《厂用电及设计》PPT课件.ppt

发电厂及变电站电气部分,三峡大学电气与新能源学院College of Electrical Engineering&New Energy,第5章 厂用电及其设计,一、基本概念,1.厂用电：发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，拖动厂用机械设备的电动机以及全厂的运行、操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量。,2.厂用电率KP：厂用电耗电量AP占同一时期内全厂总发电量A的百分数。即,第5章 厂用电及其设计,第一节 概述,发电厂的类型不同，KP也不同：,3.提高厂用电可靠性的目的 使电厂长期无故障运行，不致因厂用电局部故障而被迫停机。,4.提高厂用电可靠性的措施 认真考虑合理厂用供电电源的取得方式，工作电源和接线方式，配备完善的继电保护与自动装置，合理配置厂用机械，正确选择电动机类型、容量和台数，在运行中对厂用机械进行正确维护和科学管理。,二、厂用负荷分类,1.类厂用负荷,措施：设两套互为备用；分别接到两个独立电源的母线上；两个电源之间自动切换；电动机全部自启动。,2.类厂用负荷,措施：母线分段；手动切换；有条件时参加自启动,3.III类厂用负荷,措施：单电源供电，电源故障时,允许进行检修或更换。大型发电厂常采用两路电源供电。,4.0I类负荷(不停电负荷),措施：由蓄电池供电的电动发电机组、配备数控的静态逆变装置。,5.事故保安负荷,事故保安负荷可分为两类：,0类负荷(直流保安负荷),措施：由蓄电池组或整流装置供电。,0III类负荷(交流保安负荷),措施：由柴油发电机组、燃汽轮机组或具有可靠外部独立电源进行供电。,一、对厂用电接线的基本要求,第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式,1）各机组的厂用电系统应该相对独立，特别是200MW及以上机组应做到这一点。,2）全厂性公用负荷应分散接入到不同机组的厂用母线或单独设置的公用负荷母线。,3）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求，除配备工作电源外，一般还应配备可靠的启动/备用电源。,4）供电电源应尽量与电力系统保持紧密的联系。,5）调度灵活可靠，检修调试安全方便，系统接线简单清晰，便于机组的启、停操作及事故处理。,6）设备选用合理、技术先进、节省投资，减少电缆用量。,二、厂用电设计步骤,1）确定电压等级，包括厂用电高压和低压电压等级。2）选择厂用电接线方式，并确定厂用电工作电源、备用电源或启动电源、事故保安电源及其引接方式。3）统计和计算各段厂用母线的负荷。4）选择厂用电变压器(电抗器)。5）进行重要电动机的自起动校验。6）厂用电系统短路电流计算。7）选择厂用电气设备。8）绘制厂(站)用电接线图。,三、厂用电的电压等级,高压厂用电的电压等级：3、6、10kV。低压厂用电的电压等级：380/220V。,影响厂用电电压等级的因素,1)发电机电压和容量 发电机电压为6.3kV，选6kV作为厂用高压电压；火力发电机组容量60MW，发电机电压为10.5kV，选3kV作为厂用高压电压。火力发电机组容量100300MW，选6kV作为厂用高压电压。火力发电机组容量600MW，选6kV作为厂用高压电压。也可采用3kV和10kV两级电压作为高压厂用电压。小型的水力发电厂，可不设置高压厂用电压，只采用380/220V一级电压等级。,三、厂用电的电压等级,小型的水力发电厂，可不设置高压厂用电压，只采用380/220V一级电压等级。大型水电厂中如装设有大容量的机械设备，采用6kV或10kV供电。发电机容量越大，厂用高压电压越高。,由于发电厂的电动机种类较多，只用一种电压等级的电动机不能满足要求。,2)厂用电动机的容量 我国生产的电动机的电压与容量的关系如下表所示。,电动机的容量200kW时，选380/220V。