高速旋

5、转，汽轮机转子与发电机转子同轴，发电机转子也以 3000转/分的速度旋转。将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生磁场。定子绕组（也称电枢绕组）不断的切割磁力线，就在其中感应出电动势来，产生三相交流电。三相交流电通过主封闭母线经过发电机出口断路器送到主变压器，经过主变压器升压后，送到电网。 600MW汽轮发电机出口电压等级常见的一般为20kV和24kV两种，玉环现场为1000MW机组，发电机出口电压为27kV。主变压器高压侧电压等级常见的有220kV和500kV两种。国内生产的主变压器一般为单相变压器，也有三相一体的 （如台山现场的主变压器，厂家为常州东芝）。厂用电系统的组成厂用电系统的组

6、成厂用电系统的组成厂用电系统的组成 厂用系统简介：系统简介： 高压厂用工作变压器高压侧的电源取自主变压器与 发电机出口断路器之间的主封闭母线。这样设计的优点是：发电机出口装设了断路器，当发电机启动和停机时，只需断开出口断路器，厂用负荷仍可从系统经主变压器，再经高厂变供电，不需另外设置电源。 高压厂用工作变压器的低压侧一般为2个分裂绕组，出口电压等级均为6.3kV，电源经高厂变低压侧共箱母线或小离相母线送至厂用工作6kV段工作电源进线柜，给厂用工作6kV段提供工作电源。然后通过干式变压器将高压6kV电源转换成低压380V电源，给低压厂用工作PC段供电。 保安段电源一般有3路，其中2路来自低压厂用

7、工作PC段，另外1路电源取自柴油发电机。 厂用电系统的组成厂用电系统的组成 以上为典型机组厂用电系统接线图，下面我们将按以下的顺序一一介绍：以上为典型机组厂用电系统接线图，下面我们将按以下的顺序一一介绍： 1 1、高压厂用工作、高压厂用工作6kV6kV段段 2 2、厂用干式变压器、厂用干式变压器3 3、低压厂用、低压厂用PCPC、MCCMCC段段 4 4、事故保安电源、事故保安电源5 5、交流不停电电源、交流不停电电源 6 6、厂用电系统就地设备、厂用电系统就地设备厂用电系统的组成厂用电系统的组成 一、高压厂用工作一、高压厂用工作6kV6kV段段 高压厂用工作6kV段电源一般有两路，分别为工作

8、电源和备 用电源：工作电源来自高压厂用工作变压器的低压侧分裂绕组，备用电源一般来自厂内启动备用变压器的低压侧绕组，两路电源可以互相切换。正常情况下，由工作电源给高压厂用母线供电，备用电源处于热备用状态。当工作电源故障断开时，通过快切装置使备用电源开关合闸，代替故障的工作电源，承担全部厂用负荷。 高压厂用工作6kV段所带负荷一般如下：1、容量在200kW以上的电动机（如磨煤机、电动给水泵、凝结水泵等）;2、干式变压器（如汽机变、锅炉变、保安变、电除尘变、照明变等）；3、一些距离主厂房较远且需要大容量电源的系统（如：输煤系统 6kV电源、脱硫系统6kV电源、循环水泵房6kV电源等）。 厂用电系统的

9、组成厂用电系统的组成 生产高压开关柜的厂家很多，目前新建的大型电厂采用的6kV 高压开关柜(6KV Switchboard)(6KV Switchboard)一般有两种,一种是由ABB公司 生产的高压开关柜，另外一种是由上海通用电气（GE公司）生产的高压开关柜。 ABB公司的产品技术成熟，电气、机械性能优良，安装和运行过程中很少出现故障； GE公司生产的开关柜常常出现机械方面问题，二次插头接触不牢靠且很容易烧毁。 GE公司的VB1型真空断路器、FC开关柜 厂用电系统的组成厂用电系统的组成 二、厂用干式变压器（二、厂用干式变压器（dry transformer） 所谓干式变压器，就是用空气作为冷

