厂用电_发电厂电气部分

第五章厂用电接线及设计火电厂的主要厂用机械•煤场及输煤系统的机械：抓斗起重机、扒煤机、推煤机、碎煤机、提升机械、输煤皮带等。•制粉机械：磨煤机、给煤机、排粉机、螺旋输粉机等。•锅炉辅机：给粉机、送风机、引风机、给水泵、除灰泵等•汽机辅机：凝结水泵和循环水泵•变压器冷却用通风机、油泵、水泵等•热电厂的热网给水泵和凝结水泵•其它辅机：油泵、消防泵、疏水泵、行车、电除尘、直流系统的充电设备、备用励磁机、各种电动阀门等。•化学水处理车间、修配车间等用电设备。变电所的耗电设备大型变电所中主要所用负荷是变压器强油循环冷却装置的油泵、水泵、风扇、蓄电池充电设备、油处理设备、空气压缩机、变压器检修间、采暖通风等。中小型变电所中主要是变压器的冷却风扇、蓄电池和充电设备或整流操作电源、采暖通风、断路器油的加热设备、照明和检修用电等。厂用电概念：电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，称厂用电或自用电。作用：保证主要设备（锅炉、汽机、发电机）及辅助设备的正常运行。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，称为厂用电率。%100cosNavcpPSKcSavcos厂用计算负荷平均功率因数，一般取0.8厂用电率是发电厂主要的运行经济指标之一。火电厂5%－8%，热电厂8%－10%，水电厂0.3%－2%思考：为什么火电厂厂用电率远远高于水电厂？厂用负荷的分类：根据厂用电设备在发电厂生产过程中的作用，厂用电供电中断时对人身、设备及电能生产造成的危害程度可分为：•I类厂用负荷：给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机、水电厂的调速器、压油泵等。措施：（1）设两套互为备用；（2）分别接到两独立电源母线上；（3）电动机全部自启动；（4）电源自动投入•II类厂用负荷：工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备、化学水处理设备等。措施（1）两段母线分段；（2）手动切换；（3）有条件时参加自启动•III类厂用负荷：实验室、中央修配厂、油处理室等负荷措施：由一个电源供电•事故保安负荷：直流保安负荷：发电机组的直流润滑油泵。交流保安负荷：盘车电动机、交流润滑油泵等。措施：（大机组）由蓄电池组、柴油发电机组、燃汽轮机组或有可靠外部独立电源进行供电。•不间断供电负荷：实时控制用电子计算机措施：UPS电源供电。练习：G1~220V10.5kV10/6.36kVI6kVII~380/200M~380VMM厂用电供电电压等级的确定•低压400V•高压发电机额定电压厂用电动机的电压厂用电网络的可靠性考虑到电厂用电动机的容量、我国电动机的生产状况，其电压与容量的相互关系、供电系统的经济性，一般供电网络的电压为低压0.4KV，高压3、6、10KV。分析各高压供电网的特点，结合实践经验，得出如下结论：•发电厂：单机容量PN60MW，发电机电压UN=10.5KV：3KV和380/220V单机容量PN（100-300MW），宜用6KV和380/220V单机容量PN300MW，宜用10KV、3KV、380/220V对于600MW机组的厂用电，有如下两种方案：（1）厂用电采用6KV和400V两个电压等级。配置原则：200KW以上的电动机采用6KV电压供电，200KW以下的电动机采用400V电压供电。（2）厂用电采用10KV、3KV和400V两个电压等级。配置原则：2000KW以上的电动机采用10KV电压供电，200～2000KW的电动机采用3KV电压供电，200KW以下的采用400V电压供电。厂用供电电源及其引接工作电源对于大容量机组，各机组的厂用工作电源必须是独立的，保证机组正常运行的最基本电源，要求供电可靠，且应满足整套机炉的全部厂用负荷的要求，并可能还要承担一部分公用负荷。备用电源和启动电源•备用电源事故或检修情况下失去工作电源时，起后备作用的电源。要求供电独立，有足够的供电容量。•启动电源机组在启动或停运时，如果厂用工作电源完全消失，由启动电源向必要的辅助设备供电事故保安电源当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在事故状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供电，保证事故保安负荷连续供电。•蓄电池组•柴油发电机•外接电源10.5kV6kVIIG16kVI~380/200M~380VMM主厂房MCC主厂房保安PCMM~--220V柴油发电机＃1启动/备用变压器＃1主变M＃1汽机变＃1高压厂变＃2汽机变主厂房PC不同类型电厂的（高压）厂用电接线火电厂300MW机组通常有以下两种方案：1.设置公用负荷母线，给全厂公用负荷（输煤，除灰，化水）供电。2.不设公用母线，将其接于各机组母线上。自学600MW机组的接线形式厂用变压器的选择厂用变的选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动/备用变压器选择的内容包括：•额定电压根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定。•台数与型式主要与高压厂用母线的段数有关。母线段数与电压等级有关。