发电厂电气系统介绍.ppt

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1、1,发电厂电气系统介绍,主讲人：潘辉2010-07,能 源 与 发 电,关于能源的定义，目前约有20种。例如：科学技术百科全书说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；大英百科全书说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；日本大百科全书说：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的能源百科全书说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。,问

2、题：,在现代文明中，电被视为和空气、水一样重要,电能从何处来？电能为何得到如此广泛的应用？,一、能源分类,一次能源,二次能源,电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等,二、电能的特点,便于大规模生产和远距离输送方便转换和易于控制损耗小效率高无气体和噪声污染,三、发电厂-能量转换站,发电厂的类型,火力发电厂：燃料的化学能-电能,水力发电厂：水的位能-电能,核能电厂：核裂变能-电能,地热电厂：地热能-电能,潮汐电厂：海洋能-电能,风力发电厂：风能-电能,太阳能电站：太阳能-电能,火电厂的分类,按燃料分类：,按蒸汽压力和温度分类,按原动机分类,按输出能源分类:,按装机

3、容量分类：,燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂,中低压电厂-蒸汽压力3.92MPa，温度450，单机小于25MW高压电厂-9.9MPa，540，小于100MW超高压电厂-13.83MPa，540/540，小于200MW亚临界压力电厂-16.77MPa，540/540，300 1000MW超临界压力电厂-21.11MPa，550/550，600、800MW及及以上,凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽-燃气轮机电厂,凝汽式发电厂（效率30%40%）、热电厂（效率60%70%）,小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂100MW以下 100250MW 2501000MW 1

4、000MW以上,四、发电厂的生产过程,1、火电厂的生产过程 锅炉主要设备：汽轮机 发电机 各种辅机矿物燃料的化学能-热能-机械能-电能,燃烧系统,汽水系统,电气系统,火力发电的特点,除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和无功电源，装机容量可按需要决定。火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高，单位电量发电成本比水电厂高34倍。与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要的时间长。火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发量的制约。对环境的污染大,输煤系统,输煤皮带,输煤栈道,磨煤机,给

5、粉机,汽机系统,汽轮机管道,汽轮机厂房,汽轮机,晾水塔,锅炉系统,锅炉,送风机,电气系统,变电站,互感器,网控室,主变压器,2、水电站的生产过程,水位能-机械能-电能,主要设备：压力水管、水轮机、发电机,P=9.81QHp-发电功率，KW；Q-通过水轮机的水量，m3/s-水电厂效率；H-水的落差，m；,堤坝式引水式混合式,坝后式河床式,水电站的分类,水电厂,按集中落差方式分类,按径流调节的程度分类,水电厂,有调节水电厂,无调节水电厂,日调节水电厂,年调节水电厂,多年调节水电厂,堤坝式,坝后式,河床式,建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。特点：形成蓄水

6、库，以调节流量，引用流量大，电站规模大，综合效益高。三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站,适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂房承受上游水的压力，起挡水作用。特点是：水头低（小于3040米）；挡水建筑物长。葛洲坝、西津水电厂,混合式,根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的水电厂。,引水式,无压引水,有压引水,在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水头，以获取最大落差。特点是：水头较高（最高为1020米），流量小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，电站规模也较小。,水力发电的特点,可综合利用水能

7、资源，不污染环境。投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调节径流可减少洪水和枯水期的差别。运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、调频和紧急备用。兴建水库会带来一定的弊端。,梯级电站及抽水蓄能电站,梯级电厂-根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂，上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。抽水蓄能电厂-在下游增设一个大的储水池，白天负荷高峰时电厂发电，发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回水库，把电能再变成水的势能，以备下一天负荷高峰时再发电。,抽水蓄能电站的作用,在系统中的作用,调峰 填谷备用调频调相,