电动机的最小额定功率分别为75kW和200kW，选36kV。电动机的容量 1000kW时，选6、10kV。,三、厂用电的电压等级,1.火电厂的厂用电的接线方式,1)高压厂用母线 火电厂的高压厂用母线一般都采用“按锅炉分段”的接线原则。这是因为锅炉的耗电量很大，约占厂用电量的60以上，按炉分段便于运行、检修，能使故障影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。当锅炉容量为400t/h及以上时，每炉的高压厂用母线至少设两段，两段母线可由一台高压厂用变压器供电。,2)低压厂用母线 锅炉容量230t/h时，一般也按锅炉数对应分段，并用隔离开关将母线分为两段；,四、厂用电的接线方式 厂用电系统采用有母线的接线方式，一般是单母线接线或单母线分段的接线方式，并且多使用成套配电装置。,锅炉容量400t/h时，每台锅炉一般由两段母线供电，并将双套辅机的电动机分接在2段母线上，两段母线可由1台变压器供电；锅炉容量为1000t/h及以上时，每台锅炉应设置2段及以上母线。,3)厂用公用母线段 全厂公用性负荷，应根据负荷功率及可靠性的要求，分别接在各段母线上，做到尽量均匀分配。对于200MW及以上的大型机组，如厂用公用负荷较多，容量也较大，当采用集中供电方式合理时，可设置公用母线段。正常运行时，可由启动/备用变压器向公用母线段供电。,四、厂用电的接线方式,2.水电厂,1)中小型水电厂 母线一般也采用单母线分段，且只分两段。2)大型水电厂 自用电母线则按机组台数分段，每段由单独自用变压器供电。为了供给厂外坝区闸门及水利枢纽等设施用电，可设专用坝区变压器。,3)小容量发电厂和变电所 单机容量在12MW及以下的小容量发电厂和变电所，一般厂用电动机容量都不大，只采用380/220 V一级厂用电压即可。,五、厂用电源及其引接方式 为了使供电可靠，厂用电源的设置不应少于两个，所有发电厂都设有工作电源和备用电源。对单机容量在200MW及以上的大型发电厂还应设置启动电源和事故保安电源。,1.工作电源,1)高压厂用工作电源的引接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。,图5-1 高压厂用工作电源的引接,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。,关于高压断路器 厂用分支上一般都装设高压断路器，该断路器按照发电机端短路进行选择，其开断电流可能比发电机出口处断路器的还大。,大容量机组可能选不到合适的断路器,措施：加装电抗器或采用低压分裂绕组变压器。对于容量为125MW及以下的机组，一般可在厂用分支上按额定电流装设断路器、隔离开关或连接片，此时若发生故障，应立即停机。对于容量为200MW及以上的机组，厂用分支都采用分相封闭母线，故障率很小，可不装设断路器，但应留有可供拆卸的连接点，并在厂用变压器低压侧必须装设断路器。,？,2)低压厂用工作电源的引接 一般由对应的高压厂用母线段上经低厂变引接。对于不设高压厂用母线段的发电厂，低压厂用工作电源可从发电机电压母线上或发电机出口引接。若高压厂用电具有两个电压等级，如10kV,3kV，则低压厂用工作电源一般从10kV厂用母线引接。,单元接线的厂用工作变压器从主变压器低压侧引接,2.备用电源和启动电源,(1)备用电源：当工作电源故障或检修而失电时代替工作电源的工作。备用电源应具有独立性，与工作电源无关联，有足够的容量，应与电力系统紧密联系，在全厂停电时仍能从系统取得厂用电源。,(2)启动电源：一般是指机组在启动或停机过程中，在工作电源不能供电的工况下（如首台机组启动）为该机组的厂用负荷提供的电源。因此，启动电源实质上也是一个备用电源。目前，我国对200MW及以上的大型发电机组，为了确保机组安全和厂用电的可靠才设置启动电源，且以启动电源兼作事故备用电源，统称为启动/备用电源。,(3)备用电源的备用方式,明备用：是指设有专门的备用变压器，当某个厂用工作电源故障退出后，备用电源自动投入，恢复对该厂用母线段的供电。