发电厂电气部分-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一节 概述,第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式,第三节不同类型发电厂的厂用电接线,第四节厂用变压器的选择,第五节 厂用电动机的选择和自启动,第六节厂用电源的切换,第五章厂用电接线及设计,第一节 概述,一、厂用电,厂用电：,发电厂在发电过程中自身要有许多厂用电设备运行，对应于这些用电设备所消耗的电功率，称为厂用电负荷,简称厂用电。电动机,及全厂的运行、操作、试验、检修、照明、电焊等,厂用电率：,厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数。,凝汽式火电厂：5%8%，,热电厂：8%13%,水电厂：0.5%1%,精品资料,你怎么称呼老师？,如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？,你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？,教师的教鞭,“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ”,“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早”,二、厂用负荷分类,（1）类厂用负荷,不允许短时停电的负荷,火电厂：给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机等,水电厂：调速器、压油泵、润滑油泵等。,通常有两套设备互为备用，分别接到有两个独立电源的母线上，,自动切换,（2）类厂用负荷,允许短时停电（几秒钟至几分钟）的负荷,火电厂：工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备等,水电厂：大部分厂用电机,由两段母线供电，并采用,手动切换,（3）类厂用负荷,较长时间停电，不会直接影响生产的负荷,通常由一个电源供电，大型发电厂也采用两路电源供电,（4）事故保安负荷,要求在事故停机过程中及后的一段时间内，仍必须供电的负荷。, 直流保安负荷发电机直流润滑油泵、事故氢密封油泵。, 交流保安负荷 如盘车电动机、交流润滑油泵等。,由蓄电池组、柴油发电机组或可靠的外部独立电源作为事故保安电源,（5）不间断供电负荷,在机组运行期间，以及正常或事故停机过程中，甚至在停机后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。,如实时控制用的计算机、热工保护、自动控制和调节装置等,采用蓄电池组供电的电动发电机或静态逆变装置供电,第二节厂用接线的设计原则和接线形式,（1）各机组的厂用系统应是独立的。,（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线,（3）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，尽可能使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入,（4）便于分期扩建和连续施工,（5）对200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。,一、对厂用电接线的要求,二、厂用电接线的设计原则,可靠,灵活,对应供电,经济性和可发展性,对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证,1. 火电厂,三、厂用电的电压等级,低压厂用电压：,380V,高压厂用电压：,3、6、10kV,（1）容量为60MW及以下机组，发电机电压为10.5kV时，可采用3kV作为厂用高压电压,（2）容量为100 300MW的机组，宜采用6kV作为厂用高压电压,（3）600MW的机组，可采用6kV作为厂用高压电压，也可采用3kV和10kV两级电压,2. 水电厂,由于电动机容量不大，通常只设380V一种厂用电压等级。,大型水力发电厂中，在坝区和水利枢纽装设有大型机械，如闸门启闭装置、船闸或升船机用电动机，另设坝区变压器，以6KV或10KV供电,四、厂用电系统中性点接地方式,高压厂用电系统中性点接地方式,（,1,）,中性点不接地方式,高压厂用电系统接地电容电流小于,10A,（,2,）,中性点经高电阻接地方式,高压厂用电系统接地电容电流小于,10A,，且为了降低间歇性弧光接地过电压水平,（,3,）,中性点经消弧线圈接地方式,大机组高压厂用电系统接地电容电流大于,10A,的情况,2. 