8、功能,降低电力系统的燃料消耗提高火电设备利用率可作为发电成本低的峰荷电源对环境没污染且能美化环境可用于蓄能,三峡电站,26台700MW的水轮发电机组，总装机容量18200MW。三峡电站分为左岸和右岸电站，左、右岸电站又各分为两个电厂。其中，左一电厂装机8台，出线5回；左二电厂装机6台，出线3回；右一、右二电厂装机均为6台，出线分别为4回和3回。,三峡电力外送三大主要通道,中通道-在华中四省建500千伏交流输电线路4970公里，鄂豫间两回，鄂湘间两回，鄂赣间一回，变电容量1350万千伏安（其中湖北境内的500千伏线路2630公里，变电容量525万千伏安）；设计输电能力900万千瓦。东通道-除利用

9、现有的葛洲坝至上海直流线路输电120万千瓦外，2002年前建成第二回东送500千伏直流输电线路和湖北宜昌、江苏常州换流站，额定容量300万千瓦；2008年再建成第三回送上海的直流线路，增加容量300万千瓦。同时，在华东地区配套建设500千伏交流输电线路850公里，变电容量850千伏安。南通道-2004年前建成一条973公里的500千伏直流输电线路和湖北荆州、广东惠州两个换流站，送电能力为300万千瓦。,3、核电站的生产过程,一公斤标准煤含热量3104J，一公斤铀235裂变产生热能7.951010J，相当2700t煤,核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由冷却剂（水或空气）带出，

10、在蒸汽发生器中把热量传给水，将水加热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。,主要设备：核反应堆+核蒸汽发生系统=锅炉 汽轮机、发电机核裂变能-热能-机械能-电能,压水堆核电厂原理图,核能与核反应,原子结构 原子=电子（-）+原子核（质子(+)+中子）核力 核子（质子、中子）之间存在的一种很强的吸引力，是一种短距力核能：原子核裂变或聚变放出的能量原子质量 所含（电子+质子+中子）的质量质量亏损：原子应有质量与实际质量之差亏损的质量转化为能量，形成核力或结合能,平均结合能原子核的结合能除以组成该原子核的核子数中等质量的原子核平均结合能较大，较重的和较轻的原子核平均结合能较小。两种释放核能的方法：核裂变、核聚

11、变当一个重核分裂为两个较轻核时，两个较轻核的结合能之和要大于原来重核的结合能，其差值就是核裂变释放的能量，如U235的核裂变反应两个轻核合成一个较重核的聚合过程中，核子结合的更紧密了，也会放出能量来，如两个氘核合成稳定氦核,核反应-使一种原子核转变为另一种原子核的过程核聚变：热核反应，触发和维持这个反应需要极高的温度，不易控制。由于聚变涉及的粒子带同性电荷，起爆反应需很高的动能核裂变：可用中性粒子来激发，用中子轰击一个重核不会受到排斥，,核能的获得途径,裂变能-带有一定能量的中子撞击重金属元素的核，如铀、钚，核吸收中子后变为有激发能的复合核。激发能使复合核中的静电斥力大于核吸引力时，原子核就产

12、生分裂，放出裂变能，产生2至3个新中子，并放出射线。如果产生的新中子至少有一个再能引起其它核发生裂变，形成链式反应，放出的裂变能就是可利用的核能。,聚合能-使不同的轻元素的原子核进行聚合，形成一个新原子核，在聚合过程中要放出聚合能，例如氘、氚聚合成氦放出能量。,天然铀-单纯的天然铀难以维持链式反应 天然铀在中子轰击下发生裂变的主要成分是只占0.714%的铀235，快、慢中子都能使其分裂，慢中子引起裂变的几率更大。占99.28%的同位素铀238，不易分裂，在快中子作用下可能分裂，但易俘获中子。解决方法：从天然铀中分离铀-235使裂变产生的快中子迅速慢化,核电站反应堆的分类,沸水堆-利用沸腾水作为

