火电厂高压厂用电二次设计探讨

南京龙源环保有限公司 刘 旭



火电厂高压厂用电二次设计探讨

南京龙源环保有限公司 刘 旭

【摘要】由于社会经济发展迅速，我国变压器、发电机单机容电量不断增大，电力系统设计也在不断发展。在电力系统中，火力发电厂占非常重要的地位。火力发电厂的建造价格非常昂贵，电力系统的运行随时会因为其发生故障而停止。所以，对于火力发电厂的测量、控制、继电保护等回路的设计，可以保障电力系统正常供电。其中，二次设计厂用电更是至关重要的，因此，针对其多样性和复杂性，简要介绍了整定厂用电的保护装置和接线，并分析和研究了厂用电容量、切换母线保护以及对于高压厂的接地方式。

【关键词】高压厂用电；继电保护；接线；二次设计

当代的火力发电厂为了实现采用计算机操控和在生产过程中自动化的要求，将许多厂用机械作为主要设备，并将自动监控设备作为它们的辅助设备，而这些机械设备经常需要移动，火力发电厂大都是利用电动拖动这些常用机械。所以，这些自动监控设备、电动机和计算机都需要供电，而这种电厂自己需要使用的供电系统被称作厂用电。因此，厂用电系统的接线合理与否，是保证发电厂的安全运行以及经济实用的重要因素，也是厂用负荷连续供电的重要保证。由于电厂内部操作频繁、厂用负荷过多而且分布广泛和工作环境比较差等原因，导致电厂事故中厂用电事故占的比例很大。而且，因为厂用电接线的连接错综复杂和机械设备的移动可能会与主系统不同步，或者主系统没有设备移动那么频繁等原因，导致容易考虑不周的现象，遗留下一些不易察觉的事故隐患。所以有必要将厂用电系统的安全运行和合理设计作为重要研究对象。相对于其他继电保护的装置的目的，发电厂的厂用电的继电保护也是一样的，就是尽量减少影响范围，快速切换，准确反应，以及保护设备和人身安全。

1　厂用电接线的设计要求

厂用电接线总体设计应该符合全厂发展规划。其中除了按照施工的要求、经济和检修、安全正常运行、灵活、维护方便、可靠等一般要求外，还需要满足：

（1）各个机组的厂用电必须是独立的。在任何情况下，厂用电接线的其中任意一台机组出现故障停止运行或者它的辅助机械出现电气故障都不会使其他机组受到影响，而且要求因为厂用电故障而停止运行的机组可以在短时间内恢复运行。

（2）交流的事故保安电源的设置应该足够。保证在全厂突然停电时，保安电源能够自动投入和快速启动负荷供电。此外还需要设计交流的不间断电源来达到负荷电能质量的指标，它能保证计算机和某些热负荷的用电。

（3）对于连续施工和分期建设，应该充分考虑厂用电的各种易遗漏的问题，及其运行方式，尤其是公用负荷供电易出现的影响，尽可能的减少甚至避免更换设备和改变接线。

（4）厂用电的主供电电源和备用电源的接线必须能够供应各机组以及全厂的运行和安全供电。

（5）全厂的公用负荷要分散开，分别接入公用的负荷母线和不同机组的不同的厂用母线。在所有的厂用电接线里，不应该存有会使发电厂切断两个或两个以上机组的故障点，更不可以有使全厂停电的故障点。

2　高压厂内用电的切换

在实际情况中，对于用电的切换，备用电源自投的成功率较低，因为在合闸的那一瞬间冲击电流太大，甚至超过了过流保护的整定值，使其出现过流保护动作，导致切换失败。因此，实际中选择切换方式应该按照本厂实际情况。

