2.300MW火电厂厂用电系统设计

摘要本毕业设计是对发电厂厂用电进行设计，主要运用发电厂电气部分、高电压技术、电力系统分析、电力系统自动化、电力系统继电保护等专业知识完成“发电厂厂用电的设计”，具体设计内容包括厂用电接线设计、负荷分析计算、变压器选择、电动机自启动校验，继电保护设计、配电装置设计、防雷设计、绘制厂用电接线图、继电保护二次回路接线图、绘制配电装置图。

本设计严格遵循发电厂电气部分的设计原则，并结合实际情况确定了厂用电母线电压等级确定为6KV，利用换算系数法进行负荷分析计算，变压器选择低压分裂三绕组变压器，确定了合适的短路点进行短路电流计算。

根据防雷保护要求确定避雷器；最后绘制了相关的图纸。

关键词：发电厂；变压器；继电保护；避雷器.1 厂用电的电压等级确定厂用电的电压等级是根据发电机的额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络的等因素，相互配合，经过技术经济综合比较决定的。

为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电压等级不宜过多。

在发电厂和变电站中，低压厂用电常采用400V，高压厂用电电压有3、6、10KV等。

为了正确选择高压厂用电的电压等级，需进行急速经济论证。

火力发电厂常采用3、6、10KV作为厂用电电压，发电厂中拖动各种厂用机械设备的电动机，容量相差悬殊，从数千瓦到数千千瓦，而且和电动机的电压和容量有关。

在满足技术要求的前提下优先采用电压较低的电动机，以获得较高的经济效益；而高压电动机，制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价格高、空载和负载损耗均较大，效率较低。

但是，结合厂用电供电网络综合考虑，电压等级较高时，可选择截面较小的电缆或导线，不仅节省有色金属，还能降低供电网络的投资。

本设计2x300MW发电厂厂用电设计采用6KV作为厂用电电压。

6KV电动机的功率可制造的较大，以满足大容量负荷的要求；6KV和3KV厂用电系统相比，不仅节省有色金属和费用，而且短路电路亦较小；发电机电压若为6KV时，可以省去高压厂用变压器，直接由发电机电压母线经电抗器供厂用电，以防止厂用电系统故障直接威胁主系统并限制其短路电流。

厂用电接线设计300MW汽轮发电机组高压厂用电系统有两种接线方案，如图所示。

(a)所示方案Ⅰ，不设6KV公用负荷母线，将全厂公用负荷分别接在各机组A、B段母线上；如图b所示方案Ⅱ，单独设置二段公用负荷母线，集中供全厂公用负荷用电，该公用负荷母线段正常由启动备用变压器供电。

方案Ⅱ的优点是公用负荷集中，无过度问题，各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。

其缺点是由于公用负荷集中，并因启动备用变压器要用工作变压器做备用，故工作变压器也要考虑在启动备用变压器检修或故障时带公用负荷母线段运行。

因此，启动备用变压器和工作变压器均较方案Ⅰ变压器分支的容量大，配电装置也增多，投资较大。

方案Ⅰ的优点是公用负荷分接于不同机组变压器上，供电可靠性高、投资省，但也由于公用负荷分接于各机组公用母线上，机组工作母线清扫时，将影响公用负荷的备用。

另外，由于公用负荷分接于2台机组的公用母线上，因此，在机组G1发电时，必须也安装好机组G2的6KV厂用配电装置，并启动备用变压器供电。

这两种方案各有优缺点，经过技术经济比较后选定方案Ⅰ。

火电厂主要厂用电负荷及其类别负荷类别设备名称电压（kv）额定容量（kw）台数汽轮机负荷电动给水泵 6 5500 2 循环水泵 6 1250 6 凝结水泵 6 315 4锅炉负荷和输煤负荷引风机 6 2240 4 送风机 6 1000 4 一次风机 6 300 4 排粉机 6 680 8 磨粉机 6 1000 8 凝结水升压泵6 630 4主汽机调速油泵6 350 1碎煤机 6 320 2 喷射水泵 6 260 2 1号皮带机 6 300 2 4号皮带机 6 300 2低压负荷机炉变压器1600（） 4 电除尘变压器1250（） 4 化水变压器1000（） 2 公用变压器1000（） 3 输煤变压器1000（） 3 灰浆变压器1000（） 1 负压风机房变压器1000（） 1 污水变压器315（） 2 修配变压器800（） 1 水源地变压器1000（） 2 照明变压器315（） 2厂用负荷的计算方法换算系数法)(KP S ∑= ϕηcos LM K K K =式中 S —厂用母线上的计算负荷，KV ·AP —电动机的计算功率，KWK —换算系数，可取表5-2所列的数值M K —同时系数 L K —符合系数η—效率ϕcos —功率因数表2-2 换算系数电动机计算功率确定对经常、连续运行的设备和连续而不经常运行的设备，即连续运行的电动机均应全部计入。

按下式计算N P P =对经常短时及经常断续运行的电动机应按下式计算 N P P 5.0=对不经常短时及不经常断续运行的设备，一般可不与计算0=P对中央修配厂的用电负荷，通常按下式计算54.014.0∑∑+=P P P式中∑P —全部电动机额定功率总和，KW5∑P —其中最大5台电动机的额定功率总和，KW煤场机械负荷中，对大型机械应根据机械具体情况具体分析确定。

