电气运行技术与管理课件.ppt

第二章 电气一次系统及运行,21 电气设备的主接线 22 厂用电系统及接线23 电气主接线运行方式,电气运行技术与管理,2-2 厂用电系统及接线,一、厂用负荷的分类二、厂用电压等级三、厂用电系统接线的基本要求 四、高压厂用电系统接线五、低压厂用电系统接线六、直流系统及保安系统,电气运行技术与管理,第二章 电气一次系统及运行,2-2 厂用电系统及接线,厂用电：发电厂用于保证发电机组的主要设备（锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和输煤、磨煤、除尘、水处理等设备正常运行的用电，以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备的用电统称为“厂用电”。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%,2-2 厂用电系统及接线,一、厂用负荷的分类,根据用电设备在生产中的作用及突然供电中断时造成危害的程度，可分为五类：,（1）类负荷不允许停电的负荷短时（一般指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，使机组运转停顿或发电量大幅度下降的负荷，如给水泵、凝结水泵、送风机、吸风机等。通常有两套电源互为备用，分别接到有两个独立电源的母线上，自动切换。,2-2 厂用电系统及接线,一、厂用负荷的分类,（2）II类负荷 指允许短时停电（几秒至几分钟），但较长时间停电可能损坏设备或影响机组的负荷，如输煤设备、工业水泵、疏水泵等。对接有II类负荷的厂用母线，应由两个独立电源供电，一般采用手动切换。,（3）III类负荷 指长时间停电不会直接影响生产的负荷。如试验室和中央修配厂的用电设备等。对于III类负荷一般由一个电源供电。,2-2 厂用电系统及接线,一、厂用负荷的分类,（4）事故保安负荷 停机过程中及停机后一段时间内应保证供电的负荷。这类负荷停电将引起主要设备损坏，重要的自动控制失灵或推迟恢复供电。根据对电源要求不同，事故保安负荷分为两种：直流保安负荷（零II）由蓄电池组供电，如发电机的直流润滑油泵等；交流保安负荷（零III）,平时由交流厂用电供电，失去厂用电源时，交流保安电源一般采用快速自启动的柴油发电机组自动投入供电，如200MW及以上机组的盘车电动机。,2-2 厂用电系统及接线,一、厂用负荷的分类,（5）不间断供电负荷（零I）在机组启动、运行和停机过程中，甚至停机以后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷，如实时控制用电子计算机，不间断供电装置等，一般采用蓄电池组供电的电动机发电机组或配备静态开关的静态逆变装置向其供电。,2-2 厂用电系统及接线,二、厂用电压等级,发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电网络的可靠运行等诸方面因素，经过经济、技术综合比较后确定的。,发电厂中厂用电一般采用的供电网络的电压：低压供电网络为0.4KV(380/220V);髙压供电网络有3KV、6KV、10KV等。,2-2 厂用电系统及接线,二、厂用电压等级,目前，我国600MW机组厂用电电压等级广泛使用如下两种方案：（1）采用3KV、10KV两级厂用电压。2000KW及以上的电动机采用10KV，200-2000KW电动机采用3KV电压，75200KW电动机接于400V动力中心配电，5KW以下由电动机控制中心配电。（2）采用6KV级厂用电压等级。200KW及以上的电动机由6KV供电，200KW及以下电动机由400V供电。目前国内新建600MW机组电厂基本上采用6KV个厂用电压等级。,2-2 厂用电系统及接线,三、厂用电系统接线的基本要求,由于厂用电负荷多、分布广、工作环境差和操作频繁等原因，厂用电事故在发电厂事故中占有很大的比例。很多全厂停电事故是由于厂用电事故引起的。因此，必须对厂用电系统进行合理设计从而保证安全运行。,2-2 厂用电系统及接线,三、厂用电系统接线的基本要求,对大型汽轮发电机组的厂用电接线有如下要求：（1）每台机组的厂用电系统必须独立。厂用电接线在任何运行方式下，因一台机组故障而停减其辅机的电气故障不应影响其他机组的运行，并要求受厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复本机组的运行。（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。在厂用电系统接线中，不应存在导致全厂停电的可能性。这就要求发电厂不能切断多于一个单元机组的故障点。,2-2 厂用电系统及接线,三、厂用电系统接线的基本要求,（3）厂用电的工作电源及备用电源接线应能保证各单元机组和全厂的安全运行。高压厂用电系统应设有启动/备用电源，该电源设置方式根据机组容量大小和它在系统中的重要性而异，但必须可靠，并且与正常的工作电源能短时并列运行，以满足机组在启动和停运过程中的供电要求。