第四章厂用电

1、第四章第四章 厂（所）用电厂（所）用电第一节 概述第二节 厂（所）用电的设计原则和接线形式第三节 不同类型厂用电典型接线分析第四节 厂（所）用变压器或电抗器的选择第五节 厂用电动机的选择和自启动校验本章小结第一节第一节 概述概述p厂用电厂用电 发电厂在生产电能过程中，有大量由电动机拖动的机械发电厂在生产电能过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发设备，用以保证主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和辅助设备的正常运行。电机等）和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的这些电动机以及全厂的运行操作、修配、试验、照明、电焊等用电设备便构成厂运行操作、

2、修配、试验、照明、电焊等用电设备便构成厂用负荷。用负荷。厂用负荷的总耗电量，统称为厂用电或自用电厂用负荷的总耗电量，统称为厂用电或自用电。p厂用电率厂用电率 厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。为厂用电率。厂用电率的计算公式为厂用电率的计算公式为%100AAKpppA上式中上式中 Ap 为厂用电耗电量为厂用电耗电量(kwh) A 为同一时期内全厂总发电量为同一时期内全厂总发电量(kwh)A)(hkW)(hkW一、厂用电及厂用电率一、厂用电及厂用电率n额定工况下厂用电率的计算公式为额定工况下厂用电率的计算公式为%100c

3、osNavcpPSK厂用电率是发电厂主要运行经济指标之一。凝汽式火电厂厂用电率为凝汽式火电厂厂用电率为 5 5-8-8，热电厂为热电厂为8 8-10-10，水电厂为水电厂为0.30.3-2.0-2.0。降低厂用电率不仅能降低电能成本，同时相应地增大了降低厂用电率不仅能降低电能成本，同时相应地增大了对系统的供电量。对系统的供电量。上式中上式中 Sc为厂用计算负荷为厂用计算负荷(kVA) 为平均功率因数，一般取为平均功率因数，一般取0.80.8 PN为发电机的额定功率为发电机的额定功率(kW)avcos二、厂用负荷的分类二、厂用负荷的分类1.1.按重要性分类按重要性分类 厂用电负荷，按其用电设备在

4、生产中的作用和突然供电厂用电负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然供电中断时造成危害的程度可分为四类：中断时造成危害的程度可分为四类：（1 1）I I类厂用负荷类厂用负荷 凡凡短时停电短时停电（包括手动操作恢复供电所需的时间）（包括手动操作恢复供电所需的时间）会造成设备损坏、危及人身安全、主机停运及大量影响会造成设备损坏、危及人身安全、主机停运及大量影响出力出力的厂用负荷，都属于的厂用负荷，都属于I I类厂用负荷。应由类厂用负荷。应由两个独立两个独立电源供电电源供电，当一个电源断电后，另一个电源就立即自动，当一个电源断电后，另一个电源就立即自动投入，即两个电源投入，即两个电源自动切换自动切换。

5、（2 2）II II类厂用负荷类厂用负荷 允许短时停电（几秒至几分钟），允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷，均属于致造成生产紊乱的厂用负荷，均属于IIII类厂用负荷。类厂用负荷。也也应由两个独立电源供电，并采用手动切换。应由两个独立电源供电，并采用手动切换。（3 3）IIIIII类厂用负荷类厂用负荷 较长时间停电不会直接影响生产较长时间停电不会直接影响生产，仅造成生产上的不方便者都属于III类厂用负荷，通常由一个电源供电由一个电源供电。（4 4）事故保安负荷）事故保安负荷 在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负荷在停机过程中及停机后一段时

6、间内仍应保证供电的负荷，否则将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推迟恢复供电，甚至可能危及人身安全的负荷称为事故保安负荷。根据对电源的不同要求，事故保安负荷又可分为：直流保安负荷直流保安负荷：如发电机的润滑油泵、氢密封泵，汽机、给水泵的润滑泵润滑油泵、氢密封泵，汽机、给水泵的润滑泵等，其直流电源为蓄电池组直流电源为蓄电池组。交流保安负荷交流保安负荷：如大型机组的盘车电动机、交流润滑泵、消防水泵盘车电动机、交流润滑泵、消防水泵等。 交流保安电源通常采用快速自启动的柴油发电机组快速自启动的柴油发电机组且有自动投入装置功能，或采用燃气轮机组或者具有可靠的外部独立电源进行供电。(5)(5)交流

7、不间断供电负荷交流不间断供电负荷对交流不间断供电负荷如实时控制用的计算机，可接于蓄电池组的逆变装置接于蓄电池组的逆变装置供电。 2. 按运行方式分类按运行方式分类三、对厂用电接线的基本要求三、对厂用电接线的基本要求 厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，还应满足一般要求外，还应满足：（1）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备

8、用）电源能在短时内投入。投入。 （2）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。对厂停电事故。对200MW及以上大型机组，厂用电系统应是独立的及以上大型机组，厂用电系统应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行并能在短时间内恢复本机组的运行。另一台机组的正常运行并能在短时间内恢复本机组的运行。（3）便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。）便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。对公用对公用厂用负荷的供电，

9、须结合长期规划统筹安排，尽量便于过渡且少改厂用负荷的供电，须结合长期规划统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。变接线和更换设备。（4）对对 200MW及以上大型机组应设置足够容量的交流事故保安电及以上大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。源。（5）积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备）积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使厂用电，使厂用电系统达到技术先进、经济合理，保证机组安全满发地运行。系统达到技术先进、经济合理，保证机组安全满发地运行。第二节第二节 厂用电源及厂用电接线的基本形式厂用电源及厂用电接线的基本形式一、厂用电的电压等级一、厂用电的电压等级 厂用电的电压等

