廠用電系統(tǒng)的設(shè)計

吳金香

摘要：電廠的廠用電系統(tǒng)配置在電力系統(tǒng)中起著重要的作用，而廠用電部分設(shè)計關(guān)系到電廠投資的大小、運行的靈活性、經(jīng)濟性及供電的可靠性。因此對火電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計也提出了更高的要求。通過對原始資料的詳細(xì)分析，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、經(jīng)濟合理條件下，進(jìn)行廠用電部分設(shè)計。主要進(jìn)行廠用電接線設(shè)計，主要配電裝置的規(guī)劃及布置，并編制了設(shè)計說明書，繪制了廠用電接線圖。

關(guān)鍵詞：廠用電；電氣設(shè)備；配電裝置

Abstract: Power plant electrical system configuration plays an important role in power system, and the electric power plant design in relation to the power plant investment size, operating flexibility, economy and reliability of power supply. The electric power plant system is also put forward higher requirements. Through the detailed analysis of the original data, according to the requirements of the mission design, to ensure the safe and stable operation of power system, economic and reasonable conditions, for electric power plant design.

Key words: electric power plant; electrical equipment; electrical distribution device

中圖分類號：TU2

發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量由電動機拖動的機械設(shè)備，用以保證機組的主要設(shè)備和輸煤、碎煤、除塵及水處理的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，通稱為廠用電。

1、廠用電系統(tǒng)要求

發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到電廠的安全運行和設(shè)備的可靠，對它的要求主要有：

1.1保證廠用電源的可靠性，各機組的廠用系統(tǒng)應(yīng)該相對獨立，防止一臺機組廠用電母線故障，影響其它機組的正常運行。

1.2根據(jù)用電設(shè)備的要求，對廠用工作、啟動/備用電源，保安電源和交流不停電電源等容量必須可靠和充裕，限制事故波及范圍，迅速進(jìn)行事故處理，首先保證主要設(shè)備不損壞，并使機組快速恢復(fù)運行。

1.3要考慮全廠的擴建和發(fā)展規(guī)劃，與機務(wù)工藝專業(yè)等密切配合，廠用配電裝置布置合理，便于維護(hù)管理。對全廠公用系統(tǒng)的容量應(yīng)滿足擴建的需要，適當(dāng)留有裕度。

1.4調(diào)度靈活可靠，檢修調(diào)試安全方便。系統(tǒng)接線要清晰、簡單，便于機組的啟、停操作及事故處理。

1.5設(shè)備選用合理、技術(shù)先進(jìn)、注意節(jié)約投資，減少電纜用量。

2、廠用電負(fù)荷分類

廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電所造成的危害程度，按其重要性分為四類：

2.1Ⅰ類廠用負(fù)荷。凡屬于短時停電會造成主輔設(shè)備損壞、危害人身安全、主機停運及影響大量出力的廠用負(fù)荷。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到有兩個獨立電源的母線上，當(dāng)有一個電源斷電后，另一個電源立即自動投入。

2.2 Ⅱ類廠用負(fù)荷。允許短時停電，恢復(fù)供電后，不至于造成生產(chǎn)紊亂的廠用負(fù)荷。一般它們均應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動切換。

2.3 Ⅲ類廠用負(fù)荷。較長時間停電，不會直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的廠用負(fù)荷。通常它們由一個電源供電，但在大型發(fā)電廠，也常采用兩路電源供電。

2.4 事故保安負(fù)荷。在200MW及其以上機組的大容量電廠中，自動化程度較高，要求在事故停機過程中及停機后的一段時間內(nèi)，仍必須保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身安全的負(fù)荷。按對電源要求的不同它又可分為直流保安負(fù)荷和交流保安負(fù)荷。通常由蓄電池組、柴油發(fā)電機組、燃汽輪機組或者可靠的外部獨立電源作為事故保安負(fù)荷備用電源。

2.5不間斷供電負(fù)荷。在機組運行期間，以及正常或事故停機過程中，甚至在停機后的一段時間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負(fù)荷。一般采用由蓄電池供電的電動發(fā)電機組或配備數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。

3、廠用電設(shè)計原則和接線形式

3.1對廠用電接線的要求

廠用電接線的設(shè)計應(yīng)按照運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達(dá)到經(jīng)濟合理、技術(shù)先進(jìn)、保證機組安全、經(jīng)濟地運行。

廠用電接線應(yīng)滿足以下要求:

（1）各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。特別是200WM以上機組，應(yīng)該做到這一點，在任何運行方式下，一臺機組故障停運或其輔機的電氣故障不影響另一臺機組的運行，并要求受廠用電故障影響而停運的機組應(yīng)能在短時間恢復(fù)運行。

（2）全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。在廠用電接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致切斷多于一個單元機組的故障點，更不應(yīng)該存在導(dǎo)致全廠停電的可能性，應(yīng)盡量縮小故障影響范圍。

