厂用电的设计原则和接线形式

第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 三、厂用电的电压等级
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
三、厂用电的电压等级 高压厂用电的电压等级：3、6、10kV。 低压厂用电的电压等级：380/220V 。 1. 影响厂用电电压等级的因素 （1）发电机电压和容量 如果发电机电压为6.3kV，应选6kV 作为厂用高压电压。发电机容量越大，厂用高压电压越高。 （2）厂用电动机的容量 我国生产的电动机的电压与容量的关系如下表所示。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
2) 当发电机与主变压器为单元接线或扩大单元接线时， 则高压厂用工作电源从主变压器的低压侧引接，如图5-1b 所示。 对于容量为125MW及以下的机组， 厂用分支上一般装设高压断路器，当 开断电流不能满足要求时，只用以进 行正常操作，当断路器后发生短路时， 应立即停机；对于容量为200MW及以 上的机组，厂用分支都采用分相封闭 母线，故障率很小，可不装设断路器， 这时，在厂用变压器低压侧必须装设 断路器。
2. 厂用电电压等级的确定
(1) 火力发电厂 高压厂用电压为： ①发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为 10.5kV时，可采用3kV； ②发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为6.3kV 时，宜采用6kV； ③发电机组容量在100～300MW时，宜采用6kV； ④发电机组容量在600MW及以上时，经技术经济比较， 可采用6kV一级，也可采用3kV和10kV两级电压。 低压厂用电压采用380/220V电压级。
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2. 备用电源和启动电源及其引接方式
（1）备用电源：当工作电源故障或检修退出运行时代替 工作电源的工作。备用电源应具有独立性，与工作电源无关 联，有足够的容量，应与电力系统紧密联系，在全厂停电时 仍能从系统取得厂用电源。 （2）启动电源：指电厂机组首次启动或工作电源完全消 失的情况下，为保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电 的电源。在正常运行情况下，这些辅助设备由工作电源供电， 只有当工作电源消失后才自动切换到启动电源供电，因此， 启动电源实质上在兼作事故备用电源,称作启动/备用电源， 不过它对供电的可靠性要求更高。对于200MW及以上的大型 机组的厂用备用电源必须具有启动电源的功能。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
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图5-2为某电厂200MW发电 机组的事故保安电源接线示意 图。 (1) 交流保安电源通常都 采用380/220V电压，每台机组 设置一段事故保安母线，采用 单母线接线。每2台发电机组 设置1台柴油发电机组作为事 故保安电源。 (2) 热工仪表和自动装置 等要求不间断供电的负荷，则 由直流逆变器 (每台机组设置 一段)供电，其电压为220V。
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从最低一级升高电压母线上引接高压厂用备用变压器(右)
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
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3. 事故保安电源和交流不间断供电电源
⑴ 事故保安电源 对200MW及以上的发电机组，当厂用工作电源和备用电 源都消失时，为保证事故状态下安全停机，事故消除后又 能及时恢复机组运行，应设置事故保安电源。
(3)小容量发电厂和变电所 单机容量在12MW及以下的小容量发电厂和变电所， 一般厂用电动机容量都不大，只采用380/220 V一级 厂用电压即可。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 四、厂用电系统中性点接地方式
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
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四、厂用电系统中性点接地方式
1.高压厂用电系统中性点接地方式 高压(3、6、10kV)厂用电系统中性点接地方式的选择,与接地电 容电流的大小有关.
2) 明备用：是指设有专门的备用变压器，当某个厂用工 作电源故障退出后，备用电源自动投入，恢复对该厂用母线 段的供电。这种备用方式，备用电源容量应等于最大一台工 作变压器的容量。大型火电厂厂用负荷很大，厂用工作变压 器的容量也很大，通常采用明备用方式。
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电动机电压/V 生产容量范围 /kW 220 ＜140 380 ＜300 3000 ＞75 6000 ＞200 10000 ＞200
电动机的容量小于75kW时，只能选380/220V。 电动机的容量在75~200kW时，只能选380/220V、3kV。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 三、厂用电的电压等级
《风电厂电气系统》
第五章 厂用电接线及设计
第二节 厂用电接线的设计 原则和接线形式
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式
教学内容
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
本节教学内容
一、对厂用电接线的基本要求 二、厂用电接线的设计原则 三、厂用电的电压等级 四、厂用电系统中性点接地方式 五、厂用电源及其引接 六、厂用电接线形式
(1)中性点不接地方式
单相电容电流小于10A时,允许继续运行2小时. (2)中性点经高阻抗接地方式
可以抑制单相接地故障时健全相的过电压倍数不超过额定相电压 的2.6倍.
(3)中性点经消弧线圈接地方式 发生单相接地故障时,中性点的位移电压产生感性电流流过接地点, 补上偿电容电流,将接地点的综合电流限制到10A以下.