这种备用方式，备用电源容量应等于最大一台工作变压器的容量。大型火电厂厂用负荷很大，厂用工作变压器的容量也很大，通常采用明备用方式。,暗备用：是指不另设专门的备用变压器，工作变压器之间互为备用。这种备用方式，需要将每台工作变压器的容量加大，正常运行时均在轻载状态下运行。厂用负荷较小，厂用工作变压器的容量也较小时可采用这种方式，如中小型水电厂和降压变电站通常采用暗备用方式。,注意：暗备用方式一般不在火电厂特别是大中型火电厂中使用。,(4)对启动/备用电源的基本要求 1)该电源应从与厂用电源相对独立的系统引接，所引接的系统应有两个以上电源，并具有足够的容量。2)为保证厂用电源的质量，当启动/备用变压器的阻抗大于10.5%，或所接系统的电压波动超过5%时，应考虑采用有载调压设施。3)启动/备用电源操作灵活，电源的布置和接线需与施工、调试电源综合考虑，一般在首台机组启动前建成。,(5)高压厂用备用电源的引接方式,1)对中小容量机组发电厂，当有发电机电压母线时，可由该母线引接一个备用电源，接线如图 52a所示。,2)当无发电机电压母线时，由高压母线中电源可靠的最低一级电压母线引接，如图 52b所示，或由联络变压器的低压绕组引接，并应保证在全厂停电的情况下，能从外部电力系统取得足够的电源。,3)当技术经济比较合理时，可由外部电网引接专用线路供电。,4）全厂有两个及以上高压厂用备用或启动/备用电源时，应引自两个相对独立的电源。,200MW以下机组采用单元接线，高压厂用工作变压器的数量在5台及以上时，可设置两台高压厂用启动/备用变压器，两台变压器的二次侧宜相互连接。容量为200300MW的机组，每两台机组可设一台高压启动/备用变压器。,3.事故保安电源(1)事故保安电源 对200MW及以上的发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为保证事故状态下安全停机，事故消除后又能及时恢复机组运行，应设置事故保安电源。,事故保安电源有以下几种类型：蓄电池组以及逆变器或逆变机组；采用快速自动程序启动的柴油发电机组；对于300MW及以上的发电机组还应由110kV及以上电网引入独立可靠的外部电源，作为事故备用保安电源。,(2)事故保安电源接线 1)交流事故保安电源通常都采用380/220V电压，每台机组设置一段事故保安母线，采用单母线接线。每2台发电机组设置1台柴油发电机组作为事故保安电源。2)热工仪表和自动装置等要求不间断供电的负荷，则由直流逆变器(每台机组设置一段)供电，电压为220V。,第三节 发电厂和变电站的厂（站）用电典型接线分析,图 53 小容量火电厂的厂用电接线,(2)中型热电厂的厂用电接线,图 54 中型热电厂的厂用电接线,1.热电厂的厂用电接线(1)小容量火电厂的厂用电接线图,(3)300MW汽轮机高压厂用电接线1)高压厂用电接线方式,有两种接线方案：,方案I 不设高压公用负荷母线段,方案II 设置高压公用负荷母线段,2)300MW汽轮发电机组高压厂用电系统接线,高压厂用接线方式采用方案II,图 56 某大型火电厂2300MW机组厂用电系统接线,2.水力发电厂的厂用电接线,水电厂厂用电比同容量的热电厂简单，它可分为两类：机组自用电和全厂公用电。,1)机组自用电：指机组或发变单元所需要的负荷。2)全厂公用电：为全厂公共用电的厂用负荷。,图 57 某水力发电厂的厂用电接线,3.核电厂的厂用电接线,核电厂对厂用电的要求比常规火电厂要高的多，主要体现在以几个方面：,1）核电厂配备有监视测量仪表及自动化装置以保证可靠地控制与监视核反应，同时其工质循环系统的所有机械设备都必须可靠地工作。2）核电厂在运行过程中，会产生气态、液态及固态放射性废物，存在处理和储存问题，需要增加相应的厂用设备来进行废物的收集、运输、储存和加工，如相应的泵和风机。3）事故状态下放射性物质的排放将急剧增加，在紧急停堆后，反应堆仍能不断释放余热，需对反应堆持续冷却以防止反应堆被破坏，因此给安全设施供电的应急母线电源不能间断工作。