厂用电设计(完整)

1、第二章厂用电接线及设计第一节概述发电厂在启动、运转、停运、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保障机组的主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除尘及水处理的的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量统称为厂用电。 且厂用电的电量大都由发电机本身供给，为重要负荷。 厂用电耗电量占全厂总发电量的百分数， 称为厂用电率。 此设计中该凝汽式火电厂的厂用电率为5%。厂用电负荷根据其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，其重要性可分为四类：I 类厂用负荷， II 类厂用负荷，III 类厂用负荷，0I 类负荷

2、（不停电负荷） ，0II类负荷（直流保安负荷）， 0III类负荷（交流保安负荷）。第二节厂用电接线的设计原则和接线形式厂用电接线应满足以下要求：供电可靠，运行灵活。要求无论在正常、事故、检修以及机组启停情况下均能灵活地调整运行方式，可靠、不间断地实现厂用负荷的供电。各机组的厂用电系统应是独立的，特别是 200MW 及以上机组应做到这一点。在任何运行方式下， 一台机组故障停运或其辅机的电气故障，不应影响另一台机组的运行，并要求受厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复运行。全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用母线。 在厂用电系统接线中，不应存在可能导致切断多余一个单元机组的故障点，

3、 更不应存在导致全厂停电的可能性，应尽量缩小故障影响范围。充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求，一般均应配备可靠的启动/备用电源，并能在短时投入。当机组无法取得正常的工作电源时，应尽量从电力系统取得备用电源，这样可以保证其与电气主接线形成一个整体，一旦机组故障时以便从系统倒送厂用电。厂用电的电压等级： 按发电机容量、电压确定高压厂用电压等级，300MW 汽轮发电机组的厂用电压分为两级，高压为6KV ，低压为 380V。发电厂的厂用电源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。工作电源： 发电厂的工作电源是保证正常运行的基本电源。通常，工作电源应不

4、少于两个。若从发电机电压回路通过高压厂用变压器（或电抗器）取得高压厂用工作电源，即使发电机组全部停止运行， 仍可从电力系统倒送电能供给路厂用电源。高压厂用工作电源从发电机的引接方式与主接线形式有密切联系。当发电厂和主变压器为单元接线式，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。厂用分支上一般都应装设高压断路器。该断路器应按发电机端短路进行选择， 对大容量机组可能选不到合适的断路器，可加装电抗器或选低压分裂绕组变压器以限制短路电流。对于200MW 及以上机组，厂用分支都采用分相封闭母线，故障率较小，可不装断路器和隔离开关，但应有可拆连接点，以供检修和调试用，只是在变压器低压侧务必装设断路器。低压厂用

5、工作电源由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。备用电源和启动电源：厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，起后备作用。 备用电源应具有独立性和足够的供电容量。启动电源一般是指机组在停运或启动过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供电源。我国目前对 200MW 以上大型发电机组才设置厂用启动电源，且以启动电源兼作事故备用电源，统称启动 /备用电源。备用电源有明备用和暗备用两种方式。明备用方式，正如前面所述设置专用的备用变压器（或线路） ，它经常处于备用状态（停运） ，当工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷。暗备用

6、方式，不设专用的备用变压器（或线路） ，而将每台工作变压器容量增大，相互备用，当其中任一台厂用工作变压器退出运行时， 该台工作变压器所承担负荷由另一台厂用工作变压器供电。这种备用方式，正常工作时每台变压器只在半载下运行，投资较大，运行费用高。在大中型发电厂特别是大型火电厂中，由于每台机组机炉的厂用负荷很大，为了不使每台厂用变压器的容量过大， 一般均采用明备用方式；中小型水电厂和降压变电站多采用暗备用方式。事故保安电源： 当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在严重事故状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供电，对 200MW 及以上的大容量机组应设置事故保安电源，以保证事故保安负荷， 如润

7、滑油泵、 密封油泵、 热工仪表及自动装置、盘车装置、 顶轴油泵、事故照明和计算机等设施的连续供电。事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动程序启动的柴油发电机组、 蓄电池组以及逆变器将直流变为交流作为交流事故保安电源。对 200MW 及以上机组还应由附近 110kV 及以上的变电站或发电厂引入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。厂用电接线形式： 发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均采取 “按锅炉分段” 的原则，即将高压厂用母线按锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的

