1、第四章第四章 廠（所）用電廠（所）用電第一節 概述第二節 廠（所）用電的設計原則和接線形式第三節 不同類型廠用電典型接線分析第四節 廠（所）用變壓器或電抗器的選擇第五節 廠用電動機的選擇和自啟動校驗本章小結第一節第一節 概述概述p廠用電廠用電 發電廠在生產電能過程中，有大量由電動機拖動的機械發電廠在生產電能過程中，有大量由電動機拖動的機械設備，用以保證主要設備（如鍋爐、汽輪機或水輪機、發設備，用以保證主要設備（如鍋爐、汽輪機或水輪機、發電機等）和輔助設備的正常運行。電機等）和輔助設備的正常運行。這些電動機以及全廠的這些電動機以及全廠的運行操作、修配、試驗、照明、電焊等用電設備便構成廠運行操作、

2、修配、試驗、照明、電焊等用電設備便構成廠用負荷。用負荷。廠用負荷的總耗電量，統稱為廠用電或自用電廠用負荷的總耗電量，統稱為廠用電或自用電。p廠用電率廠用電率 廠用電耗電量占同一時期發電廠全部發電量的百分數，稱廠用電耗電量占同一時期發電廠全部發電量的百分數，稱為廠用電率。為廠用電率。廠用電率的計算公式為廠用電率的計算公式為%100AAKpppA上式中上式中 Ap 為廠用電耗電量為廠用電耗電量(kwh) A 為同一時期內全廠總發電量為同一時期內全廠總發電量(kwh)A)(hkW)(hkW一、廠用電及廠用電率一、廠用電及廠用電率n額定工況下廠用電率的計算公式為額定工況下廠用電率的計算公式為%100c

3、osNavcpPSK廠用電率是發電廠主要運行經濟指標之一。凝汽式火電廠廠用電率為凝汽式火電廠廠用電率為 5 5-8-8，熱電廠為熱電廠為8 8-10-10，水電廠為水電廠為0.30.3-2.0-2.0。降低廠用電率不僅能降低電能成本，同時相應地增大了降低廠用電率不僅能降低電能成本，同時相應地增大了對系統的供電量。對系統的供電量。上式中上式中 Sc為廠用計算負荷為廠用計算負荷(kVA) 為平均功率因數，一般取為平均功率因數，一般取0.80.8 PN為發電機的額定功率為發電機的額定功率(kW)avcos二、廠用負荷的分類二、廠用負荷的分類1.1.按重要性分類按重要性分類 廠用電負荷，按其用電設備在

4、生產中的作用和突然供電廠用電負荷，按其用電設備在生產中的作用和突然供電中斷時造成危害的程度可分為四類：中斷時造成危害的程度可分為四類：（1 1）I I類廠用負荷類廠用負荷 凡凡短時停電短時停電（包括手動操作恢復供電所需的時間）（包括手動操作恢復供電所需的時間）會造成設備損壞、危及人身安全、主機停運及大量影響會造成設備損壞、危及人身安全、主機停運及大量影響出力出力的廠用負荷，都屬于的廠用負荷，都屬于I I類廠用負荷。應由類廠用負荷。應由兩個獨立兩個獨立電源供電電源供電，當一個電源斷電后，另一個電源就立即自動，當一個電源斷電后，另一個電源就立即自動投入，即兩個電源投入，即兩個電源自動切換自動切換。

5、（2 2）II II類廠用負荷類廠用負荷 允許短時停電（幾秒至幾分鐘），允許短時停電（幾秒至幾分鐘），恢復供電后，不恢復供電后，不致造成生產紊亂的廠用負荷，均屬于致造成生產紊亂的廠用負荷，均屬于IIII類廠用負荷。類廠用負荷。也也應由兩個獨立電源供電，并采用手動切換。應由兩個獨立電源供電，并采用手動切換。（3 3）IIIIII類廠用負荷類廠用負荷 較長時間停電不會直接影響生產較長時間停電不會直接影響生產，僅造成生產上的不方便者都屬于III類廠用負荷，通常由一個電源供電由一個電源供電。（4 4）事故保安負荷）事故保安負荷 在停機過程中及停機后一段時間內仍應保證供電的負荷在停機過程中及停機后一段時

6、間內仍應保證供電的負荷，否則將引起主要設備損壞，重要的自動控制裝置失靈或推遲恢復供電，甚至可能危及人身安全的負荷稱為事故保安負荷。根據對電源的不同要求，事故保安負荷又可分為：直流保安負荷直流保安負荷：如發電機的潤滑油泵、氫密封泵，汽機、給水泵的潤滑泵潤滑油泵、氫密封泵，汽機、給水泵的潤滑泵等，其直流電源為蓄電池組直流電源為蓄電池組。交流保安負荷交流保安負荷：如大型機組的盤車電動機、交流潤滑泵、消防水泵盤車電動機、交流潤滑泵、消防水泵等。 交流保安電源通常采用快速自啟動的柴油發電機組快速自啟動的柴油發電機組且有自動投入裝置功能，或采用燃氣輪機組或者具有可靠的外部獨立電源進行供電。(5)(5)交流

7、不間斷供電負荷交流不間斷供電負荷對交流不間斷供電負荷如實時控制用的計算機，可接于蓄電池組的逆變裝置接于蓄電池組的逆變裝置供電。 2. 按運行方式分類按運行方式分類三、對廠用電接線的基本要求三、對廠用電接線的基本要求 廠用電接線除應滿足正常運行安全、可靠、靈活、經濟和檢修、維護方便等廠用電接線除應滿足正常運行安全、可靠、靈活、經濟和檢修、維護方便等一般要求外，還應滿足一般要求外，還應滿足：（1）充分考慮發電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供）充分考慮發電廠正常、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）電源能在短時內電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動（備

8、用）電源能在短時內投入。投入。 （2）盡量縮小廠用電系統的故障影響范圍，并應盡量避免引起全盡量縮小廠用電系統的故障影響范圍，并應盡量避免引起全廠停電事故。對廠停電事故。對200MW及以上大型機組，廠用電系統應是獨立的及以上大型機組，廠用電系統應是獨立的，以保證一臺機組故障停運或其輔助機械的電氣故障，不應影響到，以保證一臺機組故障停運或其輔助機械的電氣故障，不應影響到另一臺機組的正常運行并能在短時間內恢復本機組的運行。另一臺機組的正常運行并能在短時間內恢復本機組的運行。（3）便于分期擴建或連續施工，不致中斷廠用電的供應。）便于分期擴建或連續施工，不致中斷廠用電的供應。對公用對公用廠用負荷的供電，