10、级是根据发电机额定电压、厂用电厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的额定电压和厂用电网络的可靠、经济运行等诸方动机的额定电压和厂用电网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经过技术经济综合比较后确定的。面因素，经过技术经济综合比较后确定的。1.1.厂用电动机的电压与容量的关系厂用电动机的电压与容量的关系 通常在通常在满足技术要求的前提下，满足技术要求的前提下，应优先选用较低电压的电动机，以获得较高应优先选用较低电压的电动机，以获得较高的经济效益。的经济效益。 因为高压电动机，制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价格高、因为高压电动机，制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价

11、格高、空载和负载损耗均较大效率较低，所以应优先考虑较低电压级。空载和负载损耗均较大效率较低，所以应优先考虑较低电压级。 但是，电压较高时，可选择截面较小的电缆或导线，不仅节省有色金属，还但是，电压较高时，可选择截面较小的电缆或导线，不仅节省有色金属，还能降低供电网络的投资。能降低供电网络的投资。3.3.厂用电的电压等级的确定厂用电的电压等级的确定 低压供电网络为低压供电网络为0.4kV0.4kV（380380220V220V）；）； 高压供电网络有高压供电网络有3 3、6 6、1O kV1O kV等。等。2.2.各类机组所使用的电动机容量范围各类机组所使用的电动机容量范围12MW12MW及以下

12、及以下火电机组，厂用电动机容量一般在火电机组，厂用电动机容量一般在300kW300kW及以下及以下；125MW125MW及以下及以下火电机组，厂用电动机容量一般在火电机组，厂用电动机容量一般在2000kW2000kW及以下及以下；200-300MW200-300MW火电机组，厂用电动机容量一般在火电机组，厂用电动机容量一般在5500kW5500kW及以下及以下; ; 600MW600MW及以上及以上火电机组，厂用电动机容量可达火电机组，厂用电动机容量可达5500kW5500kW以上以上。（2 2） 6kV6kV电压供电的优点电压供电的优点对同样的厂用电系统， 6kV网络不仅节省有色金属及费用，

13、而且短路电流亦较小；6kV电动机功率可制造得较大，以满足大容量负荷要求；发电机电压若为6kV时，可以省去高压厂用变压器，直接由发电机电压母线经电抗器供电，以防止厂用电系统故障直接威胁主系统并限制其短路电流。（3 3） 1OkV1OkV电压作为厂用电系统电压电压作为厂用电系统电压 只能用于300MW以上大容量机组，也不能为单一厂用电压，因为不能满足全厂所有高压电动机的要求，在经济与技术上均属欠佳。 （1 1） 3kV3kV电压供电的优点电压供电的优点3kV电动机效率比6kV的约高1-15，价格约低20；3kV电动机的最小容量比6kV电动机小，可以将75KW以上的电动机接到3kV电压母线上，从而使

14、O.4kV低压厂用变压器容量和台数减少；由于减少了380V电动机数量，使较大截面的电缆数量减少，从而减少了有色金属消耗量。n 对于火电厂对于火电厂，当发电机当发电机容量在容量在60MW60MW及以下及以下，发电机电发电机电压为压为1O.5kV1O.5kV时，可采用时，可采用3kV3kV作为厂用高压电压；当作为厂用高压电压；当容量在容量在 100-300MW100-300MW时，宜选用时，宜选用6kV6kV作为厂用高压电压作为厂用高压电压；n当当容量在容量在300MW300MW以上以上时时，若技术经济合理，可采用，若技术经济合理，可采用两种高两种高压厂用电压，即压厂用电压，即3KV3KV和和10

15、kV10kV两段电压两段电压。 对于水电厂对于水电厂，由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机，由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量不大，容量不大，通常只设通常只设0.4kV0.4kV一种厂用电压等级一种厂用电压等级，由动力和照，由动力和照明共用的三相四线制系统供电。但对坝区和水利枢纽，一般明共用的三相四线制系统供电。但对坝区和水利枢纽，一般距厂区较远，可能有些大型机械，如闸门启闭装置、航运使距厂区较远，可能有些大型机械，如闸门启闭装置、航运使用的船闸或升船机和鱼道、筏道等设施用电，需用的船闸或升船机和鱼道、筏道等设施用电，需另设专用坝另设专用坝区变压器，以区变压器，以6kV6kV或或10kV

16、10kV供电。供电。 对小容量发电厂或变电所，对小容量发电厂或变电所，一般电动机容量都不大，只一般电动机容量都不大，只需需0.4kV0.4kV一级电压即可一级电压即可。每台低压厂用变压器（简称厂低变）。每台低压厂用变压器（简称厂低变）的的容量最大不宜超过容量最大不宜超过750kVA750kVA。二、厂用电源及其引接方式二、厂用电源及其引接方式1厂用工作电源及其引接方式 发电厂或变电所的厂用工作电源，是保证正常运行的基本电源。不仅要求电源供电可靠，而且应满足各级厂用电压负荷容量的要求。通常，工作电源应不少于两个。通常，工作电源应不少于两个。 2 2）当发电机和主变压器为单元或单元或扩大单元接线扩