低压厂用电系统的中性点接地方式,（1）中性点经高电阻接地方式,600MW机组单元厂用电380V系统,（2）中性点直接接地方式,火力发电厂低压厂用电系统，特别是原有低压厂用电系统采用中性点直接接地的扩建电厂和主厂房外供给、类负荷的辅助车间，宜采用中性点直接接地方式,五、厂用供电电源及其引接,工作电源及其引接,（,1,）高压工作电源,1,）具有发电机电压母线时，高压厂用工作电源一般直接从母线上引接,为满足厂用电系统正常、事故、检修、启动的要求，设置,工作电源,、,备用电源,，单机容量200MW以上，还应设置,启动电源和事故保安电源,。,2）发电机和变压器为单元接线或扩大单元接线时，从主变压器的低压侧引接,（2）低压工作电源,低压厂用工作电源由高压厂用母线通过低压断路器引接，若高压厂用工作电源有10kV和3kV两个电压等级，则380V工作电源一般从10kV厂用母线引接,2. 备用电源和启动电源,备用电源：,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。,启动电源：,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。实质上也是一个备用电源。200MW以上大型发电机组设置厂用启动电源，且以启动电源兼作备用电源，称启动（备用）电源。,备用电源的要求：,备用电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的容量。,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,（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,（4）由外部电网引接专有线路，经过变压器获得独立的备用电源或启动电源,备用方式：,明备用：大型发电厂,暗备用：中小型水电厂和降压变电站,备用厂用变压器台数配置原则：,一般电厂：,高压变6台及以下，备一台；6台以上，备2台。低压变 8台及以下，备一台；8台以上，备2台。,机、炉、电单元控制：,高压变5台及以下，备一台；5台以上，备2台。低压变8台及以下，备1台；8台以上，备2台。,大于等于200MW机组电厂：,高压变2台，备1台，3台及以上，备2台。低压变每2台备1台。,3. 事故保安电源,300MW及以上机组，应设置事故保安电源以保证事故保安负荷的连续运行。,事故保安电源是一种独立而又十分可靠的电源,（1）快速自动程序启动的柴油发电机组,（2）蓄电池组,（3）逆变器或逆变机组,（4）由110kV及以上电网引入独立可靠的专用线路（300MW及以上机组）,六、厂用接线的基本形式,（1）高、低压厂用母线通常都采用单母线分段的接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能,（2）火电厂的高压厂用母线一般都采用“按炉分段”，将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段。当锅炉的容量较大时，一台锅炉可设两段母线。,（3）公用负荷分别接到各段母线上，并尽可能均匀分配，当公用负荷较大时，可设公用母线段。,（4）低压400V厂用母线，在大型火电厂及水电厂中一般亦按炉分段或按水轮机分段；在中、小型电厂中，全厂只分为两段或三段。,第三节 不同类型发电厂的厂用电接线,一、火电厂厂用电接线,二、水电厂厂用电接线,三、变电所所用电接线,1. 300MW汽轮发电机组高压厂用电接线,一、火电厂厂用电接线,2. 600MW汽轮发电机组高压厂用电接线,（1）工作电源从发电机电压主母线引接（T11、T12、T13）分别接于主 母线两个段上。,（2）6KV厂用高压母线按锅炉台数（3台）分为三段。,（3）厂用低压母线为380/220V，分为两段。,（4）备用电源为明备用方式（T10）,主 母线故障时，T10经 备用母线通过T2供电。,（5）T20为低压厂用电备用电源。,（6）厂用电动机供电方式采用个别供电（M1、M2）和成组供电（M3）两种。,（7）该种电厂由于容量不大，未设启动电源和事故保安电源。,（1）GT为单元接线，且为分相封闭母线连接。,（2）工作电源从G的出口引接，经T1分裂变压器供6KV的A段和B段。,（3）备用电源从110KV经T0降至6KV分别接至1、2段厂用母线，并全厂公用。备用6KV 1、2段互为备用。