区域性火电厂厂用电接线形式调研报告.docx

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区域性火电厂厂用电接线形式调研报告

区域性火电厂厂用电接线形式调研报告

学院：

信息与电气工程学院

专业：

电气工程及其自动化

班级：

07级3班

姓名：

王通

学号：

0701101233

指导教师：

吴娜

区域型火电厂厂用电接线形式调研报告

前言

发电厂只有当它的辅助系统正常运行时才能生产电力。

一旦这些辅助设备的电源消失，机组就有可能停下来，甚至可能遭受损坏。

厂用电系统的投资，一般只占电厂总投资的5%～10%以下。

但是，由于机组长期停役而引起的非直接性投资，主要设备的维修费用，以及使用备用电源所增加的成本，这些额外的附加投资，可能会超过厂用电系统的总投资。

规划和设计厂用电系统时，必须充分意识到它在电厂生产中的重要地位，并尽可能设计出安全、可靠、运行灵活的厂用电系统。

设计过程中，技术层面上必须考虑一定的广度，如广泛收集同类型机组的运行经验和各种现场记录，以使设计上所暴露出的问题，在新的设计中不再重犯。

火力发电厂概述

火力发电厂是将燃料（煤、油、天然气等）的化学能变成电能的工厂。

原煤经过皮带运输到原煤仓，加工成煤粉后通过燃烧器送到锅炉的炉膛中燃烧，放出热能。

在锅炉的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成饱和蒸汽。

饱和蒸汽同水形成的汽水混合物在汽包中分离。

饱和蒸汽流经过热器时，进一步吸收烟气中的热量变成过热蒸汽，并通过蒸汽管道送到汽轮机中。

过热蒸汽在汽轮机的喷管中，将热能变成动能，形成高速汽流。

高速汽流冲动叶轮，带动汽轮机高速转动，动能就转变为机械能。

汽轮机带动发电机旋转而发出电来，机械能就转变为电能。

电能通过变压器、开关、线路送到电力系统及用户。

由火电厂生产过程可以看到，要不断地将热能转变为机械能，就必须周而复始地完成上述蒸汽动力装置的循环，不断地将热能转变为电能。

要保证热能转变为电能，必须不断地供给燃料、空气和循环的工质--水。

电能的特点是不能储存，火电厂的生产过程必须是连续的。

火电厂的生产过程具有以下显著特点：

（1）　生产过程连续性强，要求能够提供充足的电力。

（2）　生产过程负荷（干扰）变化幅度大而频繁，生产的安全、可靠和经济性要求高，以便提供可靠的、合格的、廉价的电力。

（3）　生产过程的自动化程度必须要高，即要求紧密结合对象的特性来设计自动化系统。

如根据电厂设备复杂程度、工艺系统有机联系情况，可采用程序控制以及在连续控制系统之上叠加安全保护、协调控制等。

在设计厂用电系统时，必须考虑影响机组设计和运行的各种主要因素，并可将它规定为设计准则。

设计准则如何归类，随不同的设计者而异。

对设计准则应该进行细化，以便设计中具体运用。

1.安全性：

强调安全性对厂用电设计是非常重要的。

厂用设备必须满足行业标准和规范的要求，对于有可能给电厂人员和公共场所带来危害的那些不安全因素，就必须认真考虑并尽量避免。

以下是对安全性方面考虑的几个例子：

（1）在正常和应急情况下，当所有发电机组均不运行时，应具备照明、通讯、加热、通风、控制电源、电梯、润滑、安保以及安全停机负荷等所需要的电源。

这可以由不间断电源系统、其他交流电源（如应急柴油发电机），或直流电源来完成，取决于负荷的重要性和负荷的特性。

（2）电源和重要负荷应分配在机组的不同厂用母线上，以便任何一段母线或电源故障时，不影响机组安全停机。

（3）所有电气设备的外壳，应永久牢固地与电厂接地网直接连接。

2.可靠性：