13、慢化剂，采用单回路系统，使汽轮机等设备有受放射性污染的可能。压水堆-用有压力的水作为慢化剂和冷却剂，采用蒸汽发生器，形成两个独立的循环系统，即水循环系统和蒸汽循环系统，可防止蒸汽受放射性污染,压水堆核电厂 最大特点：整个系统分两大部分，一回路系统和二回路系统，彼此隔绝，增加了核电厂的安全性 一回路系统：,二回路系统：蒸汽发生器的U形管外部 汽轮机的高压缸 再热器 汽轮机的低压缸 凝汽器 蒸汽发生器，形成一个闭合回路 压水堆的其它特点：压水堆核电厂以轻水做慢化剂和冷却剂，反应堆体积小，建设周期短，造价低，运行维护方便，需处理的废气、废液、废物少，在核电厂中占主导地位,反应堆的功率主要由堆芯的含汽

14、量来控制,沸水堆核电厂特点 堆芯产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器除去水分后，直接进入汽轮机做功 省去了蒸汽发生器，但有将放射性物质带入汽轮机的危险,核电厂的系统,核岛的核蒸汽供应系统 一回路系统化学和容积控制系统：余热排出系统/停堆冷却系统：停堆时导出余热安全注射系统/紧急堆芯冷却系统控制、保护和检测系统,常规岛系统 二回路系统：循环冷却水系统电气系统及厂用电设备,组成：核岛+常规岛+辅助系统+控制系统+安全系统,核电站的安全性,防止核泄漏的四道屏障燃料芯块：核裂变产生的放射性物质98%以上滞留在二氧化铀芯块中,不会释放出来 燃料元件包壳：燃料芯块密封在锆合金包壳内,防止放射性物质进入一回路水中

15、 一回路管道和容器：整个一回路 都是耐高压的,放射性物质不会漏到反应堆厂房中 安全壳：反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土建筑,壁厚近一米,内表面加有6毫米厚的钢衬,防止放射性物质进入环境,核电站运行特点,放射性废物不能无控制地排放至环境中。必须保证反应堆有足够完好的冷源。任何工况下,必须保证核反应堆可控,。核电机组应带基荷运行。机组快速升降负荷,可能产生堆芯局部热点,有造成堆芯烧毁的潜在风险;若频繁进行负荷跟踪,将产生大量的放射性废气、废液,对环境产生潜在威胁；核电厂建设费用高，运行费用小，连续运行的经济性好。需要定期停堆换料。,核电站的特点,优点 运行安全稳定 节省煤、石油和天然气 节省

16、燃料的运输费 反应堆不需要空气助燃，可建在地下水下和高山顶上 对环境影响小，无温室效应 寿期长缺点 建设投资比火电厂和水电站大。,大亚湾核电站,秦山一期：30万kW，原型压水堆，1985年开工，1991年并网秦山二期：260万kW，压水堆，1996年开工，2002年并网秦山三期：272.8万kW，重水堆，1998年开工，2002、2003年并网（与加拿大合建）大亚湾：298.4万kW，压水堆，94年投入运行岭澳：299万kW，压水堆，2002、2003年投入运行，“九五”最大的能源项目,发电、变电和输电的电气部分,问题：,发电厂、变电站中有哪些主要的电气设备？发电厂电气系统的作用？,1、电气设

17、备,电气设备,一次设备,生产和转换电能的设备开关电器限制短路电流和防御过电压设备载流导体接地装置,二次设备,仪用互感器测量表计继电保护及自动装置直流电源设备操作电器、信号设备及控制电缆,发电机,变压器,封闭母线,断路器,隔离开关,隔离开关,电压互感器,电流互感器,主要电气设备的图形符号,主要电气设备的功能,发电机：用来生产转换电能。变压器：用于变换电能，将低压电能变为高压以便输送；将高压电能变为低压电能以便使用。高压断路器：正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流。隔离开关：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路联接的灵活性。负荷开关：只能开断负载电流和一定过载电流。

