第四章廠（所）用電

第一節概述第二節廠用電源及廠用電接線的基本形式

第三節發電廠和變電所的廠（所）用電典型接線分析

第四節廠(所)用變壓器的選擇

第五節廠用電動機的選擇和自起動校驗

本章計劃學時:4~6學時

第一節概述一、廠用電及廠用電率

1.廠用電：保證發電廠(或變電所)正常運行而自己耗用的電能。

2.廠用電率KP：廠用電耗電量AP占同一時期內全廠總發電量A的百分數。即廠用電率是發電廠的主要運行經濟指標之一，降低廠用電率不僅降低了發電成本，同時也相應地增大了對電力系統的供電量。發電廠的類型不同，KP也不同：凝汽式火電廠為5％～8％熱電廠為8％～10％水電廠為0.3％～2％二、廠用負荷分類1.按重要性分類(1)Ⅰ類廠用負荷：短時停電也可能造成發電廠的主要設備損壞、危及人身安全、主機停運和大量影響電廠出力的廠用負荷。

由于不允許停電，保證措施：它們應由兩個獨立電源供電，兩個電源之間自動切換。⑵Ⅱ類廠用負荷：僅允許短時停電（幾秒至幾分鐘），再恢復供電后，不致造成生產紊亂，損壞設備或影響機組正常運行的廠用負荷。

保證措施：應由兩個獨立電源供電，兩個電源之間手動切換。⑶Ⅲ類廠用負荷：較長時間（幾小時甚至更長時間）停電，不會直接影響電廠生產，僅造成生產上不方便的廠用負荷。可由單電源供電，電源故障時,允許進行檢修或更換。⑷事故保安負荷：事故停機過程及停機后一段時間內，停電會引起主要設備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身安全的負荷。

事故保安負荷可分為兩類：直流保安負荷：由蓄電池組供電。

交流保安負荷，如大型機組的盤車電動機，平時由交流廠用電源供電，事故后，由快速啟動柴油發電機組自動投入供電。

⑸交流不間斷供電負荷：在機組啟動、運行以及正常和事故停機過程中，甚至在停機后的一段時間內，需要連續供電并具有恒頻恒壓特性的負荷。如實時控制計算機、熱工儀表與保護、自動控制和調節裝置等用電負荷。交流不間斷供電電源一般采用由蓄電池供電的電動發電機組或逆變裝置。

2.按運行方式分類⑴按使用機會分類“經常”使用的用電設備(負荷)：即電廠在生產過程中，每天都投入使用的用電設備(負荷）。“不經常”使用的用電設備：只在機組檢修、事故、機組啟停期間內使用。⑵按每次使用時間的長短分類“連續”運行：每次使用時，連續運轉2h以上者。“短時”運行：每次使用時，運轉10～120min的用電設備。“斷續”運行：從運行到停止，反復周期性地運行，每一周期時間不超過10min的用電設備。三、對廠用電接線的基本要求對廠用電接線的基本要求：運行安全、可靠，保證連續供電；運行、檢修、操作和發展要方便靈活；技術先進、設備新穎，并且經濟合理。非常重要的一點是：各機組的廠用電系統應該是相互獨立的，具有對應供電性。一臺機組的故障停運或其輔機的電氣故障，不應該影響其他機組的正常運行，并能在短時間內恢復本機組的運行。第二節廠用電源及廠用電接線的基本形式

一、廠用電的電壓等級

1.影響廠用電電壓等級的因素

1)

發電機電壓和容量如果發電機電壓為6.3kV，應選6kV作為廠用高壓電壓。發電機容量越大，廠用高壓電壓越高。

高壓廠用電的電壓等級：3、6、10kV。

低壓廠用電的電壓等級：380/220V。

2)

廠用電動機的容量

我國生產的電動機的電壓與容量的關系如下表所示。電動機電壓/V2203803000600010000生產容量范圍

/kW＜140＜300＞75＞200＞200電動機的容量小于75kW時，只能選380/220V。電動機的容量在75~200kW時，只能選380/220V、3kV。電動機的容量大于300kW時，只能選3、6、10kV。電動機的容量在200~300kW時，可選380V、3、6、10kV。3)

