300MW发电厂厂用电设计

300MW发电厂厂用电设计

张玉辉

福建福清核电有限公司， 福建 福清 350318

摘要：本次设计着重讲述发电厂厂用电的设计，相应的介绍了厂用电选择的基本方案和方法。

发电厂是电力系统中的重要组成环节，它将直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是电力系统存在的基础。合理的厂用电设计对于电厂来说非常重要。电气设备的合理选择与校验对电厂的安全性、经济性、可靠性是必不可少的。进一步提高工作人员的素质，研发并制造更好的电力设备亦能提高电力系统的可靠性。

关键词：发电厂；厂用电设计

1 厂用电设计

1.1 负荷

发电厂和变电所的自用电，是指发电厂在生产电能过程中，为了保证主体设备（锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和辅助设备的正常运行，发电厂或变电所自身所使用的电能，一般简称自用电。

1.2 火电厂的主要机械负荷

在发电厂中，为保证主体设备比如发电机、汽轮机或水轮机、锅炉等的正常运行，需要很多机械为其服务。这些机械称为自用机械或厂用机械。不同类型的发电厂有不同的自用机械。

1.3 火电厂的主要自用机械

煤场和输煤系统的机械：抓斗起重机、破碎机、筛分机械、输煤皮带等。

制粉机械：给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、引风机、螺旋输煤机等。

锅炉的附属机械：引风机、送风机、一次引风机、二次引风机、三次引风机等。

汽轮机的附属机械：顶轴油泵、除氧器中继泵、交流润滑油泵、凝结水泵、射水泵、循环水泵、给水泵等。

保证变压器冷却的机械：变压器冷却引风机、强迫油循环冷却油泵等。

其他厂用机械：通信设备用电和化学技术出路车间的附属机械、热电厂热网的给水泵、热网凝结水泵、备用励磁机、疏水泵、化学净水处理设备、电气除尘等。

1.4 自用电负荷的分类

根据自用机械在生产过程中的作用及突然供电中断时，对人身、设备、生产的影响即它在电厂生产过程中的重要性可分为下列几类：

Ⅰ类负荷

Ⅰ类负荷至短时停电，会影响人身安全，造成贵重设备损坏，使生产停顿或发电量大量下降等严重后果的自用负荷。

对Ⅰ类负荷的要求：应由两个独立的电源供电，并保证当一个电源消失后，另一个电源要能立即自动投入继续供电。所以要求Ⅰ类负荷的电源要求配置备用电源自动投入装置。

Ⅱ类负荷

Ⅱ类负荷指允许短时停电（几秒至几分钟），经人工操作恢复供电后，不会造成生产絮乱的自用负荷。

对Ⅱ类负荷的要求：应由两个独立的电源供电，一般备用电源可以采用手动切换方式投入。

Ⅲ类负荷

Ⅲ类负荷指较长时间（一般是几小时）停电不会直接影响发电厂生产的负荷。

不停电负荷

不停电负荷及机组启动、运行到停机全过程中以及停机后的一段时间内，需要进行连续供电的负荷。

事故保安负荷

事故保安负荷是指发生全厂停电时，需要继续供电的负荷。这些负荷一般是为了保证锅炉的安全停运、事故过后能很快地重新启动，或者是为了防止危及人生安全等原因而设置的。

厂用电率

发电厂在一定时间内，厂用电所消耗的电能占同一时期内发电厂总发电量的百分数，称为发电厂非厂用电率（K_cy），其计算公式如下：

×100%

式中A_cy——发电厂的厂用电量，kw.h

A_G——发电厂的总发电量，kw.h

厂用电率是衡量发电厂经济效益的只要指标之一。原则上要求尽量降低厂用电量，增加对系统的供电量，以提高发电厂的经济效益。发电厂类型不同，自用负荷的大小也不一样，一般热电厂比水电厂大得多，水电厂的厂用电率为0.5%~2.0%，热电厂的厂用电率为8%~10%，凝汽式火电厂的厂用电率为5%~8%.

厂用电压等级

按发电机容量、电压决定高压厂用电压

容量60MW及以下、发电机电压10.5kV时，可采用3kV。

容量在100~300MW，宜采用6kV。

容量在300MW以上，当技术经济合理时，可采用两种高压厂用电压。

因此本次设计的电厂厂用电压为6kV。

厂用供电电源及其引接方式

在发电厂中，为了保证厂用电供电的可靠性，一般除了需要设置工作电源外，同时还要设置备用电源、启动备用电源和事故保安电源。下面分别介绍各种电源及其取得方式。

厂用电工作电源及其引接方式

1）发电机额定功率为125MW及以下时，一般采用单元接线，高压工作电源一般由主变压器低压侧引接，供给本机组作为自用负荷。一般在厂用分支母线上安装断路器，也可满足动稳定要求的隔离开关或链接片的接线方式。

发电机额定功率为200MW及以上时，一般采用扩大单元接线，这时常用电源一般从发电机出口或主变压器低压侧一节。由于发电机容量为200MW及以上的发电机组引出线及厂用分支采用封闭母线，封闭母线发生相间短路故障的机会很少，因此厂用分支可不装设断路器，但应有可拆连接点以便满足检修调试的要求。

（2）启动备用电源的取得

当故障电源故障时，应由备用电源继续向厂用负荷供电。启动电源是厂用工作电源完全消失时，保证继续重新启动的厂用电源。一般容量在200MW及以上机组需设置启动电源。为充分利用启动电源，通常启动电源也兼做备用电源。高压厂用备用变压器或启动备用电源的引接应遵循以下原则：

当设有发电机电压母线时，可由与工作电源不同的分段上引出。

当无发电机电压母线时，由与电力系统连接可靠的最低一级电压母线上引出，或有联络变压器的第三（低压）绕组引出，并保证在发电厂全停的情况下，能从外部电力系统取得足够的电源。

因为此次设计的电厂周围不知道有没有其他电厂或变电站，因此启动备用变压器的引接线从220kV电压等级的母线上引出。厂用电源的接线直接从发电机的出口引出。

厂用变的容量S

S=300×（5%~8%）/0.85×1.1=19.41~30.02MVA

启动备用电源也是为厂用电提高电源的，因此起备变压器的容量和厂用变压器的容量一样大，及S最大为30.02MVA。

所以选择出厂用变压器和起备变压器的型号分别如下：

厂用变压器;SFPF˗31500/18

启动备用变压器：SFPF3-31500/220

厂用电接线

单母线分段

单母分段分析：

优点：

用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。

当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。

扩建时需要向两个方向均衡扩建。

使用范围

电压等级为6～10kV，出线回路数为6回及以上时，每段容量不宜超过25MW。

电压等级为35～60kV，出线回路数为4～8回时。

电压等级为110～220kV，出线回路数为3～4回时

厂用电接线为：单母线分段接线

参考文献：

《发电厂电气部分课程设计参考资料》 天津大学

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分） 西北电力设计院

《发电厂变电站电气设备》 重庆大学出版社 黄益华主编

《电力系统》 重庆大学出版社 李霜主编

《电力工程电气设备手册》（电气一次部分） 中国电力出版社

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