（4）充分考虑发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备。,2-2 厂用电系统及接线,三、厂用电系统接线的基本要求,（5）设置足够的交流事故保安电源，当全厂停电时，可以快速启动和自动投入向保安负荷供电。另外，还要设置符合电能质量指标的交流不间断电源，以保证不允许间断供电的热 工负荷和计算机的用电。,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,厂用电电源包括：工作电源、备用电源、启动电源、事故保安电源,工作电源是指保证发电厂或变电所正常运行的电源。工作电源应不仅要供电可靠，而且要满足厂用负荷容量的要求。厂用低压工作电源，一般采用0.4kV电压等级，由厂用低压变压器获得。,备用电源为了提高可靠性，每一段厂用母线至少应由两个电源供电，其中一个为工作电源，另一个为备用电源。当工作电源故障或检修时，仍能不间断地由备用电源供电。厂用备用电源有明备用和暗备用两种方式。,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,厂用电电源包括：工作电源、备用电源、启动电源、事故保安电源,启动电源厂用工作电源完全消失时，保证机组快速起动时向必要的辅助设备供电。实质是备用电源。,事故保安电源厂用工作电源和备用电源都没有时，确保在事故状态下安全停机，事故消除后及时恢复供电，设置事故保安电源,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(一）高压工作电源引接,发电厂的厂用工作电源，是保证机组正常运行的基本电源，不仅要求供电可靠、而且应满足各级厂用电压负荷容量的要求。,通常，厂用电电源应不少于两个。从发电机电压回路通过厂用高压变压器或电抗器取得厂用髙压工作电源，当发电机组全部停止运行时，也能从电力系统倒送电能供给厂用电源。这种引接方式操作简单、调度方便、投资和运行费都比较低。,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(一）高压工作电源引接,从发电机电压回路通过厂用高压变压器取得厂用髙压工作电源，,当主接线具有发电机电压母线时，一般直接从该机组所连接的母线上引接，如图a所示。,当发电机与主变压器为单元接线或扩大单元接线时，则高压厂用工作电源从主变压器的低压侧引接，如图b所示。,当发电机组全部停止运行时，也能从电力系统倒送电能供给厂用电源。此法操作简单、调度方便、投资和运行费都比较低。,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(一）高压工作电源引接,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(一）高压工作电源引接,1.300MW机组厂用工作电源接引,发电机出口采用分相封闭母线以减小大电流导体的发热、电动力和减小发生故障的概率，提高单元机组的运行可靠性。采用分相封闭母线时，发电机组出口一般不装设断路器或隔离开关，如图2-8（a)所示。,发电机出口不设断路器,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(一）高压工作电源引接,1.300MW机组厂用工作电源接引,发电机出口带有断路器接线，如采用图2-8（b）所示，当发电机正常启动和停机时，只要断开发电机出口断路器，厂用负荷可以从系统经主变压器直接取得电源，这样可以减小当发电机启动和停机时大量的厂用系统的倒闸操作；,发电机出口设置断路器,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(一）高压工作电源引接,2.600MW机组厂用工作电源接引,高压厂用变压器的设置有以下两种方式：（1）采用一台大容量分裂变压器。（2）采用两台较小容量的分裂变压器。,国产600kw机组的厂用电源，普遍采用两台较小的同容量分裂变压器并列运行。这既可降低厂用电系统的短路电流水平以及每个低压绕组出口断路器的额定电流，提高厂用电源的运行可靠性，又与高压厂用启动/备用电源的设置相衔接。由于每台600KW机组使用了两台高压厂用分裂变压器并列运行，因此高压厂用母线也分成了四段，其所需四个备用电源分别从两台启动/备用变压器四个低压分裂绕组引接。为了提高单元机组的运行可靠性，与其出口引接的高压厂用工作变压器不采用有载调压装置。,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(二）高压备用电源和启动电源的引接,厂用备用电源是指事故情况下失去厂用工作电源时起后备作用 的电源，又称事故备用电 源。,厂用启动电源是指在机组未发电或厂用工作电源完全消失的情况下，为保证使机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源，启动电源实质上也是一个备用电源。