【正文】 關(guān)系到電廠綜合成本控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn) ,關(guān)系到電廠節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。雖然我國(guó)加快了節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施，但是節(jié)能技術(shù)在家電及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果并不理想。針對(duì)廠用電需求及電廠結(jié)構(gòu)布局對(duì)廠用電接線線路進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足線路損耗降低、滿足輔機(jī)用電需求。太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第 1 章 廠用電電壓等級(jí)確定及接線設(shè)計(jì) 廠用電 發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量 以電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等）和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運(yùn)行。其耗電量的高低與電廠類型、機(jī)械化和自動(dòng)化程度、燃料種類及其燃燒方式、蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。 一般凝汽式火電廠廠用電率為 5%~8%，熱電廠為 8%~10%，水電廠為 %~2%。為了簡(jiǎn)化廠用電接線，使運(yùn)行維護(hù)方便，廠用電壓等級(jí)不宜過多。 ② 當(dāng)容量在 100~300MW 時(shí)，宜選用 6KV作為高壓廠用電壓。這是因?yàn)楦邏弘妱?dòng)機(jī)，制造容 量大、絕緣等級(jí)高、磁路較長(zhǎng)、尺寸較大、價(jià)格高、空載和負(fù)載損耗均較大，效率較低。 6KV電壓供電的特點(diǎn) ① 6KV電動(dòng)機(jī)的功率可制造的較大， 200KW 以上的電動(dòng)機(jī)采用 6KV 電壓供電，以滿足大容量負(fù)荷要求； ② 6KV 廠用電系統(tǒng)與 3KV 廠用電系統(tǒng)相比，不僅節(jié)省有色金屬和費(fèi)用，而且短路電路亦較??； ③ 發(fā)電機(jī)電壓若為 6KV 時(shí)，可以省去高壓廠用變壓器，直接由發(fā)電機(jī)電壓母線經(jīng)電抗器供廠用電，以防止廠用電系統(tǒng)故障直接威脅主系統(tǒng)并限制其短路電流。廠用負(fù)荷的供電除了正常情況下有可靠的工作電源外，還應(yīng)保證異?；蚴鹿是闆r下有可靠的備用電源，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。 (4)充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng) (備用 )電源能在短時(shí)間內(nèi)投入。 廠用電接線的基本原則 (1)廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)； (2)接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求； (3)廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電，這樣，當(dāng)廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只影響一臺(tái)發(fā)電 機(jī)組的運(yùn)行，縮小故障范圍，接線也簡(jiǎn)單； (4)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性； (5)在設(shè)計(jì)廠用電系統(tǒng)接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進(jìn)行分析和論證。 隨著發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大，汽輪機(jī)輔機(jī)的容量也越來越大，如射水泵、凝結(jié)水泵等設(shè)備都進(jìn)入了高壓廠用負(fù)荷的范疇。 (a)方案 1— 不設(shè)公用負(fù)荷母線； (b)方案 2— 設(shè)置公用負(fù)荷母線； 圖 11 高壓廠用電系統(tǒng)供電方案 如 圖 (a)所示方 案 1 的優(yōu)點(diǎn)是公用負(fù)荷分接于不同機(jī)組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負(fù)荷分接于各機(jī)組工作母線上，機(jī)組工作母線清掃時(shí)，將影響公用負(fù)荷的備用。因此，啟動(dòng) /備用變壓器和工作變壓器均較方案 1 變壓器分支的容量大，配電裝置也增多，投資較大。