10、却介质，是相对于湿式变压器来说的。在电力系统中，一般汽机变、锅炉变、除灰变、除尘变、脱硫变等小容量变压器都是干式变。干式变的变比为6000V/400V，其高压侧有可调片，改变可调片的连接方式就可以调节变压器低压侧的电压。 干式变压器的主要用途是将高电压转换成低电压，用于带额定电压为380V的负载。其高压侧电源取自工作6kV母线，低压侧接380V PC段母线，为其提供工作电源。 目前各个新建大型电厂采用的干式变压器均为环氧树脂浇注干式变压器，这是因为与其它类型变压器比较，环氧树脂浇注干式变压器有如下优点： 1、整体机械强度好，耐受短路能力强； 2、防潮及耐腐蚀性能好，尤其适合极端恶劣条件下工作；

11、 3、局放小，运行寿命长 ； 4、损耗低，过负荷能力强； 5、可以立即从备用状态投入运行而无须预热去潮。 干式变压器的冷却方式有空气自冷（AN）和强迫风冷（AF）两种，厂用电系统的组成厂用电系统的组成 强迫风冷（AF）是在变压器绕组下部装有电源为交流220V的风扇，风 扇的启停由干式变压器温控箱自动控制，当绕组温度达到预定高值时 风扇自启动，当绕组温度下降到预定低值时，风扇自停。 一般干式变压器温度设定值如下： 100-冷却风扇启动 80-冷却风扇停止 130-高温报警 150-变压器高温跳闸 干式变压器的接线组别一般为D，y11，即高压侧采用接法，低压侧采用Y接，低压侧引出的中性线的接地方式

12、主要有两种，即：中性点直接接地方式和中性点经高电阻接地方式。 目前，生产干式变压器的厂家很多，如广东顺特、山东金曼克、山东鲁能、许继变压器有限公司等。 环氧树脂浇注干式环氧树脂浇注干式变压器变压器厂用电系统的组成厂用电系统的组成 三、低压厂用三、低压厂用PCPC、MCCMCC PC（Power Center），即动力中心，其母线电源取自干式变压器低压 侧。MCC（Moter Control Center），即电动机控制中心，其电源取自PC段。 低压厂用PC段所带负荷一般如下： 1、功率为75kW200kW的电动机； 2、MCC（马达控制中心）； 3、隔离变压器； 4、一些就地设备的电源； 低压

13、厂用MCC段所带负荷一般为75kW以下的电动机。 通常在一个厂用电系统中设有若干个动力中心，其基本接线为单母线分段，每一个400V的PC单元设两段母线，每段母线通过一台低压厂用干式变压器供电，两台干式变压器的高压侧分别接至厂用高压母线的不同分段上。两段低压母线之间设一联络断路器。工作电源与备用电源的关系，采用暗备用方式，即两台低厂变互为备用，一台低厂变故障或其他原因停电时，另一台低厂变能满足同时带两段母线的负荷的运行要求。也就是说，一台低厂变退出工作后，可合上两段母线的联络断路器，由另一台低厂变带两段母线的负荷。但在正常运行时，一般厂用电系统的组成厂用电系统的组成 两台低厂变是不能并联工作的，

14、即不能合上联络断路器，因为PC的所 有设备的短路容量是均按一台低厂变提供的短路电流选择的。厂用厂用6kV6kV母线母线B B段段厂用厂用6kV6kV母线母线A A段段厂用干式变压器厂用干式变压器 A A厂用干式变压器厂用干式变压器 B B低压厂用低压厂用PC APC A段段低压厂用低压厂用PC BPC B段段母联断路器母联断路器母联隔离开关母联隔离开关工作电源进线开关工作电源进线开关1 1工作电源进线开关工作电源进线开关2 2左图中：母联隔离开关正常运行时总处于合闸状态，工作电源进线开关1、工作电源进线开关2、母联断路器这三个开关在任何情况下最多只能任意同时有两个开关合闸，即“3取2”。低压厂