18、熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用。,主要电气设备的功能,母线：汇集和分配电能。电缆：用于城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡架空线路：终端线、联络线电抗器：限制短路电流，维持母线残压避雷器：保护电力系统和电气设备的绝缘使其不受雷击所引起的过电压而损坏互感器：将一次系统的高电压和大电流转换为二次系统标准的低电压和小电流，并使一次系统与二次系统可靠隔离。,2、电气接线,电气接线,一次电路（电气主接线）,二次电路（二次接线）,表明电能汇集和分配关系以及各种运行方式,对一次设备及系统进行控制、监察、测量和保护,-发电厂变电站中，根据各种电气设备的作用和要求，按一定方式用导体连接起来形成的电路

19、称为电气接线。,电气主接线图,-电气主接线用一定的图形符号和文字符号绘成的 电路图。-电气主接线图用单线图表示三相电路-元件为正常状态（开关、刀闸在断开位置）,电气一次接线图例,3、配电装置,按安装地点分类,屋内式屋外式,按组装方式分类,装配式成套式,-根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体。,4、发电厂的电气部分,电气系统,电能生产系统电气一次系统电气二次系统,电气系统的作用,通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转换为电能；通过高压配电装置将电能汇集并分配送往电力传输网络；通过厂用供电系统，保证厂用辅机供电；通过二次系统对一次系统进行监视、测

20、量、控制和保护。,电能生产系统,转子系统-传递原动机的轴功率，在转子绕组中注入直流电流后产生磁场。定子系统-形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在定子绕组中感应出电动势，发出电能。冷却系统-连续不断地排出发电机因各种损耗而产生的热量，防止发电机温度超过设计值而影响绝缘寿命和发电机出力，保证发电机安全运行。发电机励磁系统-为转子提供直流电，用以建立转子磁场，通过调节励磁，可以调节发电机的无功功率输出，调节发电机端电压。调节和控制励磁还可以改善电力系统的稳定性。,300MW发电机组电气部分,300MW发电机组电气主接线的特点,发电机与主变压器的连接采用发电机-变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开

21、关在主变低压侧引接一台高压厂用变压器在发电机出口通过熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器在发电机出口侧和中性点，每相装有电流互感器4只发电机中性点接有中性点接地变压器高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器4只,300MW机组封闭母线,主回路,厂用分支,电压互感器及封闭母线分支,600MW发电机组电气部分,600MW发电机组电气主接线的特点,发电机与主变压器的连接采用发电机-变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关主变压器采用三个单相双绕组变压器接成三相组，高压侧为星形，低压侧为角形在主变低压侧引接一台高压厂用变压器在发电机出口接有二组电压互感器、一组避雷器和一组电容器在发电机出口侧和中性

22、点，每相装有电流互感器3只发电机中性点接有中性点接地变压器高压厂用变压器高压侧和低压侧，每相装有电流互感器2只主变高压侧引出线每相装有电流互感器3只,600MW机组封闭母线,主回路：,厂用分支,主变低压侧,厂 用 电 系 统,问题：,火电厂的厂用机械负荷主要有哪些？什么是厂用电率？各类电厂的厂用电率有何区别？厂用电系统的供电电源？电压等级？接线形式？何谓厂用电动机的自启动？,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，称为厂用电或自用电。,影响厂用电的因素：电厂类型 机械化和自动化程度 燃料种类及燃烧

23、方式 蒸汽参数。,一、发电厂的主要厂用机械,1、火电厂（1）锅炉负荷：送风机、引风机、排粉机、磨煤机、给煤机、给粉机、除灰泵、螺旋输粉机等。（2）汽机负荷：凝结水泵、循环水泵、给水泵（3）电气及公共负荷：变压器冷却通风机、空压机、水泵等（4）事故保安负荷：盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油泵（5）输煤负荷：抓斗起重机、扒煤机、推煤机、碎煤机、提升机械、输煤皮带等。（6）其它辅机：化学水处理车间、修配车间等用电设备、油泵、消防泵、疏水泵、各种电动阀门、起重机械等。,2、水电厂（1）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。（2）电气部分：变压器冷却

