电气系统.doc

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2X350MW机组电气系统概述

一、电气系统示意图：

发电机产生的电能，一部分经高压厂用变压器降压送至厂用电系统，一部分经励磁变降压送至励磁系统，绝大部分经主变压器升压后送至变电站（电气主接线），再通过输电线路送至电网。

二、电气主系统

1、220KV主接线系统

1）系统的作用：

电厂与电网的连接枢纽，汇集和分配本厂电能，也可将电网电能反送至电厂。

2）系统的主要组成设备：

由母线单元、馈线单元、电源单元组成，具体由以下设备组成：

母线、GIS、电流互感器、电压互感器、线路高频阻波器、二次系统（保护及自动装置、网络监控系统、五防机）

3）接线方式采用双母的接线方式。

2、发电机中性点接地方式

发电机中性点经隔离开关，消弧线圈接地。

在采用发电机通过消弧线圈接地的系统中，当线路的一相发生接地故障时，由通过消弧线圈的电感电流来抵消由线路对地电容产生的电容电流，从而减少或消除因电容电流而引起故障点的电弧，避免事故扩大，提高电力系统供电的可靠性。

消弧线圈的外与单相变压器相似，而内部结构实际上是一个带有铁芯的电感线圈，铁芯具有间隙，以便得到较大的电感电流，并使电感电流和所加的电压成正比。

消弧线圈通常具有分接头，可通分接头来改变电抗，从而改变消弧线圈的补偿电流。

3、封闭母线

当发电机容量为350MW时，由于发电机的额定电流、短路电流，以及单机容量在系统中所占的比重增大，因此对大容量发电机不仅有母线本身电动力问题、发热问题、还有母线支持，悬吊钢构架以及母线周围混凝土柱、搂板、基础内钢筋在交变强磁场中感应涡流引起的发热问题。

一旦母线短路，不仅一般露母线和绝缘子的机械强度很难满足，而且发电机本身也遭受损伤，并由此影响系统频率，安全供电以及系统的稳定运行。

为解决上述问题，采用能承受巨大短路电动力的特殊绝缘子；选用槽形、方管、圆管等形状的母线来改善母线的材料的有效利用，提高母线机械强度；采用人工冷却解决母线发热的问题；在母线附近避免使用钢构件或钢构件上装设短路环，在混凝土内的钢筋采用屏蔽隔磁以及在楼板上铺设铝板等措施降低感应发热，并采用分相封闭母线。

将带电的母线用外壳加以封闭保护，称为封闭母线。

发电机出线至主变入线采用三相离相封闭母线；而高厂变、启备变去6KV厂用III、IV段则用共相封闭母线连接。

5、电气主接线的运行方式

电气主接线的运行方式包括正常运行方式和非正常运行方式。

所谓正常运行方式是指：

#3、#4发电机组和电气设备全部投入运行的方式，所谓非正常运行方式是指当机组或电气设备停运检修或某些设备处于不正常运行状态下，电气主接线的运行方式。

在制定运行方式时，应按照下列原则。

1、出线和电源应运行在不同母线上

这是考虑到当任一线发生故障时，仅影响一部分电源和出线，当电网采用双回路供电时，更应将其分别接于不同母线，这样即使任一母线故障，对电力系统的环网运行不会造成影响而解列。

5.2高压备用厂用电源所引接的电源应与所备用的机组不在同一母线上。

这是考虑到当高压母线故障时，尽量减小对机组的影响。

5.3运行中尽量减少母联的运行电流

母联运行中随时有可能因各种原因而跳闸。

为了避免母联跳闸后对电网的潮流分布造成影响，其正常流过的电流越小越好。

这就要求正常运行时电源、负荷应尽量均匀分布，即使是正常运行中，由于方式变化而使母联的电流明显增加时，也应在条件允许的情况下尽可能及时重新调整。

三：

电气厂用电接线

1、高压厂用系统

高压厂用电接线电压等级采用6KV，中性点为不接地系统。

每台机组设一台高压厂用工作变，采用无激磁调压分裂绕组变压器，高压侧采用全连式分相封闭母线，由发电机出线分支引出；低压侧采用共箱封闭母线，分别接入每台机组设置的两段6KV母线。