15、用低压厂用PCPC段段 低压厂用低压厂用MCCMCC段段 厂用电系统的组成厂用电系统的组成 厂用负荷分配原则如下：厂用负荷分配原则如下： 为了使厂用电负荷在各段上尽可能的分配均匀，应遵守以下为了使厂用电负荷在各段上尽可能的分配均匀，应遵守以下 原则：原则： （1 1）同一机炉或在生产程序上相互有关的电动机和其他厂用电设备，应）同一机炉或在生产程序上相互有关的电动机和其他厂用电设备，应 接在同一分段上；接在同一分段上； （2 2）若同一机炉的厂用机械有两套，其中一套纯属于备用（如凝泵电）若同一机炉的厂用机械有两套，其中一套纯属于备用（如凝泵电 机），为了提高供电可靠性，一般采用交叉供电，即接到不

16、同的母机），为了提高供电可靠性，一般采用交叉供电，即接到不同的母 线段上。线段上。 （3 3）附属设备离主厂房较远，其容量较大时，应采用单独的变压器供电。）附属设备离主厂房较远，其容量较大时，应采用单独的变压器供电。 为满足供电的可靠性，一般设有两台变压器，其电源分别从不同高为满足供电的可靠性，一般设有两台变压器，其电源分别从不同高 压母线段引接，两台变压器各带一段母线，母线段之间经联络断路压母线段引接，两台变压器各带一段母线，母线段之间经联络断路 器相互备用。器相互备用。厂用电系统的组成厂用电系统的组成 四、事故保安电源四、事故保安电源 对于大容量的发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时

17、，为确保在严重事故状态下能安全停机，应设置事故保安电源，以满足事故保安负荷的连续供电。 大型机组一般都设置事故保安段，一些对机组启动、运行和停机有重要作用负荷的电源均接到此处。 事故保安段的电源设计有很多种，因各个设计院及电厂实际情况而异，下面我们给大家展示的是国华台山电厂#2、#3机组、湖南湘潭电厂#3机组、华能玉环电厂#2、#4机组的保安段接线图。厂用电系统的组成厂用电系统的组成 一、全厂设置两段保安段（一、全厂设置两段保安段（A A段和段和B B段），汽机、锅炉的一些重要段），汽机、锅炉的一些重要 负荷全部集中接到此处，典型图如下所示：负荷全部集中接到此处，典型图如下所示： 柴油发电机柴

18、油发电机保安保安 B B段母线段母线保安保安 A A段母线段母线汽机汽机PC APC A段母线段母线汽机汽机PC BPC B段母线段母线锅炉锅炉PC APC A段母线段母线锅炉锅炉PC BPC B段母线段母线国华台山电厂国华台山电厂#2#2、#3#3机组（机组（600MW600MW）保安段接线图）保安段接线图 厂用电系统的组成厂用电系统的组成 柴油发电机柴油发电机汽机汽机PC APC A段母线段母线汽机汽机PC BPC B段母线段母线锅炉锅炉PC APC A段母线段母线锅炉锅炉PC BPC B段母线段母线柴油机保安柴油机保安PC PC 段段汽机保安汽机保安 A A段段汽机保安汽机保安 B B段

19、段锅炉保安锅炉保安 A A段段锅炉保安锅炉保安 B B段段湖南湘潭电厂湖南湘潭电厂#3#3机组（机组（600MW600MW）保安段接线图）保安段接线图 二、全厂设置四段保安段，汽机、锅炉的保安段分开，汽机、锅二、全厂设置四段保安段，汽机、锅炉的保安段分开，汽机、锅 炉的重要负荷电源均设置到自身的保安段上，典型图如下所示：炉的重要负荷电源均设置到自身的保安段上，典型图如下所示： 厂用电系统的组成厂用电系统的组成 柴油发电机柴油发电机保安保安PCPCMCC MCC 段段 三、全厂设置一段保安段，保安段电源直接取自厂用三、全厂设置一段保安段，保安段电源直接取自厂用6kV6kV盘柜，盘柜， 典型图如下