9、須結合長期規劃統籌安排，盡量便于過渡且少改廠用負荷的供電，須結合長期規劃統籌安排，盡量便于過渡且少改變接線和更換設備。變接線和更換設備。（4）對對 200MW及以上大型機組應設置足夠容量的交流事故保安電及以上大型機組應設置足夠容量的交流事故保安電源。源。（5）積極慎重地采用經過試驗鑒定的新技術和新設備）積極慎重地采用經過試驗鑒定的新技術和新設備，使廠用電，使廠用電系統達到技術先進、經濟合理，保證機組安全滿發地運行。系統達到技術先進、經濟合理，保證機組安全滿發地運行。第二節第二節 廠用電源及廠用電接線的基本形式廠用電源及廠用電接線的基本形式一、廠用電的電壓等級一、廠用電的電壓等級 廠用電的電壓等

10、級是根據發電機額定電壓、廠用電廠用電的電壓等級是根據發電機額定電壓、廠用電動機的額定電壓和廠用電網絡的可靠、經濟運行等諸方動機的額定電壓和廠用電網絡的可靠、經濟運行等諸方面因素，經過技術經濟綜合比較后確定的。面因素，經過技術經濟綜合比較后確定的。1.1.廠用電動機的電壓與容量的關系廠用電動機的電壓與容量的關系 通常在通常在滿足技術要求的前提下，滿足技術要求的前提下，應優先選用較低電壓的電動機，以獲得較高應優先選用較低電壓的電動機，以獲得較高的經濟效益。的經濟效益。 因為高壓電動機，制造容量大、絕緣等級高、磁路較長、尺寸較大、價格高、因為高壓電動機，制造容量大、絕緣等級高、磁路較長、尺寸較大、價

11、格高、空載和負載損耗均較大效率較低，所以應優先考慮較低電壓級。空載和負載損耗均較大效率較低，所以應優先考慮較低電壓級。 但是，電壓較高時，可選擇截面較小的電纜或導線，不僅節省有色金屬，還但是，電壓較高時，可選擇截面較小的電纜或導線，不僅節省有色金屬，還能降低供電網絡的投資。能降低供電網絡的投資。3.3.廠用電的電壓等級的確定廠用電的電壓等級的確定 低壓供電網絡為低壓供電網絡為0.4kV0.4kV（380380220V220V）；）； 高壓供電網絡有高壓供電網絡有3 3、6 6、1O kV1O kV等。等。2.2.各類機組所使用的電動機容量范圍各類機組所使用的電動機容量范圍12MW12MW及以下

12、及以下火電機組，廠用電動機容量一般在火電機組，廠用電動機容量一般在300kW300kW及以下及以下；125MW125MW及以下及以下火電機組，廠用電動機容量一般在火電機組，廠用電動機容量一般在2000kW2000kW及以下及以下；200-300MW200-300MW火電機組，廠用電動機容量一般在火電機組，廠用電動機容量一般在5500kW5500kW及以下及以下; ; 600MW600MW及以上及以上火電機組，廠用電動機容量可達火電機組，廠用電動機容量可達5500kW5500kW以上以上。（2 2） 6kV6kV電壓供電的優點電壓供電的優點對同樣的廠用電系統， 6kV網絡不僅節省有色金屬及費用，

13、而且短路電流亦較小；6kV電動機功率可制造得較大，以滿足大容量負荷要求；發電機電壓若為6kV時，可以省去高壓廠用變壓器，直接由發電機電壓母線經電抗器供電，以防止廠用電系統故障直接威脅主系統并限制其短路電流。（3 3） 1OkV1OkV電壓作為廠用電系統電壓電壓作為廠用電系統電壓 只能用于300MW以上大容量機組，也不能為單一廠用電壓，因為不能滿足全廠所有高壓電動機的要求，在經濟與技術上均屬欠佳。 （1 1） 3kV3kV電壓供電的優點電壓供電的優點3kV電動機效率比6kV的約高1-15，價格約低20；3kV電動機的最小容量比6kV電動機小，可以將75KW以上的電動機接到3kV電壓母線上，從而使

14、O.4kV低壓廠用變壓器容量和臺數減少；由于減少了380V電動機數量，使較大截面的電纜數量減少，從而減少了有色金屬消耗量。n 對于火電廠對于火電廠，當發電機當發電機容量在容量在60MW60MW及以下及以下，發電機電發電機電壓為壓為1O.5kV1O.5kV時，可采用時，可采用3kV3kV作為廠用高壓電壓；當作為廠用高壓電壓；當容量在容量在 100-300MW100-300MW時，宜選用時，宜選用6kV6kV作為廠用高壓電壓作為廠用高壓電壓；n當當容量在容量在300MW300MW以上以上時時，若技術經濟合理，可采用，若技術經濟合理，可采用兩種高兩種高壓廠用電壓，即壓廠用電壓，即3KV3KV和和10

15、kV10kV兩段電壓兩段電壓。 對于水電廠對于水電廠，由于水輪發電機組輔助設備使用的電動機，由于水輪發電機組輔助設備使用的電動機容量不大，容量不大，通常只設通常只設0.4kV0.4kV一種廠用電壓等級一種廠用電壓等級，由動力和照，由動力和照明共用的三相四線制系統供電。但對壩區和水利樞紐，一般明共用的三相四線制系統供電。但對壩區和水利樞紐，一般距廠區較遠，可能有些大型機械，如閘門啟閉裝置、航運使距廠區較遠，可能有些大型機械，如閘門啟閉裝置、航運使用的船閘或升船機和魚道、筏道等設施用電，需用的船閘或升船機和魚道、筏道等設施用電，需另設專用壩另設專用壩區變壓器，以區變壓器，以6kV6kV或或10kV