厂用电切换必备的外部条件：

（1）两个切换的电源电压间不能有太大的相角差，但是可以有小于等于20度相角差。

（2）应具备的供电电源必须是两个独立的且出自同一个系统的电源：备用电源和工作电源。

（3）需有快速断路器。真空断路器使用比较广泛，有40～80ms左右的合、分闸时间，比分闸时间较长的少油式断路器更适合用在厂用电的切换上。

高压厂用电有正常切换、并联切换、事故切换、同时切换、串联切换、快速切换和慢速切换七种切换方式。

（1）正常切换：指在正常运行过程中，因为运行需要,厂用母线在两个供电电源之间切换。没有特殊的对切换速度的要求。

（2）并联切换：指在厂用母线在两个供电电源之间切换的期间里，出现备用电源和工作电源短暂并联运行的状况。优点：厂用电被保证连续供给；缺点：并联短路期间，电容量增大，需要断路器的断流能力有所提高。不过，因为短路时间很短，事故发生概率很小，所以被广泛使用于正常切换中。

（3）串联切换：就是在断电切换时，一个电源被切除，另一个电源才投入使用。一般备用电源的断路器形成的合闸回路是由被切除的那一个电源的断路器所拥有的辅助触点来接通的，串联切换中厂用母线会有断电时间，而其时间长短是跟断路器形成合闸回路的合闸速度有关。它的优缺点正好相反于并联切换。

（4）事故切换：指因为单元接线里高压厂使用的发电机、汽轮机、变压器等机械设备发生事故，切除厂用母线的供电电源，需要备用电源快速自动投入使用保证快速安全切换。

（5）同时切换：指供电电源切除的同时备用电源的投入的脉冲信号发出。

（6）快速切换：指在母线残压跟投入的电源电压之间的相角差低于规定的合闸冲击电流时就投入使用备用电源。

（7）慢速切换：主要指残压切换。慢速切换一般是快速切换的备用切换。

3　高压厂内用电的接地

高压厂用电根据接地电容的电流大小来选择接地方式，如果电流小于10A，可用不接地的方式，也可用经高电阻的接地方式；如果电流大于10A，可用经过消弧线圈或者并联高电阻消弧线圈的接地方式，或者使用经过中电阻的接地方式。而接地方式及其使用范围有：

（1）中性点的不接地的方式 。在厂用系统出现单相接地故障的时候，三相线电压相对平衡。当接地电容电流比10A小的高压厂的用电系统适合使用这种方法。

（2）中性点的直接接地的方式。其中性点经过合适的电阻接地，能够抑制单相接地发生故障时不是故障相的流过电压倍数小于额定相的电压的2.6倍，当接地的电容电压超过10A时，适合使用这种方法。

（3）中性点过消弧线圈的接地方式。在厂用电的系统出现单相接地故障的时候，为补偿电容电流，限制综合电流为小于等于10A，来实现继续供电和自动息弧的目的，适用大机组接地的电容电流超过10A的情况。

4　结束语

在发电单位中，实际运行工作里的厂用电使用并不是太陌生的概念，而且，在工作中全线贯穿，在我们的生活中尤为重要。对于本文的分析研究，希望可以让人们能够更好的了解高压厂内用电的接线原理和方式，提高工作效率，在安全运行的基础上增加创新意识，通过对原理的了解，能更好的进步，让我们的电力系统更进步，发展好火力发电厂。在社会经济发展快速的当今时代，发电事业需要进步，发电事业不能落后于其他产业。为发电事业抛砖引玉，促进同行的交流，为发电单位安全、稳定运行、高效奠定基础。

参考文献

[1]孙恩涛,贾强编.浅谈微机型备用自投装置在发电厂中的应用[J].企业技术开发,2012,2.

[2]钟齐勇主编.抽水蓄能电厂厂用电倒换控制逻辑研究[A].全国大中型水电厂技术协作网第十届年会论文集[C],2013.

[3]王辑祥,王庆华,梁志坚编.电气接线原理及运行[M].北京:中国电力出版社,2012,8.

[4]肖亮.某火电厂低压厂用电自启动系统升级设计与应用研究[D].华北电力大学,2014.