,厂用设备功能分为三类：核电厂运行所必须的，但在停堆后可以停电的厂用设备。这部分设备仅由工作电源供电。核电厂运行所必须的，但在停堆后可以持续供电的厂用设备。这部分设备正常状态下由工作电源供电；一旦工作电源停电，由备用电源供电。执行安全措施的厂用设备。这部分设备正常状态下由工作电源供电；一旦工作电源停电，由备用电源供电；工作电源和备用电源全部停电时，由柴油发电机供电。,图 58 某核电厂厂用电系统,4.变电站的站用电接线,图 59 某大型变电站站用电系统,第四节 厂用变压器的选择,厂用变压器的选择主要考虑高压厂用工作变压器和启动/备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。,1.厂用负荷的计算,1.1 按使用机会分类 1）“经常”使用的用电设备(负荷)：每天都会使用。2）“不经常”使用的用电设备：不一定每天使用。,经常、不经常：主要用来表征该类设备电动机的使用机会。,1.2 按每次使用时间的长短分类 1）“连续”运行：每次使用时，2小时以上。2）“短时”运行：每次使用时，2小时以下。3）“断续”运行：断断续续使用。,连续、短时和断续：用来区分该类设备每次使用时间的长短。,1.3 厂用负荷计算 要正确选择厂用变压器的容量，首先统计厂用主要用电设备的数量、容量，按照主机满负荷发电的要求及厂用母线分段的原则计算厂用变压器的容量。选择厂用电源容量时，应按机组的辅机可能出现的最大运行方式计算。,1.3.1 计算原则1）经常而连续运行的设备容量应全部计入。2）机组运行时，不经常而连续运行的设备设备容量也应全部计入。3）经常而短时及经常而断续运行的设备应适当计入；不经常而短时及不经常而断续运行的设备应不予计算。但由电抗器供电的应全部计入。4）由同一厂用电源供电的互为备用的设备，只计算运行部分。但对于分裂变压器，分别计算其高、低压绕组的负荷。当两低压分裂绕组接有互为备用的设备时，高压绕组的容量只计入运行部分，低压绕组的容量则应分别计入运行部分。,1.3.1 计算原则1）经常而连续运行的设备容量应全部计入。2）机组运行时，不经常而连续运行的设备设备容量也应全部计入。3）经常而短时及经常而断续运行的设备应适当计入；不经常而短时及不经常而断续运行的设备应不予计算。但由电抗器供电的应全部计入。4）由同一厂用电源供电的互为备用的设备，只计算运行部分。但对于分裂变压器，分别计算其高、低压绕组的负荷。当两低压分裂绕组接有互为备用的设备时，高压绕组的容量只计入运行部分，低压绕组的容量则应分别计入运行部分。,5）由不同厂用电源供电的互为备用的设备容量，应全部计入。6）对于分裂电抗器，分别计算高、低压侧绕组及每臂中通过的负荷。,1.3.2.厂用负荷计算,(1)换算系数法,根据换算系数K和电动机的计算功率P(kW)，便可求得厂用计算负荷S(kVA)，即 S=(K P),用电设备的计算功率P应根据负荷的运行方式及特点确定：,对经常、连续运行和不经常、连续运行的电动机，功率P N应全部计入，即 P=PN对经常短时运行和经常断续运行的电动机，其计算功率为 P=0.5 PN对不经常、短时及不经常、断续运行的电动机可不计入厂用变压器容量，即 P=0,注意：这些设备如果经过电抗器供电，则要记入。,对中央修配厂的计算功率，通常按下式计算：,P=0.14P+0.4P5,P全部电动机额定功率总和(kW)；P5 其中最大5台电动机额定功率之和(kW)。,在煤场机械负荷中，应对中、小型机械和大型机械分别计算：,P3和P5代表其中最大3台和最大5台电动机额定功率之和(kW)。,照明负荷等于照明负荷安装容量Pi(kW)与需要系数kd(一般取0.81.0)的乘积，即,P=kd P i,(2)轴功率法 轴功率法的算式：,Km同时率，新建电厂取0.9，扩建电厂取0.95Pmax最大运行轴功率(kW)对应于轴功率的电动机效率cos对应于轴功率的电动机的功率因数SL低压厂用计算负荷之和(kV.A),2）连接组别的选择，宜使同一电压级的厂(站)用工作、备用变压器输出电压的相位一致。