【正文】 圖 32廠用電動機自啟動接線及等值電路 mt xxUI**0** ?? (31) 式中： *I — 參加自啟動電動機的啟動電流標(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* — 參加自啟動電動機的等值電抗標(biāo)幺值。假設(shè)高壓母線已帶有負(fù)荷 0S ，自啟動過程中 0S 繼續(xù)運行。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 ② 廠用低壓 母線電壓校驗。 本設(shè)計中 6kV高壓廠用變壓器的容量為 40000 kV 電力設(shè)備絕緣損壞，引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過電壓（如 雷擊過電壓或操作過電壓）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、鳥獸跨接裸露導(dǎo)體及運行人員的誤操作等也會造成短路。強大的短路電流將造成嚴(yán)重的后果，主要有以下幾方面： (1)強大的短路電流通過電氣設(shè)備是發(fā)熱急劇增加，短路持續(xù)時間較長時，足以使設(shè)備因過熱而損壞甚至燒毀； (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)荷異步電動機將因轉(zhuǎn)矩下降而減速或停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢甚至設(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。 由于備用電源采用慢速切換，取 Kav=5。 廠用高壓母線電壓校驗和常用低壓母線電壓校驗，均滿足電動機自啟動要求得廠用電母線電壓最低值，可見本廠用高壓備用變壓器可以順利的實現(xiàn)自投高、低壓母線串接自啟動。廠用低壓變壓器額定容量 為 1000 KV ① 廠用高壓母線電壓 1*U 的校驗 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 — 自啟動時通過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。如果自啟動的電動機取一平均啟動電流數(shù)倍 avK ，則全部電動機經(jīng)折算后的等值電抗標(biāo)幺值可寫為 ??? mtavm SSKx 1* (34) 式中： tS 為廠用變壓器額定容量 (KV而電壓校驗又分為兩種情況；一是單臺電動機自啟動或成組電動機自啟動母線電壓校驗；二是電動機經(jīng) 廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動母線電壓校驗。若電動機已帶有額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則此時剩余轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)值，電動機受到制動開始惰行，最終可能停止運轉(zhuǎn)。 電動機自啟動分類 根據(jù)運行狀態(tài)，自啟動分為三類： (1)失壓自啟動：運行中突然出現(xiàn)事故，廠用電壓降低，當(dāng)事故消除、電壓恢復(fù)時形成的自啟動。只有對反復(fù)、重載啟動或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機械，如吊車、抓斗機等才選用線繞式電動機或同步電動機。 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 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廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大，這是因為要限制變壓器低壓側(cè)的短路容量，否則將影響到開 關(guān)設(shè)備的選擇，一般要求阻抗應(yīng)大于 10%；但是，阻抗過大又將影響廠用電動機的自啟動。 A)；CS — 廠用變壓器分裂繞組計算負(fù)荷 (KV A） 315 1 315 1 315 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 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 . 各種變壓器的臺數(shù)和型式 工作變壓器的臺數(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有關(guān)。 A） 1000 1 1000 1 1000 公共變壓器（ KV但是，若經(jīng)電抗器供電時，因電抗器一般為空氣自然冷卻，過載能力很小，這些設(shè)備的負(fù)荷應(yīng)全部計算在內(nèi)。 (5)由同一臺變壓器供電的互為備用的設(shè)備，只計算同時運行的臺數(shù)。如引風(fēng)機、送風(fēng)機、排粉機、循環(huán)水泵等用的電動機。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；大容量機組的輔助設(shè)備比中、小型機組要多且功率大；開式循環(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)機容量也不同，同時除灰設(shè)備也不盡一樣；若電廠采用汽動給水泵則可大大減小廠用變壓器容量等。 這類負(fù)荷要求由獨立的、穩(wěn)定的、 可靠的蓄電池組或整理裝置供電。 如修配車間、試驗室、油處理室等負(fù)荷。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到兩個獨立電源的母線上，當(dāng)一個電源斷電后，另一個電源就立即自動投入。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 如 圖 (b)所示方案 2 的優(yōu)點：公用負(fù)荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。因火電廠的廠用負(fù)荷大多集中在鍋爐的輔助機械設(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數(shù)分成若干獨立段。 (2)各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。 火力發(fā)電廠采用 3KV、 6KV和 10KV作為高壓廠用電壓，其特點如下。在滿足技術(shù)要求的前提下優(yōu)先采用電壓較低的電動機，以獲得較高的經(jīng)濟效益；大容量的電動機采用較低電壓時往往并不經(jīng)濟，為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級，需進行技術(shù)經(jīng)濟論證。 