17、大单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。从主变压器的低压侧引接。 各台厂用高压变压器应尽量满足相对应机组的炉、机、电和主变压器的厂用负荷。1)1)当主接线具有发电机电压母线发电机电压母线时，则厂用工作电源（厂用变压器或厂用电抗器）一般直接从母线上引接。直接从母线上引接。（1 1）高压厂用工作电源的引接）高压厂用工作电源的引接 从发电机电压回路通过厂用高压变压器或电抗器取得厂用高压工作电源足够可靠，若发电机组全部停止运行，仍可从电力系统倒送电能供给厂用电源。这种引接方式，操作简单、调度方便、投资和运行费都比较低，常被广泛采用。 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

18、路进行选择，其开断电流可能比发电机出口处还要大，对大容量机组往往可能选不到合适的断路器。于是，可加装电抗器或选低压分裂绕组变压器，以限制短路电流。如仍选不出时， 对125MW及以下机组，一般可在厂用分支上按额定电流装设断路器、隔离开关或连接片，此时若发生故障，应立刻停机。 对于200M W及以上的机组，通常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，以便检修、调试方便。这时，在变压器低压侧务必装设断路器。（2）低压厂用工作电源的引接 一般由对应的高压厂用母线段上引接，经厂用低压变压器获得厂用低压工作电源。若高压厂用母线有3kV(或6kV)和10kV两个电压

19、等级，一般由10kV引接。2 2备用电源和启动电源及其引接方式备用电源和启动电源及其引接方式 厂用备用电源厂用备用电源主要用于事故情况失去工作电源时，起主要用于事故情况失去工作电源时，起后备作用，后备作用，又称事故备用电源。又称事故备用电源。 启动电源系启动电源系指在厂用工作电源完全消失情况下，为保指在厂用工作电源完全消失情况下，为保证使机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。这些证使机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。这些辅助设备在正常运行时由工作电源供电，只有当工作电源辅助设备在正常运行时由工作电源供电，只有当工作电源消失后，才自动切换到启动电源供电。因此，消失后，才自动切换到启动

20、电源供电。因此，启动电源实启动电源实质上也是一个备用电源。质上也是一个备用电源。 我国目前对我国目前对200MW200MW以上大型机组以上大型机组，为了确保机组安全，为了确保机组安全和厂用电的可靠才设置厂用启动电源，且以和厂用电的可靠才设置厂用启动电源，且以启动电源兼作启动电源兼作事故备用电源，统称启动（备用）电源。事故备用电源，统称启动（备用）电源。 备用电源的引接备用电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的供电应保证其独立性，并且具有足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统获得厂用电源。以下是最常用的引接方式。能

21、从系统获得厂用电源。以下是最常用的引接方式。1 1）从发电机电压母线的不同分段从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器上，通过厂用备用变压器（电抗器）引接。（电抗器）引接。2 2）从与电力系统联系紧密，供电可靠的最低一级电压母线从与电力系统联系紧密，供电可靠的最低一级电压母线引接引接。这样，有可能因采用变比较大的厂用高压变压器，增。这样，有可能因采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而致经济性较差，但可靠性较高。大高压配电装置的投资而致经济性较差，但可靠性较高。3 3）从联络变压器的低压绕组引接从联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情，但应保证在机组全停情况下，能

22、够获得足够的电源容量。况下，能够获得足够的电源容量。4 4）当技术经济合理时，可）当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，经过由外部电网引接专用线路，经过变压器获得独立的备用电源或启动电源变压器获得独立的备用电源或启动电源。3 3事故保安电源和交流不间断电源事故保安电源和交流不间断电源（1 1）事故保安电源n 对对200MW200MW及以上的大容量机组，应设置事故保安电源及以上的大容量机组，应设置事故保安电源，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在事故，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在事故状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供电，以状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复

23、供电，以保证事故保安负荷，如润滑油泵、密封油泵、热工仪表保证事故保安负荷，如润滑油泵、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、电子计及自动装置、盘车装置、顶轴油泵、事故照明、电子计算机等设施的连续供电。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，通常采用 ： 1 1）快速自动程序启动的柴油发电机组；）快速自动程序启动的柴油发电机组； 2 2）蓄电池组以及逆变器或逆变机组）蓄电池组以及逆变器或逆变机组将直流变为交流作为将直流变为交流作为交流事故保安电源；交流事故保安电源； 3 3）对）对300MW

24、300MW及以上机组还应由及以上机组还应由110 k V110 k V及以上电网引及以上电网引入独立可靠专用线路入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。，作为事故备用保安电源。（2 2）交流不间断电源（）交流不间断电源（UPSUPS）对交流不间断供电负荷如实时控制用的计算机，可接于蓄电池组的逆变装置接于蓄电池组的逆变装置供电。 图图4-2该图为该图为200MW200MW机组保安电源接线示机组保安电源接线示意图。交流保安电源通常采用意图。交流保安电源通常采用380380220V220V电压，每台机组设一段事电压，每台机组设一段事故保安母线。每故保安母线。每2 2台发电机组设台发电机组设1 1台

25、柴油发电机组作为事故保安电台柴油发电机组作为事故保安电源。热工仪表和自动装置要求连源。热工仪表和自动装置要求连续供电的负荷，则由直流逆变器续供电的负荷，则由直流逆变器供电。供电。三、厂用电接线的基本形式三、厂用电接线的基本形式n发电厂厂用电系统接线发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段通常都采用单母线分段接线接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。 火电厂的厂用负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉火电厂的厂用负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉的辅助机械设备耗电量大，如吸风机、送风机、排粉机、的辅助机械设备耗电量大，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给