,（4）低压厂用负荷为6段，（T11、T12、T13、T14、T15、T16）6台变压器低压侧分别接到6段母线上，构成低压系统，以成组供电方式分别向辅助机械等供电。,（5）具有事故保安电源（备用柴油发电机）。,（6）A段或B段可分别提供 全厂供电， A、B段故障时，备用电源提供全厂用电，工作电源、备用电源全消失时，由柴油发电机组提供事故保安电源。,二、水电厂厂用电接线,水电厂厂用电的接线形式,采用单母分段形式,中、小型水电厂：,母线通常只分两段，由两台厂用变以暗备用方式向两段厂用母线供电。,大容量水电厂：,厂用母线按机组台数分段，每段由单独厂用变供电。,厂外坝区供电，,设专用坝区变压器，可采用6KV或10KV 电压供电。,（1）发电机与变压器采用,单元接线,。,（2）厂用电采用,6KV和0.4KV,两级电压。,6KV高电压工作电源,分成三段,，分别由T11、T12、T13提供，,直接供坝区枢纽负荷,。,低压公用负荷电源可由,低压公共厂用变,提供，也可由机组自用动力盘供电。,（3）机组自用负荷分别由单独的低压变馈电。,（4）T11、T12、T13按,暗备用方式,选用，正常运行时的容量小于选用的容量。,（5）当全厂因故不发电时，厂内仍可通过,T1从电网系统取得电源,。,三、变电站站用电接线,1. 站用负荷,变压器的冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，,2. 小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站的低压母线上引接。,3. 中型变电站或装有调相机的变电站，通常都装设2台站用变，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V站用母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电,4. 500kV变电站厂用电,设有2台或2台以上的站用变压器，并应装设一台从站外可靠电源引接的专用备用变压器。,备用变压器一般均装设备用电源自动投入装置,站用电的引接可以从站内主变压器的第三绕组引接，也可以从站内较低电压母线上引接，外接站用电源多是从附近的发电厂或变电站的低母线引接,第四节 厂用变压器的选择,一、火电厂主要厂用负荷,二、厂用负荷的计算,三、厂用变压器容量选择,一、火电厂主要厂用负荷及其分类,1、按使用频率分类,（1）“经常”使用,生产过程中，每天都使用的设备。,（2）“不经常”使用,只在检修、事故或机、炉启停期间使用的设备,2、按每次使用时间的长短分类,（1）“连续”运行,每次带负荷运行2小时以上,（2）“短时”运行,每次带负荷运行10120分钟,（3）“断续”运行,反复周期性地运转，每一周期,不超过10分钟,二、厂用负荷的计算,. 计算原则,（）经常而连续运行的设备应予以计算,（）机组运行时，不经常而连续运行的设备也应予以计算,（）经常而短时及经常而断续运行的设备应适当计算，不经常而短时及不经常而断续运行的设备不应予以计算,（）由同一厂用电源供电的互为备用的设备只计算运行部分，对于分裂绕组变压器，应分别计算其高低压侧负荷。,（）由不同厂用电源供电的互为备用的设备，应全部计算,（）对于分裂电抗器，应分别计算每臂中通过的负荷,. 计算方法,换算系数法：,S, 厂用母线分段上的计算负荷（kVA）,P, 电动机的计算功率（kW）,K, 换算系数，取0.81.0,K,m,同时系数,K,L,负荷率,效率,cos,功率因数,机组容量（MW）,125,200,给水泵及循环水泵电动机,1.0,1.0,凝结水泵电动机,0.8,1.0,其他高压电动机及厂用低压变压器,0.8,0.85,其他低压电动机,0.8,0.7,换算系数,电动机的计算功率,（4）对中央修配厂的用电负荷,P =,0.14,P,+ 0.4,P,5,P,：,全部电动机额定功率之和，kW,P,5,: 其中最大5台电动机的额定功率之和，kW,（1）经常、连续运行和边续面不经常运行的电动机均应计算在内,P = P,N,（2）经常短时和经常断续运行的电动机应按下式计算,P =,0.5,P,N,（3）对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,（6）照明负荷,P,=,K,d,P,i,式中,K,d,需要系数，一般取0.8-1.0,P,i,安装容量，kW,（,5）煤厂机械负荷,大型机械应根据机械工作情况具体分析，对中小型机械则按下式计算：,P =,0.35,P,+ 0.6,P,3,翻斗机：,P =,0.22,P,+ 0.5,P,5,轮斗机：,P =,0.13,P,+ 0.3,P,3,三、厂用变压器的选择,1）双绕组变压器,S,T,1.1,S,H,+,S,L,式中,S,H,高压厂计算负荷之和，kVA,S,L,低压厂计算负荷之和，kVA,1. 