发电厂电气部分ch5厂用电接线及设计模板课件

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1.0%,1000,超超临界发电机组的厂用电率为,4.45%,二、发电厂,/,变电站的主要厂用负荷,火电厂,负荷类别,具体负荷名称,锅炉负荷,引风机、送风机、磨煤机、给煤机、给粉机,汽轮机负荷,给水泵、循环水泵、凝结水泵（三大水泵系统）,输煤负荷,输煤皮带、碎煤机、筛煤机,电气及公共负荷,充电机、空压机、变压器冷却风机、通信电源,出灰负荷,灰浆泵、碎渣机、除尘器,厂外水工负荷,中央循环水泵、消防水泵、生活水泵、冷却塔通风机,辅助车间负荷,化学水处理室、中央修配间、电气实验室、起重机械,事故保安负荷,盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油泵、机炉自控电源,水轮机的辅机：调速及润滑系统的油泵、空气压缩机、发电机冷却系统及机组润滑系统的水泵、行车等。,电气部分：变压器冷却用通风机、油泵、水泵等。,大坝及船闸设备：闸门启闭机、升船机、起重机、卷扬机等。,其它辅机：供水泵、排水泵、直流系统的充电设备、备用励磁机、修理厂设备及厂房通风机等。,常用照明和事故照明设备。,水电厂,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，检修、采暖通风、照明设备等。,变电所,三、厂用负荷的分类,I,类厂用负荷,类厂用负荷,类厂用负荷,事故保安负荷,不停电负荷或,0I,类负荷,根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断所造成的危害程度而分为五类：,短时停电将造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运、影响出力,火电厂：锅炉负荷（引风机、送风机、给粉机），汽轮机负荷（给水泵、凝结水泵、循环水泵）,水电厂：调速器、压油泵、润滑油泵等,措施：,设两套设备或多套设备互为备用，并且分别接到有两个独立电源供电的母线上；,电源自动投入；电动机全部自启动 。,三、厂用电负荷分类,I,类厂用负荷,允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后不致造成生产紊乱。,火电厂：输煤皮带、碎煤机、灰浆泵、化学水处理设备等；,水电厂：绝大部分厂用电动机负荷。,较长时间停电不会直接影响生产，仅会造成生产上的不方便。,中央修配厂、实验室、油处理室等负荷,三、厂用电负荷分类,措施：,由两段母线供电；,手动切换。,措施：,由一个电源供电（大型电厂也采用两路电源供电）。,类厂用负荷,类厂用负荷,不间断供电负荷（,0I,类负荷）,机组运行、正常或事故停机过程中甚至停机之后的一段时间内需连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。,实时控制用计算机（停电时间不得超过,5,，无法满足要求）,措施：,不停电电源（）供电,三、厂用电负荷分类,直流保安负荷（,0,类负荷）,发电机组的直流润滑油泵、事故氢密封油泵、继电保护和自动装置、信号设备、控制设备等。,由蓄电池组或整流装置供电。,三、厂用电负荷分类,事故保安负荷：,要求因事故停机过程中及停机后的一段时间内仍必须保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要自动控制失灵或危及人身安全。,交流保安负荷（,0,类负荷）,200,及以上机组的盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、消防水泵。,正常运行时由交流厂用电源供电；,失去厂用工作电源和备用电源时由交流保安电源供电：柴油发电机组、燃汽轮机组或可靠的外部独立电源。自动投入。,5.2,厂用电接线的设计原则和接线形式,一、厂用电电压等级的选择,二、厂用电源及其引接,三、厂用电接线的基本形式,厂用电的电压等级是根据发电机容量和额定电压、厂用电动机的容量和厂用电可靠性等因素，相互配合，经过经济、技术综合比较后确定的。,为了简化厂用电接线，方便运行维护，厂用电电压等级不宜过多。,一、厂用电电压等级的确定,高压厂用电压一般采用,3,、,6,、,10,，在满足技术要求的前提下优先选择较低的电压，以获得较高的经济效益。,低压厂用电压常采用,380/220V,。,200,及以上机组，低压厂用系统采用动力,及,照明分开供电的方式，动力,380V,，照明采用,220V,。