廠用電網絡的可靠、經濟運行

由于發電廠的電動機種類較多，只用一種電壓等級的電動機不能滿足要求。低壓電動機，絕緣等級低、磁路較短、尺寸較小、運行損耗小、價格便宜，有較高的經濟效益。但大容量不能做成低壓。高壓電動機的制造容量大、絕緣等級高、磁路較長、尺寸較大、價格高、運行損耗較大、效率較低。結合廠用電供電網絡綜合考慮，用較高電壓等級時，可選擇截面較小的電纜和導線，既減少了有色金屬的消耗，也降低了廠用供電網絡的投資。電動機的容量在200~300kW時，應綜合考慮廠用電網絡的可靠和經濟運行。2.廠用電電壓等級的確定(1)火力發電廠高壓廠用電壓為：發電機組容量在60MW及以下，發電機電壓為10.5kV時，可采用3kV；發電機組容量在60MW及以下，發電機電壓為6.3kV時，宜采用6kV；發電機組容量在100～300MW時，宜采用6kV；發電機組容量在600MW及以上時，經技術(發電機容量、短路電流、負荷容量等)經濟比較，可采用6kV或10kV(1000MW機組)一級，也可采用3kV和10kV或6kV和10kV(1000MW機組)兩級電壓。低壓廠用電壓采用380/220V電壓級。(2)水電廠廠內用電：只設一個380/220V電壓等級，這是因為水輪發電機組的輔助設備容量不大。壩區用電：6kV或10kV供電，因在壩區和水利樞紐裝設有(3)小容量發電廠和變電所單機容量在12MW及以下的小容量發電廠和變電所，一般廠用電動機容量都不大，只采用380/220V一級廠用電壓即可。二、廠用電源及其引接方式

為了使供電可靠，廠用電源的設置不應少于兩個，所有發電廠都設有工作電源和備用電源。對單機容量在200MW及以上的大型發電廠還應設置啟動電源和事故保安電源。1.廠用工作電源及其引接方式

發電廠（或變電所）的工作電源是保證發電廠（或變電所）正常運行的基本電源。要保證其可靠性，獨立性和具有對應供電性。⑴高壓廠用工作電源的引接當主接線具有發電機電壓母線時，一般直接從該機組所連接的母線上引接，如圖4-1a所示。大型機械，如船閘、閘門啟閉裝置等，這些設備距主廠房較遠，需在那里另設壩區專用變壓器。當發電機與主變壓器為單元接線或擴大單元接線時，則高壓廠用工作電源從主變壓器的低壓側引接，如圖4-1b所示。對于容量為125MW及以下的機組，廠用分支上一般裝設高壓斷路器，當開斷電流不能滿足要求時，只用以進行正常操作，當斷路器后發生短路時，應立即停機；⑵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經低廠變引接。對于不設高壓廠用母線段的發電廠，低壓廠用工作電源可從發電機電壓母線上或發電機出口引接。對于容量為200MW及以上的機組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率很小，可不裝設斷路器，這時，在廠用變壓器低壓側必須裝設斷路器。2.備用電源和啟動電源及其引接方式（1）備用電源：當工作電源故障或檢修退出運行時代替工作電源的工作。備用電源應具有獨立性，與工作電源無關聯，有足夠的容量，應與電力系統緊密聯系，在全廠停電時仍能從系統取得廠用電源。（2）啟動電源：指電廠機組首次啟動或工作電源完全消失的情況下，為保證機組快速啟動，向必要的輔助設備供電的電源。在正常運行情況下，這些輔助設備由工作電源供電，只有當工作電源消失后才自動切換到啟動電源供電，因此，啟動電源實質上在兼作事故備用電源,稱作啟動/備用電源，不過它對供電的可靠性要求更高。對于200MW及以上的大型機組的廠用備用電源必須具有啟動電源的功能。（3）高壓廠用備用電源的引接方式從發電機電壓母線的不同分段上(不與接有廠用工作電源的母線同段)，通過廠用備用變壓器(或電抗器)引接。從與電力系統聯系緊密，最低一級升高電壓母線上引接。從聯絡變壓器的低壓繞組引接。當技術經濟合理時，可由外部電網引接專用線路經過變壓器獲得獨立的啟動/備用電源。（4）備用電源的備用方式暗備用：是指不另設專門的備用變壓器，工作變壓器之間互為備用。這種備用方式，需要將每臺工作變壓器的容量加大，正常運行時均在輕載狀態下運行。廠用負荷較小，廠用工作變壓器的容量也較小時可采用這種方式，如水電廠和變電所通常采用暗備用方式。明備用：是指設有專門的備用變壓器，當某個廠用工作電源故障退出后，備用電源自動投入，恢復對該廠用母線段的供電。這種備用方式，備用電源容量應等于最大一臺工作變壓器的容量。大型火電廠廠用負荷很大，廠用工作變壓器的容量也很大，通常采用明備用方式。3.事故保安電源和交流不間斷供電電源⑴事故保安電源對200MW及以上的發電機組，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為保證事故狀態下安全停機，事故消除后又能及時恢復機組運行，應設置事故保安電源。