26、粉机、电动给水泵等大型设备，其用电量约占磨煤机、给粉机、电动给水泵等大型设备，其用电量约占厂用电量的厂用电量的6060以上，为了保证厂用电系统的供电可靠性以上，为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于灵活调度，与经济性，且便于灵活调度，一般都采用一般都采用“按炉分段按炉分段”的的接线原则，即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干接线原则，即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立独立段段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致过多干扰正常运行的完好机炉。一炉，不致过多干扰正常运行的完好机炉。 当锅炉容量较大（如大于当锅炉容量较大（

27、如大于 400t400th h），辅助设备容量大），辅助设备容量大时，每台锅炉可由两段厂用母线供电时，每台锅炉可由两段厂用母线供电，厂用负荷在各段上应，厂用负荷在各段上应尽可能分配均匀，且符合生产程序要求。全厂公用性负荷应尽可能分配均匀，且符合生产程序要求。全厂公用性负荷应适当集中，可设立公用厂用母线段。适当集中，可设立公用厂用母线段。 低压低压380380220 V220 V厂用电的接线，对大型火电厂及大容量水厂用电的接线，对大型火电厂及大容量水电厂，一般亦采用单母线分段接线，即按炉分段或按水轮发电电厂，一般亦采用单母线分段接线，即按炉分段或按水轮发电机组分段；对中、小型电厂和变电所，则根据

28、工程具体情况，机组分段；对中、小型电厂和变电所，则根据工程具体情况，厂用低压负荷的大小和重要程度，全厂可只分为二段或三段，厂用低压负荷的大小和重要程度，全厂可只分为二段或三段，仍采用低压成套配电装置供电。仍采用低压成套配电装置供电。 厂用电动机的供电方式，厂用电动机的供电方式，一般常采用一般常采用个别供电个别供电和和成组供电成组供电两种。两种。图图4 44 4中中M1M1和和M2M2是个别供电，是个别供电，即对每一台厂用机械设备敷设一条馈电线路，即对每一台厂用机械设备敷设一条馈电线路，通过专用的一台高压开关柜或低压配电屏中的一回电路供电。通常通过专用的一台高压开关柜或低压配电屏中的一回电路供电

29、。通常对对5.5kw5.5kw及以上的工类厂用负荷和及以上的工类厂用负荷和 40 kw40 kw及以上的及以上的 IIII、IIIIII类重要机械设类重要机械设备的电动机都采用个别供电。备的电动机都采用个别供电。 图图4 44 4中中M3M3是成组供电，是成组供电，若干台电动机只在厂用配电装置中占用一若干台电动机只在厂用配电装置中占用一路馈线，待送到车间专用盘以后，再分别引至各电动机。路馈线，待送到车间专用盘以后，再分别引至各电动机。 厂用电动机的供电方式厂用电动机的供电方式第三节第三节 不同类型厂用电典型接线分析不同类型厂用电典型接线分析 随着火电厂、水电厂及变电所类型和容量的不同，厂用电随

30、着火电厂、水电厂及变电所类型和容量的不同，厂用电接线差异也很大。下面以几个典型示例，分别说明其特点。接线差异也很大。下面以几个典型示例，分别说明其特点。一、火电厂厂用电接线一、火电厂厂用电接线 火电厂的辅助机械多、容量大、供电网络复杂，其主要负火电厂的辅助机械多、容量大、供电网络复杂，其主要负荷分布在锅炉、汽机、电气、输煤、出灰、化学水处理以及辅荷分布在锅炉、汽机、电气、输煤、出灰、化学水处理以及辅助车间和公用电部分，因此助车间和公用电部分，因此厂用电电压必须由厂用电电压必须由 6kV6kV和和 0.4kV0.4kV两两级电压，以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷级电压，以单母线分段接线

31、形式合理地分配厂用各级负荷。 图图4-4 图中，低压厂用母线分为两段，备用电源采用明备用方式，即专设一台T10备用厂用高压变压器，平时断开，当任一段厂用工作母线（如I段）的电源回路发生故障时QF 3断开，QFI和QF 2在备用电源自动投入装置作用下合闸。 于是，T10厂用高压变压器就代替T11厂用高压变压器工作。为了在主母线发生故障时，仍有可靠的备用电源，运行中可将T10备用厂用高压变压器和主变压器T2都接到备用母线上，并将主母线第段的母联断路器QF4合上，使备用母线和工作母线均带电运行。这样，当主母线发生事故时，QF4断开，T10变压器还可通过T2供电。 图44为中、小型热电厂厂用电接线图，

32、厂内装有二机三炉，发电机电压为10.5 kV，有两台升压变压器与 110 kV电力系统相连接。 6kV厂用高压母线为单母线，按锅炉台数分为三段，通过T11、 T12、 T13厂用高压变压器分别接于主母线两个分段上；380220 V低压厂用母线，由于机组容量不大，未设启动电源和事故保安电源。 厂用电动机的供电方式，厂用电动机的供电方式，一般常采用个别供电和成组供一般常采用个别供电和成组供电两种。电两种。图图4 44 4中中M1M1和和M2M2是个别供电，是个别供电，即对每一台厂用机械即对每一台厂用机械设备敷设一条馈电线路，通过专用的一台高压开关柜或低压设备敷设一条馈电线路，通过专用的一台高压开关

