负荷,算出多台翻车机系统周期内平均负荷的平均值Sav?。通过下式就可以得到翻车机系统的计算功率
P?KsimSav?/K (2-17)
式中 Ksim——同时率,同式(2-8);
K——换算系数,同式(2-8)。 将此值换算成计算功率二项式,可得
P?0.22P??0.5P?X (2-18)
2)斗轮机的计算功率。目前在电厂常用的斗轮机主要有悬臂式斗轮机和门式斗轮机两种类型。斗轮机作为一个整体的用电负荷,至少由近20个不同的设备、设施组成。以测量多台斗轮机发现,各分项设备的单独换算系数KZ(表达式见(2-8)值相差很大,如用二项式表示更能反映实际负荷情况,则
悬臂式斗轮机 P C?0.13P??0.3P?X (2-19)门式斗轮机 PC?0.1P??0.5P?X (2-20) (7)电气除尘器的计算负荷SC。随着人们环保意识的提高,绝大多数大中型电厂都安装了用电量很大的电气除尘器。
在电气除尘器中,高压硅整流设备和套管磁瓶加热器的容量占了除尘器总功率的95.9%,并且都是连续运行的负荷,剩下少量负荷因不经常断续或容量太小可忽略不计。故在设计中可仅考虑连续运行负荷的容量。经测量统计,可控硅整流装置的K值约在0.45~0.75之间,其他用电负荷如石英套管及拉杆磁瓶加热器的K值为1.0。将上述结果组成二项式,为
SC?KP???PN (2-21)
式中 K——可控硅整流设备的换算系数,取0.45~0.75;
P?——可控硅高压整流设备额定容量之和(kW); ?PN——电加热设备额定容量之和(kW)。
(8)照明系统的计算负荷SC。按照明专业的规定,照明系统的计算负荷为
SC??(KsimPA1??) (2-22) cos?式中 PA——照明安装功率(kW);
cos?——功率因素,对白炽灯、卤钨灯,cos?=1对气体放电灯,cos?=0.6;
a——镇流器及其他附件损耗系数,白炽灯、卤钨灯为0,气体放电灯为0.2; Ksim——照明负荷同时系数,见表2-7。
表2-7 照明负荷同时系数Ksim 工作场所 汽机房 锅炉房 主控制楼 运煤系统 0.8 0.8 0.8 0.7 Ksim值 正常照明 事故照明 1.0 1.0 0.9 0.8 屋外配电装置 辅助生产建筑物 办公楼 道路及警卫照明 工作场所 0.3 0.6 0.7 1.0 Ksim值 正常照明 事故照明 — — — — 0.3 0.3 0.8 屋内配电装置 其他露天照明 — 如取Ksim=0.8,分别用cos?=1、cos?=0.6代入式(2-22),并将其改成式(2-7)的形式,得
SC??(0.8PA)(cos??1) (2-23) SC??(1.6PA)(cos??0.6) (2-24)
要指出的是,上述数据虽然规定在我国的照明有关设计规程中,但是在实际使用时,总是发现按此式计算的负荷比实际负荷要大许多。比较计算式(2-7)可以看出,式(2-23)和式(2-24)中的常数0.8和1.6即是式(2-7)中的K值,尤其是对于气体放电灯,其K值更比式(2-7)大2倍以上。从实际运行情况看,照明负荷的K值取0.8~1.0已足够。当照明负荷于其它负荷合用一个电源时,可取较小值。当照明负荷单用一个电源时,可取较大值。表2-7中的同时率可作为计算照明具体回路时使用。
(9)影响K值的因素。由于K值是一个反映各种负荷在运行时互相间关系的统计数值,所以不可避免地将受到电厂运行方式的较大影响。在设计中如能较灵活地根据实际情况应用K值,则可使计算值更接近于运行值,并可能在电源容量的选择中节约较大投资。
根据调查,影响K值的主要因素大致如下:
1)不需同时运行的同组设备(如互为备用的设备)同时运行。某些电厂为避免备用设备投入时的波动,或是因实际运行要求与设计工况不同,将互为备用的设备都投入了运行,使每个设备的负荷率大幅度下降,造成厂用电系统K值较低的情况。此现象大都出现在制粉系统。
