【正文】 HS* 為廠用高壓母線得合成負(fù)荷標(biāo)幺值。廠用高壓備用變壓器為分裂繞組變壓器，其高壓繞組額定容量為 40000 ,低壓繞組額定容量為 25000 KV廠用高壓備用變壓器已帶負(fù)載 6200 KW，參加自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繛?13363KW。 ② 廠用低壓 母線電壓校驗(yàn)。為了保證重要廠用機(jī)械的電動(dòng)機(jī)順利自起動(dòng)，通?？刹捎靡韵麓胧? ① 限制參加自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)量。 本設(shè)計(jì)中 6kV高壓廠用變壓器的容量為 40000 kV 電力系統(tǒng)運(yùn)行有三種狀態(tài)：正常運(yùn)行狀態(tài)、非正常運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)。 電力設(shè)備絕緣損壞，引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過(guò)電壓（如 雷擊過(guò)電壓或操作過(guò)電壓）引起的絕緣子、絕緣套管表面閃絡(luò)；絕緣材料惡化等原因引起絕緣介質(zhì)擊穿，此外惡劣的自然條件、鳥(niǎo)獸跨接裸露導(dǎo)體及運(yùn)行人員的誤操作等也會(huì)造成短路。 短路計(jì)算 短路計(jì) 算基本假設(shè) (1)正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行； 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 (2)所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同； (3)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。強(qiáng)大的短路電流將造成嚴(yán)重的后果，主要有以下幾方面： (1)強(qiáng)大的短路電流通過(guò)電氣設(shè)備是發(fā)熱急劇增加，短路持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，足以使設(shè)備因過(guò)熱而損壞甚至燒毀； (2)巨大的短路電流將在電氣設(shè)備的導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可能使導(dǎo) 體變形、扭曲或損壞； (3)短路將引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中主要負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢甚至設(shè)備損壞； (4)短路將引系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積停電。對(duì)供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。 由于備用電源采用慢速切換，取 Kav=5。 ③ 對(duì)重要的機(jī)械設(shè)備，選用具有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和允許過(guò)載倍數(shù)較大的電動(dòng)機(jī)。 廠用高壓母線電壓校驗(yàn)和常用低壓母線電壓校驗(yàn)，均滿足電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)要求得廠用電母線電壓最低值，可見(jiàn)本廠用高壓備用變壓器可以順利的實(shí)現(xiàn)自投高、低壓母線串接自啟動(dòng)。 計(jì)算電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)如下： ① 高壓廠用母線電壓校驗(yàn)。廠用低壓變壓器額定容量 為 1000 KV ② 廠用低壓母線電壓 2*U 校驗(yàn) 同理，假設(shè)低壓母線帶有負(fù)荷 2S ,廠用低壓變壓器容量為 2tS ，由電壓關(guān)系可得 2*2*2*1* tt xIUU ?? (311) 又因 2*2222* USSKI tt ? ??cos22 PS ? 代入電壓關(guān)系式，可得 LrttSxUSxPKUU*21*22*221*2* 1c os1??????? (312) ? ????? c osc os/ 2 22222* ttL S PKSPKS ?? (313) ? ?100%* KUx ?? 式中： LS* — 廠用低壓變母線的合成負(fù) 荷標(biāo)幺值； 2t*x — 常用低壓變壓器電抗標(biāo)幺值；1*U — 廠用高壓母線電壓標(biāo)幺值； 2*U — 廠用電壓母線電壓標(biāo)幺值； 對(duì)已求得常用母線電壓 1*U 及 2*U ，應(yīng)分別不低于電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)要求的廠用母線電壓最低值。 ① 廠用高壓母線電壓 1*U 的校驗(yàn) 由圖 33可知電壓關(guān)系，得 11*1*0* tt xIUU ?? (37) 式中： 0*U — 廠用高壓變壓器電源側(cè)電壓標(biāo)幺值； 1*U — 廠用高壓母線電壓標(biāo)幺值； 1*tI — 自啟動(dòng)時(shí)通過(guò)廠用高壓變壓器得電流以常用高壓變壓器容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值；1tx — 廠用高壓變壓器電抗標(biāo)幺值。 (2)電動(dòng)機(jī)串聯(lián)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn) 電動(dòng)機(jī)經(jīng)廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn)。如果自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)取一平均啟動(dòng)電流數(shù)倍 avK ，則全部電動(dòng)機(jī)經(jīng)折算后的等值電抗標(biāo)幺值可寫(xiě)為 ??? mtavm SSKx 1* (34) 式中： tS 為廠用變壓器額定容量 (KV如果忽略外電路所有元件的電阻，向高壓廠用變壓器供電的電源視為無(wú)窮大電源，即電源母線電壓 10* ?U 。而電壓校驗(yàn)又分為兩種情況；一是單臺(tái)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)或成組電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn)；二是電動(dòng)機(jī)經(jīng) 廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動(dòng)母線電壓校驗(yàn)。