额定电压,变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络的电压相一致,3. 厂用变压器的额定容量,（1）厂用高压工作变压器的容量按厂用高压计算负荷的110%与厂用电低压计算负荷之和进行选择,2. 厂用变压器的台数和形式,2）分裂绕组变压器,分裂绕组,S,ts2,S,C,= 1.1,S,H,+,S,L,高压绕组,S,ts1,S,C,S,r,S,ts1,厂用变压器高压绕组容量，kVA,S,ts2,厂用变压器分裂绕组容量，kVA,S,C,厂用变压器分裂绕组的计算负荷，kVA,S,r,分裂绕组两分支重复计算负荷，kVA,还应考虑： 电动机启动时的电压降； 变压器低压侧短路容量； 留有一定的备用裕度,（3）厂用低压变压器容量,K,S,S,L,S,厂用低压变压器容量，kVA,K,变压器温度修正系数,（4）厂用备用变压器容量,厂用高压备用变压器或启动变压器应与最大一台厂用高压工作变压器容量相同；,厂用低压备用变压器的容量应与最大一台厂用低压工作变压器的容量相同,4. 厂用变压器的阻抗,要求比一般动力变压器的阻抗大，一般要求阻抗大于10%,5. 厂用电抗器的容量,满足最大运行负荷的需要，并留有适当的裕度以防过载,第五节 厂用电动机的选择和自启动校验,一、厂用机械特性和电力拖动运动方程,1、厂用机械设备的机械特性和电力拖动方程,（2）非线性负载转矩特性,M,*m,=,M,*m0,+ (1-,M,*m0,) n,*,2,如风机、油泵等。,（1）恒转矩负载特性,M,m,=,f,(,n,)为一直线,如磨煤机、碎煤机、起重机等。,2、电力拖动运动方程,3、电动机工作状态,（1）当,M,e,=,M,m,时，dn/dt=0，拖动系统处于稳态,（2）当,M,e,M,m,时，dn/dt0，拖动系统处于加速状态,（3）当,M,e,M,m,时，dn/dt,M,*m0,，方能启动,2）启动过程中，任一转速下都应有:,M,*e,M,*m，,才能进入稳定状态,3）当M,*e,M,*m,（两曲线的交点1或2处）时，拖运系统达到稳定运行,2. 同步电动机,直流励磁，可以提高厂用电系统的功率因数；对电压波动不十分敏感；结构复杂，并需附加一套励磁系统，启动控制均较麻烦。只在大功率低转速的机械上有时采用，如循环水泵等。,3. 直流电动机,均匀平滑调速；启动转矩大，不依赖厂用交流电源；制造工艺复杂，启动复杂，维护量大。用来拖动要求均匀调速，且调速范围很大的给粉机，也用来拖动汽轮机的备用油泵。,三、电动机的选择,1. 型式的选择,根据调速要求、被拖动机械的特性、启动条件等选择电动机的类型,根据环境条件选择电动机外壳的防护形式：,防护式、封闭式、防爆式,2. 额定电压的选择：与厂用系统的额定供电电压一致,4. 容量的选择：满足被拖动机械在最高出力下的需要,3. 额定转速的选择：与被拖动机械的正常转速相配合,四、电动机的自启动校验,惰行：,自启动：,断电或电压下降时，电动机的转速下降的过程,电动机惰行尚未结束，又自启动恢复到稳定状态的过程,自启动的分类：,（1）,失压自启动,：,电压降低而又恢复时形成的自启动,（2）,空载自启动,：,工作母线段失去工作电源，备用电源在空载状态自动投入工作段形成的自启动,（3）,带负荷自启动,：,备用电源已带一部分负荷，又自动投入到失去电源的工作母线段时形成的自启动,厂用工作电源一般只考虑失压自启动，备用电源或启动电源则需考虑失压自启动、空载自启动和带负荷自启动,校验内容,（1）已知参加自启动的电动机的容量，计算自启动时厂用母线段上的电压是否能大于最低限值；或是把厂用母线电压的最低限值当作已知条件，计算允许参加自启动的电动机的容量。,（2）电动机自启动过程中，定、转子绕组温升是否超过允许值,电动机自启动时厂用母线电压的最低限值,临界电压：,出现惰行时的电压,规定电动机正常启动时：,母线电压的最低允许值为0.8,U,N,电动机电压的最低允许值为0.7,U,N,。,电动机自启动时厂用母线电压的最低限值：,厂用高压母线：60%-70%,厂用低压母线：55%-60%,电动机自启动校验,基准电压：厂用母线的额定电压,基准容量：厂用变压器低压绕组的额定容量,前提：,忽略外电路所有元件的电阻及电动机的等值电阻,（1）单台电动机自启动或成组电动机自启动校验,U,*0,采用电抗器供厂用电时取1，采用无激磁调压变压器时取1.05，采用有载调压变压器时取1.1,对于一台静止的电动机，在启动瞬间的电抗有,以电动机额定电抗为基准：,以变压器额定电抗为基准：,计算出的厂用母线电压值不应低于自启动要求的厂用母线最低电压值,K,av,：电动机的自启动电流平均倍数,S,t,：变压器容量，kVA,S,m,：全部电动机的总容量，kVA,例：,某高温高压电厂的6kV高压厂用备用变压器为双绕组有载调压变压器，容量S,t,=12500kVA，Uk%=8，要求同时自启动的电动机容量为P,1,=11400kW，,K,av,=5，cos,=0.8，,=,0.9，校验能否满足自启动。