8、厂用负荷均接在同一段母线上， 与锅炉同组的汽轮机的厂用负荷一般也接在该段母线上，而该段母线由其对应的发电机组供电。随着发电机组容量的不断扩大，汽轮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厂用负荷的范畴。加之大容量机组都实行机、炉单元集中控制，所以“按锅炉分段”的原则，实际已是“按机组分段”了。低压厂用母线一般也接锅炉分段，厂用电源则由相应的高压厂用母线供电。第三节 4*300MW汽轮发电机组高压厂用电接线说明300MW 汽轮发电机组高压厂用电系统常用的有两种接线方案。方案一，不设 6KV 公用负荷母线段，将全厂公用负荷分别接在各机组A 、B 段母线上。方案二，单独设置二段

9、公用负荷母线，集中供全厂公用负荷用电，该公用负荷母线段正常由启动备用变压器供电。方案二的优点是公用负荷集中，无过渡问题， 各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。其缺点是由于公用负荷集中，并因启动/备用变压器要用工作变压器作备用，故工作变压器也要考虑在启动/备用变压器检修或故障时带公用负荷母线段运行。因此，启动/备用变压器和工作变压器均较方案一变压器分支的容量大，配电装置也增多， 投资较大。 方案一的优点是公用负荷分接于不同机组变压器上，供电可靠性高、 投资省， 但也由于公用负荷分接于各机组工作母线上，机组工作母线清扫时，将影响公用负荷的备用。另外， 由于公用负荷分接于两台机组的工作母线上

10、，因此，在机组 G1 发电时，必须也安装好机组 G2 的 6KV厂用配电装置，并用启动/备用变压器供电。这两种方案各有优、缺点，应经过技术经济比较后选定。故 4*300MW发电机组选择方案一，不设全厂6KV 公用厂用母线。每台 300MW 汽轮发电机从各单元机组的变压器低压侧接引一台高压厂用工作变压器作为 6kV 厂用电系统的工作电源。为了限制厂用电系统的短路电流，以便使6kV 系统能采用轻型断路器。高压厂用工作变压器选用容量为40/20-20MV ·A，短路电压 UK 6.76 的分裂绕组变压器， 其低压分裂绕组分别供 6kV两个分段厂用母线， 即发电机组 G1高压厂用工作变压器供

11、 6kV 的 1A 段和 1B段，发电机组G2 高压厂用工作变压器，即发电机组G1高压厂用工作变压器供6kV 的 2A和 2B 段。为满足机组启动时厂用供电和作为高压工作变压器的备用，每两台机组配备一台容量为40/20-20MV ·A, UK 6.76的启用 /备用变压器。启动 /备用变压器电源引自升高电压母线，采用明备用方式。采用单元制接线的发电机，当出口无断路器或负荷开关时，厂用分支线上连接的高压厂用工作变压器应采用无激磁调压。考虑到升高电压母线电压变化大，启动/备用变压器采用有载调压变压器以保证厂用电经济地运行。由于厂用工作变压器支接在发电机出口，厂用分支接线上短路电流很大，且

12、因采用封闭母线结构， 故高压工作变压器高压侧不设断路器和隔离开关，若高压厂用工作变压器发生故障，将由发电机变压器组高压侧断路器切除。为满足检修与实验需要在厂用分支母线上设置连接片，供必需时拆接。为提高厂用电力系统工作的可靠性，高压厂用工作变压器和启动/备用变压器的 6kV 低压分支母线均采用共箱式封闭母线，厂用6kV 配电装置采用全封闭手车式成套开关柜。高压厂用母线应采用单母线接线。低压厂用母线也应采用单母线接线。容量为300MW及以上的机组，每台机组宜设一台低压厂用备用变压器。容量为200MW 及以上的机组，应设置交流保安电源。 交流保安电源宜采用快速起动的柴油发电机组。当机组采用计算机监控

13、时，应按机组设置交流不停电电源。交流不停电电源宜采用静态逆变装置，不宜再设备用。发电厂内应装设蓄电池组，向机组的控制、信号、继电保护、自动装置等负荷和直流油泵、交流不停电电源装置、断路器合闸机构及直流事故照明负荷等供电。容量为300MW 及以上机组，装设两组蓄电池（控制、动力合并供电）。发电厂蓄电池组的电压应满足下列要求：1.控制负荷专用蓄电池组（对于网络控制室可包括其他直流负荷）的电压宜采用110V ；2.动力负荷专用蓄电池组的电压宜采用220V ；3.控制负荷、动力负荷共用的蓄电池组的电压宜采用220V 。第四节厂用变压器的选择厂用变压器的选择主要考虑高压厂用工作变压器和启动备用变压器的选

