发电厂在电力生产过程中,有大量以电动机拖动的机械设备,用以保证主要设备(锅炉、汽轮机、发电机等)和辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量,统称为厂用电。
厂用电的电量,大都由发电厂本身供给,且为重要负荷,其耗电量与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数,称为厂用电率。额定工况下,厂用电率的计算式为:
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式中:Kp为厂用电率(%);Sc为厂用计算负荷(kVA); cosφav为平均功率因数,一般取0.8;PN为发电机的额定功率(kW)。
厂用电率是发电厂主要运行经济指标之一。一般凝汽式电厂厂用电率为5%~8%,热电厂为8%~10%,水电厂为0.3%~2.0%。降低厂用电率可以降低电能成本,同时相应地增大了对系统的供电量。
厂用电负荷,根据该用电设备在生产中的作用和突然供电中断时造成危害的程度,可分为五类。
(1)Ⅰ类负荷。指短时(一般指手动切换恢复供电所需的时间)停电将影响人身或设备安全,使机组运转停顿或发电量大幅度下降的负荷,如给水泵、凝结水泵、送风机、吸风机等。接有Ⅰ类负荷的高、低压厂用母线,应设置备用电源。当一个电源断电后,另一个电源就立即自动投入。
(2)Ⅱ类负荷。指允许短时停电(几秒至几分钟),但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运转的负荷,如输煤设备、工业水泵、疏水泵等。对接有Ⅱ类负荷的厂用母线,应由两个独立电源供电,一般采用手动切换。
(3)Ⅲ类负荷。指长时间停电不会直接影响生产的负荷。如试验室和中央修配厂的用电设备等。对于Ⅲ类负荷,一般由一个电源供电。
(4)事故保安负荷。停机过程中及停机后一段时间内应保证供电的负荷。这类负荷停电将引起主要设备损坏,重要的自动控制失灵或推迟恢复供电。根据对电源的不同要求,事故保安负荷分为两种:①直流保安负荷,由蓄电池组供电,如发电机的直流润滑油泵等;②交流保安负荷,平时由交流厂用电供电,失去厂用电源时,交流保安电源(一般采用快速自启动的柴油发电机组)应自动投入供电,如200MW及以上机组的盘车电动机。
(5)不间断供电负荷。在机组启动、运行和停机过程中,甚至停机以后的一段时间内,需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷.如实时控制用电子计算机。不间断供电装置一般采用蓄电池组供电的电动发电机组或配备静态开关的静态逆变装置。
发电厂的类型及容量不同,厂用电的重要程度也有所差异。火电厂一般都设两台以上厂用高压变压器和厂用低压变压器,以满足对厂用负荷供电的要求。
厂用负荷及其供电网络,统称为厂用电系统,主要由厂用变压器(或电抗器)、厂用供电电缆、成套配电装置以及各类厂用负荷所组成。
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