16、10kV供電。供電。 對小容量發電廠或變電所，對小容量發電廠或變電所，一般電動機容量都不大，只一般電動機容量都不大，只需需0.4kV0.4kV一級電壓即可一級電壓即可。每臺低壓廠用變壓器（簡稱廠低變）。每臺低壓廠用變壓器（簡稱廠低變）的的容量最大不宜超過容量最大不宜超過750kVA750kVA。二、廠用電源及其引接方式二、廠用電源及其引接方式1廠用工作電源及其引接方式 發電廠或變電所的廠用工作電源，是保證正常運行的基本電源。不僅要求電源供電可靠，而且應滿足各級廠用電壓負荷容量的要求。通常，工作電源應不少于兩個。通常，工作電源應不少于兩個。 2 2）當發電機和主變壓器為單元或單元或擴大單元接線擴

17、大單元接線時，則廠用工作電源從主變壓器的低壓側引接。從主變壓器的低壓側引接。 各臺廠用高壓變壓器應盡量滿足相對應機組的爐、機、電和主變壓器的廠用負荷。1)1)當主接線具有發電機電壓母線發電機電壓母線時，則廠用工作電源（廠用變壓器或廠用電抗器）一般直接從母線上引接。直接從母線上引接。（1 1）高壓廠用工作電源的引接）高壓廠用工作電源的引接 從發電機電壓回路通過廠用高壓變壓器或電抗器取得廠用高壓工作電源足夠可靠，若發電機組全部停止運行，仍可從電力系統倒送電能供給廠用電源。這種引接方式，操作簡單、調度方便、投資和運行費都比較低，常被廣泛采用。 廠用分支上一般都應裝設高壓斷路器。該斷路器應按發電機端短

18、路進行選擇，其開斷電流可能比發電機出口處還要大，對大容量機組往往可能選不到合適的斷路器。于是，可加裝電抗器或選低壓分裂繞組變壓器，以限制短路電流。如仍選不出時， 對125MW及以下機組，一般可在廠用分支上按額定電流裝設斷路器、隔離開關或連接片，此時若發生故障，應立刻停機。 對于200M W及以上的機組，通常廠用分支都采用分相封閉母線，故障率較小，可不裝斷路器和隔離開關，但應有可拆連接點，以便檢修、調試方便。這時，在變壓器低壓側務必裝設斷路器。（2）低壓廠用工作電源的引接 一般由對應的高壓廠用母線段上引接，經廠用低壓變壓器獲得廠用低壓工作電源。若高壓廠用母線有3kV(或6kV)和10kV兩個電壓

19、等級，一般由10kV引接。2 2備用電源和啟動電源及其引接方式備用電源和啟動電源及其引接方式 廠用備用電源廠用備用電源主要用于事故情況失去工作電源時，起主要用于事故情況失去工作電源時，起后備作用，后備作用，又稱事故備用電源。又稱事故備用電源。 啟動電源系啟動電源系指在廠用工作電源完全消失情況下，為保指在廠用工作電源完全消失情況下，為保證使機組快速啟動，向必要的輔助設備供電的電源。這些證使機組快速啟動，向必要的輔助設備供電的電源。這些輔助設備在正常運行時由工作電源供電，只有當工作電源輔助設備在正常運行時由工作電源供電，只有當工作電源消失后，才自動切換到啟動電源供電。因此，消失后，才自動切換到啟動

20、電源供電。因此，啟動電源實啟動電源實質上也是一個備用電源。質上也是一個備用電源。 我國目前對我國目前對200MW200MW以上大型機組以上大型機組，為了確保機組安全，為了確保機組安全和廠用電的可靠才設置廠用啟動電源，且以和廠用電的可靠才設置廠用啟動電源，且以啟動電源兼作啟動電源兼作事故備用電源，統稱啟動（備用）電源。事故備用電源，統稱啟動（備用）電源。 備用電源的引接備用電源的引接應保證其獨立性，并且具有足夠的供電應保證其獨立性，并且具有足夠的供電容量，最好能與電力系統緊密聯系，在全廠停電情況下仍容量，最好能與電力系統緊密聯系，在全廠停電情況下仍能從系統獲得廠用電源。以下是最常用的引接方式。能

21、從系統獲得廠用電源。以下是最常用的引接方式。1 1）從發電機電壓母線的不同分段從發電機電壓母線的不同分段上，通過廠用備用變壓器上，通過廠用備用變壓器（電抗器）引接。（電抗器）引接。2 2）從與電力系統聯系緊密，供電可靠的最低一級電壓母線從與電力系統聯系緊密，供電可靠的最低一級電壓母線引接引接。這樣，有可能因采用變比較大的廠用高壓變壓器，增。這樣，有可能因采用變比較大的廠用高壓變壓器，增大高壓配電裝置的投資而致經濟性較差，但可靠性較高。大高壓配電裝置的投資而致經濟性較差，但可靠性較高。3 3）從聯絡變壓器的低壓繞組引接從聯絡變壓器的低壓繞組引接，但應保證在機組全停情，但應保證在機組全停情況下，能

22、夠獲得足夠的電源容量。況下，能夠獲得足夠的電源容量。4 4）當技術經濟合理時，可）當技術經濟合理時，可由外部電網引接專用線路，經過由外部電網引接專用線路，經過變壓器獲得獨立的備用電源或啟動電源變壓器獲得獨立的備用電源或啟動電源。3 3事故保安電源和交流不間斷電源事故保安電源和交流不間斷電源（1 1）事故保安電源n 對對200MW200MW及以上的大容量機組，應設置事故保安電源及以上的大容量機組，應設置事故保安電源，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保在事故，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保在事故狀態下能安全停機，事故消除后又能及時恢復供電，以狀態下能安全停機，事故消除后又能及時恢復

23、供電，以保證事故保安負荷，如潤滑油泵、密封油泵、熱工儀表保證事故保安負荷，如潤滑油泵、密封油泵、熱工儀表及自動裝置、盤車裝置、頂軸油泵、事故照明、電子計及自動裝置、盤車裝置、頂軸油泵、事故照明、電子計算機等設施的連續供電。算機等設施的連續供電。 事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源，通常采用，通常采用 ： 1 1）快速自動程序啟動的柴油發電機組；）快速自動程序啟動的柴油發電機組； 2 2）蓄電池組以及逆變器或逆變機組）蓄電池組以及逆變器或逆變機組將直流變為交流作為將直流變為交流作為交流事故保安電源；交流事故保安電源； 3 3）對）對300MW