24、用通风机、油泵、水泵等。（3）大坝及船闸设备：闸门启闭机、升船机、起重机、卷扬机等。（4）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。（5）常用照明和事故照明设备。,3、变电所 大型变电所：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、变压器检修间、采暖通风等。当采用压缩空气断路器或气动操作机构时，有空气压缩机；当装有同步调相机时，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等。（一般为200 700 KVA）中小型变电所：变压器的冷却风扇、蓄电池和充电设备或整流操作电源、采暖通风、断路器油的加热设备、照明和检修用电等。（一般只有

25、20KVA左右）,二、厂用负荷的分类,根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断对人身设备及生产造成的影响程度而分为五类：,备注：措施2）接有I类负荷的高低压厂用母线，应有两个独立电源，即设置工作电源和备用电源。,I类厂用负荷：火电厂：给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等水电厂：调速器、压油泵等,措施：1）设两套设备或多套设备；2）分别接到有两独立电源供电的母线上；3）电动机全部自启动；4）电源自动投入。,II类厂用负荷：火电厂的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤设备、化学水处理设备等；水电厂的绝大部分厂用电动机负荷。措施：1）接到有两个独立电源供电的母线上；2）手动切换；3）有条

26、件时参加自启动。,III类厂用负荷：实验室、中央修配厂、油处理室等负荷措施：由一个电源供电。（大型电厂也采用两路电源供电）,事故保安负荷：直流保安负荷：发电机组的直流润滑油泵、事故氢密封油泵。-由蓄电池组供电。交流保安负荷：盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、消防水泵。-平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。措施：（大机组）由蓄电池组、柴油发电机组、燃汽轮机组或有可靠外部独立电源进行供电。,不间断供电负荷实时控制的计算机、热工保护、自动控制和调节装置等措施：采用由蓄电池组供电的电动发电机组供电；接于蓄电池组的数控的静态逆变装置。,重要性：分为五类；运行方式

27、：有无联锁要求：为了在生产工艺流程遭到破坏时保证人身和设备的安全，在互相有紧密联系的厂用辅机之间建立联锁关系。如制粉系统辅机的启动顺序为：排粉机磨煤机给粉机是否易于过负荷：如引风机、排粉机、磨煤机、给煤机、给粉机、输煤皮带、灰浆泵等控制地点：集中、就地,厂用负荷的特性,经常使用-除检修和事故外每天都投入使用的设备不经常使用-检修、事故、机炉启停期间使用的设备,连续-每次使用连续带负荷在2h以上短时-每次使用连续带负荷运行在10120min断续-每个工作周期不超过10min,三、厂用电率,厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。凝汽式火电厂：5%8%热电厂：8%13%水电厂：0.5

28、%1.0%,四、厂用电接线的设计原则和接线形式,1、对厂用电接线的要求 各机组特别是200MW及以上大型机组的厂用电系统应是独立的。全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用母线。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，尽可能地使切换操作简单，启动（备用）电源能在短时内投入。充分考虑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，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。设计符合电能质量指标的交流不间断电源。,2、厂用电接线的设计原则接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使主机安全运转；接

29、线应能灵活适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；厂用电源的对应供电性；发电机供给各自的炉、机和主变的厂用负荷适当注意接线的经济性和发展的可能性，积极并慎重采用新技术、新设备，使接线既有可行性有优先进性。应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接、厂用电接线形式等问题进行分析和论证。,3、厂用电供电电压等级的确定-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性等因素，相互配合，经经济、技术综合比较后确定的。高压厂用电压一般采用3KV、6KV、10KV，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。200MW及以上机组，主厂房内的低压厂用系统应采用动力与

