火电厂厂用电系统及厂用电接 线运行特点分析大学论文.docx

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火电厂厂用电系统及厂用电接线运行特点分析大学论文

沈阳工程学院

课程设计任务书

课程设计题目：

火电厂厂用电系统及厂用电接线运行特点分析

系别能动系班级集控专102

学生姓名董建贺学号20101312320

指导教师郑俊哲/申爱兵

课程设计进行地点：

B319

任务下达时间：

2012年12月17日

起止日期：

2012年12月17日起——至2013年1月16日止

摘要

发电厂厂用电系统的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。

发电厂厂用电系统的设计的设计内容多，范围广，不同电压等级，不同类型，不同性质负荷的发电厂设计时基本原理、方法和规定都大致相同。

本设计为2×125MW火力发电厂厂用电系统，主要阐述火电厂厂用电设计原理。

电气主接线为发电机和厂高变直接连成一个单元，再经断路器接至6KV高压系统，高低压侧（6KV和0.4KV）选择母线形式都为单母线，使电厂电气主接线充分体现出安全性、可靠性、经济性。

厂用变压器的选择做到，原、副边额定电压应分别与引接点和厂用电系统的额定电压相适应，变压器的容量必须保证厂用机械及设备能从电源获得足够的功率，从而选出厂用变压器。

为了计算方便我们采用标幺值进行计算短路电流，为后面电气设备的选择提供依据。

电气设备的选择包括：

导线的选择、断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择。

接地选择；发电机采用中性点不接地方式，6KV系统，中性点经电阻接地，保护动作于信号。

380V系统，中性点经高电阻接地，保护动作于跳闸。

电动机和变压器的金属外壳直接接地，不装设其他的接地设备。

关键词关键词关键词：

火电厂厂用电电气主接线短路计算电气设备接地保护厂

目录

第一节厂用电系统构成………………………………4

一、厂用电系统介绍……………………………………4

二、厂用电系统相关概念………………………………4

三、厂用变压器…………………………………………7

第二节厂用电系统接线特点…………………………9

一、厂用电系统中性点接地方式………………………9

二、汽轮发电机组厂用电接线的要求…………………9

三、厂用电的设计原则…………………………………10

四、厂用电系统电压等级的确定………………………10

五、厂用母线的接线方式………………………………11

六、厂用电中性点接地方式……………………………12

第三节绘制厂用电电气接线图………………………13

一、厂用供电电源及其引接方式………………………13

第四节不同厂用电源配置……………………………17

一、厂用电源……………………………………………17

二、厂用电供电电压……………………………………18

三、厂用工作电源………………………………………19

四、事故保安电源接线图………………………………24

第五节、总结……………………………………………23

参考文献…………………………………………………26

第一节厂用电系统构成

一、厂用电系统介绍

现代大容量火力发电厂要求其生产过程自动化和采用计算机控制，为了实现这一要求，需要有许多厂用机械和自动化监控设备为主要设备（汽轮机、锅炉、发电机等）和辅助设备服务，而其中绝大多数厂用机械采用电动机拖动，因此，需要向这些电动机、自动化监控设备和计算机供电，这种电厂自用的供电系统称为厂用电系统。

厂用电系统的接线是否合理，对保证厂用负荷的连续供电和发电厂安全经济运行至关重要。

由于厂用电负荷多、分布广、工作环境差和操作频繁等原因，厂用电事故在电厂事故中占有很大的比例。

此外，还因为厂用电接线的过渡和设备的异动比主系统频繁，如若考虑不周，也常常会埋下事故的隐患。

此外人们对厂用电往往不如对主系统那么重视，这就很容易让事故钻空子。

统计表明，不少全厂停电事故是由于厂用电事故引起的。

因此，必须把厂用用电系统的合理性及安全运行提到应有的高度来认识。

用电系统是指由机组高、低压厂变和停机/检修变及其供电网络和厂用负荷组成的系统。

供电范围包括主厂房内厂用负荷、输煤系统、脱硫系统、除灰系统、水处理系统、循环水系统等。

二、厂用电系统相关概念

1、厂用电率

发电厂在生产电能过过场中，需要许多机械为主和辅助设备服务，一保证电厂的正常生产，这些机械通称为厂用机械。

电厂中绝大多数厂用机械师电动机拖动的。

厂用电除工厂用机械的用电之外，还要满足运行，检修和实验等的用电要求。

厂用电在一定时间内，厂用电所消耗的电量占发电厂总发电量的百分数，称为发电厂的厂用电率。

厂用电率时衡量发电厂技术性能的主要指标之一。

在运行中，要尽量降低厂用电量，以提高经济效益。

发电厂的厂用电率与电厂类型，容量，自动化水平，运行水平等多种因素有关。

2、厂用负荷分类，按其在生产过程中的重要性，汽轮发电机组厂用负荷可分为以下几类：

（1）I类负荷

短时（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，使机组运行停顿或发电量大幅下降的负荷。

如火力发电厂中的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等，以及水力发电厂中的调速器、压油泵、润滑油泵等。