24、300MW及以上機組還應由及以上機組還應由110 k V110 k V及以上電網引及以上電網引入獨立可靠專用線路入獨立可靠專用線路，作為事故備用保安電源。，作為事故備用保安電源。（2 2）交流不間斷電源（）交流不間斷電源（UPSUPS）對交流不間斷供電負荷如實時控制用的計算機，可接于蓄電池組的逆變裝置接于蓄電池組的逆變裝置供電。 圖圖4-2該圖為該圖為200MW200MW機組保安電源接線示機組保安電源接線示意圖。交流保安電源通常采用意圖。交流保安電源通常采用380380220V220V電壓，每臺機組設一段事電壓，每臺機組設一段事故保安母線。每故保安母線。每2 2臺發電機組設臺發電機組設1 1臺

25、柴油發電機組作為事故保安電臺柴油發電機組作為事故保安電源。熱工儀表和自動裝置要求連源。熱工儀表和自動裝置要求連續供電的負荷，則由直流逆變器續供電的負荷，則由直流逆變器供電。供電。三、廠用電接線的基本形式三、廠用電接線的基本形式n發電廠廠用電系統接線發電廠廠用電系統接線通常都采用單母線分段通常都采用單母線分段接線接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。 火電廠的廠用負荷容量較大，分布面較廣，尤以鍋爐火電廠的廠用負荷容量較大，分布面較廣，尤以鍋爐的輔助機械設備耗電量大，如吸風機、送風機、排粉機、的輔助機械設備耗電量大，如吸風機、送風機、排粉機、磨煤機、給

26、粉機、電動給水泵等大型設備，其用電量約占磨煤機、給粉機、電動給水泵等大型設備，其用電量約占廠用電量的廠用電量的6060以上，為了保證廠用電系統的供電可靠性以上，為了保證廠用電系統的供電可靠性與經濟性，且便于靈活調度，與經濟性，且便于靈活調度，一般都采用一般都采用“按爐分段按爐分段”的的接線原則，即將廠用電母線按照鍋爐的臺數分成若干接線原則，即將廠用電母線按照鍋爐的臺數分成若干獨立獨立段段，既便于運行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機既便于運行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機一爐，不致過多干擾正常運行的完好機爐。一爐，不致過多干擾正常運行的完好機爐。 當鍋爐容量較大（如大于當鍋爐容量較大（

27、如大于 400t400th h），輔助設備容量大），輔助設備容量大時，每臺鍋爐可由兩段廠用母線供電時，每臺鍋爐可由兩段廠用母線供電，廠用負荷在各段上應，廠用負荷在各段上應盡可能分配均勻，且符合生產程序要求。全廠公用性負荷應盡可能分配均勻，且符合生產程序要求。全廠公用性負荷應適當集中，可設立公用廠用母線段。適當集中，可設立公用廠用母線段。 低壓低壓380380220 V220 V廠用電的接線，對大型火電廠及大容量水廠用電的接線，對大型火電廠及大容量水電廠，一般亦采用單母線分段接線，即按爐分段或按水輪發電電廠，一般亦采用單母線分段接線，即按爐分段或按水輪發電機組分段；對中、小型電廠和變電所，則根據

28、工程具體情況，機組分段；對中、小型電廠和變電所，則根據工程具體情況，廠用低壓負荷的大小和重要程度，全廠可只分為二段或三段，廠用低壓負荷的大小和重要程度，全廠可只分為二段或三段，仍采用低壓成套配電裝置供電。仍采用低壓成套配電裝置供電。 廠用電動機的供電方式，廠用電動機的供電方式，一般常采用一般常采用個別供電個別供電和和成組供電成組供電兩種。兩種。圖圖4 44 4中中M1M1和和M2M2是個別供電，是個別供電，即對每一臺廠用機械設備敷設一條饋電線路，即對每一臺廠用機械設備敷設一條饋電線路，通過專用的一臺高壓開關柜或低壓配電屏中的一回電路供電。通常通過專用的一臺高壓開關柜或低壓配電屏中的一回電路供電

29、。通常對對5.5kw5.5kw及以上的工類廠用負荷和及以上的工類廠用負荷和 40 kw40 kw及以上的及以上的 IIII、IIIIII類重要機械設類重要機械設備的電動機都采用個別供電。備的電動機都采用個別供電。 圖圖4 44 4中中M3M3是成組供電，是成組供電，若干臺電動機只在廠用配電裝置中占用一若干臺電動機只在廠用配電裝置中占用一路饋線，待送到車間專用盤以后，再分別引至各電動機。路饋線，待送到車間專用盤以后，再分別引至各電動機。 廠用電動機的供電方式廠用電動機的供電方式第三節第三節 不同類型廠用電典型接線分析不同類型廠用電典型接線分析 隨著火電廠、水電廠及變電所類型和容量的不同，廠用電隨

30、著火電廠、水電廠及變電所類型和容量的不同，廠用電接線差異也很大。下面以幾個典型示例，分別說明其特點。接線差異也很大。下面以幾個典型示例，分別說明其特點。一、火電廠廠用電接線一、火電廠廠用電接線 火電廠的輔助機械多、容量大、供電網絡復雜，其主要負火電廠的輔助機械多、容量大、供電網絡復雜，其主要負荷分布在鍋爐、汽機、電氣、輸煤、出灰、化學水處理以及輔荷分布在鍋爐、汽機、電氣、輸煤、出灰、化學水處理以及輔助車間和公用電部分，因此助車間和公用電部分，因此廠用電電壓必須由廠用電電壓必須由 6kV6kV和和 0.4kV0.4kV兩兩級電壓，以單母線分段接線形式合理地分配廠用各級負荷級電壓，以單母線分段接線