事故保安電源有以下幾種類型：①蓄電池組以及逆變器或逆變機組；②采用快速自動程序啟動的柴油發電機組；③對于300MW及以上的發電機組還應由110kV及以上電網引入獨立可靠的外部電源，作為事故備用保安電源。

⑵交流不間斷供電電源(UPS)由于快速柴油發電機組的啟動和切換需要時間，這短時的供電中斷對于某些保安負荷(如實時控制用的計算機等)也是不允許的，此時可由蓄電池經靜態逆變裝置或逆變機組將直流變為交流，向不允許中斷供電的交流負荷供電。由于目前生產的蓄電池組最大容量有限，所以需要柴油發電機組或外接電源配合工作。

(2)熱工儀表和自動裝置等要求不間斷供電的負荷，則由直流逆變器(每臺機組設置一段)供電，其電壓為220V。圖4-2為某電廠200MW發電機組的事故保安電源接線示意圖。(1)交流保安電源通常都采用380/220V電壓，每臺機組設置一段事故保安母線，采用單母線接線。每2臺發電機組設置1臺柴油發電機組作為事故保安電源。三、廠用電接線的基本形式

廠用電接線通常都采用單母線(或稱單母線獨立分段)接線形式，一段母線故障不影響其他母線段。⑴高壓廠用母線火電廠的高壓廠用母線一般都采用“按爐分段”的接線原則。因為鍋爐的耗電量很大，約占廠用電量的60％以上，按爐分段便于運行、檢修，能使故障影響范圍局限在一機一爐，不致影響正常運行的完好機爐。⑵低壓廠用母線大型火電廠亦按爐分段；水電廠按水輪發電機組分段；在中、小型發電廠和變電所中，則根據電廠的具體情況，廠用低壓負荷的大小和重要程度，全廠可分為二段或三段。當鍋爐容量為400t/h及以上時，每爐的高壓廠用母線至少設兩段(雙套輔機設備)，兩段母線可由一臺高壓廠用變壓器供電。⑶廠用公用母線段全廠公用性負荷，應根據負荷功率及可靠性的要求，分別接在各段母線上，做到盡量均勻分配。對于200MW及以上的大型機組，如廠用公用負荷較多，容量也較大，當采用集中供電方式合理時，可設置公用母線段。正常運行時，可由啟動/備用變壓器向公用母線段供電。第三節發電廠和變電所的廠（所）用電典型接線分析

一、火力發電廠的廠用電接線1.小容量火電廠的廠用電接線如圖4-4所示。該發電廠裝設有二機二爐。發電機電壓為6.3kV，發電機電壓母線采用分段單母線接線，通過主變壓器與110kV系統相聯系。因機組容量不大，大功率的廠用電動機數量很少，所以不設高壓廠用母線，少量的大功率廠用電動機M，直接接在發電機電壓母線上。小功率的廠用電動機及照明負荷，由380/220V低壓廠用母線供電。380/220V低壓廠用母線按爐分段，每段低壓廠用母線由一臺廠用工作變壓器供電，引接發電機電壓母線上。該電廠廠用電的備用電源采用明備用方式，備用變壓器接在與電力系統有聯系的發電機電壓主母線段上。2.中型熱電廠的廠用電接線圖4-5所示為某中型熱電廠的廠用電接線簡圖。該電廠裝設有二機三爐(母管制供汽)。發電機電壓為10.5kV，發電機電壓母線采用雙母線分段接線，通過兩臺主變壓器與110kV電力系統相聯系。高壓廠用工作變壓器T11、T12和T13分別接于主母線的兩個分段上。高壓備用電源采用明備用方式，備用變壓器T10也接在發電機電壓主母線上。采用明備用。