3）变压器阻抗及调压形式的选择，宜使在引接点电压及厂(站)用电负荷正常波动范围内，厂用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的5%。4）变压器的容量必须保证厂用机械设备能从电源获得足够的功率。,2.厂用变压器选择的基本原则1）变压器一、二次侧额定电压应分别与引接点和厂(站)用电系统的额定电压相适应。,3.厂用变压器的选择3.1额定电压 厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。,3.厂用变压器的选择,3.2工作变压器的台数和型式当只有6kV或10kV一种电压等级时，一般分2段；对于200MW以上机组可分4段；当10kV与3kV电压等级同时存在时，则分4段，10kV和3kV各2段。,当只有6kV或10kV一种电压等级时，高压厂用工作变压器可选用1台全容量的低压分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供2段母线，或选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供2段母线。,对于200MW以上机组，高压厂用工作变压器可选用2台低压分裂绕组变压器，分别引接4段母线；当10kV与3kV电压等级同时存在时，高压厂用电可选用2台50%容量的三绕组变压器，分别引接4段母线。,3.3.厂用变压器的容量 变压器的容量必须满足厂用负荷从电源获得足够的功率。高压厂用工作变压器的容量：按高压厂用电计算负荷的110与低压厂用电计算负荷之和进行选择。低压厂用工作变压器的容量：留有10左右的裕度。,2)分裂绕组变压器的计算高压绕组低压绕组,式中：SC为厂用变压器分裂绕组计算负荷（kVA）；SHR为厂用变压器高压绕组重复计算的计算负荷（kVA）；SLR为厂用变压器低压绕组重复计算的计算负荷（kVA）。,(1)厂用高压工作变压器容量选择,1)当厂用变压器为双绕组变压器时，其容量按下式计算：,ST 1.1SH+SL,式中：SH 为厂用电高压计算负荷之和(按S=(KP)计算)；SL为厂用电低压计算负荷之和(按S=(KP)计算),3.3.厂用变压器的容量,(2)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与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。,(3)低压厂用工作变压器容量计算STLSL/K式中：SL为相应厂用低压工作变压器低压侧计算负荷(kVA)；K为变压器温度修正系数，一般对装于屋外或由屋外进风小间内的变压器，可取=1，但宜将小间进出风温差控制在10以内，对由主厂房进风小间内的变压器，当温度变化较大时，随地区而异，应当考虑温度进行修正。,厂用变压器容量的选择，除了考虑所接负荷的因素外还应考虑：电动机自启动时的电压降；变压器低压侧短路容量；留有一定的备用裕度。,3.4 厂用变压器的阻抗 变压器的阻抗是厂用工作变压器的一项重要指标。厂用工作变压器的阻抗要求比一般动力变压器的阻抗大(限制变压器低压侧的短路容量，不影响开关设备的选型)，一般要求阻抗应大于10%，但是阻抗过大会影响厂用电动机的自启动(措施：采用分裂绕组变压器)。分裂绕组变压器：正常工作时，阻抗较小；分裂绕组出口短路时，阻抗较大。,1.1电力拖动方程,电动机产生的电磁转矩Me(Nm)克服机械负载阻转矩Mm(Nm)后的剩余转矩，便会使机械传动系统产生加速运动，其旋转运动方程为,电动机的机械角速度(rad/s)2n/60。,机组的转动惯量J(kgm2)常采用飞轮惯量GD 2(nm2)来表示，即,式中：,第五节 厂用电动机的选择和自启动校验,1.厂用设备的机械特性和电力拖动方程,1)MeMm时，dn/dt=0，则n=0或n=常数，拖动系统(电动机)处于静止或稳定运行状态(等速旋转)；,2)MeMm时,dn/dt0,拖动系统处于加速状态；,3)MeMm时,dn/dt0,拖动系统处于减速状态。