两台机组设置一台高压起动/备用变压器，采用有载调压双绕组分裂变压器，高压侧接入220KV母线，低压侧6KV采用共箱封闭母线，分别“T”接接入两台机组的两段6KV母线。

机炉的双套辅机分别接在两段母线上，公用负荷分别接至两台机组的6KV母线上，不设高压公用母线段。

其优点是公用负荷分接于不同机组的变压器上，供电可靠性高投资省，但也由于公用负荷分接于各机组工作母线上，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两台机组的工作母线上，因此在#3机发电时，#4机6KV配电装置也须安好，并用启/备变供电。

主厂房外的辅助车间采用分区集中供电方式。

根据各专业的负荷情况确定低压变压器的设置。

空压机、电除尘、除灰及脱硫设施，采用集中配电间，分别由厂用6KV段供电源。

由于高压厂用工作变压器直接在发电机出口，支线短路电流大，且因采用封闭母线结构，故高压工作变压器高压侧也不设断路器和隔离开关，若高压工作厂变发生故障，将由发电机变压器组220KV断路器切除。

主厂房6KV开关柜采用金属锩装手车式高压开关柜，电源柜采用真空柜，馈线柜采用真空开关柜和高压真空接触器+高压熔断器（F-C）回路，真空开关柜

6KV馈线回路配置原则：

由真空开关供电：

≥1000KW的电动机和≥1250KVA的变压器

由F-C供电：

<1000KW的电动机和<1250KVA的变压器

2、低压动力中心（PC）的配置

主厂房380/220V厂用电采用单元制接线的供电方式，每台机组设两台汽机低压厂用变压器和两台锅炉低压厂用变压器，均为暗备用。

设置380/220V汽机A、B段（PC母线）和锅炉A、B段（PC母线），锅炉A、B段（PC母线），电除尘A、B段（PC母线），空冷设四台变压器，三用一备。

同时锅炉A、B段向保安段供电。

两台机组各设一台照明变压器，两台机组设两台低压公用变，为暗备用。

两台机组设两台低压化学变、输煤变。

3、马达控制中心（MCC）的配置

根据负荷情况，在负荷较为集中处设置马达控制中心（MCC），由对应的PC段供电，将75KW以下的电动机接于MCC段，75KW及以上的电动机接于PC段。

主厂房内低压变压器采用SC型干式变压器，380/220动力配电中心采用抽屈式开关柜，马达控制中心采用抽屈柜。

辅助厂房低压变采用SC型干式变压器、动力配电中心采用抽屈式开关柜，马达控制中心采用所屈柜。

4、事故保安电源

每台机组设置一套快速起动的应急柴油机组，作为本机组的事故保安电源，每台机组设置两段380/220V事故保安电源母线（A、B段），正常情况时分别由锅炉380/220V厂用电工作母线向保安段供电，在事故失去电源后，柴油发电机组快速自动起动对事故保安段供电。

事故保安段电源中性点接线方式与主厂房380/220V厂用电中性点接线方式一致。

为满足柴油发电机组启动要求和减少柴油发电机组的容量，当每台机组的厂用电消失时，事故保安负荷的投入应采用分批投入的方式。

5、交流不停电电源（UPS）

一、不停电电源的作用

随着电网内的发电机组向着大容量、高参数发展，机组的自动化水平也日益提高，各种自动控制系统和自动装置、保护装置已成为大容量发电机组安全运行必不可少的保证。

所以，目前在300MW机组上，已越来越多地广泛采用了各种先进的热工自动化控制保护设备和自动化仪表等，用以对运行中的机组进行自动控制、监测、调节和保护，这类设备由于十分重要，所以对供电电源的要求非常高，主要应符合以下几点：

1、供电电源不中断

大机组的热工自动装置、保护装置的供电电源运行中不能中断，有的设备供电电源中断几十毫秒，就不断正常工作，甚至在某些情况下中供电还会发生机组掉闸和重要设备损坏的事故，电源中断还会造成热工保护不起作用、控制系统失灵等问题危及机组的安全运行。