接有I类负荷的高、低压厂用母线，应设置备用电源。

当一个电源断电后，另一个电源就立即自动投入。

（2）II类负荷

允许短时停电（几秒至几分钟），但较长时间停电有可能损耗设备或影响机组正常运行的负荷。

如火力发电厂中的工业水泵、疏水泵、灰浆泵、输煤机械和化学水处理设备等，以及水力发电厂中的漏油泵、水轮机上盖排水泵、整流设备、吊车、照明设备等。

II类负荷一般由两段母线供电，采用手动切换。

（3）III类负荷

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。

III类负荷一般由一个电源供电。

（4）事故保安负荷

200MW以上机组的大容量电厂中，要求在停机过程及以后一段时间内仍应保证供电的负荷。

否则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。

按对电源的不同要求分为：

①直流保安负荷（0II类负荷）

如发电机组的直流润滑油泵等。

②交流保安负荷（0III类负荷）

如200MW及以上机组的盘车电动机，交流润滑油泵、消防水泵等。

注意：

通常大容量机组应设事故保安负荷

（5）不间断供电负荷（0I类负荷）

在机组运行期间，以及正常或事故停机过程中设置在停机后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷，称为不间断供电负荷

如实时控制用的计算机、热工保护、自动控制和调节装置。

一般采用由蓄电池供电或配备数控的静态逆变装置。

小知识：

火力发电厂中一般都设有2台及以上厂用高压变压器和厂用低压变压器，以满足厂用电负荷的需要。

而在水力发电厂和变电所则只设厂（所）用低压变压器。

一般把厂用变压器以下所有的厂用电负荷供电网络称为厂用电系统。

3、电气设备

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。

在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。

电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：

导线的选择、断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择

（1）高压断路器和隔离开关的选择

火电厂自用电电气主接线中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。

断路器是电力系统最重要的控制和保护设备。

断路器的功能是接通和断开正常工作电流、过负荷电流和故障电流。

本次设计采用真空断路器，真空断路器是利用真空（气体压力在ap4103.133−×以下）的高介质强度来实现灭弧的断路器。

真空断路器开断能力强，灭弧迅速，触头不易氧化、运行维护简单、灭弧室不需检修、结构简单、体积小、质量轻、噪声小、寿命长、无火灾和爆炸危险等优点。

但制造工艺、材料和密封要求高，开断电流和电压不能做的很高。

目前国内只生产35KV及以下电压等级的产品

（2）互感器包括电压互感器和电流互感器的选择

互感器包括电压互感器和电流互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用有：

①将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装；②使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。

（3）互感器的配置

①为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；

②在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：

发电机和变压器的中性点；

③对直接接地系统，一般按三相配制。

对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；

④6－220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；

⑤当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。

三、厂用变压器

1、选择厂用变压器的原则

根据《电力工程设计手册》厂用变压器的选择一般性原则：

通常发电厂的高压厂用电不应少于两台。

在综合考虑灵活性、可靠性和经济性的基础上确定高压厂用变压器应以2台为宜，并且配一台备用变压器。

厂用低压母线接线形式跟厂用高压母线接线形式一样都是单母线分段，并配一台低压备用变压器。

变压器原、副边额定电压应分别与引接点和厂用电系统的额定电压相适应。

联接组别一致使同一电压等级的厂用工作、备用变压器输出电压相位一致。

变压器的容量必须保证厂用电机械及设备能从电源获得足够的功率。

2、厂用电系统启动方式

发电厂的厂用电动机多采用直接起动方式起动，电动机起动电流较大，会造成起动时电压降低，因异步电动机的转矩在频率不变情况下与电压成正比，若电压过低使、起动时间过长，由于发热与温升的影响对电动机不利，起动时间过长还要影响其他负荷的正常供电。

因此，要求电动机起动时电源电压不应过低。

接地为保护人身及设备在正常和事故情况下的安全，电气设备都应装设接地装置。

按用途可分为四种：

（1）工作接地。

即为运行需要所设的接地。

（2）保护接地。

为保护人身和设备的安全，将电气设备正常不带电而由于绝缘损坏有可能带电的金属部分接地，称为保护接地。

（3）防雷接地。

为雷电保护装置向大地泄放雷电流而设的接地。

（4）防静电接地。

为防止静电对易燃油、天然气等危害而设的接地，称为保护接地

接地的一般要求：

（1）在正常和事故情况下，电气设备外壳要接地。

首先应能同与地有可连接的各种金属结构、管道和设备等自然接地体。

（2）将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，应使用一个总的地装置。

接地装置的接地电阻，应满足其中接地电阻最小的电气设备的要求。

（3）电气设备的人工接地体（管子、扁铁和圆钢等，垂直接地体和水平地体两类）应尽可能使在电气设备所在地点附近的对地电压分布均匀。

第二节厂用电系统接线特点

一、厂用电系统中性点接地方式

我国电力系统中性点接地系统方式可分为中性点非有效接地系统和有效接地系统两大类。

（1）中性点非有效接地系统包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈系统和中性点经高阻接地系统等。

（2）中性点有效接地系统包括中性点直接接地系统和中性点经经小电阻接地系统。

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