,我国目前200MW以上大型机组，为了确保机组安全和厂用电的可靠才设置厂用启动电源，且以启动电源兼作事故备用电源，统称启动/备用电源。,2-2 厂用电系统及接线,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(三）高压厂用负荷的连接原则,高压厂用母线的接线形式：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。,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(三）高压厂用负荷的连接原则,（1）每炉有两段厂用母线时，应将双套辅机分接在两段母线上。对于工艺上有连锁要求的一类高压电动机，应接于同一条电源通道上。（2）当无公用母线段时，全厂公用性负荷应分别接在各段厂用母线上，但应适当集中。当有公用母线段时，相同的一类公用电动机不应全部接在同一公用母线段上。对200MW及以上机组，公用负荷也可接启动/备用变压器。,2-2 厂用电系统及接线,四、高压厂用电系统接线,(三）高压厂用负荷的连接原则,（3）无汽动给水泵的200MW以上机组，每台机组为2台电动给水泵时，其2台泵接在本机组两段工作母线上，每台机组为3台电动给水泵时，其中1台泵应跨接在本机组的两段工作母线上（或接在相邻机组的厂用母线上）。（4）锅炉和汽轮发电机组用的电动机应分别连接到与其相应的高压和低压厂用母线段上。,2-2 厂用电系统及接线,五、低压厂用电系统接线,1.低压厂用电基本接线方式,目前大型机组的低压厂用接线采用的是400V动力中心电动机控制中心（PCMCC）,电源由互为备用的两台变压器构成。采用具有分段断路器的单母线分段接线方式，互为备用的负荷分接于不同的半段上。,2-2 厂用电系统及接线,五、低压厂用电系统接线,1.低压厂用电基本接线方式,分段断路器与两台变压器的进线断路器形成连锁回路，正常运行时分段断路器断开，两半段母线分别由各自的电源变压器供电。只有当其中一个电源断路器因变压器停运或其他原因断开时，分段断路器才会合闸，由另一台变压器负担全部PC母线的负荷。,2-2 厂用电系统及接线,五、低压厂用电系统接线,2.低压厂用负荷的供电方式,厂用电系统在正常情况下应采用正常运行方式，只有在机组启、停，事故处理，设备故障或需要检修时，才允许更改运行方式，因故改为非正常方式时，必须事先制定安全措施，并在工作结束后尽快恢复正常方式。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(一）直流系统,直流系统是给继电保护、信号设备、自动装置、事故照明、直流油泵及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。,直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电源中断的情况下，保证由后备电源（蓄电池）继续提供直流电源的重要系统。,直流系统对发电厂的运行起着至关重要的作用，是发电厂安全运行的保证。直流电源中断会延误事故的处理或使事故扩大，造成大面积停电或设备损坏等严重后果。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(一）直流系统,直流系统的主母线一般采用单母分段式接线，每段母线上接一组蓄电池，同时每段接有一台硅整流装置，作为给电池浮充电使用。另有一台容量较大硅整流装置跨接两条母线上作为给电池主充电时使用。,直流系统的电源正常时，硅整流装置将交流变为直流供给负荷使用，同时给蓄电池进行浮充电，以弥补电池的自放电。在特殊情况下，由蓄电池供给直流负荷。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(一）直流系统,使用硅整流器给蓄电池充电，在与蓄电池并列时，不能先将整流器的电压调整到与蓄电池组的电压相等时再并列，而要先并列，后调节（与电动直流发电机组的顺序相反）,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(一）直流系统,对于固定蓄电池（一般为铅酸蓄电池）要安装在专用的蓄电池室内，并有良好的通风设施，使充电时蓄电池室里的空气含氢量达不到爆炸危险的程度。蓄电池充放电时，要分别计算充入容量和放出容量，避免放电后硫酸盐集结过多不能消除。不要采用大电流充电或放电，以免极板脱落或弯曲变形，使容量减少。蓄电池在放电后必须进行充电。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(一）直流系统,蓄电池在放电后必须进行充电。为使蓄电池经常处于充电饱满状态，可采用浮充电运行方式，这样可补偿自放电的损失和防止极板硫化。为了防止极板硫化，可定期进行均衡充电，定期核对充放电容量。蓄电池的电解液，应是纯净的，液面保持正常高度，同时电解液的温度也要保持正常。蓄电池还要经常保持整洁，及时清除蓄电池内的沉淀物，防止极板间发生短路。