机组如果没有足够的厂用辅助设备作支撑，则就不能发挥正常的效能。

因此，厂用系统的可靠性，将直接影响到机组和电厂的性能。

厂用电源局部或全部中断，可能使机组出力减少，甚至造成停机，设计上应尽量避免出现这种情况。

所设计的厂用电系统，应具有一定的备用容量，备用电源应使运行部份的停电影响最小。

系统设计应使运行设备故障或系统中断期间，发生功能失灵的情况最少。

3.投资成本：

运行费用、厂用电系统和相关设备的维修费用，是影响设计的关键因素。

在设备的整个寿命期内，用于安装、运行、可扩建性和维修的费用，应将其作为确定每个设计方案总投资的一部分。

虽然很难对可扩建性和为远景预留容量进行投资估算，但却是十分重要的。

因远景增加负荷可能需要花费很高的投资来改造原来的系统和设备。

4.运行：

厂用电系统运行灵活、简单，有助于提高系统的可靠性。

采用直接放射系统最简单，但为了提高可靠性，可以考虑将不同母线相互联络。

通常，厂用母线相互联络以后，会增加切换操作的复杂性，增加保护方面的投资。

同时，还容易引起误操作，造成设备损坏或停机事故。

有时为片面追求可靠性，往往采用备用加备用，使整个系统变得非常复杂，而实际运行效果却并不理想。

因此，应根据实际的运行效果来确定系统的可靠性。

5.设备应用：

厂用设备的选择和应用，应符合行业的设备应用导则、制造标准和安全性准则。

为确保安全、经济和可靠，应根据设备应用导则和标准的推荐意见来选择和使用设备。

厂用设备的许多主要部件的价格比较贵，因此，设备的应用和保护是同等重要的。

以下是用于设备应用的设计准则实例：

（1）厂用电系统的稳态电压调整，应不超过行业标准的规定。

（2）任一台大容量电动机起动时的电压降，应不妨碍电动机的起动，或引起电动机的损坏。

该电压降不应使接在同一电源上的其他运行负荷失去功能，如造成运行电动机堵转，或者引起继电器或接触器释放。

（3）变压器阻抗应与开关柜的额定参数相匹配。

故障电流应按最大负荷、变压器一次侧电压为最高和系统电源阻抗最小，且所有变压器的阻抗为负误差考虑。

（4）电动机的额定功率，应与被拖动负载的要求相匹配。

（5）任何电动机应能在85%电动机额定电压下加速它的负载。

当然，也可以规定比85%更低的电压。

但这样规定，可以增加确定其他参数时的灵活性，如变压器阻抗。

6.维修：

厂用电系统设计应考虑预防性维修的措施。

在设备布置上，应考虑设备的检查、搬运、拆卸、维修，工作场所应具有足够的照明、通风和人身安全设施。

在某些情况下，对于一些特别重要的厂用辅助设备，为不影响主机发电，设置备用辅机是十分必要的。

在设计厂用电系统时，应配合工艺专业对此进行必要的性能和投资分析。

7.可扩建性：

在电厂寿命期内，由于环境保护、改善电厂的运行效率、安全性、可靠性，以及其他运行条件的改变，可能需要增加厂用负荷。

在最初的设计中，应考虑增加远景负荷的可能性。

实用上，可以有两种做法：

一种是根据实际可行的最大储备容量来组建系统，即按最大短路电流和电压调整极限，来选择变压器的容量;另一种是根据远景所需的开关柜、变压器和其他设备来设计厂用电系统。

但后者往往会引起投资增加。

以下是对可扩建性方面的设计准则实例：

（1）根据装设烟气脱硫和其他环保装置来进行整个设计。

（2）对单元厂变和起动/备用变压器，应具有指定的备用容量。

（3）对单元厂变和起动/备用变压器，应具有将来加装强迫冷却装置的措施，以进一步提高变压器的容量。

（4）开关柜应具有指定的备用柜数量。

（5）在布置上应预留将新增变压器接到发电机主引出母线上的位置，并尽可能预留起动/备用电源架空线的位置。

厂用电接线方式

高压厂用电接线

一、高压厂用电系统的接线要求

1.各机组的高压厂用电系统应相对独立，对200MW及以上机组尤为重要。

