华电发电厂电气部分第9讲

发电厂电气部分（32学时）第九讲主讲：刘君E-mail:[e-mail]:80798481第五章厂用电接线及设计（2）基本要求：1、各类厂站厂用电接线的特点2、厂用变压器和电抗器的选择3、厂用电动机的自启动五、不同类型发电厂的厂用电接线火电厂火电厂火电厂水电厂核电厂变电站500kV站用电源的引接方式：由变电站内主变压器第三绕组引接；由站内较低压母线上引接两个站用电源外接站用电源由附近的发电厂或变电站低压母线引接500kV变电站必须装2台或2台以上的站用工作变压器，有可靠外接电源时设1台备用变压器；无可靠外接电源时，设1台自启动的柴油发电机组作备用电源。一般装设备用电源自动投入方式。对站用电源的要求（1）220KV变电所，有两台及以上主变时，宜从主变低压侧分别引接两台容量相同、可互为备用、分列运行的所用工作变，每台工作变按全所计算负荷选择；只有一台主变时，其中一台所用变宜从所外电源引接。（2）330~500KV变电站，有两台及以上主变时，从主变低压侧引接的所用工作变不宜少于两台，并应装设一台从所外可靠电源引接的专用备用变压器，每台工作变压器的容量宜至少考虑两台主变的冷却用负荷，专用备用变压器的容量应与最大的工作变压器的容量相同，初期只有一台主变压器时，除由所内引接一台变压器外，应再设一台由所外可靠电源引接的所用工作变。（3）35~110KV变电所，有两台及以上主变时，宜装设两台容量相同、可互为备用的所用工作变，每台工作变按全所的计算负荷选择，两台所用变可分别由主变压器最低电压级的不同母线段引接，如有可靠的6~35KV电源联络线，也可将一台接于联络线断路器外侧；如能从所外引入可靠的低压所用备用电源时，亦可装设一台所用变。只有一回电源进线时，如果采用交流控制电源，宜在电源进线断路器外侧装设一台所用变压器；如果采用滞留控制电源，并且主变为自冷式时，可在主变压器最低电压母线上装设一台所用变。（4）交流不停电电源宜采用成套UPS装置，或由直流系统和逆变器组成。（5）应设置直流电源，保证对直流负荷可靠供电所用变压器的引接同期调相机接线小容量同期调相机一般可用全电压直接启动；大容量（10MVA及以上）可采用经电抗器的降压异步启动、小容量电动机启动及同轴励磁机拖动启动等方式；同期电动机自用电接线按厂用电接线原则考虑，具备条件时，其专用负荷优先采用由所用变压器低压侧直接供电的方式。六、厂用变压器和电抗器的选择1、厂用变压器选择的基本原则和应考虑的因素变压器原副边额定电压分别与引接点和厂用电系统的额定电压相适应；联结组别的选择，宜使同一电压的厂用工作变、备用变输出电压的相位一致；阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及厂用电负荷正常波动范围内，厂用各级母线的电压偏移不超过额定电压的±5%。变压器的容量必须保证厂用机械及设备能获得足够的功率。为了选择厂用变压器的容量，需要了解厂用设备的数量、容量和特性，列出各厂用变所供厂用母线段上电动机的容量和台数，计算母线段的计算负荷。2、厂用负荷的计算原则1）经常连续运行的负荷全部计入如：引风机、送风机、给水泵、排粉机、凝结水泵等2）连续而不经常的负荷应计入如：充电机、备用历磁机、事故备用油泵、备用电动给水泵等3）经常而断续运行的负荷宜应计入如：输水泵、空气压缩机等4）短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算如：行车、电焊机等5）由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数6）对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算3、厂用负荷的计算)KP(S“换算系数法”效率负荷率同时系数）（见表换算系数电动机的计算功率，，厂用母线上的计算负荷ηKKηcosKKKKPSmLmL2-5KWAKV)KP(S电动机的计算功率P的计算连续运行的电动机：P=PN经常短时、经常断续运行：P=0.5PN不经常短时、不经常断续运行的设备：P=0若经电抗器供电，则应全部计算中央修配厂的用电负荷：P=0.14P∑+0.4P∑5煤场负荷：中小型机械：P=0.35P∑+0.6P∑3翻斗机：P=0.22P∑+0.5P∑5轮斗机：P=0.13P∑+0.3P∑5照明负荷：P=KdPi需要系数Kd一般取0.8~1.0；Pi–安装容量其中最大5台电动机额定功率总和全部电动机额定功率总和4、厂用变压器的选择额定电压：一、二次额定电压必须与引接电源和厂用网络电压相一致。