30、照明分开供电的方式，动力网电压宜用380V，也可采用660V；照明网络采用220V。一般按照发电机的容量和电压决定高压厂用电压，按厂用电压划分电动机容量范围。,电动机的电压与容量的关系,小于75kW的电动机电压必为380/220V；介于75kW至200kW的电动机电压可能是380/220V或3kV；介于200kW至300kW的电动机电压可能是380/220V、3kV、6kV或10kV；大于300kW的电动机电压可能是3、6或10kV。,大容量电动机应选择高压还是低压,电动机的电压越高，绝缘越要加强，尺寸越大，价格越贵；电压越高，空载和负荷损耗越大，效率越低；电压越高，配电装置的价格越贵；-优先

31、采用较低电压等级的电动机同容量的电动机，额定电压越高，额定电流越小，供电电缆的截面越小，有色金属消耗越少；电压越高网络线损越小，传输越经济；增加低压电动机数量导致增加低压厂用变压器的容量和台数，采用高压电动机可减少低压厂用变的容量和台数，对高压厂用变的影响不大。-优先采用较高电压等级的电动机结论：大容量电动机采用低压时一般不经济，选哪种电压一般由发电机的额定容量、电压决定。,按发电机容量、电压决定高压厂用电压,火力发电厂 单机容量PN 300MW：6kV+380/220V（哈三发、石洞口二厂）或 10KV+3KV+380/220V（平圩、北仑港）水电厂：380/220V或380/220V+坝区

32、变压器6kV或10kV变电所：0.4KV,按厂用电压划分电动机容量范围,厂用电压为3KV时，100KW以上的电动机一般采用3KV，100KW以下的一般采用380V。厂用电压为6KV时，200KW以上的电动机一般采用6KV，200KW以下的一般采用380V。600MW机组采用3KV和10KV两级高压厂用电压时，2002000KW的电动机采用3KV，大于2000KW的采用10KV，小于200KW的采用380V；采用6KV一级高压厂用电压时，200KW及以上的电动机采用6KV，200KW及以下的电动机采用380V。,4、厂用电系统中性点接地方式高压厂用电系统 中性点不接地：单相接地电容电流10A（二

33、次侧并联电阻，且有与消弧线圈分接头匹配的调节分接头）低压厂用电系统 中性点经高电阻接地：600KW机组多采用该方式 中性点直接接地,5、厂用电源及其引接1）工作电源 个数不少于2个，引接方式与主接线有关。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，供给接在该母线段的机组的厂用负荷。当发电机与主变压器成单元连接时，高压厂用工作电源一般由主变压器低压侧引接，供给该机组的厂用负荷。当兼有发电机电压母线和单元连接机组时，根据上述原则引接各自的高压厂用工作电源。,2）备用电源和启动电源 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

34、该 机组的厂用负荷供电。-200MW及以上大容量机组的发电厂中才设启动电源。启动电源可兼作事故备用电源。高压厂用备用电源的引接：（1）发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器（电抗器）引接。（2）从与电力系统连接的最低一级电压母线上，通过厂高变引接。（3）从联络变的低压绕组引接。（4）由外部电网引接专用线路，经变压器获得独立的备用电源或启动电源。,低压厂用备用电源的引接：1）避免与需要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；2）对于200MW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；3）当发电机电压母线上的馈线不带电抗器时，低压厂用备用变压器

35、可由该母线引接。,备用电源的设置方式中小型水电厂和变电所：暗备用-每台工作变压器不 满载运行。大型火电厂：明备用-专门设有备用变压器。,3）事故保安电源-工作电源和备用电源都消失时为事故保安负荷供电，保证事故状态下能安全停机、事故消除后能及时恢复供电。快速自启动的柴油发电机组蓄电池组蓄电池组+逆变器独立可靠的专用线路（300MW及以上应由110KV及以上电网引入）,6、厂用电接线的基本形式单母分段接线火电厂高压母线：按炉分段 低压母线：按炉分段优点：母线故障时事故影响局限在一机一炉；厂用电系统短路电流小；便于运行管理和安排检修。,同一锅炉的负荷、同组汽轮机的负荷接在该段母线上，由对应的发电机供