33、柜或低压配电屏中的一回电路供电。通常配电屏中的一回电路供电。通常对对5.5kw5.5kw及以上的工类厂用及以上的工类厂用负荷和负荷和 40 kw40 kw及以上的及以上的 IIII、IIIIII类重要机械设备的电动机都类重要机械设备的电动机都采用个别供电。采用个别供电。 图图4 44 4中中M3M3是成组供电，是成组供电，若干台电动机只在厂用配电装若干台电动机只在厂用配电装置中占用一路馈线，待送到车间专用盘以后，再分别引至各置中占用一路馈线，待送到车间专用盘以后，再分别引至各电动机。这对一般电动机。这对一般不太重要机械设备的小功率电动机和离开不太重要机械设备的小功率电动机和离开厂用电配电装置较

34、远的车间厂用电配电装置较远的车间（如中央水泵房）中的设备和电（如中央水泵房）中的设备和电动机是适宜的，可以动机是适宜的，可以节省电缆，简化厂用配电装置。节省电缆，简化厂用配电装置。图图4 45 5是大容量机组火电厂厂用电接线分段情况示例。发电是大容量机组火电厂厂用电接线分段情况示例。发电机与变压器采用单元接线，且以分相封闭母线连接。厂用机与变压器采用单元接线，且以分相封闭母线连接。厂用工工作电源从发电机出口作电源从发电机出口15kV15kV处引接，通过分裂绕组厂用高压变处引接，通过分裂绕组厂用高压变压器供压器供6kV6kV的的A A段和段和B B段段。备用电源从备用电源从110 kV110 k

35、V系统经变压器降系统经变压器降压至压至6kV6kV，分别接到备用，分别接到备用I I段及段及 IIII段厂用母线上，并带全厂段厂用母线上，并带全厂公用负荷，故公用负荷，故 1 1、IIII段又称作公用段。段又称作公用段。从从 6kV6kV厂用母线上以厂用母线上以6 6台变压器分别引接至低压厂用台变压器分别引接至低压厂用6 6段母线，构成厂用低压系统，段母线，构成厂用低压系统，以成组供电方式分别向锅炉、汽机、电气、燃料运输、除尘、以成组供电方式分别向锅炉、汽机、电气、燃料运输、除尘、化学水处理、辅助车间及照明等低压厂用负荷供电。承担公化学水处理、辅助车间及照明等低压厂用负荷供电。承担公共负荷的公

36、用段，如图共负荷的公用段，如图4 45 5中中6kV6kV母线的母线的I I段和段和IIII段，互为备段，互为备用，并备有柴油发电机作为事故保安电源。用，并备有柴油发电机作为事故保安电源。当交流电源突然当交流电源突然中断时，此机组能自动快速启动，满足保安负荷用电，保证中断时，此机组能自动快速启动，满足保安负荷用电，保证安全地把主机停下来。安全地把主机停下来。二、水电厂厂用电接线二、水电厂厂用电接线 无论集中开发或梯级开发的水电厂，其厂用电相对同无论集中开发或梯级开发的水电厂，其厂用电相对同容量火电厂来讲要简单得多，因为水力辅助机械比热力辅容量火电厂来讲要简单得多，因为水力辅助机械比热力辅助机械

37、不仅数量小，而且容量亦小。助机械不仅数量小，而且容量亦小。 但是，对水电厂来说，厂用负荷仍属最重要负荷之一。但是，对水电厂来说，厂用负荷仍属最重要负荷之一。水电厂厂用机械的数量、容量及重要程度等与机组容量有水电厂厂用机械的数量、容量及重要程度等与机组容量有关，并受水头、流量和水轮机型式以及运行方式等条件影关，并受水头、流量和水轮机型式以及运行方式等条件影响。当水头不同时，技术供水、闸门启闭、综合利用等装响。当水头不同时，技术供水、闸门启闭、综合利用等装置的用电要求就有所不同；当机组承担系统调相、调频任置的用电要求就有所不同；当机组承担系统调相、调频任务时，其辅助设备相对也要增加；由于各厂运行特

38、点不同，务时，其辅助设备相对也要增加；由于各厂运行特点不同，所采用的水力机械设备和辅助机械设施亦不完全相同，从所采用的水力机械设备和辅助机械设施亦不完全相同，从而供电容量和方式皆有差异。而供电容量和方式皆有差异。 一般水电厂最基本的厂用负荷是水轮机调速系统和润滑一般水电厂最基本的厂用负荷是水轮机调速系统和润滑系统油泵、压缩空气系统的空气压缩机、发电机冷却系统和系统油泵、压缩空气系统的空气压缩机、发电机冷却系统和润滑系统的水泵、全厂辅助机械水系统的电动机、闸门启闭润滑系统的水泵、全厂辅助机械水系统的电动机、闸门启闭设备、照明及水利枢纽等设施用电。设备、照明及水利枢纽等设施用电。 水电厂厂用电接线

39、也都采用单母线分段形式。水电厂厂用电接线也都采用单母线分段形式。对中、小对中、小型水电厂通常母线只分为两段，由两台厂用变压器以暗备用型水电厂通常母线只分为两段，由两台厂用变压器以暗备用方式向两段厂用母线供电；方式向两段厂用母线供电；对大容量水电厂，厂用电母线则对大容量水电厂，厂用电母线则按机组台数分段，每段由单独厂用变压器供电，按机组台数分段，每段由单独厂用变压器供电，并设置专用并设置专用备用变压器。备用变压器。为了供给厂外坝区闸门及水利枢纽防洪、灌溉为了供给厂外坝区闸门及水利枢纽防洪、灌溉取水、船闸或开船机、筏道、鱼梯等设施用电，可设专用坝取水、船闸或开船机、筏道、鱼梯等设施用电，可设专用坝