,发电机组容量在,60,及以下，发电机电压为,10.5,，可采用,3,作为高压厂用电压；发电机电压为,6.3,，可采用,6,作为高压厂用电压；,当容量在,100300,时，宜选用,6,作为高压厂用电压；,当容量在,600,以上时，经技术经济比较，可采用,6,一级电压，也可采用,3,和,10,两级电压作为高压厂用电压。,火电厂,水电厂,由于水轮发电机组辅助设备使用的电动机容量均不大，通常只设,380V,一种厂用电压等级，由动力和照明公用的三相四线制系统供电。,大型水电厂的坝区和水利枢纽可能装设大型机械，如船闸或升船机、闸门启闭装置等，需另设专用变压器，采用,6,或,10,供电。,变电所：,0.4,二、厂用电源及其引接,厂用电源包括工作电源和备用电源，且各有高、低压两个部分。,单机容量在,200,以上的电厂还应装设启动电源和事故保安电源。,一般电厂中，都以启动电源兼作备用电源。,高压,/,低压厂用工作电源,高压,/,低压厂用备用电源,当有发电机电压母线时，高压厂用工作电源由各母线段引接。,当发电机,及,主变压器成单元连接时，高压厂用工作电源从主变压器低压侧引接。,1,、工作电源及其引接方式,保证发电厂正常运行的基本电源。保证为了可靠供电，应不少于两个。,高压厂用工作电源：从发电机电压回路通过高压厂用变压器取得。,即使发电机组全部停运，仍可从系统倒送电能给厂用。,5.2,厂用电接线的设计原则和接线形式,低压厂用工作电源：由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。若高压厂用电设有,10,和,3,两个电压等级，则低压厂用工作电源一般从,10,厂用母线引接。,备用电源：工作电源事故或检修而失电时替代工作电源。,启动电源：机组在启动或停运过程中工作电源不能供电的情况下，为保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。实质上仍是备用电源。,200,及以上大容量机组的发电厂中设启动电源，并兼作事故备用电源，统称为启动,/,备用电源。,备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最好能,及,电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统取得厂用电源。,2,、备用,/,启动电源及其引接方式,高压厂用备用电源的引接方式：,从发电机电压母线引接，但避免,及,高压厂用工作电源接在同一分段上。,从联络变的低压绕组引接。,从与电力系统联系最紧密的最低一级电压母线上，通过高变比的启动,/,备用变压器引接。经济性差，可靠性高。,由厂外较低电压电网引接专用线路，经高压厂用备用变压器获取。,低压厂用备用电源的引接：,从厂用高压母线上通过低压备用变压器引接，但应避免,及,需要由它充当备用电源的低压厂用变压器接在同一段高压母线上；,对于,200,及以上的机组，低压厂用备用变宜由经常带电运行的高压厂用启动,/,备用变压器引接；,当发电机电压母线上的馈线不带电抗器（意味着短路电流不大）时，低压厂用备用变压器可由该母线引接。,厂用电源的备用方式有“明备用”或“暗备用”两种。,明备用,指专门设置的备用变压器，正常运行时，不承担任何负荷或只承担公用负荷。,当工作电源因故断开时，由备自投进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷。,适合大型火电厂采用，可使工作变压器容量小（备用变压器容量,及,最大一台工作变压器容量相同），有利于经济运行，投资少。,暗备用,不设专用的备用变压器，而是当厂用工作变压器成对出现时，将每台工作变压器的容量加大。正常运行时不满载，互为备用状态。,正常工作时每台变压器只在半载下运行，投资较大，运行费用高。,适合水电厂采用。水电厂用电率不高，故运行损耗不大。同时节省了明备用所需的配电装置,及,占地，有利于水电厂地形有限的设备布置。,3,、事故保安电源及其引接方式,对,200,以上大容量机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在严重事故状态下能安全停机、事故消除后又能及时恢复供电，应设事故保安电源。保证对事故保安负荷（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、事故照明和计算机等设施）的连续供电。,事故保安电源采用,380/220V,电压。,必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动启动的柴油发电机组、蓄电池组及其逆变器将直流变为交流作为交流事故保安电源。,对,200,及以上机组还应由附近,110,及以上的变电站或发电厂引入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。