31、形式合理地分配廠用各級負荷。 圖圖4-4 圖中，低壓廠用母線分為兩段，備用電源采用明備用方式，即專設一臺T10備用廠用高壓變壓器，平時斷開，當任一段廠用工作母線（如I段）的電源回路發生故障時QF 3斷開，QFI和QF 2在備用電源自動投入裝置作用下合閘。 于是，T10廠用高壓變壓器就代替T11廠用高壓變壓器工作。為了在主母線發生故障時，仍有可靠的備用電源，運行中可將T10備用廠用高壓變壓器和主變壓器T2都接到備用母線上，并將主母線第段的母聯斷路器QF4合上，使備用母線和工作母線均帶電運行。這樣，當主母線發生事故時，QF4斷開，T10變壓器還可通過T2供電。 圖44為中、小型熱電廠廠用電接線圖，

32、廠內裝有二機三爐，發電機電壓為10.5 kV，有兩臺升壓變壓器與 110 kV電力系統相連接。 6kV廠用高壓母線為單母線，按鍋爐臺數分為三段，通過T11、 T12、 T13廠用高壓變壓器分別接于主母線兩個分段上；380220 V低壓廠用母線，由于機組容量不大，未設啟動電源和事故保安電源。 廠用電動機的供電方式，廠用電動機的供電方式，一般常采用個別供電和成組供一般常采用個別供電和成組供電兩種。電兩種。圖圖4 44 4中中M1M1和和M2M2是個別供電，是個別供電，即對每一臺廠用機械即對每一臺廠用機械設備敷設一條饋電線路，通過專用的一臺高壓開關柜或低壓設備敷設一條饋電線路，通過專用的一臺高壓開關

33、柜或低壓配電屏中的一回電路供電。通常配電屏中的一回電路供電。通常對對5.5kw5.5kw及以上的工類廠用及以上的工類廠用負荷和負荷和 40 kw40 kw及以上的及以上的 IIII、IIIIII類重要機械設備的電動機都類重要機械設備的電動機都采用個別供電。采用個別供電。 圖圖4 44 4中中M3M3是成組供電，是成組供電，若干臺電動機只在廠用配電裝若干臺電動機只在廠用配電裝置中占用一路饋線，待送到車間專用盤以后，再分別引至各置中占用一路饋線，待送到車間專用盤以后，再分別引至各電動機。這對一般電動機。這對一般不太重要機械設備的小功率電動機和離開不太重要機械設備的小功率電動機和離開廠用電配電裝置較

34、遠的車間廠用電配電裝置較遠的車間（如中央水泵房）中的設備和電（如中央水泵房）中的設備和電動機是適宜的，可以動機是適宜的，可以節省電纜，簡化廠用配電裝置。節省電纜，簡化廠用配電裝置。圖圖4 45 5是大容量機組火電廠廠用電接線分段情況示例。發電是大容量機組火電廠廠用電接線分段情況示例。發電機與變壓器采用單元接線，且以分相封閉母線連接。廠用機與變壓器采用單元接線，且以分相封閉母線連接。廠用工工作電源從發電機出口作電源從發電機出口15kV15kV處引接，通過分裂繞組廠用高壓變處引接，通過分裂繞組廠用高壓變壓器供壓器供6kV6kV的的A A段和段和B B段段。備用電源從備用電源從110 kV110 k

35、V系統經變壓器降系統經變壓器降壓至壓至6kV6kV，分別接到備用，分別接到備用I I段及段及 IIII段廠用母線上，并帶全廠段廠用母線上，并帶全廠公用負荷，故公用負荷，故 1 1、IIII段又稱作公用段。段又稱作公用段。從從 6kV6kV廠用母線上以廠用母線上以6 6臺變壓器分別引接至低壓廠用臺變壓器分別引接至低壓廠用6 6段母線，構成廠用低壓系統，段母線，構成廠用低壓系統，以成組供電方式分別向鍋爐、汽機、電氣、燃料運輸、除塵、以成組供電方式分別向鍋爐、汽機、電氣、燃料運輸、除塵、化學水處理、輔助車間及照明等低壓廠用負荷供電。承擔公化學水處理、輔助車間及照明等低壓廠用負荷供電。承擔公共負荷的公

36、用段，如圖共負荷的公用段，如圖4 45 5中中6kV6kV母線的母線的I I段和段和IIII段，互為備段，互為備用，并備有柴油發電機作為事故保安電源。用，并備有柴油發電機作為事故保安電源。當交流電源突然當交流電源突然中斷時，此機組能自動快速啟動，滿足保安負荷用電，保證中斷時，此機組能自動快速啟動，滿足保安負荷用電，保證安全地把主機停下來。安全地把主機停下來。二、水電廠廠用電接線二、水電廠廠用電接線 無論集中開發或梯級開發的水電廠，其廠用電相對同無論集中開發或梯級開發的水電廠，其廠用電相對同容量火電廠來講要簡單得多，因為水力輔助機械比熱力輔容量火電廠來講要簡單得多，因為水力輔助機械比熱力輔助機械

37、不僅數量小，而且容量亦小。助機械不僅數量小，而且容量亦小。 但是，對水電廠來說，廠用負荷仍屬最重要負荷之一。但是，對水電廠來說，廠用負荷仍屬最重要負荷之一。水電廠廠用機械的數量、容量及重要程度等與機組容量有水電廠廠用機械的數量、容量及重要程度等與機組容量有關，并受水頭、流量和水輪機型式以及運行方式等條件影關，并受水頭、流量和水輪機型式以及運行方式等條件影響。當水頭不同時，技術供水、閘門啟閉、綜合利用等裝響。當水頭不同時，技術供水、閘門啟閉、綜合利用等裝置的用電要求就有所不同；當機組承擔系統調相、調頻任置的用電要求就有所不同；當機組承擔系統調相、調頻任務時，其輔助設備相對也要增加；由于各廠運行特

38、點不同，務時，其輔助設備相對也要增加；由于各廠運行特點不同，所采用的水力機械設備和輔助機械設施亦不完全相同，從所采用的水力機械設備和輔助機械設施亦不完全相同，從而供電容量和方式皆有差異。而供電容量和方式皆有差異。 一般水電廠最基本的廠用負荷是水輪機調速系統和潤滑一般水電廠最基本的廠用負荷是水輪機調速系統和潤滑系統油泵、壓縮空氣系統的空氣壓縮機、發電機冷卻系統和系統油泵、壓縮空氣系統的空氣壓縮機、發電機冷卻系統和潤滑系統的水泵、全廠輔助機械水系統的電動機、閘門啟閉潤滑系統的水泵、全廠輔助機械水系統的電動機、閘門啟閉設備、照明及水利樞紐等設施用電。設備、照明及水利樞紐等設施用電。 水電廠廠用電接線