,解：,(2). 电动机经厂用高、低压变压器串联自启动母线电压校验,1）高压母线电压校验,S,0,不参加自启动，故,K,0,=1,S,2,比,S,1,和,S,0,小很多时，可忽略；如不可忽略，可假设,K,2,=,K,1,，U,*2,=U,*1,S,*h,高压厂用母线的合成负荷标幺值,S,t1,高压变压器高压侧容量,S,t2,高压变压器低压侧容量,2）低压厂用母线电压校验,S,*L,低压厂用母线的合成负荷标幺值,x,*t2,低压厂用变压器电抗标幺值,3) 自启动电动机允许容量的确定,结论：,电动机启动电流倍数,K,大，变压器的,U,k,%,大，,U,*1,机端残压大，则允许自启动的功率就小,当发电机的,U,*0,高，厂用变的容量大，电动机的效率和功率因数高，允许参加自启动的功率就大,当自启动容量超过允许值时，为保证重要厂用机械电动机能自启动，通常采取以下措施：,（1）限制参加自启动电动机的数量。,（2）负载转矩为定值的重要设备电动机，不参加自启动，采用低压保护和自动重合闸。,（3）对重要的机械设备，应选用高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机,（4）在不得已的情况下，增大厂用变压器的容量。,例5-2：,某厂厂用电系统为6kV和380V两级电压。高压厂用备用变压器为分裂绕组变压器，其高压绕组的额定容量为,50000kVA,，低压绕组额定容量为,25000kV A,，以高压绕组为基准的半穿越电抗为,19%,，高压厂用母线,U,*0,=1.1,，厂用低压变压器额定容量为,1000kV A,，阻抗电压为,10%,；高压厂用备用变压器已带负荷,6200kW,，参加自启动的电动机的总容量为,13363kW,，低压母线上参加自启动的电动机容量为,500kW,。试计算高压厂用备用变压器自投高、低压母线串接启动时，能否实现自启动。,解：,1）高压厂用母线电压校验：,高压厂用母线的合成负荷标幺值为：,高压厂用变压器电抗标幺值为：,高压厂用电压标幺值为：,满足要求,2）低压厂用母线电压校验：,高压厂用母线的合成负荷标幺值为：,高压厂用变压器电抗标幺值为：,高压厂用电压标幺值为：,满足要求,可见该高压厂用备用变压器以顺利实现高、低压母线串接自启动,第六节厂用电源的切换,一、电源切换的需要,二、厂用母线失电的影响,1. 厂用母线失电后，电压和频率的变化,厂用母线上电压和频率都会降低，衰减的速度与该母线段所带负荷负荷相有关，切除电源前负荷越大，则电压衰减越快，频率下降也越快,2. 备用电源投入时注意的问题,三、厂用电源的切换,1. 按厂用电系统的运行状态分：,（1）正常切换,（2）事故切换备自投概念,2. 按断路器的动作顺序分：,（1）并联切换,（2）断电切换,（3）同时切换,3.按厂用电源切换的速度分：,（1）快速切换：快速断电切换、快速同时切换,（2）慢速切换：残压下降至2040合备用电源,大容量机组厂用电源的切换中，正常切换大都采用并联切换，事故切换一般采用快速断电切换,本章小结,厂用电，厂用电率,厂用电率是表征发电厂电气部分的经济指标之一,厂用电源及其引接,为满足厂用电系统正常、事故、检修、启动的要求，设置,工作电源,、,备用电源,，单机容量,200MW,及以上机组，还应设置,启动电源,和,事故保安电源,。,厂用电接线,（,1,）火电厂由,高、低压两级电压,供电，低电压为,0.4kV,高电压等级为,3,、,6,或,10kV,。厂用电接线大都采用,单母线分段接线,，并,按锅炉数分段。,（2）水电厂和变电站一般均采用,0.4kV,电压供电，多采用,单母线,或,单母线分段,接线。对大、中型水电厂和变电站和按,机组台数,或,厂用变台数分段,，对坝区水利枢纽用电，另设6-10kV,坝区专用变压器,供电,4. 厂用负荷,、类厂用负荷和事故保安负荷,5. 厂用变压器的选择,换算系数法、轴功率法,6. 厂用电动机的选择,7. 厂用电动机的自启动校验,惰行、自启动、自启动的分类、为什么要进行电动机自启动校验、自启动电压的最低允许值、自启动校验的计算,8.厂用电源的切换：,厂用电源切换的分类，大容量机组的厂用电源的切换,