,200,机组事故保安电源接线示意图,发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线。,火电厂的厂用负荷大多集中在锅炉的辅助机械设备中，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给粉机等，其用电量占厂用电量的,60%,以上，因此一般采用“按炉分段”的接线原则，将厂用高压母线按锅炉台数分成若干独立段（根据容量不同，一炉一段,/,一炉两段）。,三、厂用电接线的基本形式,优点：,若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；,厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；,将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和检修。,火电厂,5.3,不同类型发电厂的厂用电接线,火电厂的辅助机械多、容量大、供电网络复杂，其主要负荷分布在锅炉、汽机、电气、输煤、除灰、化学水处理以及辅助车间和公用电部分。,因此厂用电电压至少采用两级电压，以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷。,方案,1,：不设公用负荷母线段,高压厂用公用负荷（输煤、除灰、化水）分别接于各机组厂用母线,A,、,B,段上。,优点：供电可靠性高，投资省。,缺点：高压厂用母线清扫时，影响公用负荷的备用。,300,火电机组高压厂用电接线：,有两种接线方案：设,/,不设公用负荷母线。,方案,2,：设公用负荷母线段,公用负荷母线段正常由启动,/,备用变压器供电。,公用负荷集中，各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。,缺点：启动,/,备用变压器平时给公共负荷供电，工作变压器实质为公用负荷的备用电源。启动,/,备用变压器故障或检修时也需要考虑由工作变带公用负荷母线段运行，增大了工作变压器的容量。,300,汽轮发电机组厂用电系统接线图,厂用变压器的选择主要考虑高压厂用工作变和启动,/,备用变的选择。,选择内容包括：变压器的台数、容量、阻抗、额定电压、型式等。,为了正确选择厂用变压器容量，应统计总的厂用负荷容量。,不同厂用负荷的运行特点各异（使用频率、每次启动的运行时间），其容量的统计方法也不尽相同。,统计方法：,5.4,厂用变压器的选择,首先应根据厂用负荷的运行特点对其进行分类；,然后对不同类型的负荷按照不同的计算原则分别予以统计。,“,经常”：每天都要使用,“不经常”：只在检修、事故或机炉启停期间使用,“,连续”：每次带负荷运转,120,以上,“短时”：每次带负荷运转在,10,120,之间,“断续”：每次使用从带负荷到空载或停止，反复周期性地工作，其每一周期不超过,10,根据电动机的使用频率，分为“经常使用“和“不经常使用”负荷,根据每次使用时间的长短，分为 “连续”、“短时”、“断续”工作负荷,主要根据其使用情况进行分类。,1,、火电厂主要厂用电负荷分类,表,5-1,2,、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,3,、厂用负荷的计算,厂用电一般由厂用变压器引出厂用母线，而用电设备从厂用母线引接。,需对每段母线上引接的电动机的台数和容量进行统计和计算。,S ,厂用母线上的计算负荷，,K ,换算系数,P ,电动机的计算功率，,换算系数的计算：,换算系数法,同时系数,电机负荷率, ,电机效率, ,功率因数,表,5-2,换算系数,K,机组容量（）,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,其他高压电动机及低压厂用变压器（,A,）,0.8,0.85,其他低压电动机,0.8,0.7,连续运行的电动机：,经常短时、经常断续运行：,0.5,不经常短时、不经常断续运行的设备：,0,已考虑到变压器的过载能力。,若经电抗器供电，其过载能力很小，应全部计算。,中央修配厂的用电负荷：,0.14P+0.4P5,煤场负荷： 中小型机械：,0.35P+0.6P3,翻斗机：,0.22P+0.5P5,轮斗机：,0.13P+0.3P5,照明负荷：,需要系数，一般取,0.81.0,；,安装容量,全部电动机额定功率总和,其中最大,5,台电动机额定功率总和,电动机的计算功率,P,的计算,厂用变容量：,厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。