火力发电厂电气部分设计(5)

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2 厂用电设计

2.1 厂用负荷的分类

发电厂在电力生产过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证主要设备和辅助设备的正常运行。这些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用电量，统称为厂用电或自用电。厂用电的电量，大部分由发电厂本身供给，且为重要负荷之一。其耗电量与电厂类型、机械化程度和自动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸气参数等因素有关。

厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然供电中断时造成危害的程度，按其重要性可分为四类：

（1）Ⅰ类厂用负荷

凡短时停电（包括手动操作恢复供电）会造成设备损坏、危及人身安全、主机停运及大量影响出力的厂用负荷，都属于Ⅰ类厂用负荷。如火电厂的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等，以及水电厂的调速器、压油泵、润滑油泵等。通常，它们都设有两套设备互为备用，分别接于两个独立电源的母线上，当一个电源失去后，另一个电源就立即自动投入。

（2）Ⅱ类厂用负荷

允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷，属于Ⅱ类厂用负荷，如火电厂的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤机械和化学水处理设备等，以及水电厂中绝大部分厂用电动机负荷，一般它们应由两段母线供电，并采用手动切换。

（3）Ⅲ类厂用负荷

较长时间停电不会直接影响生产仅造成生产上不方便者，都属于Ⅲ类厂用负荷，如中央修配厂、试验室、油处理室等负荷，通常由一个电源供电。

（4）事故保安负荷

在200MW及以上机组的大容量发电厂中，自动化程度较高，要求在事故停机过程中以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、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷称为事故保安负荷。按对电源的要求不同又可分为：直流保安负荷，如发电机组的直流润滑油泵；交流不停电保安负荷，如实时

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控制用电子计算机；允许短时停电的交流保安负荷，如盘车电动机等。为满足保安负荷的基本要求，对大容量机组应采用事故保安电源。通常事故保安负荷是由蓄电池组，柴油发电机组，燃气轮机组或具有可靠的外部独立电源进行供电。

随着电厂类型的不同，厂用电的重要程度也有较大差异。此外，厂用电的重要性也与各厂采用的技术条件有关。在火电厂中一般都设有两台以上厂用高压变压器（或电抗器）和厂用低压变压器，以满足厂用负荷专用电的需要。一般把厂用变压器以下所有的厂用负荷供电网络，统称为厂用电系统。

2.2 厂用电设计的基本要求

厂用电接线除应满足正常运行的安全，可靠，灵活，经济和检修维护方便等一般要求外，尚应满足以下特殊要求：

（1）尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。 （2）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。切换操作简便。

（3）便于分期扩建或连续施工，对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安排。

2.3 厂用电设计的一般原则

2.3.1 对厂用电设计的要求

厂用电设计应按照运行、检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进和经济合理。

2.3.2 厂用电电压

高压厂用电一般采用6kV，经技术经济比较合理时，也可采用3kV电压。低压厂用电采用380/220V的三相四线制系统。

2.3.3 厂用母线接线方式

高压厂用电系统应采用单母线。锅炉容量为130—220t/h时，一般每炉由一段母线供电；容量为400t/h及以上时，每炉由两段母线供电，并将两套辅机电动机分接在两段母线上，两段母线可由同一台厂用变压器供电；容量为65t/h时，两台锅炉可合用一段母线。

低压厂用电系统应采用单母线接线。当锅炉容量在220t/h及以下，且接有机炉的Ⅰ类负荷时，一般按机炉对应分段，并用刀开关将母线分为两个半段；锅炉容量在400t/h及以上时，每台机炉一般由两台母线供电。

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当公用负荷较多，容量较大，采用集中供电方式合理时，可设立公用母线，但应保证重要公用负荷供电的可靠性。

2.3.4 厂用工作电源

高压厂用工作电源一般采用下列引接方式：

（1） 当有发电机电压母线时，由各段母线引接，供给接在该段母线上的机组的厂用负荷。

（2） 当发电机与主变压器采用单元接线时，由主变压器低压侧引接，供给本机组的厂用负荷。发电机容量为125MW及以下时，一般在厂用分支线上装设断路器。若断路器开断容量不够时，也可采用能满足动稳定要求的负荷开关，隔离开关或连接片等方式。大容量发电机组，当厂用分支采用分相封闭母线时，在该分支上不应装设断路器，但应有可拆连接点。