2)某些设备按季节或昼夜的不同,不需要经常运行。这主要集中表现在输煤及上煤系统中。由于进煤、上煤时间较为集中,因此输煤厂用变压器的大负荷仅在一段时间内出现,而平时大多数时间均为极小负荷运行或干脆停运。因此,如将邻近与输煤负荷运行特点不同的设备也接入输煤变压器,使该变压器的负荷率提高,对于降低电压低压变压器总容量可能大有好处。
3)燃料品种、品质的变化。如某厂燃煤发热量较设计值低,为满足锅炉出力要求,磨煤机满载运行,在实测中该厂磨煤机的K值达到0.95左右。而另一电厂又因为实际燃煤的发热量较设计值高,加之个别设备选择容量又偏大,所以在实测时K值变小,排粉机的K值甚至只有0.19,致使该厂辅机的实际K值仅为0.62~0.68。由此可见,获得正确的煤质资料并合理地使用资料,是降低厂用电率的一个重要因素,所以各方对于电厂建设的前期工作都应予以充分的重视。
4)辅机选型时所留裕度太大。这种现象往往发生在国内设计安装首台新型机组的电厂中,由于设计经验不足,为保证安全运行,各重要辅机容量的安全系数都取得较大,从而使全厂的厂用电K值都显得较低。
影响K值的因素还有不少,总的来讲,只有当各辅机选择和运行都近似于设计工况时,
其K值才能与设计值比较接近。反过来也说明,设计时应认真选取和研究煤质、水质等资料及机组的运行情况,使设计与实际运行工况间的差距减少,以保证机组安全、经济运行。
(10)初步设计阶段的厂用负荷计算。在工程的初步设计阶段,由于各工艺专业仅确定主要的系统流程原则,不可能将所有的厂用电负荷都开列出来。尤其是低压设备,涉及范围广,数量多,受外界影响大,无法在初步设计阶段完全预见,因此仅按此阶段的负荷资料来选择低压厂用变压器的容量是欠妥的。
在初步设计时,低压厂用变压器容量的计算往往是参照各工艺专业的电动机负荷情况,再比照类似电厂按经验值留有一定的裕量来估算,这样就不能完全按上述第三点的要求计算高压厂用变压器的负荷。建议在初步设计阶段按表2-8所列K值换算,将低压厂用变压器容量直接换算后计入高压厂用变压器负荷。
表2-8 初步设计时低压厂用变压器的K值
机组容量(MW) 低压厂用变压器 低压公用变压器 两台厂用变压器互为备用②的PC-MCC接线方式 照明变压器 ①①≤125 0.9 0.9 — 0.8 200 0.8 0.75 0.6 0.8 ≥300 0.75 0.75 0.6 0.8 ① 为常规的中央盘—车间盘接线方式(见第三章)。
② 为动力中心—电动机控制中心(PC—MCC)接线方式(见第三章)。目前国内的125MW及以下机组极少采用PC—MCC接线方式,如采用PC—MCC接线时,可参照200MW机处理。
注 表中K值考虑了对选择变压器容量时预留裕度的折算。
二、厂用变压器容量选择
将接于一段母线上的各种负荷,按上述的计算方法一一计算后相加,便是该段母线的计算容量SC,并可按此负荷来选择变压器的容量。但是如果此变压器还要作为公用段的备用电源,即如图2-4所示的接线方式,那么其计算时考虑的因素就更要多一些。对于既带本机工作负荷,又负担公用段的备用电源这一特定的运行方式,有时甚至需要限制某些负荷的运行方式。
前已述及,按目前我国的规程要求,高压厂用变压器的容量,应是按高压电动机计算负荷的110%与低压厂用计算负荷之和来选择。而低压厂用变压器的容量,则按低压计算容量再留10%的裕度来选择。
在大机组中,如两台互为备用的设备接在高压厂用变压器的两个低压分裂绕组上,那么在单独计算任一分裂绕组的负荷时,都得把该设备容量计入。只有在计算分裂变压器的高压绕组容量时,才允许只计其中一台设备的容量。因此,有可能高压厂用变压器两个分裂低压绕组的总容量要大于其高压绕组的容量。此时,可不采用高低压绕组容量比为100/50-50%的分裂变压器,而使用容量比为100/63-63%的分裂变压器。用公式表示,即为
1)双绕组变压器:
STN?1.1Sh?S1 (2-25)
2)分裂绕组变压器:
分裂绕组 STS?1.1Sh?S1 (2-26) 高压绕组 STN??STS?S? (2-27)
式中 STN——厂用变压器高压绕组额定容量(kVA);
Sh——厂用变压器低压绕组的高压电动机负荷(kVA); S1——厂用变压器低压绕组的低压厂用计算负荷(kVA);