39、也都采用單母線分段形式。水電廠廠用電接線也都采用單母線分段形式。對中、小對中、小型水電廠通常母線只分為兩段，由兩臺廠用變壓器以暗備用型水電廠通常母線只分為兩段，由兩臺廠用變壓器以暗備用方式向兩段廠用母線供電；方式向兩段廠用母線供電；對大容量水電廠，廠用電母線則對大容量水電廠，廠用電母線則按機組臺數分段，每段由單獨廠用變壓器供電，按機組臺數分段，每段由單獨廠用變壓器供電，并設置專用并設置專用備用變壓器。備用變壓器。為了供給廠外壩區閘門及水利樞紐防洪、灌溉為了供給廠外壩區閘門及水利樞紐防洪、灌溉取水、船閘或開船機、筏道、魚梯等設施用電，可設專用壩取水、船閘或開船機、筏道、魚梯等設施用電，可設專用壩

40、區變壓器，按其距主廠房遠近、負荷大小以及發電機電壓等區變壓器，按其距主廠房遠近、負荷大小以及發電機電壓等條件，可采用條件，可采用 6 kV6 kV或或 10 kV10 kV電壓供電。其余廠用電負荷均以電壓供電。其余廠用電負荷均以380380220V220V供電。供電。 圖圖4 46 6為一為一大、中型水電廠的廠用電接線大、中型水電廠的廠用電接線圖。該廠裝有圖。該廠裝有4 4臺大、中容量機組，具有臺大、中容量機組，具有6kV6kV大功率電動機拖動的壩區機械設大功率電動機拖動的壩區機械設備，且距廠房較遠，同時水庫還兼有防洪、航運等任務。因此，備，且距廠房較遠，同時水庫還兼有防洪、航運等任務。因此，

41、廠用電采用廠用電采用6kV6kV及及0.4kV0.4kV兩級電壓。兩級電壓。 為保證廠用電可靠，采取機組自用電負荷與公共廠用電負為保證廠用電可靠，采取機組自用電負荷與公共廠用電負荷分開供電方式。這樣既節省電纜，減小公用負荷變壓器容量，荷分開供電方式。這樣既節省電纜，減小公用負荷變壓器容量，又能保證機組安全可靠運行。壩區水利樞紐負荷又能保證機組安全可靠運行。壩區水利樞紐負荷6kV6kV高壓工作高壓工作電源，分別通過電源，分別通過TllTll、T12T12、T13T13廠用高壓變壓器，從各單元接廠用高壓變壓器，從各單元接線的主變壓器低壓側引接，并相應分為三段。同時，線的主變壓器低壓側引接，并相應分

42、為三段。同時，1 1號發電號發電機機G1G1出口裝設一臺斷路器。這樣，即使當全廠停電時（事故情出口裝設一臺斷路器。這樣，即使當全廠停電時（事故情況或經濟運行調度的需要），本廠仍可通過主變壓器況或經濟運行調度的需要），本廠仍可通過主變壓器TITI從電力從電力系統取得電源。系統取得電源。低壓公用負荷電源可由高壓低壓公用負荷電源可由高壓6kV6kV廠用工作母線廠用工作母線經低壓公共廠用變壓器送至公用廠用母線。各機組自用負荷，經低壓公共廠用變壓器送至公用廠用母線。各機組自用負荷，則分別由各機組動力盤供電，電源從各單元接線的發電機出口則分別由各機組動力盤供電，電源從各單元接線的發電機出口處引接，并通過廠

43、用低壓變壓器饋電。處引接，并通過廠用低壓變壓器饋電。圖圖4-6三、變電所所用電接線三、變電所所用電接線 變電所的所用電負荷，一般都比較小，其可靠性要求變電所的所用電負荷，一般都比較小，其可靠性要求不如發電廠那樣高。不如發電廠那樣高。變電所的主要所用電負荷是變壓器冷變電所的主要所用電負荷是變壓器冷卻裝置（包括風扇、油泵、水泵）、直流系統中的充放電卻裝置（包括風扇、油泵、水泵）、直流系統中的充放電裝署和硅整流設備、空氣壓縮機、油處理設備、檢修工具裝署和硅整流設備、空氣壓縮機、油處理設備、檢修工具以及采暖、通風、照明、供水等。當變電所裝有同步調相以及采暖、通風、照明、供水等。當變電所裝有同步調相機時

44、，還有調相機的空氣冷卻器和潤滑系統的油泵和水泵機時，還有調相機的空氣冷卻器和潤滑系統的油泵和水泵等負荷。這些負荷容量都不太大，因此等負荷。這些負荷容量都不太大，因此變電所的所用電壓變電所的所用電壓只需只需0.4 kV0.4 kV一級，采取動力與照明混合供電方式。一級，采取動力與照明混合供電方式。 小型變電所，大多只裝一臺所用變壓器。大、中型變小型變電所，大多只裝一臺所用變壓器。大、中型變電所或裝有調相機的變電所，通常都裝設兩臺所用變壓器，電所或裝有調相機的變電所，通常都裝設兩臺所用變壓器，分別接到母線的不同分段上。分別接到母線的不同分段上。圖圖 4-7第四節第四節 廠（所）用變壓器的選擇廠（所

45、）用變壓器的選擇一、火電廠廠用變壓器的選擇一、火電廠廠用變壓器的選擇 為了正確選擇廠用變壓器容量，首先應對廠用主要用電為了正確選擇廠用變壓器容量，首先應對廠用主要用電設備的容量、數量及其特點有所了解，并逐項予以統計、分設備的容量、數量及其特點有所了解，并逐項予以統計、分類、綜合分析。廠用負荷包括了全廠機、爐、電、燃運等各類、綜合分析。廠用負荷包括了全廠機、爐、電、燃運等各個方面用電設備，面廣量大，且隨各廠機爐類型、容量、燃個方面用電設備，面廣量大，且隨各廠機爐類型、容量、燃料種類、供水條件等而差異較大。料種類、供水條件等而差異較大。 例如：高溫高壓電廠比中溫中壓電廠的給水泵容量大；例如：高溫高