,高压厂用工作变的容量应按高压厂用计算负荷的,110%,及,低压厂用计算负荷之和进行选择；,低压厂用工作变的容量应留有,10%,左右的裕度。,（,1,）高压厂用工作变压器容量,双绕组变压器,1.1,为高压厂用计算负荷之和；,为低压厂用计算负荷之和。,厂用变容量：,（,1,）高压厂用工作变压器容量,分裂绕组变压器,高压绕组：,S1N ,分裂绕组：,S2N,1.1,S1N ：高压绕组额定容量（A）,S2N ：分裂绕组额定容量（A）,：分裂绕组计算负荷（A）,：两分支重复计算负荷（A）,S 为低压厂用工作变压器容量（kVA）；,为变压器温度修正系数。,（,2,）低压厂用工作变压器容量,（,3,）高压厂用备用变压器容量,高压厂用备用变压器或启动变压器应,及,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最大一台低压厂用工作变压器容量相同。,例,5-1,5.5,厂用电动机的选择和自启动校验,1,、厂用机械特性和电力拖动运行方程,厂用电的主要负荷：拖动厂用机械设备运行的电动机,根据厂用机械设备负载转矩,/,阻转矩,及,转速,n,之间的关系，可将其分为两种类型：,恒转矩负载：转矩,及,转速无关,非线性负载：负载转矩与转速的二次方或高次方成比例,恒转矩负载特性：,磨煤机、碎煤机、输煤皮带、绞车、起重机,非线性负载转矩特性：,引风机、送风机、油泵,5.5,厂用电动机的选择和自启动校验,非线性负载转矩,M*m,：负载转矩标么值,(,以机械设备在额定转速时的额定转矩为基准值）,M*m0,：,及,转速,n,无关的摩擦起始负载转矩标么值，一般取成,0.15,n*,：转速的标么值,(,以同步转速为基准值,),：负载转矩随转速变化的系数，一般等于,2,“十一五”国家级规划教材,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。,电动机产生的电磁拖动转矩大于用以克服机械负荷的阻转距后，其剩余转矩就会使机械传动系统产生加速运动,其旋转运动的方程：,J为包括电动机在内的整个机组的转动惯量（m2）,为机组旋转角速度（）,5.5,厂用电动机的选择和自启动校验,2,、厂用电动机的类型及其特点,异步电动机,优点：结构简单、运行可靠、操作维护方便、价格低廉、过载能力强。,缺点：启动电流大、调速困难，对电压很敏感（,M,e,正比于电压,U,2,）,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*(n*),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,4.57,倍，不能拖动起始负载转矩大的机械，难于调速。,绕线式,优点：可均匀地无级调速 、启动电流小（额定电流的,23,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,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（,M,e,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：,及,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,3,、厂用电动机的选择,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。,电压应,及,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,容量选择,4,、电动机的自启动校验,失压自启动：运行中因事故，厂用母线电压降低，但电机尚未断开，事故消除后电压恢复时形成的自启动。,空载自启动：备用电源原为空载状态，当某厂用工作母线失去电源时，备用电源自动投入该母线段形成的自启动。,带负荷自启动：备用电源已带部分负荷，又自动投入失去电源的工作母线时形成的自启动。,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,及,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，这一过程称为电动机的自启动。,根据运行状态，自启动可分为,3,类：,厂用工作电源一般仅考虑失压自启动，而厂用备用电源或启动电源则需要考虑上述三种自启动方式。,电动机自启动校验的原因,在厂用变和线路中产生较大压降,因此在进行厂用电设计时，必须进行电动机自启动的校验。,实质：自启动时母线电压大于某个最小电压限值自启动临界电压,厂用母线电压降低,自启动时间拉长,/,无法自启动,参加自启动的电动机数量过多（容量过大）,总启动电流大,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,异步电机转矩,及,电压平方成正比。