廠用低壓電壓采用380/220V。由于機組容量不大,負荷較小，廠用低壓母線只設兩段(每段又使用隔離開關分為兩個半段)，分別由接于高壓廠用母線Ⅰ段和Ⅲ段上的低壓廠用工作變壓器T21和T22供電。廠用低壓備用電源采用明備用方式，由接于高壓廠用母線Ⅱ段(該段上未接廠用低壓工作變壓器)上的廠用低壓備用變壓器T20供電。3.大型火電廠的廠用電接線⑴高壓廠用電系統的接線方案方案Ⅰ不設高壓公用負荷母線段，如圖4-6a所示。將全廠公用負荷（如輸煤、除灰、化水等）分別接在各機組A、B段廠用母線上。此方案的優點是高壓廠用公用負荷分接于不同機組的高壓廠用母線段上，供電可靠性高，投資省；其不足是由于高壓廠用公用負荷分接于不同機組的高壓廠用母線段上，機組的高壓廠用工作母線清掃時，將影響公用負荷。方案Ⅱ設置高壓公用負荷母線段，如圖4-6b所示。其特點是將全廠公用負荷分別接在公用廠用母線段Ⅰ、Ⅱ上，公用負荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線的清掃。

⑵300MW汽輪發電機組高壓廠用電系統接線圖4-7所示為某大型火電廠2×300MW機組廠用電系統接線。該電廠兩臺發電機均采用發電機—變壓器組單元接線，廠用電從主變壓器低壓側引接，高壓廠用工作變壓器采用無載調壓的低壓分裂繞組變壓器。從與系統有聯系的220kV母線上引接一臺有載調壓的低壓分裂繞組變壓器，作為電廠的啟動/備用高壓廠用變壓器。(3)單機容量為600MW及以上的特大型機組火電廠的高壓廠用電系統600MW及以上的特大型機組火電廠之高壓廠用電系統的電壓等級可選用:6kV一級(600MW)10kV一級(1000MW)10kV和3kV二級10kV和6kV(1000MW)二級四種方案，高壓廠用工作變和備用變的臺數可選擇一臺(600MW)或兩臺，電壓等級和廠用變的臺數要根據具體情況如發電機容量、短路電流大小、廠用負荷大小、電動機自啟動校驗、經濟性等論證確定。上圖為某1000MW機組大型火電廠高壓廠用電系統接線方案示例。發電機容量1000MW，機端電壓27kV，從發電機出口引接廠用高壓工作電源，2臺分裂低壓繞組變壓器，容量68/34-34MVA，電壓27/10/3kV，無載調壓變壓器。起動/備用變壓器從220kV電壓主母線通過2臺有載調壓分裂低壓繞組變壓器取得，起動/備用變壓器容量68/34-34MVA，電壓220/10/3kV，為2臺發電機合用。二、水力發電廠的廠用電接線圖4-9為一大型水電廠的廠用電系統接線示例。該水電廠有4臺大容量機組，均采用發電機—雙繞組變壓器組單元接線，其中發電機G2和G3的出口處只設隔離開關，在發電機G1和G4的出口處裝設斷路器和隔離開關。

1)低壓廠用電系統

采用380/220V電壓等級，按機組臺數分段，分別由接自發電機出口的廠用變壓器T21～T24供電。

2)高壓廠用電系統供給壩區閘門及水利樞紐的防洪、灌溉取水、船閘或升船機等大功率設施用電，設有兩段6kV高壓母線段，分別由專用的壩區變壓器T11和T12供電。壩區變壓器T11和T12采用暗備用方式，分別由＃1和＃4機組的主變壓器低壓側引接。這樣，在發電廠首次啟動或全廠停電時，仍可由系統通過主變壓器倒送功率向廠用電系統供給電能。

三、變電所的所用電接線圖4-10為某大型變電所所用電系統接線，380/220V低壓所用電系統采用單母線分段接線，且分為兩段。所用電源從主變壓器低壓側母線引接，通過兩臺所用變壓器T21和T22分別向兩段低壓所用母線供電，兩臺所用變壓器之間可以實現暗備用方式互相備用。為了進一步提高所用電系統的供電可靠性，還設有一臺專用的所用備用變壓器T20（其容量與一臺工作變壓器的容量相同），由所外35kV系統引接，作為低壓所用工作變壓器的明備用，并設置備用電源自動投入裝置，當工作變壓器故障退出運行時，備用變壓器自動投入運行。