46、壓電廠比中溫中壓電廠的給水泵容量大；大容量機組的輔助設備比中、小型機組要多且功率大；開式大容量機組的輔助設備比中、小型機組要多且功率大；開式循環冷卻方式比閉式冷卻方式的耗電量要小；各種燃料的發循環冷卻方式比閉式冷卻方式的耗電量要小；各種燃料的發熱量不同，需要的風量不同，風機容量也不同，同時除灰設熱量不同，需要的風量不同，風機容量也不同，同時除灰設備也不盡一樣；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。壓器容量等。1.1.火電廠的主要廠用電負荷火電廠的主要廠用電負荷表表4-32.2.廠用負荷計算廠用負荷計算（1 1）換算系數法）換算系數

47、法 一般廠用變壓器連接在廠用母線段上，而用電設備由母線引接。為了合理正確地選擇廠用變壓器容量，需對每段母線上引接的電動機臺數和容量進行統計和計算，廠用負荷的計算常采用“換算系數法”。換算系數按下式運算（也可取表中的數據）：cosLmKKK式中 K 換算系數； Km 同時系數； KL 負荷率； 效率； cos 功率因數。廠用計算負荷 S廠用分段上的計算負荷（kVA）； P 電動機的計算功率（kW）)(KPS表表4-4n電動機的計算功率電動機的計算功率P P，應根據負荷的運行方式及特點確定：，應根據負荷的運行方式及特點確定： 1 1）對經常、連續運行的設備和連續而不經常運行的設備，即 連續運行的電

48、動機均應全部計入連續運行的電動機均應全部計入，按下式計算 P PN 式中 PN電動機額定功率（kW）。2 2）對經常短時及經常斷續運行經常短時及經常斷續運行的電動機應按下式計算 P 0.5P N 3 3）對不經常短時及不經常斷續不經常短時及不經常斷續運行的設備，一般可不予計算 P 0 這類負荷如行車、電焊機等。在選擇變壓器容量時由于留有裕度，同時亦考慮到變壓器具有較大的過載能力，所以該類負荷可以不予計入。但是，若經電抗器供電時，因電抗器一般為空氣自然冷卻，過載能力很小，這些設備的負荷均應全部計算在內。4）對中央修配廠的用電負荷，通常按下式計算 P=0.14P+0.4P5 式中P全部電動機額定功

49、率總和（kw）； P5其中最大5臺電動機的額定功率之和（kw）。5）煤場機械負荷中，對大型機械應根據機械工作情況具體分析確定。對中、小型機械，則按下式計算 P=0.35P+0.6P3 式中P3 最大3臺電動機的額定功率之和（kw）。6）對照明負荷為 PKd Pi 式中 Kd需要系數，一般取0.81.0； Pi安裝容量（kw）。 利用“換算系數法”求得計算負荷后，必要時可用“軸功率法”進行校驗。軸功率法的算式為 式中 Km同時率，新建電廠取0.9擴建電廠取0.95； Pmax最大運行軸功率（kW）； 對應于軸功率的電動機效率； COS 應于軸功率的電動機功率因數； SL低壓廠用計算負荷之和（kV

50、A）。LmSPKScosmax3.廠用變壓器選擇 廠用變壓器容量選擇的基本原則和應考慮的因素為： 1）變壓器原、副邊額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網絡電壓相一致。 2）變壓器的容量必須滿足廠用機械從電源獲得足夠的功率。因此，對高壓廠用工作變壓器的容量應按高壓廠用電計算負荷的110與低壓廠用電計算負荷之和進行選擇；而低壓廠用工作變壓器的容量應留有10左右的裕度。 對于高壓廠用工作變壓器： 當為雙繞組變壓器時當為雙繞組變壓器時按下式選擇容量，即 ST 1.1Sh SL 式中 Sh高壓廠用電計算負荷之和； SL低壓廠用電計算負荷之和。 當選用分裂繞組變壓器時分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應滿足 高

51、壓繞組 StslSCSr 分裂繞組 Sts2 SC 式中 Stsl廠用變壓器高壓繞組額定容量（kVA）； Sts2廠用變壓器分裂繞組額定容量（kVA）； SC 廠用變壓器分裂繞組計算負荷（kVA）， Sc1.1ShSL； Sr分裂繞組兩分支重復計算負荷（ kV A）。對于對于低壓廠用工作變壓器，低壓廠用工作變壓器，可按下式選擇變壓器容量，即可按下式選擇變壓器容量，即 KSSL 式中式中 S 低壓廠用工作變壓器容量低壓廠用工作變壓器容量（kVA）； K變壓器溫度修正系數。一般對裝于屋外或由屋變壓器溫度修正系數。一般對裝于屋外或由屋外進風小間內的變壓器，均可取外進風小間內的變壓器，均可取K 1，但

52、宜將小間進出風，但宜將小間進出風溫差控制在溫差控制在10 C10 C以內；對由主廠房進風小間內的變壓器，當以內；對由主廠房進風小間內的變壓器，當溫度變化較大時，隨地區而異，應適當考慮溫度的修正。溫度變化較大時，隨地區而異，應適當考慮溫度的修正。3 3）廠用高壓備用變壓器或啟動變壓器）廠用高壓備用變壓器或啟動變壓器應與最大一臺高壓廠應與最大一臺高壓廠用工作變壓器的容量相同；低壓廠用備用變壓器的容量應與用工作變壓器的容量相同；低壓廠用備用變壓器的容量應與最大一臺低壓廠用工作變壓器容量相同。最大一臺低壓廠用工作變壓器容量相同。第四節第四節 廠（所）用變壓器或電抗器的選擇廠（所）用變壓器或電抗器的選擇

53、表表45為某電廠（為某電廠（2 X 300MW機組）機組）6kV廠用工作變壓器廠用工作變壓器負荷計算及容量選擇實例負荷計算及容量選擇實例表表4-5第五節第五節 廠用電動機的選擇和自起動校驗廠用電動機的選擇和自起動校驗一、廠用設備機械特性和電力拖動方程一、廠用設備機械特性和電力拖動方程發電廠中廠用機械設備的發電廠中廠用機械設備的負載轉矩特性可歸納為兩類：負載轉矩特性可歸納為兩類：其一，恒轉矩負載特性，即它的負載轉矩（又稱阻轉矩）其一，恒轉矩負載特性，即它的負載轉矩（又稱阻轉矩）MmMm與轉速與轉速n n無關，無關，Mm mf f（n n）特性為一水平直線，）特性為一水平直線，如圖如圖4 48 8