,电动机的工作状态：,电动机的动态运动过程,机械设备的机械特性，指机械设备的阻转矩(或称负载转矩)Mm 与转速n之间的关系。,(1)恒转矩负载：即该设备的负载转矩(阻转矩)M*m与转速n*无关，M*mf(n*)特性为一水平直线。,(2)非线性转矩负载：该类设备的负载转矩与转速的二次方或高次方成比例，如图5-10中曲线2所示。非线性负载转矩特性可用下式表示,图5-10负载特性曲线,1.2负载特性,发电厂中厂用机械设备的负载转矩特性可归纳为两种类型。,1.3异步电动机的机械特性,异步电动机的机械特性是指电动机的电磁转矩Me与转速n之间的关系，即M*ef(n*)，如图5-11所示。,5-11 异步电动机的机械特性,2.厂用电动机的选择,发电厂中使用的电动机有异步电动机、同步电动机和直流电动机三类，其中使用最多的是异步电动机，特别是鼠笼式异步电动机。,(1)异步电动机,2.1 电动机的类型,(3)直流电动机,(2)同步电动机,2.2 电动机的选择,厂用电动机主要根据功率大小、启动转矩要求和调速要求进行合理选择。,（1）型式选择 厂用电动机一般都采用交流电动机。要求在很大范围内调节转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。对反复、重载启动或需要小范围内调速的机械，选用线绕式电动机或同步电动机。对200MW以上机组的大容量辅机，为了提高运行的经济性可采用双速电动机。,厂用电动机的防护型式应与周围环境条件相适应：开启式；防护式；封闭式；防爆式。,2.厂用电动机的选择,（2）容量选择,电动机的电压应与厂用供电网络电压相一致；电动机的转速应满足被拖动机械设备的要求；电动机的额定容量PN必须满足在额定电压和额定转速下满载工作的机械设备的轴功率Ps，并留有适当的储备，即,PNPs,式中：PN为电动机额定容量(kW)；PS为被拖动机械设备轴功率(kW),电动机的自启动:厂用电系统中运行的电动机，当突然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间(一般在0.51.5s)内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，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。,2.3 电动机的自启动校验,1.自启动的分类：失压自启动：运行中突然出现事故。厂用电压降低，当电压恢复时形成自启动。空载自启动：备用电源空载，自动投入失去电源的工作母线段时形成的自启动。带负荷自启动：备用电源已带一部分负荷，又自动投入失去电源的工作母线段时形成的自启动。,2.电动机自启动时的临界电压,厂用工作电源考虑,电动机自启动时的临界电压指电动机开始出现惰行时的电压最高值，也就是最大转矩M*emax等于额定负载转矩（M*m1）的电压，又称为U*cr。,异步电动机的M*emax与电动机的型式和种类有关，约为1.82.4，所以临界电压U*cr为0.640.75，即电压下降到额定值的64%75%时，电动机就开始惰行。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额定电压的70%。表5-3,异步电动机的转矩M*e与其端电压的平方U*2成正比。随着电压下降，电动机转矩急剧下降。当U*下降至0.7时，其最大转矩M*emax相应变为(0.7)221，若电动机所拖动的机械为额定负载转矩，即M*m1，则此时剩余转矩已变为负值，电动机受到制动而减速，进入不稳定运行区，最终停转。,图5-12 电磁转矩特性,3.电动机自启动校验,自启动时产生的问题?为什么要进行电动机的自启动校验?,电动机自启动校验有电压校验和容量校验两种方法。,电压校验,单台电动机自启动或成组电动机自启动母线电压校验 电动机经高压厂用变压器和低压变压器串联自启动母线电压校验,.电动机自启动的厂用母线电压校验,(1)单台电动机自启动或成组电动机自启动厂用母线电压校验。