40、区变压器，按其距主厂房远近、负荷大小以及发电机电压等区变压器，按其距主厂房远近、负荷大小以及发电机电压等条件，可采用条件，可采用 6 kV6 kV或或 10 kV10 kV电压供电。其余厂用电负荷均以电压供电。其余厂用电负荷均以380380220V220V供电。供电。 图图4 46 6为一为一大、中型水电厂的厂用电接线大、中型水电厂的厂用电接线图。该厂装有图。该厂装有4 4台大、中容量机组，具有台大、中容量机组，具有6kV6kV大功率电动机拖动的坝区机械设大功率电动机拖动的坝区机械设备，且距厂房较远，同时水库还兼有防洪、航运等任务。因此，备，且距厂房较远，同时水库还兼有防洪、航运等任务。因此，

41、厂用电采用厂用电采用6kV6kV及及0.4kV0.4kV两级电压。两级电压。 为保证厂用电可靠，采取机组自用电负荷与公共厂用电负为保证厂用电可靠，采取机组自用电负荷与公共厂用电负荷分开供电方式。这样既节省电缆，减小公用负荷变压器容量，荷分开供电方式。这样既节省电缆，减小公用负荷变压器容量，又能保证机组安全可靠运行。坝区水利枢纽负荷又能保证机组安全可靠运行。坝区水利枢纽负荷6kV6kV高压工作高压工作电源，分别通过电源，分别通过TllTll、T12T12、T13T13厂用高压变压器，从各单元接厂用高压变压器，从各单元接线的主变压器低压侧引接，并相应分为三段。同时，线的主变压器低压侧引接，并相应分

42、为三段。同时，1 1号发电号发电机机G1G1出口装设一台断路器。这样，即使当全厂停电时（事故情出口装设一台断路器。这样，即使当全厂停电时（事故情况或经济运行调度的需要），本厂仍可通过主变压器况或经济运行调度的需要），本厂仍可通过主变压器TITI从电力从电力系统取得电源。系统取得电源。低压公用负荷电源可由高压低压公用负荷电源可由高压6kV6kV厂用工作母线厂用工作母线经低压公共厂用变压器送至公用厂用母线。各机组自用负荷，经低压公共厂用变压器送至公用厂用母线。各机组自用负荷，则分别由各机组动力盘供电，电源从各单元接线的发电机出口则分别由各机组动力盘供电，电源从各单元接线的发电机出口处引接，并通过厂

43、用低压变压器馈电。处引接，并通过厂用低压变压器馈电。图图4-6三、变电所所用电接线三、变电所所用电接线 变电所的所用电负荷，一般都比较小，其可靠性要求变电所的所用电负荷，一般都比较小，其可靠性要求不如发电厂那样高。不如发电厂那样高。变电所的主要所用电负荷是变压器冷变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵）、直流系统中的充放电却装置（包括风扇、油泵、水泵）、直流系统中的充放电装署和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具装署和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。当变电所装有同步调相以及采暖、通风、照明、供水等。当变电所装有同步调相机时

44、，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵机时，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等负荷。这些负荷容量都不太大，因此等负荷。这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压变电所的所用电压只需只需0.4 kV0.4 kV一级，采取动力与照明混合供电方式。一级，采取动力与照明混合供电方式。 小型变电所，大多只装一台所用变压器。大、中型变小型变电所，大多只装一台所用变压器。大、中型变电所或装有调相机的变电所，通常都装设两台所用变压器，电所或装有调相机的变电所，通常都装设两台所用变压器，分别接到母线的不同分段上。分别接到母线的不同分段上。图图 4-7第四节第四节 厂（所）用变压器的选择厂（所

45、）用变压器的选择一、火电厂厂用变压器的选择一、火电厂厂用变压器的选择 为了正确选择厂用变压器容量，首先应对厂用主要用电为了正确选择厂用变压器容量，首先应对厂用主要用电设备的容量、数量及其特点有所了解，并逐项予以统计、分设备的容量、数量及其特点有所了解，并逐项予以统计、分类、综合分析。厂用负荷包括了全厂机、炉、电、燃运等各类、综合分析。厂用负荷包括了全厂机、炉、电、燃运等各个方面用电设备，面广量大，且随各厂机炉类型、容量、燃个方面用电设备，面广量大，且随各厂机炉类型、容量、燃料种类、供水条件等而差异较大。料种类、供水条件等而差异较大。 例如：高温高压电厂比中温中压电厂的给水泵容量大；例如：高温高

46、压电厂比中温中压电厂的给水泵容量大；大容量机组的辅助设备比中、小型机组要多且功率大；开式大容量机组的辅助设备比中、小型机组要多且功率大；开式循环冷却方式比闭式冷却方式的耗电量要小；各种燃料的发循环冷却方式比闭式冷却方式的耗电量要小；各种燃料的发热量不同，需要的风量不同，风机容量也不同，同时除灰设热量不同，需要的风量不同，风机容量也不同，同时除灰设备也不尽一样；若电厂采用汽动给水泵则可大大减小厂用变备也不尽一样；若电厂采用汽动给水泵则可大大减小厂用变压器容量等。压器容量等。1.1.火电厂的主要厂用电负荷火电厂的主要厂用电负荷表表4-32.2.厂用负荷计算厂用负荷计算（1 1）换算系数法）换算系数