但是，自啟動(dòng)時(shí)，有成組電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，被拖動(dòng)設(shè)備飛輪轉(zhuǎn)矩 2GD 很大，具有慣性。若電動(dòng)機(jī)已帶有額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則此時(shí)剩余轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)值，電動(dòng)機(jī)受到制動(dòng)開(kāi)始惰行，最終可能停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)廠用母線最低 電壓 為了敘述方便，假設(shè)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩分別用 eM* 、 eNM*和 max*eM 表示，電壓、額定電壓和臨界電壓用 *U 、 NU* 、和 crU* 表示，機(jī)械負(fù)荷轉(zhuǎn)矩mM* 表示，均為歸算到基準(zhǔn)值得標(biāo)幺值。 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)分類(lèi) 根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，自啟動(dòng)分為三類(lèi)： (1)失壓自啟動(dòng)：運(yùn)行中突然出現(xiàn)事故，廠用電壓降低，當(dāng)事故消除、電壓恢復(fù)時(shí)形成的自啟動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng) 廠用電系統(tǒng)中運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)突然斷開(kāi)電源或廠用電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)行，這一轉(zhuǎn)速下降的過(guò)程稱(chēng)為惰行。只有對(duì)反復(fù)、重載啟動(dòng)或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機(jī)械，如吊車(chē)、抓斗機(jī)等才選用線繞式電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。 A 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 Ⅱ A段 KWPPS H 3 4 6 57350* 21 ??????? KWS 3850100012501600 ????? KWSS L * ???? Ⅱ B段 KWPPS H 0 2 1 88710* 21 ??????? KWS 7 8 4 03151 0 0 03151 0 0 01 0 0 01 0 0 01 2 5 01 1 6 0 0 ?????????? KWSS L 6 3 5 87 8 4 0* ???? Ⅱ段重復(fù)容量負(fù)荷 KWP 3151 ?? KWP 6302 ?? KWPPS H * 21 ??????? 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 KWS 285012501600 ???? KWSS L * ???? Ⅱ A段分裂繞組負(fù)荷 8 0 8 3 4 6 5* ????? LHC SSS KV A 重復(fù)分裂繞組負(fù)荷 3 3 5 4 2 * ????? LHC SSS KV廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動(dòng)力變壓器的阻抗大，這是因?yàn)橐拗谱儔浩鞯蛪簜?cè)的短路容量，否則將影響到開(kāi) 關(guān)設(shè)備的選擇，一般要求阻抗應(yīng)大于 10%；但是，阻抗過(guò)大又將影響廠用電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)。 (3)廠用低壓工作變壓器容量 按下式選擇廠用低壓工作變壓器容量 LSSK ?? (215) 式中： S— 廠用低壓工作變壓器容量 (KV A)；CS — 廠用變壓器分裂繞組計(jì)算負(fù)荷 (KV因此，對(duì)廠用高壓工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷的 110%與廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和進(jìn)行選擇；而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有 10%左右的裕度。 A） 315 1 315 1 315 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 廠用變壓器的選擇 額定電壓 廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級(jí)和電源引接出電壓確定 ,變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致 . 各種變壓器的臺(tái)數(shù)和型式 工作變壓器的臺(tái)數(shù)和型式與廠用高壓母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段數(shù)又與廠用高壓母線的電壓等級(jí)有關(guān)。 A） 1000 1 1000 污水變壓器（ KV A） 1000 1 1000 1 1000 公共變壓器（ KV (6)對(duì)照明負(fù)荷計(jì)算式為 idPKP? (210) 式中： dK — 需要系數(shù)，一般 ~ ； iP — 安裝容量 (KW)。但是，若經(jīng)電抗器供電時(shí)，因電抗器一般為空氣自然冷卻，過(guò)載能力很小，這些設(shè)備的負(fù)荷應(yīng)全部計(jì)算在內(nèi)。 表 22 換算系 數(shù) 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率確定 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率 P， 應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的運(yùn)行方式及特點(diǎn)確定。 (5)由同一臺(tái)變壓器供電的互為備用的設(shè)備，只計(jì)算同時(shí)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)。如疏水泵、空氣壓縮機(jī)等用的電動(dòng)機(jī)。如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、循環(huán)水泵等用的電動(dòng)機(jī)。 上述“經(jīng)?！