第5章-厂用电接线及设计

第五章厂用电接线及设计学习目的：通过本章的学习，掌握厂用电率、厂用电负荷分类以及对厂用电接线的基本要求和厂用电接线设计原则，了解不同类型发电厂的厂用电接线及特点。第一节概述现代的火力发电厂和水力发电厂的生产过程完全是机械化和自动化的，因此需要许多机械为发电厂的主要设备(锅炉、汽轮机或概机、发电机)和辅助设备服务，这些机械就称为厂用机械。火力发电厂中所用的厂用机械要比水力发电厂多。一、厂用机械1．火力发电厂的厂用机械1)煤场中用来卸煤或在煤场范围内运煤的机械：如抓斗起重机、扒煤机、推煤机等。2)将煤从煤场送到碎煤机，然后再送到锅炉的机械：如加煤斗升降机、链斗运煤机、输煤皮带等。3)碎煤机械：如煤筛和碎煤机。4)制造煤粉的机械：给煤机、磨煤机、排粉机，螺旋输粉机等。1．火力发电厂的厂用机械5)为锅炉服务的机械：如给粉机、鼓风机、引风机、给水泵、除灰泵等。6)为汽轮发电机组服务的机械：如凝结水泵，循环水泵等。7)为变压器冷却服务的机械：如通风机、油泵、水泵等。8)供热装置的机械：如加热网给水泵、凝结水泵等。1．火力发电厂的厂用机械9)其它辅助机械：如油泵、消防泵、疏水泵，生产场所的通风机、电除尘器，蓄电池组充电用的充电机组或整流设备、发电机的备用励滋机等。10)其它辅助车间用的机械：如化学车间、修配场、仓库等方面的机械等。2．水电厂的厂用机械1)为水轮机和发电机服务的机械：如机组的调速和润滑系统的油泵发电机冷却系统和机组润滑系统中的水泵等。2)为变压器冷却服务的机械：如通风机、油泵、水泵等。3)为堤坝、进水管、发电机间等服务的机械：如起重机、卷扬机、行车、电梯等。4)辅助设备的机械：如供水泵、排水泵，供蓄电池组充电用的充电池组或整流设备、备用励磁机等。二、厂用电1、厂用电的概念：发电厂中所有厂用负荷总的耗电量，称厂用电。2、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。在额定工况下，厂用电率可用下式估算：%100AAKpp＝Kp—厂用电率（％）AP—厂用电的耗电量。A—同一时期内全厂总发电量。各种类型发电厂厂用电率：一般情况下：凝汽式电厂厂用电率为5%~8%。热电厂为8％~10％，水电厂为0.5％~1％。降低厂用电率可以降低电能成本、同时相对地增大了对系统的供电量！三、厂用电负荷的分类(1)I类负荷指短时(手动切换恢复供电所需的时间)停电将影响人身或设备安全，使机组运行停顿或发电量大幅度下降的负荷。如火力发电厂中的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等，以及水力发电厂中的调速器、压油泵、润滑油泵等。接有I类负荷的高、低压厂用母线，应设置备用电源。当一个电源断电后。另个电源就立即自动投入。(2)Ⅱ类负荷指允许短时停电(如几秒至几分钟)，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运行的负荷。如火力发电厂中的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤机械和化学水处理设备等，以及水力发电厂中的漏油泵、水轮机上盖排水泵、整流设备、吊车、照明设备等。Ⅱ类负荷一般由两段母线供电，采用手动切换。(3)Ⅲ类负荷指长时间停电不会直接影响生产者。如试验室和中央修配厂的用电设备等。Ⅲ类负荷一般由一个电源供电，但大型发电厂中也采用两回供电。（4）0Ⅰ类负荷（不停电负荷）随着发电机组容量的增大及自动化水平的不断提高，有些负荷对电源可靠性的要求越来越高，如机组的计算机控制系统就要求电源的停电时间不超过5ms，否则就会造成数据遗失或生产设备失控，酿成严重后果。这类负荷称为0Ⅰ类负荷。此类负荷由一般的电源自动切换系统已无法满足要求，所以专门采用不停电电源（UPS)供电（5）0Ⅱ类负荷（直流保安负荷）发电厂的继电保护和自动装置、信号设备、控制设备以及汽轮机和给水泵的直流润滑油泵、发电机的直流氢密封油泵等，是由直流系统供电的直流负荷，称为直流保安负荷，或0Ⅱ类负荷。要求由独立的、稳定的、可靠的、蓄电池组或整流装置供电。（6）0Ⅲ类负荷（交流保安负荷）200MW及以上机组的大容量电厂中，自动化程度较高，要求在停机过程中或停机后的一段时间内仍保证供电，否则可能引起主要设备损坏、自动控制失灵或危及人身安全等严重事故的厂用负荷，称交流保安负荷或0Ⅲ类负荷。如：盘车电动机，交流润滑油泵、消防水泵等。注意：通常大容量机组应设交流保安电源。如：柴油发电机组、燃气轮机组、可靠的外部独立电源。厂用电系统概念：一般把厂用变压器以下所有的厂用电负荷供电网络，统称为厂用电系统。G厂用高压变压器主变第二节厂用电接线的设计原则和接线形式一、厂用电接线的要求1、供电可靠、运行灵活。2、各机组的厂用电系统应是独立的。3、全厂公用性负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。4、充分考虑发电厂各种运行方式下的供电要求，进可能使切换操作简便，启动电源能在短时间内投入。5、供电电源应尽量与电力系统保持紧密的联系。6、充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡、尽量减少改变接线和更换设置。二、厂用电的设计原则还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接方式、厂用电接线形式等问题进行分析论证。可靠性灵活性经济性三、厂用电系统电压等级的确定为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。厂用电或所用电常用的电压等级：低压厂用电：0.4kV，高压厂用电：3、6、10kV。1、3kV电压供电的优点：①、3kV电动机效率比6kV电动机约高1％～15%，价格约低20％。②、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0.4kV低压厂用变压器容量和台数减少；③、由于减少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。2、6kV电压供电的优点：①6kV电动机的功率可制造得较大，以满足大容量负荷要求；②对同样的厂用电系统，6kV网络不仅节省有色金属及费用，而且短路电流亦较小；③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，采用电抗器可防止厂用电系统故障威胁主系统，并限制厂用电系统短路电流。