任何情況下，廠用電都是最重要的負(fù)荷 ，必須能滿足發(fā)電廠正常運行、事故處理和檢修試驗等的需求，盡量縮小廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時的影響范圍，避免因此造成全廠停電事故。 在注重線路設(shè)計時，廠用電技改部門還應(yīng)根據(jù)廠用電負(fù)荷需求進行變壓器的選擇，根據(jù)電廠變壓器運行環(huán)境及成本控制需求確定變壓器形式，并針對各輔機用電需求以及電廠發(fā)展規(guī)劃確定廠用變壓器負(fù)荷。因此現(xiàn)代電廠技術(shù)改造及新建電廠的設(shè)計中 ,必須加快廠用電的設(shè)計與施工管理。 具體設(shè)計內(nèi)容包括廠用電接線設(shè)計 ， 負(fù)荷分析計算 ， 變壓器選擇 ， 電動機自啟動校驗，繼電保護設(shè)計 ， 防雷設(shè)計 等。針對現(xiàn)代電力能源需求現(xiàn)狀，我國加快了電廠的投資與建設(shè)。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明等用電設(shè)備都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。 廠用電率是發(fā)電廠的一項重要經(jīng)濟指標(biāo)。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 ③ 當(dāng)容量在 600MW 以上時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較可采用 6KV 一級電壓，也可采用3KV和 10KV兩級電壓作為高壓廠用電壓。 10kV電壓供電的特點 ① 10kV 電動機的功率可制造得更大一些，以滿足大容量負(fù)荷，例如 2021kW 以上大容量電動機的要求； ② 1000kW 以上的電動機采用 10kV電壓供電，比較經(jīng)濟合理； ③ 適用于 300MW 以上大容量發(fā)電機組，但不能為單一的高壓廠用電壓，因為它不能滿足全廠所有高壓電動機的要求。 (5)供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系。加之大容量機組都實行機、爐單元集中控制，所以“按鍋爐分段”的原則，實際已是“按機組分段”了。 綜合考慮，本設(shè)計采用方案 1，不設(shè) 6KV公用負(fù)荷母線。 此類負(fù)荷一般屬于公用性質(zhì)負(fù)荷，不需 24h 連續(xù)運行，而是間斷運行。 (4)0Ⅰ類負(fù)荷（不停電負(fù)荷）。 交流不停電保安負(fù)荷，如電子計算機、熱工保護、自動控制裝置；允許短時間停電的交流保安負(fù)荷，如盤車電機，交流潤滑油泵等。為了計及這些不同的情況，選出既能滿足負(fù)荷要求又不致容量過大的變壓器，所以又提出按使用時間對負(fù)荷運行方式進行分類： 經(jīng)常 —— 每天都要使用的負(fù)荷（電動機）； 不經(jīng)常 —— 只在檢修、事故或機爐啟停期間使用的負(fù)荷（電動機）； 連續(xù) —— 每次連續(xù)運轉(zhuǎn) 2h 以上的負(fù)荷； 短時 —— 每次僅運轉(zhuǎn) 10~120min 的負(fù)荷； 斷續(xù) —— 每次使用從帶負(fù)荷到空載或停止，反復(fù)周期性地工作，其每一周期不超過 10min 的負(fù)荷。 (3)經(jīng)常而連續(xù)的負(fù)荷亦應(yīng)計入。 A)， P— 電動機的計算功率 (KW)， K— 換算系數(shù)，可取表 22 所列的數(shù)值 ， KM— 同時系數(shù) ， KL— 負(fù)荷率 ， η— 效率 ， ?cos — 功率因數(shù) 。對中小型機械，應(yīng)按下式計算 ?? ?? PPP (27) 翻斗機 ?? ?? PPP (28) 輪斗機 ?? ?? PPP (29) 式中 ： 3?P — 其中最大 3臺電動機的額定功率之和 (KW)。 A） 1000 1 1000 負(fù)壓風(fēng)機房變壓器（ KV 廠用變壓器的容量 廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負(fù)荷從電源獲得足夠的功率。 (2)廠用高壓備用變壓器容量 廠用高壓備用變壓器或啟動變壓器 應(yīng)與最大一臺廠用高壓工作變壓器的容量相同；廠用低壓備用變壓器的容量應(yīng)于最大一臺廠用低壓工作變壓器容量相同。 A Ⅰ B段分裂繞組負(fù)荷 1 8 3 2 47 8 8 4 8 7* ????? LHC SSS KV A 高壓繞組負(fù)荷 2 3 2 43 3 5 81 7 5 9 8 0 8 4 ?????? rC SS KV (2)容量選擇 選擇拖動廠用機械的電動機時，其電壓應(yīng)與供電網(wǎng)絡(luò)電壓相一致，電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)符合被拖動設(shè)備的 要求，電動機容量必須滿足在額定電壓和額定轉(zhuǎn)速下大于滿載工作的機械設(shè)備軸功率，并留有適當(dāng)?shù)膬洹? 廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動，而廠用備用電源或啟動電源則需考慮失壓自啟動、空載自啟動及帶負(fù)荷自啟動等三種方式。為使廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定運行，規(guī)定電動機正常啟動時，廠用母線電壓的最低允許值為額定電壓的 80%；電動機端電壓最低值為額定電壓的 70%。假設(shè)成組電動機在電壓消失或下降后全部處于制動狀態(tài)，當(dāng)恢復(fù)供電后同時開始啟動。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 將 (34)帶入 (33)，得到廠用電動機在啟動開始瞬間廠用高壓母線電壓為 ????? mtmtm SxUxx xUU**0****0*1* 1 (35) 其中 ?? cos* t mavm S PKS ?? ? (36) 式中： ?mP 為參加自啟動的電動機功率 (KW)； ??cos — 電動機的效率和功率因數(shù)的乘積，一般取 。 當(dāng)廠用高壓變壓器采用分裂繞組變壓器時，高壓繞組額定容量為 NS1 ,分裂繞組額定容量為 NS2 ，即 NNNH SSSPKSSPKS202112011* c o sc o s ???????? (310) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 ? ?NNKt SSUx12%1* ??? 式中： 1*tx — 當(dāng)廠用高壓變壓器采用采用分裂繞組變壓器時，廠用高壓變壓器電 抗標(biāo)幺值。廠用低壓母線上參加自啟動電動機電機容量為 500KW。 ② 阻轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動機不參加自起動。在火電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運