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(一）直流系统,正常运行条件下，直流母线电压应保持在220225V，在特殊情况下，允许在215 230V范围内变动，当母线电压过髙时，容易使直流设备的绝缘损坏，电压过低，会降低保护和自动装置的灵敏度。故要保持母线电压正常，电压波动时，应及时调整浮充电装置的输出电流，而不宜调整电池的投个数。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(二）交流事故保安电源系统,交流事故保安电源是专门供电给交流事故保安负荷的电源系统，通常采用快速自动启动的专用柴油发电机组作为交流事故保安电源。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(二）交流事故保安电源系统,1.交流事故保安电源系统的电气接线原则,（1）对应配置柴油发电机组 一般200MW机组，两台机组配置一套柴油发电机组，300MW及以上机组，每台机组配置一套柴油发电机组。,（2）交流事故保安电源的电压及中性点接地方式与低压厂用工作电源系统一致。,（3）交流事故保安母线除由柴油发电机组取得电源外，必须由厂用电取得正常工作电源，以供正常时事故保安母线上负荷用。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(二）交流事故保安电源系统,1.交流事故保安电源系统的电气接线原则,（4）在机组发生事故停机时，接线应具有能尽快从正常厂用电源切换到柴油发电机供电的装置。,（5）柴油发电机组的电气接线应能保证机组在紧急事故状态下快速自动启动，并能适应无人值班的运行方式。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(二）交流事故保安电源系统,交流事故保安电源系统的 基本接线方式,0.4V保安段的正常供电电源接于0.4V工作I段母线上（也有接在本机厂用锅炉PC段），备用电源由专设的低压备用变压器供给，快速启动的柴油发电机组直接接在保安段母线上。,保安段3个来源,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(二）交流事故保安电源系统,2.交流事故保安电源系统的基本接线方式,0.4V段备用电源设有自动投入装置。无论什么原因，当正常供电的0.4V工作I段母线失电时,则由装置自动跳开保安段的工作电源QF3开关，同时合上保安段备用电源QF4开关，若保安段仍未恢复电源，则自动跳开QF4开关，由柴油发电机组快速启动，自动投入QF5开关，恢复保安段供电运行，确保主机安全。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(二）交流事故保安电源系统,2.交流事故保安电源系统的基本接线方式,厂用电源恢复时，保安段应恢复由厂用电供电，在倒换过程中应采取瞬间停电的方法进行切换，严禁并列切换。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(三）不停电交流电源,不停电交流电源（UPS）向发电厂中的计算机系统、各种热工、电气自动化装置等不允许停电的负荷供电。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(三）不停电交流电源,1.对不停电交流电源系统的基本要求,（1）保证在发电厂正常运行和事故状态下，为不允许间断供电的交流负荷提供不间断电源。在全厂停电情况下，这种电源系统满负荷连续供电的时间不得少于0.5h。,（2）输出的交流电源质量要求电压稳定度在510范围内，频率稳定度稳态时不大于1暂态时不大于2，总的波形失真度相对于标准正弦波不大于5。,（3）不停电交流电源系统切换过程中供电中断时间小于5ms。（4）不停电交流电源系统还必须有各种保护措施，保证其安全可靠的运行。,2-2 厂用电系统及接线,六、直流系统及保安系统,(三）不停电交流电源,2.不停电交流电源系统的接线及运行方式,具有两路交流、一路直流输入。两路交流电源输入分别采自不同的厂用0.4KV事故保安电源A段和B段。一路直流输入来自发电厂的220V蓄电池直流系统。,(三）不停电交流电源,（1）正常运行情况下，不停电交流电源系统由厂用交流0.4KV事故保安电源B段供电，,(三）不停电交流电源,（2）当厂用保安B段或专用整流器故障使整流器输出电压消失或降低到低于蓄电池直流系统电压时，单相逆变器就自动改从蓄电池直流系统供电。当整流器输出电压恢复到足够髙时，逆变器仍由整流器正常供电。,(三）不停电交流电源,（3）当逆变器故障或过负荷时，由厂用0.4KV事故保安电源A段引接的电源作为备用电源通过静态切换开关自动切换到旁路系统向交流不停电负荷供电。,(三）不停电交流电源,（4）当静态切换开关需要检修时，可手动操作旁路开关将其退出，并将UPS主母线切换到旁路交流电源系统供电。,某大型火电厂2300MW机组厂用电系统接线图,