2.3.5 厂用备用或启动电源

高压厂用备用或启动电源一般采用下列引接方式：

（1） 当无发电机电压母线时，一般由高压母线中电源可靠的最低一级电压母线引接，或由联络变压器的电压绕组引接，并应保证在发电厂全停的情况下，能从电力系统取得足够的电源。

（2） 当有发电机电压母线时，一般由该母线引接1个备用电源。

（3） 当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路作为高压厂用备用或启动电源。

2.3.6 交流事故保安电源

200MW及以上发电机组应设置交流事故保安电源，当厂用工作和备用电源消失时，应自动投入，保证交流保安负荷的启动，并对其持续供电。

2.4 热电厂自用电接线设计

下图3为一中型热力发电厂自用电接线，厂内装有二机二炉，发电机电压为10.5kV，发电机电压工作母线是断路器分段的双母

线，有两台升压变压器（T1和T2）与110kV电力系统相联系。自用高压母线为单母线，电压为6kV，按锅炉台数分为两段，每段各

有一台自用工作变压器1T和2T供电，其电源从发电机电压母线两

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图3 中型热电厂自用电接线图

个分段上引接，备用电源采用明备用方式，专设一台高压自用备用变压器0T，当任一段自用工作母线或自用高压变压器（1T或2T）发生故障时，它能在备用电源自动投入装置作用下自动投入，代替其工作。为了提高自用电系统供电可靠性，平时将升压变压器T2和高压自用备用变压器0T都接在备用主母线上，母联断路器2QF合上，这样的运行方式使高压自用备用变压器与系统联系更加紧密，而且能减少主母线故障的影响。

380/220V低压自用母线，通过七台560kVA自用降压变压器接在五个分段上，每一分段又以闸刀分为两个半段，其中，Ⅰ、Ⅱ段对机组汽机车间和锅炉车间的专用盘供电，其余各段分别对全厂的公用负荷（江边水泵房、燃料运输、除灰等）供电。全厂设立一台低压备用变压器0T，对整个低压分段提供备用。

厂内电动机有两种供电方式，个别供电和成组供电，在图2中，D1和D2是个别供电，每一电动机直接由自用母线引出，每一馈线要占用一个高压开关柜或低压配电盘中的一条电路。D3是成组供电，若干电动机在每一配电盘中占用一条线路。在车间配电箱中再个别引出。电动机即在配电箱附近。对于大功率电动机和重要机械的电动机，

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采用个别供电，对于不重要机械的小功率电动机和离开自用电配电装置较远的车间（如中央水泵房）中的设备和电动机可以成组供电。

2.5 设计计算

2.5.1 厂用负荷的计算

厂用负荷计算一般采用“换算系数”法。当按换算系数法求得的计算负荷接近变压器高压绕组的额定容量时，可用“轴功率”法校验，取其大者作为计算负荷。具体算法如下：

（1）换算系数法（也称需用系数法）

由于接在厂用母线上的用电设备不会同时都工作，且工作的设备也未必满载运行，又考虑到供电线路电能损失和电动机效率等因素的影响，所以实际电源供给的容量小于用电设备总容量。二者比值用换算系数K表示，其表达式如下：

S j s = Σ ( KP )

式中 S j s——计算负荷 （ kVA ）；

P——电动机的计算功率 （ kW ）。

电动机的计算功率与电动机的运行特点有关，可按下述情况分别确定： ①连续运行： P = PΣ

式中 PΣ——该类电动机额定功率之总和 （ kW ）。 ②不经常连续运行： P = PΣ

③经常短时及经常断续运行： P = 0.5 PΣ ④不经常短时及不经常断续运行： P = 0 ⑤中央修配厂： P = 0.14 P′Σ + 0.4 PΣ5

式中 P′Σ——全部电动机额定功率总和 （ kW ）；

PΣ5——P′Σ中最大5台电动机额定功率总和 （ kW ）。

⑥煤厂机械：对于大型机械应根据其工作情况具体分析确定，对于中小型机械 P = 0.35 P′Σ + 0.6 PΣ3

式中 PΣ3——其中最大三台电动机额定功率之和 （ kW ）。 ⑦照明负荷： P = KX PA

式中 KX——需用系数，一般取0.8—1.0；

PA——安装容量 （ kW ）。 （2）轴功率法

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