3、10kV电压等级特点①10kV电动机的功率可制造的更大一些，可满足大容量负荷。②1000MW以上的电动机采用10kV电压供电比较经济合理。③适应于300MW以上大容量发电机组，但不能作为单一厂用电压，因为不能满足全厂所有高压电动机的要求。4、实际经验表明：（1）火电厂中电压等级选择当发电机容量在60MW及以下：发电机电压为10.5kV时，可采用3kV作为厂用高压电压；当容量在100～300MW时：宜选用6kV作为厂用高压电压；当容量在300MW以上时：若技术经济合理，可采用两种高压厂用电压，即3kV和10kV两种电压。举例300MW机组：采用6kV作为高压厂用电：200KW及以上的电动机采用6kV电压供电。采用380V作为低压厂用电：200KW及以下的电动机采用380V电压供电。600MW机组可采用两种供电方式：（1）采用6kV一级高压厂用电；（2）采用3kV和10kV两级高压厂用电压；200～1800kW的电动机采用3kV，1800kW以上的电动机采用10kV，200kW以下的电动机采用380V。具体采用哪种方式，要进行技术经济论证。1000MW机组可采用以下供电方式：（1）6kV一级高压厂用电；（2）10kV和6kV两级高压厂用电；（3）10kV和3kV两级高压厂用电压；（4）10kV一级高压厂用电。具体采用哪种方式，要进行技术经济论证。（2）水电厂中电压等级选择水电厂通常只设380／220V一种厂用电电压等级。但是，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、航运使用的船闸或升降机等设施用电，常需另设专用坝区变压器，以6～10kV电压供电。3）小容量发电厂或变电所中电压等级选择一般电动机容量都不大，只采用380／220V一个电压等级即可。每台厂用低压变压器的容量最大不宜超过750kVA。四、厂用电中性点接地方式什么叫中性点？从中性点引出的导线，称为中性线。如果中性点接地，则该点又称为零点。从零点引出的导线称为零线。ABC0N发电机、变压器、电动机的三相绕组星形联结的公共点成为中性点。1.中性点运行方式分类供电系统中性点运行方式是指电源或变压器中性点采用什么方式接地。三相电力系统中性点的接地方式有：（1）中性点直接接地。（2）中性点不接地。（3）中性点经电阻接地。（4）中性点经消弧线圈接地。统称为中性点非直接接地，适用于小接地电流系统大接地电流系统中性点运行方式分类CAB中性点不接地方式OCAB中性点直接接地方式oCAB中性点经电阻接地方式RCABkBICILIdIRI消弧线圈接地方式2、高压厂用电系统中常用的中型点运行方式（1）中性点不接地系统适用：单相接地电容电流10A的情况。特点：单相接地后，可继续运行2小时。（2）中性点经高电阻接地方式适用：单相接地电容电流10A的高压厂用电系统，且为了降低间歇性弧光接地过电压水平和便于寻找接地故障点。3、中性点经消弧线圈接地系统适用于接地电容电流10A的情况3、低压厂用电系统中常用的中型点运行方式1、中性点经高电阻接地方式。（600MW机组）2、中性点直接接地。五、厂用供电电源及其引接方式工作电源备用电源和启动电源事故保安电源厂用电源：1、工作电源（1）高压厂用电源引接方式：可由发电机电压回路通过厂用高压变压器或电抗器取得。特点：这种引接方式，操作简单、调度方便，投资和运行费用都比较低。即使发电机组全部停止运行，仍可以从电力系统倒送电能供给厂用电源。要求：必须供电可靠，工作电源应不少于两个！（1）高压厂用电源引接方式：G厂用高压变压器主变从发电机电压母线上引接G厂用高压变压器主变从主变低压侧引接（2）低压厂用电源引接方式：由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。若有10kV和3kV两个电压等级时:一般从10kV母线引接。G厂用高压变压器主变厂用低压变压器2、备用电源和启动电源厂用备用电源：主要用于工作电源因事故或检修而失电时代替工作电源，起后备作用。启动电源：一般是指机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供的电源。启动电源适用于200MW以上大型发电机组，且以启动电源兼作事故备用电源，统称启动(备用)电源。备用电源的引接方式：(1)从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器(或电抗器)引接。(2)从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量。要求：备用电源具有供电独立性，并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能从系统获得厂用电源。备用电源的引接方式：(3)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。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。(4)当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源。备用电源的设置方式：明备用暗备用适用于中小型的水电厂和降压变电站适用于大型的火电厂3、事故保安电源定义：300MW及以上发电机组，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，事故消失后又能及时恢复供电，应设置事故保安电源，以满足事故保安负荷的连续供电。事故保安电源的类型：蓄电池组柴油发电机组可靠的外部独立电源畜电池组厂用电源及其引接示意图：六、厂用电接线的基本形式1、高压厂用母线的接线接线形式：单母线分段接线，且按炉分段。将厂用母线按锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的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也接在该段上，而该段母线由其对应的发电机组供电。对于大型锅炉，每台锅炉可设两段母线。什么叫按炉分段？按炉分段的优点：（1）若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉运行，使事故影响范围局限在一机一炉。（2）厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备选择。（3）同一机炉的厂用电负荷接在同