14、择。1.工作变压器的选择发电厂有 4 台 300MW 汽轮发电机组， 每台机组厂用电从各自单元机组的变压器低压侧引接一台高压厂用工作变压器。 300MW 机组的高压厂用工作电源宜采用一台分裂变压器。该厂用变压器选用双绕组低压分裂绕组变压器，根据6KV 厂用负荷计算（见附表）及高压厂用变压器容量选择表，选择厂用工作变压器型号为SFF7-40000/20 。2.启动 /备用变压器的选择（ 1）高压厂用备用变压器或启动 /备用变压器的容量不应小于最大一台高压厂用工作变压器的容量；当启动 /备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足作为最大一台高压厂用工作变压器备用的要求。（ 2）容量为 300MW 的

15、机组，每两台机组可设一台高压厂用启动选择厂用启动 / 备用变压器的型号为/备用变压器。厂用工作变压器和启动 /备用变压器型号参数列表如下：变压器额定容额定电压（ KV ）空载空载损负载损阻抗电压（ %）量电流耗耗全穿连接组型号高压低压半穿（KVA ）（%） （KW）（KW ）越标号越SFF7-40000/220+2 ×2.5%6.3-6.30.2331.1184.36.76D，40000/20×2000012.71yn1-yn1SFPSZ1-40000/2220YN ，230+5×2%6.3-6.31.257.2165.412.0240000/220×2

16、500021.75230-3×2%d11-d11第五节发电机的自启动校验厂用电系统中运行的电动机，当突然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间（一般在 0.51.5s）内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时， 电动机惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定运行状态，这一过程称为电动机的自启动。若参加自启动的电动机数量多， 容量大， 启动电流过大， 可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机过热，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此必须进行电动机的自启动校

17、验。若经校验不能自启动时，应采取相应的措施。根据运行状态，自启动可分为三类。，失压自启动：运行中突然出现事故，厂用电压降低，当事故消除、电压恢复时形成的自启动。，空载自启动： 备用电源处于空载状态时，自动投入失去电源的母线段时形成的自启动。，带负荷自启动： 备用电源已带一部分负荷， 又自动投入失去电源的工作母线段时形成的自启动。厂用工作电源一般仅考虑失压自启动，而厂用备用电源或启动电源则需考虑失压自启动、空载自启动及带负荷自启动三种方式。电动机自启动校验电动机自启动校验可分为电压校验和容量校验。而电压校验又分为两种情况： 一是单台电动机自启动或成组电动机自启动母线电压校验；二是电动机经高压厂用

18、变压器和低压变压器串联自启动母线电压校验。此处电源母线电压标幺值 U * 0 ,采用无励磁调压变压器时取1.05，采用有载调压变压器时取 1.1。备用电源一般当快速切换时可取2.5。cos为电动机的效率和功率因数的乘积，取0.8。1.自启动电压校验（1）正常时成组电动机自启动母线电压校验<1>工作变压器空载运行自启动母线电压校验工作变压器： x* t1.1 U k %S2N1.112.71200000.070100S1N10040000Pm 1 APH IPL I48500.3=5500+1250+315+2240+1000+300+1360+2000+630+260+0.85=1

19、6567 （kW ）Pm 1 B =2500+315+2240+1000+300+1360+2000+630+320+92800.30.85=13940（ kW ）注：在分裂绕组两个低压绕组中选所带负荷最大的一段进行自启动校验，则取Pm 1 A 进行母线电压校验。Pm 1A =16567（ kW ）S* mK av Pm=2.516567=2.589Stcos0.820000U *1U * 01.05=0.889(0.65 0.70)校验合格1 x* tS* m10.0702.589<2>高压启动 /备用变压器供电时，失压、空载自启动校验U * 01.1x* t 1.1U k %S2 N1.121.75250.150取 Pm1 A =16567100S1N10040（kW ）K av Pm2.516567S* m=1.294St cos0.840000U * 1U * 01.1=0.921 (0.65 0.70)x* t S* m110.150 1.294校验合格<3>高压启动 /备用变压器带负荷自启动母线电压校验此时备用电源所带负荷为高压厂不需自启动的负荷时投入需自启动的负荷，即高压厂用 I 类负荷 +低压厂用 I 类负荷x* t =0.150U * 01.1 P0 1A30030060