凡是屬于 單元機(jī)組本身運(yùn)行所必須的負(fù)荷， 短時(shí)（手動(dòng)切換恢復(fù)供電所需要的時(shí)間）停電會(huì)造成主輔設(shè)備損壞、危及人身安全、主機(jī)停運(yùn)及出力下降的廠用負(fù)荷，都屬于Ⅰ類負(fù)荷。允許短時(shí)停電（幾秒至幾分鐘）， 恢復(fù)送電后， 不致造成生產(chǎn)紊亂，但較長(zhǎng)時(shí)間停電有可能損壞設(shè)備或影響機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的廠用負(fù)荷，均屬于Ⅱ類廠用負(fù)荷。 (3)Ⅲ類廠用負(fù)荷。通常它們由一個(gè)電源供電，但在大型發(fā)電廠也常采用兩路電源 供電。 (5)0Ⅱ類負(fù)荷（直流保安負(fù)荷）。在 200MW 及以上機(jī)組的大容量電廠中，自動(dòng)化程度較高，要求在停機(jī)過程中及停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)仍必須保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、自動(dòng)裝置失靈或危機(jī)人身安全等嚴(yán)重事故的廠用負(fù)荷，稱為交流保安負(fù)荷。通常，由柴油發(fā)電機(jī)組、燃輪機(jī)組或具有可靠的外部獨(dú)立電源等作為交流保安電源。 為了正確選擇廠用變壓器容量，不但要統(tǒng)計(jì)變壓器連接的分段母線上實(shí)際所接電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)和容量，還要考慮它們是經(jīng)常工作的還是備用的，是連續(xù)運(yùn)行的還是斷續(xù)運(yùn)行的。 如表 21 列出了火電廠主要廠用電負(fù)荷。如充電機(jī)、備用勵(lì)磁機(jī)、事故備用油泵等用的電動(dòng)機(jī)。如行車、電焊等。 廠用負(fù)荷的計(jì)算方法 換算系數(shù)法 廠用電負(fù)荷的計(jì)算方法 常采用換算系數(shù)法，可計(jì)算為 )(KPS ?? (21) ??cos LM KKK ? (22) 式 中： S— 廠用母線上的計(jì)算負(fù)荷 (KV按下式計(jì)算 NPP? (23) (2)對(duì)經(jīng)常短時(shí)及經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)應(yīng)按下式計(jì)算 NPP ? (24) (3)對(duì)不經(jīng)常短時(shí)及不經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，一般可不與計(jì)算 0?P (25) 這類負(fù)荷如行車、電焊機(jī)等。 (5)煤場(chǎng)機(jī)械負(fù)荷中，對(duì)大型機(jī)械應(yīng)根據(jù)機(jī)械具體情況具體分析確定。 A） 1250 1 1250 1 1250 1250 1 1250 1 1250 機(jī)爐變壓器（ KV A） 1000 1 1000 1 1000 1 1000 灰漿泵變壓器（ KV A） 800 1 800 水源地電源（ KV當(dāng)只有 6kV或 10kV 一種電壓等級(jí)時(shí)，一般分 2 段；對(duì)于 200MW 以上機(jī)組可分 4 段； 對(duì)于 200MW 以上機(jī)組，高壓廠用工作變壓器可選用 2 臺(tái)低壓分裂繞組變壓器，分別供四段母線；當(dāng)出現(xiàn) 10kV和 3kV 兩種電壓等級(jí)時(shí)，高壓廠用工作變壓器可選用2 臺(tái) 50%容量的三繞組變壓器，分別供四段母線。 當(dāng)選用分裂繞組變壓器時(shí)，其各繞組容量應(yīng)滿足 高壓繞組 rCN SSS ???1 (212) 分裂繞組 CN SS ?2 (213) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 LhC SSS ?? (214) 式中： NS1 — 廠用變壓器高壓繞組容量 (KV A)。 廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負(fù)荷的因素外，還應(yīng)考慮： ① 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓降； ② 變壓器低壓側(cè)短路容量； ③ 留有一定的備用裕度。 (5)變壓器選擇計(jì)算 Ⅰ A段 KWPPS H * 21 ??????? KWS 48501000100012501600 ?????? KWSS L * ???? Ⅰ B段 KWPPS H * 21 ??????? 