主要目的：

防止某一台机组的厂用电母线故障时，不至影响其它机组的正常运行；事故被限制在一个较小的范围内，也便于处理，并使机组在短时间内恢复运行。

2.高压厂用电系统应设置启动/备用电源。

3.要考虑全厂的发展规划。

4.由于大多数电厂均是一次设计分期建设，所以应充分考虑在这种情况下高压厂用电系统运行方式。

二、高压厂用电电压等级

目前国内高压厂用电电压等级为3、6、10Kv电压等级。

考虑国内电工产品结构，适用于电厂的高压电器设备基本都为6kv。

因此，在可能的条件下，电厂的高压厂用电系统尽量采用6kv。

三、高压厂用启动/备用电源接线

为给发电机组正常启动时提供启动电源，必须提供一启动电源。

为保证高压厂用电系统的运行安全，设置厂用备用电源也是会常必要的。

在现行设计中，一般将上述两种功能的电源合二为一，统称为“启动/备用电源”。

在小机组电厂中，数台机组常接于同一发电机母线上，此时，启动/备用电源常直接从母线上引接。

如电源短路电流太大，则加装电抗器加以限制。

当厂内还有与电力系统连接的更高一级电压母线，而系统的反馈容量又足够大时，为在全厂停电时能迅速取得备用电源，也可从此母线引接。

在大中型机组中，由于基本上都是发电机-主变压器单元制接线，因此启动/备用电源一般从厂内最低一级的升高电压母线引接，但先决条件是该母线与系统相连并具有足够容量。

当大型发电厂内只有一级超高压母线时，总技术经济等方面分析，启动/备用电源从此电压上引接是不合适的。

这种情况下，可从附近具有足够容量的较低级电压系统用专线引入电厂所需电源。

当发电机出口母线上加装断路器后，厂用电源有可能同时兼作机组的启动电源，不另设启动/备用电源。

但需另设一台同参数的高压厂用变压器作为“仓库备用”，一旦运行的高压厂用变压器故障，则将机组停运并立即换上备用变压器，然后再并网发电。

由于大型机组的高压厂用变压器事故率很低，因此这种方式也可以作为启动/备用电源的一种方式。

四、高压厂用电性点接地方式

高压厂用电中性点接地方式的选择与接地电容电流大小有关：

当接地电容电流小于10A时，可采样用接地方式也可采用经高电阻接地方式；

当接地电容电流大于10A时，可采用经消弧线圈活消弧线圈并联高电阻的接地方式。

一般发电厂多采用中性点经高电阻接地。

低压厂用电接线

一、低压厂用电接线要求

关于低压检修供电网络的标准条文有：

1发电厂应设置固定的交流检修供电网络，并在各检修现场装设检修电源箱，供电焊机，电动工具和试验设备等使用。

检修电源的容量应按电焊机的负荷确定。

2.检修网络宜采用单电源分组支接的供电接线，其接线原则如下：

（1）在主厂房内，宜由对应的动力中心引接。

当380V厂用电为三相三线制时，可在检修配电箱内装设380/220V变压器，用于供给220V检修用电。

（2）主厂房以外的检修配电箱宜由就近的配电盘引接。

3.检修配电箱装设的地点和数量参照附录F（提示的附录），电焊机的最大引线长度一般按50m考虑。

4.在主厂房内的检修配电箱中，其回路数应不少于4回，箱内宜装设封闭的开关，插座及易于更换的熔断器。

5.检修网络宜装设漏电保护。

二、低压厂用线接线特点

低压厂用电系统的厂用电电压为380/220V时，其所接电动机的最大容量以200KW为宜。

低压厂用电负荷的分类和供电要求，与高压厂用电系统没有什么差异。

与高压厂用电比较，低压负荷中多了“保安负荷”和“不停电负荷”两个概念。

保安负荷，又称为事故保安负荷。

在发生全厂停电或在单元机组失去厂用电时，为了保证机炉的安全停运，过后能很快地重新启动，或者为了防止危及人身安全等原因，需要在停电时继续进行供电的负荷，称为事故保安负荷。