图5-13所示为一组电动机在厂用高压母线上进行自启动的电路及其等效电路。从等效电路可得如下关系,根据串联分压得自启动开始瞬间，高压厂用母线电压为：,图5-13厂用高压母线自启动校验,电动机的启动电流倍数为K与启动瞬间的电抗x*m的关系：x*m=1/K 对于成组电动机，如果所有自启动电动机取一平均的启动电流倍数Kav，全部电动机的总容量为Sm(kVA)，厂用变压器的容量为St(kVA)，则全部电动机经折算后的等值电抗标幺值（以St为基准）可写为,代入得,式中 Pm参加自启动电动机总功率(kW)；,cos电动机的效率与功率因数的乘积，一般取0.8；,(5-9),高压母线在自启动时母线电压与参加启动的电动机容量成反比，同时与高压主变的阻抗成反比。,若高压厂用变压器为分裂绕组变压器，假设高压绕组容量为S1N，分裂绕组容量为S2N，则可由分裂绕组容量作为容量的基准值，此时厂高压变压器阻抗x*t1和电动机容量S*m分别为：,(2)电动机经高压厂用变压器和低压厂用变压器串联自启动厂用母线电压校验。,图5-14所示为厂用高、低压变压器串连，高、低压电动机同时自启动的等效电路。假设厂用高压母线原已带有负荷S 0，自启动过程中S 0继续运行。,厂用高压母线电压U*1校验。在图5-14中，所有电压、电流和电抗参数均以高压厂用变压器额定容量为基准。,其中，U*2为厂用低压母线电压的标幺值；x*t2为低压厂用变压器电抗标幺值；x*1、x*2分别为自启动高、低压电动机电抗标幺值；I*t1为自启动时流过高压厂用变压器的电流标幺值；I*0、I*1和I*2分别为原有负荷电流标幺值及高、低压电动机自启动电流的标幺值。,图5-14 串联自启动厂用母线电压校验,电动机自启动时，电压方程为：,U*0U*1I*t1 x*t1（I*0+I*1+I*2）x*t1,以S0为基准的原已带有的负荷等值电抗的标幺值；K0、K1、K2为S0、S1和S2支路电动机自启动电流平均倍数。,I*2所占比重一般较小，可以略去，且K0=1，将I*0、I*1代入电压关系式中，并整理，得,式中 S*H 厂用高压母线的合成负荷标幺值。若高压厂用变压器为分裂绕组变压器，上式中则以分裂绕组容量Sts2代替St1。同时，上式中的,厂用低压母线电压U*2校验。由图5-14可见，厂用低压母线带有负荷S2，厂用低压变压器容量为St2，现以St2为基准容量，厂用低压变压器的电抗为x*t2；,仿照前面推导，得,U*1U*2=I*2 x*t2,电动机自启动时，高、低母线电压关系为：,将I*2的表达式代入上式，并整理得,U*1是前一步的计算结果。,.电动机自启动允许容量校验,电压校验是已知电动机容量S*m，求厂用母线电压U*1；容量校验是把厂用母线电压U*1当作已知值，求允许自启动电动机容量Pm。,由式(5-27)可求得允许自启动电动机容量为,厂用母线电压U*1 及U*2，应分别不低于电动机自启动要求的厂用母线电压的最低值。,或者,当同时自启动电动机容量超过允许容量时，可采用以下措施：,1)限制参加自启动电动机的数量。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。,由上式可得重要结论：当发电机额定启动电流倍数(Kav)大，变压器短路电压(x*t)高，机端残压(U*0)要求高时，允许自启动的功率就小。发电机母线电压(U*0)高，厂用变压器(St)容量大，电动机效率()和功率因数(cos)均高时，允许自启动的功率就大。,3)对重要的机械设备，选用具有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，另行选用较大容量的厂用变压器，或在限制短路电流允许的情况下，适当减小厂用变压器的阻抗值。,2)负载转矩为定值的重要设备的电动机不参加自启动。因为该类电动机只能在接近额定电压下启动，所以也采用低电压保护，当厂用母线电压低于临界值时，把它从厂用母线上断开，厂用母线电压恢复后再自动投入。这样，可以保证未断开的重要设备电动机的顺利启动。,本章结束！,