焙汀安唤?jīng)?！敝饕脕?lái)表征該類(lèi)設(shè)備電動(dòng)機(jī)的使用機(jī)會(huì)。例如：高溫高壓電廠比同容量的中溫中壓電廠的給水泵容量大；大容量機(jī)組的輔助設(shè)備比中、小型機(jī)組要多且功率大；開(kāi)式循環(huán)冷卻方式比閉式循環(huán)冷卻方式的耗電量要??；各種燃料的發(fā)熱量不同，需要的風(fēng)量不同，風(fēng)機(jī)容量也不同，同時(shí)除灰設(shè)備也不盡一樣；若電廠采用汽動(dòng)給水泵則可大大減小廠用變壓器容量等。為滿足 交流保安負(fù)荷 的供電要求，對(duì)大容量機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流保安電源。 這類(lèi)負(fù)荷要求由獨(dú)立的、穩(wěn)定的、 可靠的蓄電池組或整理裝置供電。隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大及自動(dòng)化水平的不斷提高，有些負(fù)荷對(duì)電源可靠性的要求越來(lái)越高，如機(jī)組的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就要求電源的停電時(shí)間不得超過(guò) 5ms，否則就會(huì)造成數(shù)據(jù)遺失或生產(chǎn)設(shè)備失控，釀成嚴(yán)重后果。 如修配車(chē)間、試驗(yàn)室、油處理室等負(fù)荷。如輸煤、除灰、疏水泵、化學(xué)水處理等。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到兩個(gè)獨(dú)立電源的母線上，當(dāng)一個(gè)電源斷電后，另一個(gè)電源就立即自動(dòng)投入。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 廠用電負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇 廠用變壓器的選擇主要考慮高壓廠用工作變壓器和啟動(dòng)備用變壓器的選擇，其選擇內(nèi)容包括變壓器的臺(tái)數(shù)、型式、額定電壓、容量和阻抗、為了正確選擇廠用變壓器容量，首先應(yīng)對(duì)主要設(shè)備的容量、數(shù)量及其運(yùn)行方式有所了解，并予以分類(lèi)和統(tǒng)計(jì) ，最后確定廠用變壓器的容量。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 如 圖 (b)所示方案 2 的優(yōu)點(diǎn)：公用負(fù)荷集中，無(wú)過(guò)渡問(wèn)題，各單元機(jī)組獨(dú)立性強(qiáng)，便于各機(jī)組廠用母線清掃。 300MW 汽輪發(fā)電機(jī)組高 壓廠用電系統(tǒng)有兩種接線方案，如圖 11 所示。因火電廠的廠用負(fù)荷大多集中在鍋爐的輔助機(jī)械設(shè)備中，因此一般采用“按爐分段”的接線原則，將廠用高壓母線按鍋爐臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段。當(dāng)機(jī)組無(wú)法取得正常的工作電源時(shí)，應(yīng)盡量從電力系統(tǒng)取 得備用電源，這樣可以保證其與電氣主接線形成一個(gè)整體，一旦機(jī)組故障時(shí)，以便從系統(tǒng)倒送廠用電。 (2)各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。 本設(shè)計(jì) 2x300MW 發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)采用高壓為 6KV，低壓為 380/220V 作為廠太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 用電壓。 火力發(fā)電廠采用 3KV、 6KV和 10KV作為高壓廠用電壓，其特點(diǎn)如下。 (2)按廠用電動(dòng)機(jī)容量、廠用電供電網(wǎng)絡(luò)確定高壓廠用電壓等級(jí) 發(fā)電廠中拖動(dòng)各種廠用機(jī)械設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，容量相差懸殊，從數(shù)千瓦到數(shù)千千瓦，而且和電動(dòng)機(jī)的電壓和容量有關(guān)。在滿足技術(shù)要求的前提下優(yōu)先采用電壓較低的電動(dòng)機(jī)，以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；大容量的電動(dòng)機(jī)采用較低電壓時(shí)往往并不經(jīng)濟(jì)，為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級(jí)，需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。降低廠用電率即可降低發(fā)電成本，增大對(duì)系統(tǒng)的售電量，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 任何情況下，廠用電都是最重要的負(fù)荷 ，必須能滿足發(fā)電廠正常運(yùn)行、事故處理和檢修試驗(yàn)等的需求，盡量縮小廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的影響范圍，避免因此造成全廠停電事故。 發(fā)電廠在生產(chǎn)電能的過(guò)程中，一方面向系統(tǒng)輸送電能，另一方面發(fā)電廠本身也在消耗電能。 在注重線路設(shè)計(jì)時(shí)，廠用電技改部門(mén)還應(yīng)根據(jù)廠用電負(fù)荷需求進(jìn)行變壓器的選擇，根據(jù)電廠變壓器運(yùn)行環(huán)境及成本控制需求確定變壓器形式，并針對(duì)各輔機(jī)用電需求以及電廠發(fā)展規(guī)劃確定廠用變壓器負(fù)荷。為了滿足電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)需求、滿足電廠綜合成本控制需求，現(xiàn)代電廠對(duì)廠用電的關(guān)注越來(lái)越高 ,通過(guò)廠用電控制，實(shí)現(xiàn)電廠綜合生產(chǎn)成本控制目標(biāo)。因此現(xiàn)代電廠技術(shù)改造及新建電廠的設(shè)計(jì)中 ,必須加快廠用電的設(shè)計(jì)與施工管理。在 嚴(yán)格遵循發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計(jì)原則 下， 并結(jié)合實(shí)際情況確定了廠用電母線電壓等級(jí)為 6KV，利用換算系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷分析計(jì)算，變壓器選擇低壓分裂三繞組變壓器，確定了合適的短