《厂用电及设计》PPT课件.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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2300M
16、W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
17、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
18、,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
19、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
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