台数和型式：只有6KV一种电压时，厂用高压变可选用1台全容量分裂绕组变压器，两个分裂支路供两段母线；或选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供两段母线。如有10KV和3KV两种电压等级，厂用高压工作变可选用2台50%容量的三绕组变压器，分别供四段母线。厂用变阻抗：需综合考虑限制低压侧短路容量和厂用电动机自启动问题。一般应大于10%。厂用高压变容量：与所接负荷、电动机自启动时的电压降、低压侧短路容量、备用裕度有关。分裂变：厂用低压变容量：高压（低压）备用变容量：与最大一台厂用高压（低压）工作变容量相同。LHTSSS1.1LSSKCts2rCts1SSSSS算负荷分裂绕组两分支重复计分裂绕组计算负荷：厂用变分裂绕组容量；厂用变高压绕组容量；rLhCCts2ts1SS1S.1SSSSSH---厂用高压计算负荷SL---厂用低压计算负荷Kθ---变压器温度修正系数S---低压工作变容量七、厂用电动机的选择和自启动校验旋转运动方程为：Me-Mm=JdΩ/dt厂用机械特性和电力拖动运行方程恒转矩负载特性磨煤机、碎煤机、输煤皮带、绞车、起重机非线性上升的负载转矩特性引风机、送风机、油泵拖动系统的特征量：转速n、转矩M、角速度Ω、时间t2、厂用电动机的类型及其特点异步电动机（感应电动机）：结构简单、运行可靠、操作维护方便、价格低廉、过载能力强等。缺点是启动电流大、调速困难，对电压很敏感（Me＊正比于电压U＊2）1）鼠笼式优点：不用任何特殊启动设备，可在电网电压下直接启动，操作简单，可靠性高。缺点：启动电流大，可达额定电流的4.5~7倍，不能拖动起始负载转矩大的机械，难于调速。2）绕线式优点：可调节转速（为均匀无级调速）、启动转矩和启动电流，启动电流小（额定电流的2~3倍），启动转矩大。缺点：启动操作麻烦，维护复杂（有电刷、滑环），价格贵，运行中变阻器电能损耗大。---吊车、抓斗机、起重机等鼠笼式电动机的特性异步电动机的机械特性----电动机的电磁转矩和转速的关系，即M*e=f(n*)同步电动机优点：采用直流励磁，可工作在超前和滞后状态，可作为无功发电机提高厂用系统的功率因数，减少厂用系统的能量损失，效率高；转速恒定；对电压波动不十分敏感（Me＊正比于电压U＊），且装有自动励磁调节装置能强行励磁。缺点：结构复杂，需一套励磁系统，启动控制麻烦，启动转矩不大；价格贵。---大功率低转速的机械：给水泵直流电动机优点：借助调节磁场电流，在大范围内均匀平滑调速，调速电阻器消耗电能少，启动转矩较大，不依赖厂用交流电源。缺点：与鼠笼式比，制造工艺复杂，价格贵，需要专门的直流电源，运行可靠性低。---对调速性能和启动性能要求高的机械：给粉机、事故保安负荷中的直流备用润滑油泵等。型式选择一般选交流电动机，只有要求在很大范围内调节转速（无极调速）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。异步电动机结构简单，运行可靠，操作维护方便，过载能力大，价格便宜。只有对反复启动、重载启动或需小范围内调速的机械，如吊车、抓斗机等，才选用绕线式电动机或同步电动机。厂用电动机的防护型式应与周围环境相适应。根据厂用设备安置地点，可选用开启式、防护式、封闭式、防爆式等。3、厂用电动机的选择容量选择电压应与供电系统电压一致转速应符合被拖动设备的要求容量必须满足额定电压和额定转速下，大于满载工作的机械设备轴功率PN---电动机额定容量，kW；Ps---被拖动机械设备轴功率，kW)(KWPPSN4、电动机的自启动校验电动机的自启动------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。