所以，供给这些设备的电源应保证在任何情况下不得中断，包括在机组正常运行时和事故停运时甚至在机组停机期间也不断中断供电。

需要指出的是，这里所讲的都是指采用交流低压电源（一般为交流220V电源）的热控装置。

对于采用直流电源的装置，由于电厂都设有直流蓄电池组，所以采用直流电源已能保证对其供电的需要。

2、供电电源的品质合格

除要求电源不中断外，为了保证计算机和自动控制系统的正常工作，供电电源的电压波动不得过大，电源频率应稳定，电压波形不应有大的畸变。

不停电电源系统就是为满足上述要求而设置的。

它是大型火力发电机组的交流保安电源设施这一，又称不间断电源，简称UPS。

二、不停电电源所带的负荷

不停电电源的负荷在规程中称为“OI”类负荷。

它的定义为在机组运行期间，以及停机（包括事故停机）过程中，甚至在停机以后的一段时间内，需要进行连续供电的负荷。

这种负荷主要是：

1、机组计算机系统电源；

2、机组的热工保护联锁装置；

3、汽机的电调装置；

4、程序控制装置；

5、主要的热工测量仪表；

6、电气仪表的电源；

7、动装置变送器电源；

8、某些电气控制电源；

每台机组设置静止型交流不停电电源装置（UPS），采用全套进口的静态逆变装置，由整流器、逆变器、静态转换开关、隔离变压器、稳压调压器和馈线柜等组成。

交流不停电电源装置，交流输入电压为三相三线380V±10%，50Hz，输出交流电压为单相220V，50Hz，正常运行时由事故保安段供交流380电源给整流器，经逆变器逆变后由静态开关向负荷供电。

当事故停电失去交流电源时，或整流器发生故障时，由单元机组220V蓄电池组经逆变后向负荷供电。

若逆变器故障，静态开关自动切换至旁路系统，由事故保安段经隔离变压器、稳压调压器、静态开关向负荷供电。

电力网络采用微机监控系统时设置一套静止型交流不停电电源装置（UPS），为在网络控制搂布置的网络计算机监控系统（NCS）中央层，计量柜等设备提供可靠电源输出交流电压为单相220V，50Hz，容量为5KVA。

另设置一套静止型交流不停电电源装置为网络继电器室布置的网络计算机监控系统（NCS）间隔层设备。

系统保护柜、故障录波器柜等提供可靠电源，输出交流电压为单相220V，50Hz，容量为5KVA。

6、直流电系统和发电机励磁系统

1、每台机组装设三组蓄电池，其中两组为控制负荷专用的蓄电池，电压为110V，一组为动力负荷和事故照明专用的蓄电池，电压为220V，各蓄电池组均按无端电池设计。

蓄电池选用阀控密封铅酸蓄电池，充电设备采用高频开关电源设备，每台机组的110V直流系统的两组、蓄电池各配置一台充电设备，充电设备的充电模块采用N+1垫备份方案，每台机组220V直流系统的充电设备采用一台蓄电池组配置一台充电设备，充电模块为N+1垫备份方案。

每台机组110V直流系统采用单母线分段接线，两组直流母线间设联络开关。

每台机组220V直流系统采用单母线接线，两台机的蓄电池及两台机的充电器分别接于两组220V直流母线上，两台机的220V直流母线间设有联络开关，各直流系统及直流分电屏设有微机直流接地绝缘监察装置。