第四節廠(所)用變壓器的選擇

一、火電廠廠用變壓器的選擇

1.火電廠的主要廠用電負荷火電廠的廠用電負荷包括全廠爐、機、電、燃運等用電設備，面大量廣，且隨各電廠機組類型、容量、燃料種類、供水條件等因素影響而有較大的差異。選擇廠用變壓器容量時，應根據負荷的運行特性，取不同的權重，既能滿足負荷要求又能避免容量選的過大。2.廠用負荷計算⑴換算系數法換算系數按下式計算(也可取表4-4所列的數值)式中K

m——

同時系數；

KL——

負荷率；η

——

電動機的效率；根據換算系數K和電動機的計算功率P(kW)，便可求得廠用計算負荷S(kVA)，即

S

=Σ(

K

P

)

——

電動機的功率因數。用電設備的計算功率P應根據負荷的運行方式及特點確定：對經常、連續運行和不經常、連續運行的電動機，功率P

N應全部計入，即

P

=

PN

對經常短時運行和經常斷續運行的電動機，其計算功率為

P

=

0.5

PN

對不經常、短時及不經常、斷續運行的電動機可不計入廠用變壓器容量，即

P

=

0對中央修配廠的計算功率，通常按下式計算P

=

0.14P∑+

0.4P∑5

P∑——全部電動機額定功率總和(kW)；

P∑5——其中最大5臺電動機額定功率之和(kW)。

在煤場機械負荷中，應對中、小型機械和大型機械分別計算：中、小型機械

P

=

0.35P∑+

0.6P∑3

卸煤翻車機系統P

=

0.22P∑+

0.5P∑5

輪斗機系統P

=

0.13P∑+

0.3P∑5

P∑3和P∑5代表其中最大3臺和最大5臺電動機額定功率之和(kW)。

照明負荷等于照明負荷安裝容量Pi(kW)與需要系數Kd(一般取0.8～1.0)的乘積，即

P

=

Kd

P

i

3.廠用變壓器的選擇⑴廠用變壓器的型式和電壓的選擇廠用變壓器的型式應滿足廠用電系統供電及設備選擇的要求。例如，大型機組一爐兩段，宜采用低壓分裂繞組變壓器，兩個低壓分裂繞組分別向兩段廠用母線段供電；也可選用兩臺雙繞組變壓器分別向兩段廠用母線段供電，為了限制廠用變壓器低壓側的短路電流，能合理選擇廠用系統的開關設備，一般要求選用阻抗大于10％的高阻抗變壓器。

廠用變壓器的一、二次側額定電壓應分別與引接電源電壓和廠用網絡電壓相一致。

⑵廠用工作變壓器容量選擇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，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。

廠用高壓工作變壓器容量選擇①當廠用變壓器為雙繞組變壓器時，其容量按下式計算ST≥1.1SH+

SL

式中SH——廠用電高壓計算負荷之和（按S

=Σ(

K

P

)計算）；

SL——廠用電低壓計算負荷之和（按S

=Σ(

K

P

)計算）。

②當廠用變壓器為低壓分裂繞組變壓器時，高壓繞組應滿足

Sts1≥ΣSC-

Sr

低壓分裂繞組應滿足Sts2≥SC

式中SC、Sr——

分別為廠用變壓器分裂繞組計算負荷和分裂繞組兩分支重復計算負荷。

廠用低壓工作變壓器容量選擇S

=

SL/

Kθ

式中SL——相應廠用低壓工作變壓器低壓側計算負荷（kV·A）；

Kθ——變壓器溫度修正系數。對安裝于屋外或由屋外進風的小間內的變壓器，一般取Kθ＝1，但宜將小間進出風溫差控制在10℃以內；對由主廠房進風的小間內的變壓器，當溫度變化較大時，隨地區而異，應適當考慮溫度的修正。

⑶廠用備用變壓器容量選擇廠用高壓（低壓）備用變壓器或啟動/備用變壓器的容量應與最大一臺廠用高壓（低壓）工作變壓器的容量相同。

第五節廠用電動機的選擇和自啟動校驗一、廠用設備的機械特性和電力拖動方程

1.廠用設備的機械特性發電廠中廠用機械設備的負載轉矩特性可歸納為兩種類型示。⑴恒轉矩負載：即該設備的負載轉矩(阻轉矩)M*m與轉速n*無關，M*m＝f(n*)特性為一水平直線，如圖4-10中直線1所示。火電廠中屬于這類機械的有碎煤機、磨煤機、絞車、起重機等。