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 KWS 92803151000800315100010001000100012501600 ????????????KWSS L 7 8 8 89 2 8 0* ???? Ⅰ段重復(fù)容量負(fù)荷 KWP 3151 ?? KWP 6302 ?? KWPPS H * 21 ??????? KWS 285012501600 ???? KWSS L * ???? Ⅰ A段分裂繞組負(fù)荷 9 7 3 4 1 9 6* ????? LHC SSS KV A 根據(jù)計(jì)算選擇Ⅰ變壓器：本設(shè)計(jì)選用三繞組低壓分裂變壓器，電壓比為 18/66KV,短路電壓為 UK (%)=15,容量比為 40/2525MV A 重復(fù)分裂繞組負(fù)荷 * ????? LHC SSS KV 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 第 3 章 廠用電動(dòng)機(jī)的選擇和自啟動(dòng)校驗(yàn) 廠用電動(dòng)機(jī)的選擇 (1)型式選擇 廠用電動(dòng)機(jī) 一般都采用交流電動(dòng)機(jī)。 廠用電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式應(yīng)與周圍環(huán)境條件相適應(yīng)，根據(jù)發(fā)電廠廠用設(shè)備安置地點(diǎn)可分別選用開啟式、防護(hù)式、封閉式及防爆式等型式。 若參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量多、容量大時(shí)，啟動(dòng)電流過大， 可能會(huì)使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下降，甚至引起電動(dòng)機(jī)過熱，將危及電動(dòng)機(jī)的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此必須進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)。 (3)帶負(fù)荷自啟動(dòng)：備用電源已帶一部分負(fù)荷，又自動(dòng)投入失 去電源的工作母線段時(shí)形成的自啟動(dòng)。一般電動(dòng)機(jī)在額定電壓 NU* 下運(yùn)行時(shí)，其最大轉(zhuǎn)矩 max*eM 約為額定轉(zhuǎn)矩 eNM* 的 2倍，如圖 31隨著電壓下降，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩急劇下降。 圖 31 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓、轉(zhuǎn)速的關(guān)系 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 由于異步電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 max*eM 為 ，所以臨界電壓 crU* 為 ，即電壓降低到額定值的 64%75%，電動(dòng)機(jī)就開始惰行。為了保證廠用Ⅰ負(fù)荷自啟動(dòng)且考慮到機(jī)械的因數(shù)，規(guī)定廠用母線電壓在電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)，應(yīng)不低于 表 31所示的數(shù) 值。如圖 32(a)所示為一組電動(dòng)機(jī)經(jīng)廠用高壓變壓器自啟動(dòng)接線及等值電路。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 (a)接線圖 (b)等值電路圖 圖 32廠用電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)接線及等值電路 mt xxUI**0** ?? (31) 式中： *I — 參加自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流標(biāo)幺值總和； 0*U — 電源母線電壓標(biāo)幺值，一般采用經(jīng)電抗器供廠用電是取 1，采用無激磁調(diào)壓變壓器取 ，采用有載調(diào)壓變壓器時(shí)取 ； tx* — 廠用電變壓器或電抗器的電抗標(biāo)幺值； mx* — 參加自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的等值電抗標(biāo)幺值。 A)； avK 為電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流平均倍數(shù)，對(duì)備用電源一般當(dāng)快速切換時(shí)可取 ，慢速切換時(shí)可取 5。假設(shè)高壓母線已帶有負(fù)荷 0S ，自啟動(dòng)過程中 0S 繼續(xù)運(yùn)行。故通過高壓廠用變壓器的電流 101*0122*2111*11*tttt SSUKSSUKSSUKI ??? 因122*2tSSUK 項(xiàng)所占比重很小，可以忽略，且 10?K ，將 1*tI 帶入電壓關(guān)系式 (37)中，即得 ? ? 11*1*0111*0* / tt SUxSSKUU ??? 而 ??cos11 PS ? 故 HtttSxUSxPKUU*10*11*110*1* 1c o s1?????????????? (39) 式中：