20、所示：典型图如下所示： 高压厂用工作高压厂用工作6kV A 6kV A 段段高压厂用工作高压厂用工作6kV B6kV B段段保安保安 B B干式变干式变保安保安 A A干式变干式变华能玉环电厂华能玉环电厂#2#2、#4#4机组（机组（1000MW1000MW）保安段接线图）保安段接线图厂用电系统的组成厂用电系统的组成 事故保安段负荷分配原则如下：事故保安段负荷分配原则如下： 在保安电源上所带的负荷主要有以下几类：在保安电源上所带的负荷主要有以下几类： （1 1）在机组正常运行或停机中，防止设备损坏的机炉负荷，）在机组正常运行或停机中，防止设备损坏的机炉负荷，如：大型给水泵的辅助油泵、锅炉空气预

21、热器、火焰监视冷却风机等。如：大型给水泵的辅助油泵、锅炉空气预热器、火焰监视冷却风机等。 （2 2）发电机在停机过程中和停机后，仍需要运转的设备，如：）发电机在停机过程中和停机后，仍需要运转的设备，如：汽轮发电机的交流润滑油泵、顶轴油泵、密封油泵、盘车等。汽轮发电机的交流润滑油泵、顶轴油泵、密封油泵、盘车等。 （3 3）蓄电池的充电设备，如：供给直流）蓄电池的充电设备，如：供给直流220V220V的动力、控制电源的动力、控制电源充电的硅整流器。充电的硅整流器。 （4 4）与本机组有关的运行设备，如：事故照明、重要设备的通）与本机组有关的运行设备，如：事故照明、重要设备的通风机等。风机等。 （5

22、 5）按机炉保护的要求，供给热控的负荷，如：热控自动）按机炉保护的要求，供给热控的负荷，如：热控自动控制电源、交流不停电（控制电源、交流不停电（UPSUPS）的备用电源。）的备用电源。厂用电系统的组成厂用电系统的组成 600MW机组单元厂用备用电源（启/备变）通常接于220kV 系统，供电的可靠性已相当高，但仍需设置后备的备用电源，即 事故保安电源。 采用的事故保安电源通常是:蓄电池组和柴油发电机。 说到蓄电池组，我们必须先从电厂内的直流系统说起。1 1、直流系统、直流系统 直流系统一般分为110V直流系统和220V直流系统。 110V直流系统用于给电厂内的控制设备、继电保护、仪表和信号装置等

23、提供直流电源。一般机组主厂房部分的直流110V系统均设置2段直流母线，两段母线之间设联络开关，一段直流母线电源故障的情况下可以切换到另一段供电。 220V直流系统用于给主厂房内的动力负荷（直流电机）、重要场所的事故照明（如集控室内）、UPS、热工220V直流柜等提供电源。一般每台机组均设置1段220V直流母线，为了提高供电的可靠性，一些电厂还设计成两台机组220V系统间设联络开关，有故障时可互相进行切换。厂用电系统的组成厂用电系统的组成 110V直流系统和220V直流系统均由充电柜、联络柜、馈电柜、 电池巡检装置、绝缘监测装置、蓄电池组组成。 充电柜电源为交流380V，有两路，其中一路来自机组

24、的低压厂用 工作PC段，另外一路来自机组的保安段。两路电源一路工作，一路备用。当其中一路电源失去时，系统自动切换到另外一路电源，继续供电。 充电柜是由多个高频开关整流模块构成的，在正常运行的情况下，通过交流配电单元给各个整流模块供电。整流模块将交流电变换为直流电，经保护电器（熔断器或断路器）输出，一方面给蓄电池充电，另一方面经馈电柜给直流负载提供正常工作电流。 系统交流输入故障时，整流模块停止工作，由蓄电池不间断地给直流负载供电。当交流电源由故障恢复正常时，整流模块自动正常工作，给蓄电池及负载提供电源。 整流模块整流模块直流配电直流配电蓄电池组蓄电池组交流输入交流输入直流输出直流输出交流正常供