只有6KV一种电压等级，母线分两段：1台100％分裂绕组变压器，分供两母线2台50％双绕组变压器，分供两母线有10KV和3KV两种电压等级，10KV两段母线，3KV两段母线：2台50％三绕组变压器，分供四段母线•容量变压器额定容量的选择计算，主要是计算出每台厂用变可能通过的负荷值，需要将每台机、炉的厂用负荷以及全厂公用负荷计算统计出来，按厂用负荷的供电要求，将负荷分配到厂用母线各段，统计各段母线的负荷，以确定变压器的额定容量。•阻抗阻抗大，可限制低压侧短路电流，但影响厂用电动机的自启动。采用分裂绕组变压器，正常工作时阻抗较小，出口短路时，阻抗较大。•厂用负荷的计算为选出即能满足负荷要求而容量又不致过大的变压器，需将厂用负荷按使用时的持续时间进行分类统计。每天都使用的厂用设备称“经常”使用设备；仅在事故、检修或机炉起停过程中使用的称“不经常”。按每次使用时间的长短可分为“连续”（2h以上）、“短时”（10～120min）、“断续”（周期性工作，每一周期不超过10min）。计算每段母线上的负荷，采用“换算系数法”S＝∑（KP）S－－厂用分段上的计算负荷（KVA）K－－换算系数P－－电动机计算功率（KW）K＝KmKl/ηcosΦKm－－同时系数Kl－－负载率η－－效率1、连续运行的电动机2、经常短时、经常断续运行的电动机3、不经常短时、不经常断续的设备4、修配车间功率5、煤厂机械功率6、照明负荷P=PNP=0.5PNP=0P=0.14P∑+0.4P∑5P=0.35P∑+0.6P∑3P=KdPiKd－－需要系数，一般取0.8－1Pi－－安装容量厂用电动机的自启动校验M#1启动/备用变压器#1高压厂变厂用电动机的自启动校验M#1启动/备用变压器#1高压厂变厂用电动机的自启动校验M#1启动/备用变压器#1高压厂变厂用电动机的自启动校验M几个概念1.惰行：运行中的电动机，当断开电源或厂用电压降低时，电动机转速下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称惰行。2.电动机的自启动：电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内（0.5～1.5S），厂用电压恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时电动机憜行未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为～。3.自启动校验的原因：参加自启动的电动机数量过多，容量过大时，总的启动电流将很大，在厂用变中产生较大压降，使厂用母线电压明显降低，自启动时间拉长，可能发生电动机转子和绕组过热甚至烧毁的事故。因而危机厂用系统的稳定运行和电动机的安全与寿命。为保证自启动能够实现，必须验算厂用母线电压，或根据母线电压的限制条件，计算能进行自启动的电动机容量。思考：结合异步电动机模型，分析电动机启动电流为何远远高于正常额定工作电流？电动机自启动时厂用母线电压最低限值异步电动机转矩MD与电压U平方成正比。额定电压下运行时，最大转矩约为额定转矩的2倍。随着电压下降，电动机转矩急剧下降，出现憜行的电压称为临界电压。•电动机正常启动时，厂用母线电压的最低允许值为80％•电动机自启动时，高压母线：60～70％低压母线：55～60％电压校验已知参加自启动电动机的容量和有关参数，求母线电压，校验是否满足最低允许值。自启动电动机允许容量已知厂用母线最低允许自启动电压和有关参数，求最大允许的电动机总容量，校验同时启动的电动机容量是否小于允许容量。厂用电源的切换概述•机组启动•机组停机备用电源工作电源＃1高压厂变＃1启备变6kV工作母线工作电源备用电源要求：1.厂用电系统的任何设备（电动机、断路器）不能由于厂用电的切换而承受不允许的过载和冲击。2.在切换中，必须尽可能保证机组的连续输出功率、机组控制的稳定和机炉的安全运行。冲击产生的原因：工作电源和备用电源有较大的电压差和相角差。电压差可通过备用变压器的分接头调节；相角差取决于电网潮流，不能控制相角差小于15度，厂用变能承受电磁环网造成的冲击电流。相角差大于15度，必须改变运行方式或采用快速切换。厂用电失电影响与切换分析•电动机经0.5秒转速降至0.85～0.95，投入备用电源，可迅速恢复运行。•母线存在残压，大小和频率随时间衰减。•母线残压与备用电源电压的关系假设备用电源与工作电源相位相同：切除工作电源的时刻为0，备用电源与母线残压的相角差和电压差迅速增大，当相角差第一次达到180度时（反相），电压差达到最大值，时间为0.35～0.45s，若此时合上备用电源，将产生最大的合闸冲击电流，对电动机的冲击最严重。因此，切换电源时必须避开接近反相的时刻。结论：一般厂用电源的快速切换，要求工作电源切除后，在母线与备用电源电压之间的相角差远未达到第一次反相之前合上备用电源，可保证合上备用电源时电动机的转速下降少，且冲击电流也小厂用电源的切换方式•按运行状态分正常切换事故切换•按断路器的动作顺序分并联切换断电切换同时切换•按切换速度分快速切换：母线残压与备用电源电压的相角差还没达到电动机允许承受的合闸冲击电流前，合上备用电源。慢速切换：（残压切换），工作电源切除后，当母线残压下降到额定电压的20％～40％后合上备用电源。10.5kV6kVIIG16kVI＃1启动/备用变压器＃1主变＃1高压厂变＃2汽机变＃1汽机变＃2锅炉变＃1锅炉变＃1公用变＃2公用变6kV公用I6kV公用II方案一返回10.5kV6kVIIG16kVI＃1启动/备用变压器＃1主变返回＃2汽机变＃1汽机变＃2锅炉变＃1锅炉变＃1公用变＃2公用变方案二变电站I段#2站用变#0备用变II段～380/220V检修电源主控室电源一照明一主控室电源二照明二电缆室电源10kV10kV外部线路交流屏低电压等级电动机高电压等级容量大绝缘要求高体积大磁路长效率低损耗大电流小节省导线容量小效率高返回