⑵非線性轉矩負載：該類設備的負載轉矩與轉速的二次方或高次方成比例，如圖4-11中曲線2所示。非線性負載轉矩特性可用下式表示

M*m0——與轉速無關的摩擦起始負載轉矩標幺值，一般取0.15；

a——指數，與機械設備型式有關。M*m=0.15+0.85例如：通風型負載轉矩與轉速的二次方成比例，即⑶電力拖動方程電動機產生的電磁轉矩Me(N?m)克服機械負載阻轉矩Mm(N?m)后的剩余轉矩，便會使機械傳動系統產生加速運動，其旋轉運動方程為

電動機的機械角速度Ω(rad/s)

＝2πn/60。機組的轉動慣量J(kg?m2)常采用飛輪慣量GD

2(n?m2)來表示，即

Me＝Mm時，dn/dt=0，則n=0或n=常數，拖動系統(電動機)處于靜止或穩定運行狀態(等速旋轉)；

Me＞Mm時，dn/dt＞0，拖動系統處于加速狀態；

Me＜Mm時，dn/dt＜0，拖動系統處于減速狀態。

二、廠用電動機的類型及其特點

發電廠廠用電系統中使用的電動機有異步電動機、同步電動機和直流電動機三類。1.異步電動機異步電動機的機械特性是指電動機的電磁轉矩Me與轉速n之間的關系，即M*e＝f(n*)，如圖4-12所示。

異步電動機能夠順利啟動的條件是：1)電動機的啟動轉矩M*e0必須大于被拖動機械在n*＝0時的起始負荷阻轉矩M*m0；2)在啟動過程中的任一轉速下都應有M*e＞M*m，使剩余轉矩為正。直到電動機的M*e＝

f(n*)與被拖動機械的M*m＝f(n*)相等的穩定工作點上，如圖4-11中的1點或2點處，才能穩定運行。

異步電動機的特點：1)異步電動機的啟動，一般采用直接啟動方式。該啟動方式啟動轉矩大，啟動電流也大，會引起廠用系統電壓下降和電動機本身發熱，所以需進行啟動校驗。

2)鼠籠式異步電動機分為單鼠籠式（結構簡單，可靠，啟動電流大），深槽式和雙鼠籠式。后兩種具有啟動轉矩大、啟動電流小等較好的啟動性能。

3)線繞式異步電動機調速性能好，可采用轉子電路內引入感應電動勢實現串級調速，也可采用在轉子電路串接調節電阻，借調節電阻在一定范圍內調整轉速、啟動轉矩和啟動電流。2.同步電動機同步電動機有一套勵磁系統，可以工作在“超前”或“滯后”的不同工作狀態，調整廠用電系統的功率因數。同步電動機的轉矩與電壓成正比(異步電動機的轉矩與電壓的平方成正比)，對電壓波動不太敏感，運行穩定性好。但是，同步電動機的結構復雜、價格較高，且啟動、控制較麻煩。所以，在廠用電系統中，只在大功率低轉速的機械設備上有時采用。3.直流電動機直流電動機的特點是：借助調節磁場電流，可在大范圍內均勻而平滑的調速；啟動轉矩大；不依賴廠用交流電源。但其結構復雜、成本高、維護量大和工作可靠性較差。所以，直流電動機用于拖動對調速性能和啟動性能要求較高的廠用機械。三、廠用電動機選擇廠用電動機主要根據功率大小、啟動轉矩要求和調速要求進行合理選擇。(1)型式選擇廠用電動機一般采用交流鼠籠式異步電動機；對于反復、重載啟動或小范圍內調速的機械，如吊車，抓斗機等可選用線繞式異步電動機或同步電動機；對于要求在很大范圍內調節轉速或當廠用交流電源消失后仍要求工作的設備采用直流電動機。廠用電動機的防護型式應與周圍環境條件相適應：①屋內干燥無塵場所可使用開啟式；②空氣清潔而有滴落水滴的場所宜使用防護式；③塵埃較多、潮濕和水土飛濺的場所應使用封閉式；④有爆炸性氣體的場所要使用防爆式。(2)電壓、轉速和容量選擇電動機的電壓應與廠用供電網絡電壓相一致；電動機的轉速應滿足被拖動機械設備的要求；電動機的額定容量PN必須滿足在額定電壓和額定轉速下滿載工作的機械設備的軸功率Ps，并留有適當的儲備，即PN＞Ps