2、网络直流系统

7、照明和检修网络

正常照明网络电压为交流380/220V；交流事故照明网络电压为380/220V；直流事故照明网络。

主厂房采用照明，检修与动力分开供电的方式。

每台机组设一段正常照明配电中心，每段配电中心分别由一台照明变压器供电，作为两台照明变压器的备用。

为了保证照明回路和电压质量，设有载调压器。

辅助厂房采用照明检修与动力合并的供电方式。

由其附近的380/220V电动机控制中心供电。

事故照明采用以交流事故照明为主，直流事故照明为辅的方式，直流事故照明仅在集中控制室和柴油发电机室设置。

主厂房内交流事故照明，正常情况下由380/220V照明段供电，当工作段失去电源时切换到柴油发电机组供电。

集中控制室和柴油发电机室直流事故照明，由蓄电池系统供电，正常时不运行，当正常照明电源故障时，自动切换到蓄电池直流母线供电。

8、厂用电系统运行规定

16kV厂用电的切换应在机组运行稳定、负荷50MW左右进行；

26kV厂用电正常倒换电源时，须先调整启备变分接头，使待并开关两侧的电压差＜5％，必要时还可调整发电机无功达到电压差要求；

36kV厂用段工作电源与备用电源之间设有快切装置，厂用电源切换通过快切装置进行；

4厂用电系统因故改为非正常运行方式时，应事先制定安全措施，并在工作结束后尽快恢复正常运行方式；

5系统PC段进行电源切换时，应采用瞬停的切换方法：

先断开要停电的电源开关，然后合上该段的联络电源开关；

6MCC盘进行电源切换时，应采用先断后合方式，在就地盘上将刀开关切至备用电源；

7电源切换瞬间将失电，在切换前应检查PC段和MCC盘所带负荷的运行情况，以防影响机组的安全运行。

四、电气二次系统

1、电气系统在主机 DCS 的监控  

采用炉、机、电一体化集中控制方式，两机一控，电气系统主要设备以硬接线方式纳入主机 DCS 监控。

  纳入主机 DCS 监控的电气设备主要有：

发电机—变压器组；高压厂用工作变压器；高压起动/备用变压器；主厂房内低压变压器；厂用6kV 工作段；厂用 400V PC 段；柴油发电机组及保安电源；主厂房直流系统及不间断电源；电气专用自动装置等源；电气专用自动装置等。

设置电气及热工合用的紧急操作台，在紧急操作台上设置下列后备操作手段：

发变组断路器紧急跳闸按钮  灭磁开关紧急跳闸按钮  柴油发电机组起动按钮  

2）微机网络监控系统  

在开关站区域设网络电气继电器室。

  配置微机网络监控系统（NCS），以微机监控系统为手段完成对整个开关站电气系统的监视、测量、控制和运行管理。

  NCS 配置微机五防系统，设独立的微机五防工作站。

  纳入 NCS 监控的电气设备主要有：

220kV 母线设备、110kV 线路设备、发变组及起/备变高压侧隔离开关、接地刀闸；开关站直流系统及不间断电源；电气专用自动装置等。

此外，还有发变组及起/备变高压侧断路器的位置信号和必要的测量。

  NCS的主要作用如下：

a.对电厂升压站所有电气设备的监测、控制、保护和信息管理，真正实现电气系统自动化，提高运行和管理水平； 

b.对升压站的监控和远动功能，配置远动服务器可进行全站范围内的程序化顺控操作，操作命令及闭锁逻辑可自由定制； c.可以记录一些报警信息以及事故顺序记录（类似DCS的事故追忆功能）；d.其它辅助作用如电能测量、时钟同步、系统自诊断及自恢复、操作管理等等。

3）电气系统在辅控网的监控    

4）继电保护  

 220kv开关站、发电机变压器组（包括高厂变、励磁变）、高压起动/备用变电气量保护按双重化配置。

  高压厂用系统（低压变、6kV 电动机）采用装于 6kV 开关柜内保护、测控通信合一的微机型综合保护装置。

  发变组（包括高厂变、励磁变）设置双套完整、独立的电量保护，即交流电流、电压、直流电源彼此独立。

每台机组设置一面保护试验电源柜。

6kV厂用系统选用微机型综合保护装置。

低压厂用系统PC段低压电动机及馈线采用装于低压开关柜内的智能脱扣器作为保护装置。

MCC段低压电动机及馈线采用热继电器保护。

发电机变压器组、高厂变及起/备变保护布置于主厂房内的电气继电器室内。

厂用系统保护装置安装在相应的开关柜内 

5） 自动装置  

每台机组配置一套微机自动准同期装置（采用南京南瑞继保电气有限公司产品RCS-9659 准同期装置）、一套发变组专用的故障录波装置。

高压厂用工作电源系统设置厂用电源快切装置（采用南京南瑞继保电气有限公司产品PCS-9655厂用电源快切装置）。

   全厂时间同步系统  

本工程配置一套全厂统一的主备式时间同步系统，授时源同时采用北斗、全球定位系统。