按保安负荷对供电电源的要求不同，可以分为：

直流保安负荷，简称“OII”类负荷。

交流保安负荷，简称“OIII”类负荷。

不停电负荷。

在机组运行期间，以及停机（包括事故停机）过程中，甚至停机以后一段时间内，需要进行连续供电的负荷称为不停电负荷。

简称“OI”类负荷。

不停电负荷主要是指供机组用的电子计算机及DCS系统。

由于电子计算机要求电源恒压恒频，所以在绝大多数电厂中都采用“不停电电源装置”。

即使是正常状态下由交流厂用电系统供电，也是由“不停电电源装置”先将交流整流为直流，然后再用其中的逆变器将直流逆变为符合计算机要求的恒压恒频交流电。

事故时由一动作极快的（≤5ms）电子静态开关将直流电源接入不停电电源，同时切断正常电源。

按照DL/T5153-2002的规定：

低压厂用电也应采用单母线接线。

锅炉容量为220t/h级，且在母线上接有机炉的I类负荷时，宜按炉或机对应分段；锅炉容量为400~670t/h级时，每台锅炉由两段母线供电，并将双套辅机的电动机分接在两段母线上，两段母线可由一台变压器供电；锅炉容量在1000t/h级及以上时，每台锅炉应设置2段及以上母线。

独立供电的主厂房照明母线应采用单母线接线。

照明母线的电源进线上宜装设分级补偿的有载自动调压器，使照明母线的电压自动调整在380/220V的0~5%以内。

DL/T5153-2002的规定：

主厂房内低压电动机的供电方式，可采用明（专用）备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式，也可采用暗（互为）备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。

1明（专用）备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式：

1）I类电动机和75KW及以上的II、III类电动机，宜由动力中心直接供电。

2）容量为75KW及以下的II、III类电动机，宜由电动机控制中心供电。

3）容量为5.5KW及以下的I类电动机，如有2台，且互为备用时，可以由动力中心不同母线段上供电的电动机控制中心供电。

4）电动机控制中心上接有II类负荷时，应采用双电源供电（手动切换）；当仅接有III类负荷时，可采用单电源供电。

2暗（互为）备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式

1）低压厂用变压器、动力中心和电动机控制中心以成对设置，建立双电源通道。

2台低压厂用变压器间暗（互为）备用，宜采用手动切换。

2）成对的电动机控制中心，由对应的动力中心单电源供电。

成对的电动机分别由对应的动力中心和电动机控制中心供电。

3）容量为75KW及以上的电动机宜由动力中心供电，75KW以下的电动机宜由电动机控制中心供电。

4）对于单台的I、II类电动机应单独设立1个双电源供电的电动机控制中心，双电源应从不同的动力中心引接；对接有I类负荷的电动机控制中心双电源应自动切换，接有II类负荷的电动机控制中心双电源可手动切换。

实例

下面以大唐信阳600MW超临界机组厂用电接线方式为例做分析

大唐信阳发电有限责任公司2×600MW超临界

燃煤机组扩建工程，于2007年9月开工，于2009年元月23日21时08分成功并网发电。

。

电厂以500kV线路与电网连接，电厂年利用小时数为5500h《火力发电厂设计技术规程》[2]13.3.1条中规定“容量为600MW的机组可根据工程具体条件采用6kV一级或10，3kV两级高压厂用电电压”。