五、電動機的自啟動校驗1.電動機的自啟動及其意義和要求(1)電動機的自啟動當電源突然消失或廠用電壓降低時，一些重要機械的電動機并不立即斷開，電動機轉速就會下降(稱為惰行)，甚至停轉，若在很短時間(一般為1s左右)內，廠用電壓又恢復或備用電源自動投入，電動機從惰行又自動啟動恢復到穩定運轉狀態，這一過程稱為電動機的自啟動。

(2)電動機自啟動的意義重要廠用機械的電動機參加自啟動，保證了不因廠用母線的暫時失壓而使發電機組被迫停機。減少了停電造成的經濟損失，對電力系統的可靠、安全和穩定運行有重要意義。異步電動機的轉矩M*e與其端電壓的平方U*2成正比。最大轉矩M*emax約為額定轉矩M*e的2倍,即M*emax=2。當U*下降至0.7時，其相應最大轉矩變為(0.7)2×2＜1時，若電動機所拖動的機械為額定負載轉矩，即M*m＝1，則此時電動機受到制動而減速，進入不穩定運行區，最終停轉。電動機自啟動時電壓最低限值，也就是最大轉矩M’*emax等于額定負載轉矩（M*m＝1）的電壓，又稱為臨界電壓U*cr，即異步電動機的M*emax與電動機的型式和種類有關，約為1.8～2.4，所以臨界電壓U*cr為0.64～0.75，即電壓下降到額定值的64%～75%時，電動機就開始惰行。

(3)電動機自啟動時廠用母線電壓最低限值2.電動機的自啟動校驗自啟動時產生的問題：成組的電動機自啟動時，由于啟動電流較大，會引起廠用電母線電壓下降，電動機發熱。為什么要進行電動機的自啟動校驗：若參加自啟動的電動機數量過多、總容量較大，則啟動電流過大，將使電壓下降過多，電動機會過熱，將危及廠用電網絡的穩定運行以及電動機的安全，使自啟動失敗，造成發電機停機。因此必須進行電動機自啟動校驗，以保證廠用電母線電壓在要求的水平。

電動機自啟動校驗方法:有電壓校驗和容量校驗兩種。(1)電動機自啟動的廠用母線電壓校驗1)單臺電動機自啟動或成組電動機自啟動廠用高壓母線電壓校驗。圖4-16所示為一組電動機在廠用高壓母線上進行自啟動的電路及其等效電路。從等效電路可得如下關系

根據串聯分壓得自啟動開始瞬間，高壓廠用母線電壓為x*m—

參加自啟動電動機的等值電抗標幺值；

I*—

參加自啟動電動機的啟動電流總和的標幺值。

U*0—

電源母線電壓標幺值，電抗器供電時取1，無載調壓變壓器供電時取1.05，有載調壓變壓器供電時取1.1；U*1—

自啟動時高壓廠用母線電壓標幺值；x*t—

高壓廠用變壓器或電抗器的電抗標幺值:電動機的啟動電流倍數為K與啟動瞬間的電抗x*m的關系：

x*m=1/K。對于成組電動機，如果所有自啟動電動機取一平均的啟動電流倍數Kav，全部電動機的總容量為SmΣ(kVA)，廠用變壓器的容量為St(kVA)，則全部電動機經折算后的等值電抗標幺值（以St為基準）可寫為

代入得式中PmΣ——參加自啟動電動機總功率(kW)；

ηcosφ——電動機的效率與功率因數的乘積，一般取0.8；

2)電動機經高壓廠用變壓器和低壓廠用變壓器串聯自啟動廠用母線電壓校驗。圖4-17所示為廠用高、低壓變壓器串連，高、低壓電動機同時自啟動的等效電路。假設廠用高壓母線原已帶有負荷S

0，自啟動過程中S

0繼續運行。

廠用高壓母線電壓U

*1校驗。在圖4-17中，所有電壓、電流和電抗參數均以高壓廠用變壓器額定電壓、電流和容量為基準。

其中，U*2為廠用低壓母線電壓的標幺值；