,异步电机在额定电压下运行时，其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，当电压下降到,70,时，其最大转矩相应变为,0.7221,。,若此时电动机已经带有额定负载，则此刻的剩余转矩变为负值，电动机受到制动而开始惰行，并最终可能停止运行。,出现憜行的电压称为临界电压,异步电机最大转矩,M*,为,1.82.4,，所以临界电压,U*,为,0.640.75,，低于该值，电机就开始惰行。,为了系统能稳定运行，规定电动机正常启动时，厂用母线电压的最低允许值为额定电压的,80,；电动机端电压最低值为,70,。,在自启动时，虽然电磁转矩随着电压下降立即下降，但由于机械惯性，机组的转速尚未有很大的降低，因此，自启动时的厂用母线电压比正常启动时稍低。,表,5-4,电动机自启动要求的厂用母线最低电压,名 称,类 型,自启动电压为额定电压的百分值（,%,）,高压厂用母线,高温高压电厂,6570,中压电厂,6065,低压厂用母线,由低压母线单独供电的电动机自启动,60,由低压母线与高压母线串接供电的电动机自启动,55,自启动校验分两种情况：,2,、容量校验：,1,、电压校验：,为了使厂用母线电压达到临界电压水平，允许参加自启动的电动机容量。,已知参加自启动的电动机的容量，计算自启动时厂用母线电压能否达到临界电压。,这两种计算是等效的，只需计算其中之一即可。,厂用高压电动机单独自启动的母线电压校验,厂用高、低压电动机同时自启动的母线电压校验,1,、电压校验：,高压电动机单独自启动的母线电压校验,1,、电压校验：,电动机自启动瞬间，高压厂用母线电压：,电动机电抗,x*m,：,若以,电动机容量,作为基准值：,若以,变压器容量,作为基准值：,变压器电抗,x*t,：,S*m,为电机自启动时的容量标幺值,高压电动机单独自启动的母线电压校验,1,、电压校验：,由该式算得的厂用母线电压,(,标么值,),不低于临界电压值，才能保证电机顺利启动。,电动机自启动时厂用母线上的电压不仅,及,变压器的电抗和容量有关，而且与总启动电流倍数和参加自启动的电动机容量有关。,1,、电压校验：,厂用高、低压电动机同时自启动的母线电压校验,在这种情况下，应对高压厂用母线电压和低压厂用母线电压分别进行校验。,假设高压母线已带有负荷,S0,，自启动过程中继续运行。,高压厂用母线电压,U*1,校验,所占比重很小，可以略去,K0=1,高压电机启动电流倍数,1,、电压校验：,厂用高、低压电动机同时自启动的母线电压校验,高压厂用母线电压,U*1,校验,S*H,称为高压厂用母线的合成负荷标幺值,1,、电压校验：,厂用高、低压电动机同时自启动的母线电压校验,高压厂用母线电压,U*1,校验,当高压厂用变压器采用分裂绕组变压器时，设高压绕组额定容量为,S1N,，分裂绕组额定容量为,S2N,，则有：,1,、电压校验：,厂用高、低压电动机同时自启动的母线电压校验,低压厂用母线电压,U*2,校验,S*L,称为低压厂用母线的合成负荷标幺值,自启动电压校验,高压电动机单独自启动的母线电压校验,厂用高、低压电动机同时自启动的母线电压校验,高压厂用母线电压,U*1,校验,低压厂用母线电压,U*2,校验,2,、容量校验：,为保持厂用母线电压在所要求的水平上，允许参加自启动的电动机容量。,重要结论,转化为有名值：,当电动机额定启动电流倍数大，变压器短路电压高，机端残压（临界电压）要求高时，允许自启动的功率就小；, 发电机母线电压高，厂用变压器容量大，电动机效率和功率因数均高时，允许参加自启动的功率就大。,因此，为保证重要厂用机械的电动机能自启动，通常可采取以下措施：,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的电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不应参加自启动。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，把该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。,对重要的厂用机械设备，应选用具有较高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机,及,其配套。,在不得已的情况下，或增大厂用变压器的容量，或结合限制短路电流问题一起考虑时适当减小厂用变压器的阻抗值。,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,The End,！,谢谢！,