25、电时交流正常供电时交流故障停电时交流故障停电时厂用电系统的组成厂用电系统的组成 蓄电池组是一种独立而十分可靠的保安电源，它是由单个蓄电池 块通过导线串联而成，每个蓄电池的单体电压最大可达到2.35V， 每个110V蓄电池组的电池数量一般为52块，每个220V蓄电池组的 电池数量一般为104块。 每台机组一般设置两组110蓄电池，一组220V蓄电池。 蓄电池的容量用Ah表示，是蓄电池放电电流与放电时间的乘积。常见的110V蓄电池组的容量为800Ah 1000 Ah，常见的220V蓄电池组容量为2000Ah 2500Ah。 蓄电池从出厂到正式投运前要经过充放电试验，目的有两个：一是为了检验蓄电池组

26、是否能达到设计容量，二是检验单体蓄电池的好坏。 在蓄电池进行充放电试验前，第一步要将蓄电池内残余的电量放光，但应注意每节蓄电池的单体电压不得低于1.80V，防止电池放亏。第二步是给蓄电池按设定电流进行充电，一次充满，但要保证单体电池电压不得高于2.40V。第三步是给蓄电池放电。蓄电池放电有恒压法和恒流法两种，我们一般采用恒流法放电。就是以电池容量的1/10作为放电电流，保持不变。据欧姆定律 U=IR，电流不变，蓄电池组 厂用电系统的组成厂用电系统的组成 端电压下降的同时，需不断调整放电电阻。 一般的直流厂家均提供放电仪，放电仪能自动调节放电电阻， 维持放电电流不变。当有单体电池电压下降到1.8

27、0V时,放电结束。 新的蓄电池组应反复充放电3次，以扩充其容量。 直流盘柜及蓄电池组图直流盘柜及蓄电池组图 厂用电系统的组成厂用电系统的组成 2 2、柴油发电机、柴油发电机 它是一种广为采用的事故保安电源，当失去厂用电源时，柴油 发电机能在8s15s之内向保安负荷供电。一般每台600MW机组厂用负荷设置一套400V、三相、50Hz柴油发电机组，作为交流事故保安电源。当一个发电厂有两个以上单元机组时，各个单元机组的柴油发电机保安母线之间也可设置联络线，以保证互为备用。以下为不同厂家生产的柴油发电机：厂用电系统的组成厂用电系统的组成 交流不停电电源交流不停电电源 UPS (Uninterrupti

28、ble Power System)UPS (Uninterruptible Power System), ,一般为单相或三相正弦波输出，为机组提供与系统隔离、防止干扰的、可靠的不停电交流电源。其电气原理图如下： 五、交流不停电电源（五、交流不停电电源（UPSUPS）QF旁路旁路380V电源电源旁路稳压器旁路稳压器滤波滤波保护电路保护电路整流器整流器逆变器逆变器隔离变压器隔离变压器隔离变压器隔离变压器隔离变压器隔离变压器旁路（旁路（Bypass）备用（备用（Reserve）Rectifile工作工作380V电源电源220V（或（或110V）直流动力系统）直流动力系统BA至电源分至电源分配柜配柜A：旁路隔离稳压柜，包括：旁路隔离变压器、稳压调压器、补偿变压器等。：旁路隔离稳压柜，包括：旁路隔离变压器、稳压调压器、补偿变压器等。B：UPS主机柜，主机柜， 包括：输入隔离变压器、整流器、逆变器、输出隔离变压器、包括：输入隔离变压器、整流器、逆变器、输出隔离变压器、 静态旁路开关、手动检修旁路开关等。静态旁路开关、手动检修旁路开关等