⑵ 交流不间断供电电源(UPS)
由于快速柴油发电机组的启动和切换需要时间，这短 时的供电中断对于某些保安负荷(如实时控制用的计算机等) 也是不允许的，此时可由蓄电池经静态逆变装置或逆变机 组将直流变为交流，向不允许中断供电的交流负荷供电。 由于目前生产的蓄电池组最大容量有限，所以需要柴油发 电机组或外接电源配合工作。
图5-1
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⑵ 低压厂用工作电源的引接
一般由对应的高压厂用母线段上经低厂变引接。对 于不设高压厂用母线段的发电厂，低压厂用工作电源可 从发电机电压母线上或发电机出口引接。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
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第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式
一、对厂用电接线的要求
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
一、对厂用电接线的基本要求：
（1）各机组的厂用电系统应是独立的。
（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线 或公用负荷母线。
（3）充分考虑发电厂正常、事故、检修和启动等运行 方式下的供电要求。 （4）充分考虑发电厂分期建设和连续施工过程中厂用 电系统的运行方式。 （5）200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安 电源。
事故保安电源有以下几种类型： ①蓄电池组以及逆变器或逆变机组； ②采用快速自动程序启动的柴油发电机组； ③对于300MW及以上的发电机组还应由110kV及以上 电网引入独立可靠的外部电源，作为事故备用保安电源。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
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二、厂用电接线的设计原则
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
二、厂用电接线的设计原则：
（1）厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电。
（2）接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运 行方式的要求。 （3）厂用电源的对应供电性,本机、炉的厂用负荷由本 机组供电。 （4）积极慎重地采用新技术、新设备,使厂用电接线具 有可行性和先进性。 （5）在设计厂用电接线时,还应对厂用电的电压等级、 中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形 式等问题进行分析和论证。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
五、厂用电源及其引接 为了使供电可靠，厂用电源的设置不应少于两个，所 有发电厂都设有工作电源和备用电源。对单机容量在200MW 及以上的大型发电厂还应设置启动电源和事故保安电源。
1. 厂用工作电源及其引接方式 发电厂（或变电所）的工作电源是保证发电厂（或变 电所）正常运行的基本电源。要保证其可靠性，独立性和 具有对应供电性。 ⑴ 高压厂用工作电源的引接 1) 当主接线具有发电机电压母线时，一般直接从该 机组所连接的母线上引接，如图5-1a所示。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
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（4）备用电源的备用方式
1) 暗备用：是指不另设专门的备用变压器，工作变压 器之间互为备用。这种备用方式，需要将每台工作变压器的 容量加大，正常运行时均在轻载状态下运行。厂用负荷较小， 厂用工作变压器的容量也较小时可采用这种方式，如水电厂 和变电所通常采用暗备用方式。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 三、厂用电的电压等级
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(2) 水电厂 厂内用电：只设一个380/220V电压等级，这是因为 水轮发电机组的辅助设备容量不大。 坝区用电： 6kV或10kV供电，因在坝区和水利枢纽 装设有大型机械，如船闸、闸门启闭装置等，这些 设备距主厂房较远，需在那里另设坝区专用变压器。
结合厂用电供电网络综合考虑，用较高电压等级时，可选择截面较小的 电缆和导线，既减少了有色金属的消耗，也降低了厂用供电网络的投资。
电动机的容量在200~300kW时，应综合考虑厂用电网络的可靠和经济运 行。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 三、厂用电的电压等级
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
电动机的容量在200~300kW时，可选380/220V、3、6、10kV。 电动机的容量大于300kW时，只能选3、6、10kV。 由于发电厂的电动机种类较多，只用一种电压等级的电动机不能满足 要求。 （3）厂用电网络的可靠、经济运行 低压电动机，绝缘等级低、磁路较短、尺寸较小、运行损耗小、价格 便宜，有较高的经济效益。但大容量不能做成低压。 高压电动机的制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价格高、 运行损耗较大、效率较低。
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 四、厂用电系统中性点接地方式
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
2.低压厂用电系统中性点接地方式 低压厂用电系统中性点接地方式主要有中性点经高阻 抗接地和中性点直接接地两种接地方式. (1)中性点经高阻抗接地方式 在低压厂用电系统中,发生单相接地故障时,可以避免 开关立刻跳闸和电动机停运. (2)中性点直接接地方式 在低压厂用电系统中,发生单相接地故障时,中性点不 发生位移,防止了相电压出现不对称和超过250V,保护装置 立刻动作于跳闸.
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 五、厂用电源及其引接
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
（3）高压厂用备用电源的引接方式 1) 从发电机电压母线的不同分段上(不与接有厂用工 作电源的母线同段)，通过厂用备用变压器(或电抗器)引接。 2) 从与电力系统联系紧密，最低一级升高电压母线 上引接。 3) 从联络变压器的低压绕组引接。 4) 当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路 经过变压器获得独立的启动/备用电源。
图5-2
第二节 厂用电接线的设计原则和接线形式 六、厂用电接线形式
《风电厂电气系统》 第五章 厂用电接线及设计
三、厂用电接线的基本形式
厂用电接线通常都采用单母线(或称单母线独立分段)接线形式，一段 母线故障不影响其他母线段。
⑴ 高压厂用母线
火电厂的高压厂用母线一般都采用“按炉分段”的接线原则。这是因 为锅炉的耗电量很大，约占厂用电量的60％以上，按炉分段便于运行、检 修，能使故障影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。 当锅炉容量为400t/h及以上时，每炉的高压厂用母线至少设两段，两段母 线可由一台高压厂用变压器供电。