54、中曲線中曲線1 1所示。所示。當轉速變化時、負載轉矩當轉速變化時、負載轉矩Mm保持常數，圖中保持常數，圖中Mm是以機械是以機械設備在額定轉速時的負載轉矩設備在額定轉速時的負載轉矩為基準值的標幺值。火電廠中為基準值的標幺值。火電廠中的磨煤機、碎煤機、輸煤皮帶、的磨煤機、碎煤機、輸煤皮帶、絞車、起重機等屬于這類機械。絞車、起重機等屬于這類機械。其二，具有非線性上升的負載轉矩機械特性，它們的負載轉其二，具有非線性上升的負載轉矩機械特性，它們的負載轉矩與轉速的二次方或高次方成比例，矩與轉速的二次方或高次方成比例，如圖如圖4 48 8中曲線中曲線2 2所示。所示。風機、油泵以及工作時沒有靜壓頭的離心式水

55、泵等均屬于這風機、油泵以及工作時沒有靜壓頭的離心式水泵等均屬于這一類。非線性負載轉矩可用下式表示一類。非線性負載轉矩可用下式表示 M Mm mM Mm0m0（1 1 M Mm0m0） n n式中式中M Mm0m0與轉速無關的摩擦起始負載轉矩標幺值，與轉速無關的摩擦起始負載轉矩標幺值， 一般取一般取M Mm0m00.150.15 由電動機和廠用機械設備組成的電力拖動系統是一個機由電動機和廠用機械設備組成的電力拖動系統是一個機械運動系統，其中有能量、功率和轉矩的傳遞。代表運動特械運動系統，其中有能量、功率和轉矩的傳遞。代表運動特征的量是轉速征的量是轉速n n、轉矩、轉矩M M、角速度、角速度 以及

56、時間以及時間t t等。電動機產生等。電動機產生的電磁拖動轉矩的電磁拖動轉矩MeMe，用以克服機械負荷的負載轉距，用以克服機械負荷的負載轉距MmMm后的剩后的剩余轉矩，就會使機械傳動系統作加速度運動，其旋轉運動的余轉矩，就會使機械傳動系統作加速度運動，其旋轉運動的方程式為方程式為 （4-16）式中式中Me電動機產生的電磁拖動轉矩電動機產生的電磁拖動轉矩（ ）； M 機械負載轉矩（或稱阻轉矩）機械負載轉矩（或稱阻轉矩） （ ）； 慣性轉矩（或稱加速轉矩）慣性轉矩（或稱加速轉矩）（ ）； J包括電動機在內的整個機組的轉動慣量包括電動機在內的整個機組的轉動慣量（ ）； 機組旋轉角速度，機組旋轉角速度，

57、Q=2n / 60（rads）dtdJMMmedtdJmN 2mkgmN mN 機組的轉動慣量機組的轉動慣量J J是機組旋轉部分慣性的量度，在電力是機組旋轉部分慣性的量度，在電力拖動計算中常采用飛輪慣量拖動計算中常采用飛輪慣量 ，二者關系式為，二者關系式為 (4-17)式中式中 g重力加速度重力加速度（g9.81ms2）； GD2飛輪慣量飛輪慣量（N m2），可由產品型錄中查得），可由產品型錄中查得。)(4122mkgGDgJ2GD將式將式（4-17）及及=2n/60關系代入式關系代入式（416）中，即得實用計算運動中，即得實用計算運動方程式方程式 （4-18）由式由式（4-18）可知可知電動

58、機的工作狀態：電動機的工作狀態： 1 1）當）當MeMm， 則n 0或n=常數，即電動機靜止或等速 拖動系統處于 穩定運行狀態；穩定運行狀態；dtdnGDMMme*3752,0dtdn0dtdn 2 2）當）當MeMm， ， 拖動系統處于加速狀態加速狀態； 3 3）當）當MeMm， ，拖動系統處于減速狀態減速狀態。 加速或減速過程，統稱為動態運動狀態動態運動狀態。0dtdn圖圖4-9 發電廠中，廣泛使用異步電動機，特性Me= f（n）曲線如圖49所示，以標幺值示出。 若將異步電動機的特性曲線Mef（n）與被拖動的機械設備的負載轉矩特性曲線Mmf（n）繪于一張圖上，如圖49所示。可見該拖動系統初

59、始時電動機轉動的啟動轉矩啟動轉矩Me0Me0必須大于被拖動機械在必須大于被拖動機械在n n* *0 0時的時的起始負荷轉矩起始負荷轉矩M M* *m0m0，并在啟動過程中，并在啟動過程中，任一轉速下都應任一轉速下都應M M* *e eM Mm m，使剩余轉矩為正，方能順利地把機械設備拖動到穩定運行狀態。 圖4-9中以豎線條示出電動機對于Mm=定值的設備剩余轉矩。只有電動只有電動機機M Me e f f（n n）與廠用負荷）與廠用負荷M Mm m f f（n n）相等（）相等（M Me eM Mm m），工作），工作在兩條曲線的交點上（在兩條曲線的交點上（ 2 2或或 1 1）時，）時，拖動系統

60、才能穩定運行。拖動系統才能穩定運行。三、廠用電動機選擇三、廠用電動機選擇廠用系統中所使用的電動機有廠用系統中所使用的電動機有異步電動機、同步電動機異步電動機、同步電動機和和直直流電動機流電動機三大類。三大類。（1 1）型式選擇）型式選擇 廠用電動機廠用電動機一般都采用交流電動機，一般都采用交流電動機，只有只有要要求在很大范圍內調節轉速（無級調速）及當廠用交流電源消求在很大范圍內調節轉速（無級調速）及當廠用交流電源消失后仍要求工作的設備才選擇直流電動機。失后仍要求工作的設備才選擇直流電動機。異步電動機結構異步電動機結構簡單、運行可靠、操作維護方便、過載能力大，且價格便宜，簡單、運行可靠、操作維護