对中小型机械，应按下式计算36.035.0∑∑+=P P P翻斗机 55.022.0∑∑+=P P P 轮斗机 53.013.0∑∑+=P P P式中 3∑P —其中最大3台电动机的额定功率之和，KW 对照明负荷计算式为 i d P K P = 式中 d K —需要系数，一般~ i P —安装容量，KW根据表、和负荷运行方式及特点计算如下 由公式S=)(KP ∑ ⅠA 段负荷KW P 7065315125055001=++=∑KW P 839030030026063020001360300100022402=++++++++=∑ KW P P S H 5.141968390*85.0706585.021=+=∑+∑=KW S 48501000100012501600=+++=∑KW S S L 5.41224850*85.085.0==∑=ⅠB 段负荷KW P 281531525001=+=∑KW P 785032063020001360300100022402=++++++=∑ KW P P S H 5.94877850*85.0281585.021=+=∑+∑=KW S 92803151000800315100010001000100012501600=+++++++++=∑ KW S S L 78889280*85.085.0==∑= 同理ⅡA 段KW P 7065315125055501=++=∑KW P 753063020001360300100022402=+++++=∑ KW P P S H 5.134657350*85.0706585.021=+=∑+∑=KW S 3850100012501600=++=∑KW S S L 5.32723850*85.085.0==∑=同理ⅡB 段KW P 281531525001=+=∑KWP 871030030026032063020001360300100022402=+++++++++=∑ KW P P S H 5.102188710*85.0281585.021=+=∑+∑=KW S 78403151000315100010001000125011600=+++++++=∑KW S S L 63857840*85.085.0==∑=厂用变压器的选择额定电压厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接出电压确定,变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致.各种变压器的台数和型式工作变压器的台数和型式主要与厂用高压母线的段数有关,而母线的段数又与厂用高压母线等级有关.当只有6kV 一种电压等级时，一般分两段；当10kV 与3kV 电压等级同时存在时，则分四段（10kV 和3kV 两段）。

当只有6kV 一种电压等级时，厂用高压工作变压器可选用1台全容量的分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供两段母线；或者选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供两段母线。

如出现10kV 和3kV 两种电压等级时，厂用高压工作变压器可选用2台50%容量的三绕组变压器，分别供四段母线。

厂用变压器的容量厂用变压器的容量必须满足厂用电负荷从电源获得足够的功率。

因此，对厂用高压工作变压器的容量应按厂用电高压计算负荷的110%与厂用电低压计算负荷之和进行选择；而厂用低压工作变压器的容量应留有10%左右的裕度。

1) 厂用高压工作变压器容量。

当为双绕组变压器时按下式选择容量L H T S S S +≥1.1式中H S —厂用电高压计算负荷之和 L S —厂用电低压计算负荷之和当选用分裂绕组变压器时，其各绕组容量应满足 高压绕组r C ts S S S -∑≥1 分裂绕组C ts S S ≥2式中1ts S —厂用变压器高压绕组容量，KV ·A2ts S —厂用变压器分裂绕组容量，KV ·AC S —厂用变压器分裂绕组计算负荷，KV ·A ，L h C S S S +=1.1r S —分裂绕组两支重复计算负荷，KV ·A2) 厂用高压备用变压器容量。

厂用高压备用变压器或启动变压器应与最大一台厂用高压工作变压器的容量相同；厂用低压备用变压器的容量应于最大一台厂用低压工作变压器容量相同。

3) 厂用低压工作变压器容量。

可按下式选择变压器容量L S S K ≥θ式中S —厂用低压工作变压器容量，KV ·AθK —变压器温度修正系数。

一般对装于屋外或由屋外进风小间内的变压器，可去θK =1，但宜将小间进出风温差控制在10C ︒以内；对由住厂进风小间内的变压器，当温度变化较大时，随地区而异，应当考虑温度进行修正。

厂用变压器容量的选择，除了考虑所接负荷的因素外，还应考虑：①电动机自启动时的电压降；②变压器低压侧短路容量；③留有一定的备用裕度。

4) 厂用变压器的阻抗变压器的阻抗是厂用工作变压器的一项重要指标。

厂用工作变压器的阻抗要求比一般动力变压器的阻抗大，这是因为要限制变压器低压侧的短路容量，否则将影响到开关设备的选择，一般要求阻抗应大雨10%；但是，阻抗过大又将影响厂用电动机的自启动。

厂用工作变压器如果选用分裂绕组变压器，则能在一定程度上环节上诉矛盾，因为分裂绕组变压器在正常工作时具有较小阻抗，而分裂绕组出口短路时则具有较大的阻抗。

5) 变压器选择计算ⅠA 段KW P P S H 5.141968390*85.0706585.021=+=∑+∑=KW S 48501000100012501600=+++=∑L ⅠB 段KW P P S H 5.94877850*85.0281585.021=+=∑+∑=KW S 92803151000800315100010001000100012501600=+++++++++=∑ KW S S L 78889280*85.085.0==∑= Ⅰ段重复容量负荷KW P 3151=∑ KW P 6302=∑KW P P S H 5.850630*85.031585.021=+=∑+∑=KW S 285012501600=+=∑KW S S L 5.24222850*85.085.0==∑=ⅠA 段分裂绕组负荷6.197385.41225.14196*1.11.1=+=+=L H C S S S KV ·A ⅠB 段分裂绕组负荷1832478885.9487*1.11.1=+=+=L H C S S S KV ·A 重复分裂绕组负荷33585.24225.850*1.11.1=+=+=L H C S S S KV ·A 高压绕组负荷64.34703358183246.19738=-+=-∑r C S S KV ·A 根据计算选择Ⅰ变压器本设计选用三绕组低压分裂变压器，电压比为18/6-6KV,短路电压为U K (%)=15,容量比为40/20-20MV ·A 。