36、电，2台引风机、送风机等接在同一段，循环水泵、凝结水泵等可接在不同母线上；全厂公用负荷可分别接在各段母线上，当公用负荷大时可设公用母线段；400t/h及以上的锅炉每台设2段高压厂用母线。,厂用电源由相应的高压厂用母线供电,水电厂 中小型水电厂：厂用母线只分为2段，两台厂用变压器以暗备用方式向两段母线供电；大容量水电厂：厂用母线按机组台数分段，由单独厂用变压器供电，设置专用备用变压器，坝区设专用变压器。变电站 小型变电站：一台站用变，从变电站低压母线上引接，二次侧为中性点直接接地的三相四线制；中型变电站：2台站用变，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V站用母线采用自动空气开关进行分段；5

37、00kV变电站：设2台或以上站用工作变，有可靠外接电源时一般设1台与站用工作变容量相同的备用变，无可靠外接电源时，设1台自启动的柴油发电机组作为备用。变电站设有备用变压器时，一般均装设电源自动投入装置。,五、不同类型发电厂的厂用电接线,火电厂,个别供电,成组供电,水电厂,核电厂,变电站,500kV站用电源的引接方式：由变电站内主变压器第三绕组引接；由站内较低压母线上引接两个站用电源外接站用电源由附近的发电厂或变电站低压母线引接,500kV变电站必须装2台或2台以上的站用工作变压器，有可靠外接电源时设1台备用变压器；无可靠外接电源时，设1台自启动的柴油发电机组作备用电源。一般装设备用电源自动投入

38、方式。,对所用电源的要求（1）220KV变电所，有两台及以上主变时，宜从主变低压侧分别引接两台容量相同、可互为备用、分裂运行的所用工作变，每台工作变按全所计算负荷选择；只有一台主变时，其中一台所用变宜从所外电源引接。（2）330500KV变电站，有两台及以上主变时，从主变低压侧引接的所用工作变不宜少于两台，并应装设一台从所外可靠电源引接的专用备用变压器，每台工作变压器的容量宜至少考虑两台主变的冷却用负荷，专用备用变压器的容量应与最大的工作变压器的容量相同，初期只有一台主变压器时，除由所内引接一台变压器外，应再设一台由所外可靠电源引接的所用工作变。（3）35110KV变电所，有两台及以上主变时，

39、宜装设两台容量相同、可互为备用的所用工作变，每台工作变按全所的计算负荷选择，两台所用变可分别由主变压器最低电压级的不同母线段引接，如有可靠的635KV电源联络线，也可将一台接于联络线断路器外侧；如能从所外引入可靠的低压所用备用电源时，亦可装设一台所用变。只有一回电源进线时，如果采用交流控制电源，宜在电源进线断路器外侧装设一台所用变压器；如果采用滞留控制电源，并且主变为自冷式时，可在主变压器最低电压母线上装设一台所用变。（4）交流不停电电源宜采用成套UPS装置，或由直流系统和逆变器组成。（5）应设置直流电源，保证对直流负荷可靠供电,所用变压器的引接,同期调相机接线小容量同期调相机一般可用全电压直

40、接启动；大容量（10MVA及以上）可采用经电抗器的降压异步启动、小容量电动机启动及统轴励磁机拖动启动等方式；同期电动机自用电接线按厂用电接线原则考虑，具备条件时，其专用负荷优先采用由所用变压器低压侧直接供电的方式。,六、厂用变压器和电抗器的选择,为了选择厂用变压器的容量，需要了解厂用设备的数量、容量和特性，列出各厂用变所供厂用母线段上电动机的容量和台数，计算母线段的计算负荷。,1、厂用变压器选择的基本原则和应考虑的因素变压器原副边额定电压分别与引接点和厂用电系统的额定电压相适应；联结组别的选择，宜使同一电压的厂用工作变、备用变输出电压的相位一致；阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及厂用