47、法 一般厂用变压器连接在厂用母线段上，而用电设备由母线引接。为了合理正确地选择厂用变压器容量，需对每段母线上引接的电动机台数和容量进行统计和计算，厂用负荷的计算常采用“换算系数法”。换算系数按下式运算（也可取表中的数据）：cosLmKKK式中 K 换算系数； Km 同时系数； KL 负荷率； 效率； cos 功率因数。厂用计算负荷 S厂用分段上的计算负荷（kVA）； P 电动机的计算功率（kW）)(KPS表表4-4n电动机的计算功率电动机的计算功率P P，应根据负荷的运行方式及特点确定：，应根据负荷的运行方式及特点确定： 1 1）对经常、连续运行的设备和连续而不经常运行的设备，即 连续运行的电

48、动机均应全部计入连续运行的电动机均应全部计入，按下式计算 P PN 式中 PN电动机额定功率（kW）。2 2）对经常短时及经常断续运行经常短时及经常断续运行的电动机应按下式计算 P 0.5P N 3 3）对不经常短时及不经常断续不经常短时及不经常断续运行的设备，一般可不予计算 P 0 这类负荷如行车、电焊机等。在选择变压器容量时由于留有裕度，同时亦考虑到变压器具有较大的过载能力，所以该类负荷可以不予计入。但是，若经电抗器供电时，因电抗器一般为空气自然冷却，过载能力很小，这些设备的负荷均应全部计算在内。4）对中央修配厂的用电负荷，通常按下式计算 P=0.14P+0.4P5 式中P全部电动机额定功

49、率总和（kw）； P5其中最大5台电动机的额定功率之和（kw）。5）煤场机械负荷中，对大型机械应根据机械工作情况具体分析确定。对中、小型机械，则按下式计算 P=0.35P+0.6P3 式中P3 最大3台电动机的额定功率之和（kw）。6）对照明负荷为 PKd Pi 式中 Kd需要系数，一般取0.81.0； Pi安装容量（kw）。 利用“换算系数法”求得计算负荷后，必要时可用“轴功率法”进行校验。轴功率法的算式为 式中 Km同时率，新建电厂取0.9扩建电厂取0.95； Pmax最大运行轴功率（kW）； 对应于轴功率的电动机效率； COS 应于轴功率的电动机功率因数； SL低压厂用计算负荷之和（kV

50、A）。LmSPKScosmax3.厂用变压器选择 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为： 1）变压器原、副边额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。 2）变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用工作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的110与低压厂用电计算负荷之和进行选择；而低压厂用工作变压器的容量应留有10左右的裕度。 对于高压厂用工作变压器： 当为双绕组变压器时当为双绕组变压器时按下式选择容量，即 ST 1.1Sh SL 式中 Sh高压厂用电计算负荷之和； SL低压厂用电计算负荷之和。 当选用分裂绕组变压器时分裂绕组变压器时，其各绕组容量应满足 高

51、压绕组 StslSCSr 分裂绕组 Sts2 SC 式中 Stsl厂用变压器高压绕组额定容量（kVA）； Sts2厂用变压器分裂绕组额定容量（kVA）； SC 厂用变压器分裂绕组计算负荷（kVA）， Sc1.1ShSL； Sr分裂绕组两分支重复计算负荷（ kV A）。对于对于低压厂用工作变压器，低压厂用工作变压器，可按下式选择变压器容量，即可按下式选择变压器容量，即 KSSL 式中式中 S 低压厂用工作变压器容量低压厂用工作变压器容量（kVA）； K变压器温度修正系数。一般对装于屋外或由屋变压器温度修正系数。一般对装于屋外或由屋外进风小间内的变压器，均可取外进风小间内的变压器，均可取K 1，但

52、宜将小间进出风，但宜将小间进出风温差控制在温差控制在10 C10 C以内；对由主厂房进风小间内的变压器，当以内；对由主厂房进风小间内的变压器，当温度变化较大时，随地区而异，应适当考虑温度的修正。温度变化较大时，随地区而异，应适当考虑温度的修正。3 3）厂用高压备用变压器或启动变压器）厂用高压备用变压器或启动变压器应与最大一台高压厂应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同；低压厂用备用变压器的容量应与用工作变压器的容量相同；低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。最大一台低压厂用工作变压器容量相同。第四节第四节 厂（所）用变压器或电抗器的选择厂（所）用变压器或电抗器的选择

53、表表45为某电厂（为某电厂（2 X 300MW机组）机组）6kV厂用工作变压器厂用工作变压器负荷计算及容量选择实例负荷计算及容量选择实例表表4-5第五节第五节 厂用电动机的选择和自起动校验厂用电动机的选择和自起动校验一、厂用设备机械特性和电力拖动方程一、厂用设备机械特性和电力拖动方程发电厂中厂用机械设备的发电厂中厂用机械设备的负载转矩特性可归纳为两类：负载转矩特性可归纳为两类：其一，恒转矩负载特性，即它的负载转矩（又称阻转矩）其一，恒转矩负载特性，即它的负载转矩（又称阻转矩）MmMm与转速与转速n n无关，无关，Mm mf f（n n）特性为一水平直线，）特性为一水平直线，如图如图4 48 8