（3）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動(備用)電源能在短時內(nèi)投入。

（4）充分考慮發(fā)電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別要注意對公用負(fù)荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設(shè)備。

（5）200MW及以上機組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。當(dāng)全廠停電時，可以快速的啟動和自動投入向保安負(fù)荷供電。另外，還要設(shè)計符合電能質(zhì)量指標(biāo)的交流不間斷電源，以保證不允許間斷供電的熱工保護(hù)和計算機等負(fù)荷的用電。

3.2廠用電的電壓等級

廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電動機的電壓和廠用電供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)綜合比較后確定。為了簡化廠用電接線，且使運行維護(hù)方便，廠用電電壓等級不宜過多。

發(fā)電廠廠用高壓電壓，根據(jù)規(guī)定：發(fā)電廠可采用3、6、10kV作為高壓廠用電；容量為60MW及以下機組，發(fā)電機電壓為10.5kV時，可采用3kV；發(fā)電機電壓為6kV時，可采用6kV；容量為100MW～300MW的機組，宜采用6kV；容量為600MW的機組可根據(jù)工程的具體條件采用6kV一級或3、10kV兩級高壓廠用電壓。

發(fā)電廠廠用低壓電壓，主廠房內(nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)采用動力與照明分開供電方式。

3.3廠用電源及其引接

發(fā)電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動電源和事故保安電源。一般電廠中，都以啟動電源兼作備用電源。

3.3.1工作電源

發(fā)電廠或變電站的廠用工作電源，是保證正常運行的基本電源。通常，工作電源應(yīng)不少于兩個?，F(xiàn)代發(fā)電廠，一般都投入系統(tǒng)并聯(lián)運行。若從發(fā)電機電壓回路通過廠用高壓變壓器取得廠用高壓工作電源，即使發(fā)電機機組全部停止運行，仍可從電力系統(tǒng)倒送電能供給廠用電源。這種引接方式，供電可靠、操作簡單、調(diào)度方便、投資和運行費用都比較省，常被采用。廠用高壓工作電源從發(fā)電機電壓回路的引接方式與主接線形式有密切的聯(lián)系。當(dāng)主接線具有發(fā)電機電壓母線時，則廠用工作電源一般直接從母線上引接，如圖3.3(a)所示；當(dāng)發(fā)電機和主變壓器為單元接線時，則廠用工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接，如圖3.3(b)所示。

圖3.3 廠用工作電源引接方式

(a)從發(fā)電機電壓母線上引接

(b)從變壓器低壓側(cè)引接

3.3.2備用電源和啟動電源

廠用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時替代工作電源，其后備作用。備用電源應(yīng)具有獨立性和足夠的供電容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電的情況下仍能從系統(tǒng)中取得廠用電源。

啟動電源一般是指機組在啟動或者停運過程中，工作電源不可能供電的情況下為該機組廠用負(fù)荷提供的電源。因此，啟動電源實質(zhì)上也是一個備用電源。

備用電源有明備用和暗備用兩種方式。在大中型發(fā)電廠特別是火電廠中，由于每臺機組機爐的廠用負(fù)荷很大，為了不使每臺機組廠用變壓器的容量過大，一般采用明備用方式；中小型水電廠和降壓變電站，多采用暗備用方式。

3.3.3事故保安電源

事故保安電源必須是一種獨立而十分可靠的電源，通常采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組、蓄電池組以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫础τ?00MW以上機組還應(yīng)由附近的110kV及以上變電站或發(fā)電廠引入獨立可靠的專用線路，作為事故備用保安電源。

3.4廠用電接線形式

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。

火電廠的廠用負(fù)荷容量較大，分布面較廣，尤以鍋爐的輔助機械設(shè)備耗電量大，其用電量約占廠用電量的60%以上。為保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟性，高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原則，低壓廠用母線一般也按鍋爐分段，廠用電源則由相應(yīng)的高壓廠用母線供電。

3.5廠用電系統(tǒng)的設(shè)計及確定

根據(jù)相關(guān)規(guī)程，本廠的廠用高壓電壓采用3kV和6kV兩個電壓等級，對于50MW機組其廠用高壓電壓采用3kV，300MW機組其廠用高壓電壓采用6kV，廠用低壓電壓采用380/220V 。

該發(fā)電廠的工作電源采用兩種方式獲得，對于50MW機組由于其采取的發(fā)電機電壓母線連接，所以廠用工作電源直接從母線上引接；對于300MW機組由于其采取的為單元接線，所以廠用工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接；其備用電源和啟動電源與220kV和330kV系統(tǒng)相連接，即使在全廠停電的情況下仍能從系統(tǒng)中取得廠用電源，事故保安電源采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組、蓄電池組以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫?；對?00MW機組還可從220 kV和330 kV 系統(tǒng)引入，作為事故備用保安電源。

該廠廠用電接線采取傳統(tǒng)的單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原則，低壓廠用母線同樣也按鍋爐分段，廠用電源則由相應(yīng)的高壓廠用母線供電。