41、电负荷正常波动范围内，厂用各级母线的电压偏移不超过额定电压的5%。变压器的容量必须保证厂用机械及设备能获得足够的功率。,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6）对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算,3、厂用负荷的计算,“换算系数法”,电动机的计算功率P的计算连续

42、运行的电动机：P=PN经常短时、经常断续运行：P=0.5PN不经常短时、不经常断续运行的设备：P=0 若经电抗器供电，则应全部计算中央修配厂的用电负荷：P=0.14P+0.4P5煤场负荷：中小型机械：P=0.35P+0.6P3 翻斗机：P=0.22P+0.5P5 轮斗机：P=0.13P+0.3P5照明负荷：P=KdPi,4、厂用变压器的选择额定电压：一、二次额定电压必须与引接电源和厂用网络电压相一致。台数和型式：只有6KV一种电压时，厂用高压变可选用1台全容量分裂绕组变压器，两个分裂支路供两段母线；或选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供两段母线。如有10KV和3KV两种电压等级，厂用高压工

43、作变可选用2台50%容量的三绕组变压器，分别供四段母线。厂用变阻抗：需综合考虑限制低压侧短路容量和厂用电动机自启动问题。一般比应大于10%。,厂用高压变容量：与所接负荷、电动机自启动时的电压降、低压侧短路容量、备用裕度有关。高压（低压）备用变容量：与最大一台厂用高压（低压）工作变容量相同。,2、厂用电动机的类型及其特点,1）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。,2）绕线式优点：可调节转速（为均匀无级调速）、启动转矩和启动电流，启动电流小（额定电流的23倍），启动转矩大。

44、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,异步电动机（感应电动机）：结构简单、运行可靠、操作维护方便、价格低廉、过载能力强等。缺点是启动电流大、调速困难，对电压很敏感（Me正比于电压U2）,鼠笼式电动机的特性,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*e=f(n*),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（Me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

45、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：与鼠笼式比，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。,3、厂用电动机的选择,型式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

46、，才选用绕线式电动机或同步电动机。厂用电动机的防护型式应与周围环境相适应。根据厂用设备安置地点，可选用开启式、防护式、封闭式、防爆式等。,容量选择电压应与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 PN-电动机额定容量，kW；Ps-被拖动机械设备轴功率，kW,4、电动机的自启动校验,电动机的自启动-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，不与电源断开，在很短时间内（0.51.5S），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

47、自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为。失压自启动-运行中厂用电压降低，事故消除后电压恢复空载自启动-备用电源空载状态时自动投入失去电源的工作母线带负荷自启动-备用电源带部分负荷自动投入失去电源的工作母线,对电动机进行自启动校验的原因参加自启动的电动机数量过多，容量过大时，总的启动电流将很大，在厂用变或电抗器中产生较大压降，使厂用母线电压明显降低，自启动时间拉长，可能发生电动机转子和绕组过热甚至烧毁的事故。因而危机厂用系统的稳定运行和电动机的安全与寿命。,自启动临界电压随着电压下降，电动机转矩急剧下降。出现憜行的电压称为临界电压。保证厂用I类负荷自启动且考虑惯性因素，规定厂用母线电压在电动机

48、自启动时，不应低于P158页表54中的数值。,单台电动机或成组电动机自启动,电动机自启动校验,电压校验,容量校验,(KW),参加自启动的电动机总容量超过Pm 时可采取的措施 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压电压保护装置，延时0.5S断开，不参加自启动。负载转矩为定值的重要设备电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不要参加自启动，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，该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。对重要的机械设备，应选用具有高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机。在不得以的情况下，增大厂用变压器的容量。,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,思考题,1、发电厂的工作电源、备用电源从何处引入？2、为提高火电厂厂用电系统的可靠性，通常采用哪些措施？3、火电厂有哪些主要的机械设备？厂用母线电压下降时会对生产造成什么影响？4、电动机的启动有哪几种方式？何谓电动机的自启动？为何要进行电动机的自启动容量校验？,