若电动机失去电压后，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，由自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为～。失压自启动---运行中厂用电压降低，事故消除后电压恢复空载自启动---备用电源空载状态时自动投入失去电源的工作母线带负荷自启动---备用电源带部分负荷自动投入失去电源的工作母线电动机自启动校验的原因在厂用变中产生较大压降因此在进行厂用电设计时，必须作出电动机自启动的合理安排，进行能够可靠自启动的校验。厂用母线电压降低自启动时间拉长参加自启动的电动机数量过多（容量过大）总启动电流大tlxIUU**0**2UMe可能发生电动机转子和绕组过热甚至烧毁的事故自启动临界电压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。保证厂用I类负荷自启动且考虑惯性因素，规定厂用母线电压在电动机自启动时，不应低于P158页表5－4中的数值。电动机自启动校验单台电动机或成组电动机自启动电压校验容量校验ttavllMSxkUUUPcos)(0(KW)0.8coskWP0.8s50.8s2.5KAkVSAkVSXX1.11.051UImavmtm*t*0**数乘积，一般取电动机的效率和功率因，参加自启动电动机功率）（大于），慢速切换时取（小于快速切换时取倍数，对备用电源当电动机自启动电流平均全部电动机总容量，，厂用变压器的额定容量值电抗标压值参加自启动电动机的等电抗标幺值厂用变压器或电抗器的；时取，采用有载调压变压器时取采用无激磁调压变压器，经电抗器供厂用电时取电源母线电压标幺值，动电流标幺值总和参加自启动电动机的启参加自启动的电动机总容量超过Pm∑时可采取的措施限制参加自启动的电动机数量，对不重要设备的电动机加装低压电压保护装置，延时0.5S断开，不参加自启动。负载转矩为定值的重要设备电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不要参加自启动，可采用低电压保护和自动重合闸装置。即当厂用母线电压低于临界值时，该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。对重要的机械设备，应选用具有高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机。在不得已的情况下，增大厂用变压器的容量。八、厂用电源的切换1、厂用母线失电影响和分析厂用母线工作电源被切除后，由于母线上运行的电动机定子绕组将产生变频反馈电压，即母线存在残压，其大小和频率都随时间而降低，衰减的速度与母线上所接的电动机的台数、负荷大小等有关，转速下降的快慢主要决定于负荷和机械时间常数，一般经0.5s后降至（0.85~0.95）额定转速。切除电源前负荷越大，电压衰减就越快，频率下降也越快。厂用母线残压与备用电源电压之间的差拍电压和相角差变化0.4s避免接近反相时进行厂用电源的切换SDUU与厂用电源的切换操作控制：手动、自动厂用电系统的运行状态：正常切换、事故切换断路器的动作顺序：并联切换、断电切换、同时切换厂用电源切换的速度：快速切换、慢速切换见P165-166大容量机组厂用电源的切换：正常切换：一般采用并联切换事故切换：一般采用快速断电切换，在工作电源断路器跳闸后，立即联动合上备用电源断路器。小结厂用负荷的分类厂用电率的概念厂用系统的供电电压供电电源的引接方式厂用电接线的基本形式厂用电动机的自启动校验思考题1、电动机的启动有哪几种方式？何谓电动机的自启动？为何要进行电动机的自启动容量校验？2、5-63、5-8补充：异步电动机按转子结构分：绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机下面是它主要部件的拆分图。三相鼠笼型异步电动机的外形图鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和