STS——厂用变压器分裂绕组计算负荷(kVA);
S′——厂用变压器两分裂绕组间互为备用计算负荷(kVA)。 三、启动/备用电源的容量
在小机组中,启动/备用电源的作用以备用为主,其容量不仅要考虑一个工作电源的厂用电负荷,同时还应满足再自投另一工作电源所带重要电动机自启动所需的最低电压要求。这种投运方式,在设计中称为“带一投一”,往往使启动/备用电流的容量大于一个工作电源的容量。
在200MW及以上的机组中,厂用工作变压器电源由发电机母线直接引接,其高压侧一般不设断路器,如图2-4所示。这种接线方式使得高压厂用变压器一旦发生较大故障,势必使发电机停机,从而使得启动/备用电源的“备用”在一定程度上意义减小,而主要担负起“启动”的功能。对该电源容量的要求,也改为带有设计的公用负荷后,仍能满足最大一台高压厂用变压器的备用要求。由于现在设计中启动/备用电源所带公用负荷数量相对变压器容量来说极小,或不带公用工作电源容量相等。所以一般启动/备用电源的容量来说极小,或不带公用负荷,所以一般启动/备用电源的容量与最大一个厂用工作电源容量相等。用公式表示,即为
1)双绕组变压器
STN?SP?STmax (2-28)
2)分裂绕组变压器
分裂绕组 STS?SP?STmax (2-29) 高压绕组 STN??STS?S? (2-30)
式中 STN——启动变压器高压绕组额定容量(kVA);
SP——启动变压器低压绕组的高压电动机负荷(kVA); STmax——最大一台厂用变压器分裂绕组计算负荷(kVA);
STS——启动/备用变压器分裂绕组计算负荷(kVA);
S′——启动/备用变压器两分裂绕组间互为备用计算负荷(kVA)。
为说明上述变压器容量选择的具体计算过程,在附表A和附表B中列出了2×300MW机组初步设计阶段的高压厂用负荷计算,从这两个附表中可以看出高压厂用变压器和高压启动/备用变压器容量的选择过程。其接线示意图如图2-4(a)所示。图中,高压厂用变压器和启动/备用变压器均为分裂变压器,其低压侧分为两段,额定电压是6.0kV。
四、国外的几种负荷计算方法
以下介绍几种国外的厂用电负荷计算方法,并将其与我国基本与K值法作一比较。 1.法国CEM公司计算法
此计算法用于由法国引进的元宝山电厂设计,其计算方法基本与K值法相同。其算式为
SC?K(SM?ST) (2-31)
式中 K——利用系数,取0.75; SC——计算负荷(kVA);
SM——高压电动机容量总和(kVA);
ST——低压变压器容量总和(kVA)。
计算时备用容量不计。计算中取cos?=0.8(平均值),?=0.95(平均值),即
SM?PMPMP??M (2-32)
cos???0.8?0.950.76式中 PM——高压电动机功率总和(kW)。 因此 KSM?0.75?PM ?0.987PM (2-32)
0.76所以 SC?0.987PM?0.75ST (2-33) 2.日本日立公司计算法
此方法与CEM公司的方法基本相同,只有K的取数不同,其算式为
SC?K1P1?K2ST 式中 K1——换算系数,K1=1.0;
P1——电动机功率总和(kW); K2——换算系数,K2=0.75;
ST——低压变压器容量总和(kVA)。
所以
SC?1.0P1?0.75ST 计算时备用容量不计。
3.意大利ASGEM公司计算法 本计算方法算式为
SC??S? ?Sa?(?Pa)2?(?Qa)2 PPoa?cos????cos??Po? QPoa?cos????sin??Po?tg? 式中 Sa——轴功率视在功率(kVA);
Pa——轴功率的有功分量(kW); Qa——轴功率的无功分量(kvar); PO——电动机轴功率(kW)。
对低压变压器,取?=1.0,cos?=0.8,即
PT?cos??ST?0.8ST QT?sin??ST?0.6ST
计算时备用容量不计。
2-34)
2-35)
2-36) 2-37)
2-38)
2-39)
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