54、中曲线中曲线1 1所示。所示。当转速变化时、负载转矩当转速变化时、负载转矩Mm保持常数，图中保持常数，图中Mm是以机械是以机械设备在额定转速时的负载转矩设备在额定转速时的负载转矩为基准值的标幺值。火电厂中为基准值的标幺值。火电厂中的磨煤机、碎煤机、输煤皮带、的磨煤机、碎煤机、输煤皮带、绞车、起重机等属于这类机械。绞车、起重机等属于这类机械。其二，具有非线性上升的负载转矩机械特性，它们的负载转其二，具有非线性上升的负载转矩机械特性，它们的负载转矩与转速的二次方或高次方成比例，矩与转速的二次方或高次方成比例，如图如图4 48 8中曲线中曲线2 2所示。所示。风机、油泵以及工作时没有静压头的离心式水

55、泵等均属于这风机、油泵以及工作时没有静压头的离心式水泵等均属于这一类。非线性负载转矩可用下式表示一类。非线性负载转矩可用下式表示 M Mm mM Mm0m0（1 1 M Mm0m0） n n式中式中M Mm0m0与转速无关的摩擦起始负载转矩标幺值，与转速无关的摩擦起始负载转矩标幺值， 一般取一般取M Mm0m00.150.15 由电动机和厂用机械设备组成的电力拖动系统是一个机由电动机和厂用机械设备组成的电力拖动系统是一个机械运动系统，其中有能量、功率和转矩的传递。代表运动特械运动系统，其中有能量、功率和转矩的传递。代表运动特征的量是转速征的量是转速n n、转矩、转矩M M、角速度、角速度 以及

56、时间以及时间t t等。电动机产生等。电动机产生的电磁拖动转矩的电磁拖动转矩MeMe，用以克服机械负荷的负载转距，用以克服机械负荷的负载转距MmMm后的剩后的剩余转矩，就会使机械传动系统作加速度运动，其旋转运动的余转矩，就会使机械传动系统作加速度运动，其旋转运动的方程式为方程式为 （4-16）式中式中Me电动机产生的电磁拖动转矩电动机产生的电磁拖动转矩（ ）； M 机械负载转矩（或称阻转矩）机械负载转矩（或称阻转矩） （ ）； 惯性转矩（或称加速转矩）惯性转矩（或称加速转矩）（ ）； J包括电动机在内的整个机组的转动惯量包括电动机在内的整个机组的转动惯量（ ）； 机组旋转角速度，机组旋转角速度，

57、Q=2n / 60（rads）dtdJMMmedtdJmN 2mkgmN mN 机组的转动惯量机组的转动惯量J J是机组旋转部分惯性的量度，在电力是机组旋转部分惯性的量度，在电力拖动计算中常采用飞轮惯量拖动计算中常采用飞轮惯量 ，二者关系式为，二者关系式为 (4-17)式中式中 g重力加速度重力加速度（g9.81ms2）； GD2飞轮惯量飞轮惯量（N m2），可由产品型录中查得），可由产品型录中查得。)(4122mkgGDgJ2GD将式将式（4-17）及及=2n/60关系代入式关系代入式（416）中，即得实用计算运动中，即得实用计算运动方程式方程式 （4-18）由式由式（4-18）可知可知电动

58、机的工作状态：电动机的工作状态： 1 1）当）当MeMm， 则n 0或n=常数，即电动机静止或等速 拖动系统处于 稳定运行状态；稳定运行状态；dtdnGDMMme*3752,0dtdn0dtdn 2 2）当）当MeMm， ， 拖动系统处于加速状态加速状态； 3 3）当）当MeMm， ，拖动系统处于减速状态减速状态。 加速或减速过程，统称为动态运动状态动态运动状态。0dtdn图图4-9 发电厂中，广泛使用异步电动机，特性Me= f（n）曲线如图49所示，以标幺值示出。 若将异步电动机的特性曲线Mef（n）与被拖动的机械设备的负载转矩特性曲线Mmf（n）绘于一张图上，如图49所示。可见该拖动系统初

59、始时电动机转动的启动转矩启动转矩Me0Me0必须大于被拖动机械在必须大于被拖动机械在n n* *0 0时的时的起始负荷转矩起始负荷转矩M M* *m0m0，并在启动过程中，并在启动过程中，任一转速下都应任一转速下都应M M* *e eM Mm m，使剩余转矩为正，方能顺利地把机械设备拖动到稳定运行状态。 图4-9中以竖线条示出电动机对于Mm=定值的设备剩余转矩。只有电动只有电动机机M Me e f f（n n）与厂用负荷）与厂用负荷M Mm m f f（n n）相等（）相等（M Me eM Mm m），工作），工作在两条曲线的交点上（在两条曲线的交点上（ 2 2或或 1 1）时，）时，拖动系统

60、才能稳定运行。拖动系统才能稳定运行。三、厂用电动机选择三、厂用电动机选择厂用系统中所使用的电动机有厂用系统中所使用的电动机有异步电动机、同步电动机异步电动机、同步电动机和和直直流电动机流电动机三大类。三大类。（1 1）型式选择）型式选择 厂用电动机厂用电动机一般都采用交流电动机，一般都采用交流电动机，只有只有要要求在很大范围内调节转速（无级调速）及当厂用交流电源消求在很大范围内调节转速（无级调速）及当厂用交流电源消失后仍要求工作的设备才选择直流电动机。失后仍要求工作的设备才选择直流电动机。异步电动机结构异步电动机结构简单、运行可靠、操作维护方便、过载能力大，且价格便宜，简单、运行可靠、操作维护