目前我国6kV一级或10，3kV两级2种方式均存在，近几年随着600MW空冷脱硫机组的出现，也有工程采用了10kV一级厂用电接线。

厂用高压系统采用6kV一级电压的电厂有邹县电厂三期、哈三、漳州后石电厂、沁北电厂、华能太仓电厂等；厂用高压系统采用10，3kV两级电压方案的电厂有北沦港电厂、平圩电厂、沙角C厂等；厂用高压系统采用10kV一级电压的电厂有锦界、灵武电厂等。

当采用6kV一级电压时，一般有3种接线方式：

（1）每台机组设置2台分裂厂高变，不设高压公用段母线，2台机组厂高变带全部负荷；

（2）每台机组设置1台分裂厂高工作变和1台双卷厂高公用变，设专用高压公用段母线；（3）每台机组设置1台分裂厂高变，不设高压公用段母线，2台机组厂高变带全部负荷。

当采用10，3kV两级电压时，一般采用每机设2台三卷厂高变，每台机设10，3kV母线各2段。

当采用10kV一级电压时，有采用每台机组设置1台分裂厂高变，不设高压公用段母线，2台机组厂高变带全部负荷的方案；或者采用每台机组设置1分裂厂高工作变和1台双卷厂高公用变，设专用高压公用段母线的方案。

3种电压的接线方式各有优缺点，需通过技术经济比较进行优化，在安全可靠的基础上简化厂用电接线，节约投资。

2×600MW超临界机组的容量为200kW及以上的高压电动机以及低压变压器配置见表1。

厂用电压等级的确定：

10kV一级电压的提出是由于600MW空冷脱硫机组的出现，其电动给水泵的容量约有10000kW以上，当采用6kV一级厂用电压等级时，电动给水泵可能启动有困难。

本工程为湿冷600MW机组，给水泵采用汽动给水泵，每台机组仅设置1台容量为15%的备用停机电动给水泵，其容量为3200kW。

因此本工程不考虑采用10kV一级电压的方案。

采用两级电压可以通过将小容量的电动机接在较低的电压等级上，降低电动机的造价，从而节约投资。

但是存在厂用电等级过多，设备种类多，厂用开关柜，厂用变压器，共箱母线的数量多，厂用设备布置困难等问题。

采用10，3kV两级电压方案与采用10，6kV两级电压方案的优缺点相同。

但3kV电压等级近年来在发电厂厂用电系统及其他工业及民用领域应用较少，根据与制造商联系和询价，3kV开关柜、电动机等设备一般由6kV或10kV设备改造而成，如高压开关柜一般采用6kV电压等级开关柜进行改造；3kV电动机一般以6kV电动机为基础改造而成。

所以3kV开关柜、电动机价格与6kV开关柜、电动机差价不大，但对于同容量的电动机，由于3kV电动机电流较大，电动机损耗也相应较大。

由于6kV电缆绝缘水平较高，电缆本身造价较3kV电缆高。

但对于1800kW电动机，额定电流为433A，采用3kV需用2根3×120mm2截面电缆,而6kV额定电流217A，仅需用1根3×150mm2截面电缆，采用6kV，电缆数量相对较少。

因此，就本工程电缆费用而言，采用6kV和采用3kV，电缆费用差价不大。

由上述可看出，3kV电压等级设备并不能节约投资，还会造成备品备件采购困难，采用6kV一级电压，可以满足自启动要求。

高压厂用电电压采用6kV一级电压。

厂用电接线方式

每台机组设置1台63/35-35MVA分裂厂高变，2台机设置1台63/35-35MVA有载调压分裂变作为启动/备用变。

改接线方式采用1台厂用高压变压器，这样相应的6kV共箱母线、6kV进线断路器柜、变压器中性点柜等设备的数量相应的要少。

如图1

图1厂用电接线简图

表2短路电流、电动机启动压降及设备选择