廠用電系統(tǒng)研究與切換方法探討

李玉濤

[摘要]發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠的重要組成部分，對發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)及其切換方法進行研究，希望能對改進發(fā)電廠的生產(chǎn)有所幫助。

[關鍵詞]廠用電系統(tǒng) 切換方法 高壓 低壓

中圖分類號：TM7文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220023－01

廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠的重要組成部分，本文主要分析了廠用電系統(tǒng)的接地，負荷優(yōu)化和切換等。

一、廠用電系統(tǒng)接地

廠用電系統(tǒng)接地在理論和實踐上主要分為高壓和低壓兩種條件。高壓廠用電系統(tǒng)接地方式涉及發(fā)電廠的安全運行、供電連續(xù)性等重要問題，同時在專業(yè)技術方面還涉及廠用電系統(tǒng)過電壓與絕緣配合、繼電保護、地設計等諸多領域。發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)中性點最常見的接地方式有：①經(jīng)消弧線圈接地；②不接地；③直接接地；④經(jīng)中阻電阻接地。根據(jù)相關國家標準和行業(yè)標準中提到的低壓配電系統(tǒng)共有3種接地型式，并分為5種接地系統(tǒng)接地型式：TN，TT，IT。接地系統(tǒng)：TN-CTN-C-STN-S（總稱TN系統(tǒng)）TT，IT。第一個字母用來表示配電系統(tǒng)的接地關系即：T電源端有一點直接接地；I電源端所有帶電部分與地絕緣，或有一點經(jīng)阻抗接地。第二個字母用來表示電氣裝置外露可導電部分與地的關系，即：N裝置外露可導電部分與配電系統(tǒng)的接地點直接電氣上連接，在交流電系統(tǒng)中，這個接地點通常是中性點；T裝置外露可導電部分對地直接電氣上連接，但這種連接與配電系統(tǒng)的任何接地點無關。TN-C系統(tǒng)宜用于三相負荷比較平衡，電路中三次諧波電流不大，并有專業(yè)人員維護管理的一般性工業(yè)廠房和場所。TN-C-S系統(tǒng)宜用于以TN-C系統(tǒng)為主的工業(yè)廠房和場所中某些不宜使用TN-C系統(tǒng)的局部區(qū)域的、分散的裝有重復接地設施的建筑物。TN-S系統(tǒng)宜用于單相負荷比較集中的科研試驗部門，產(chǎn)生三次諧波電流的設備比較多的場所，設有變電所的高層建筑、對系統(tǒng)接地型式無特殊要求的設有精密電子設備和數(shù)據(jù)處理設備的場所，以及對防火、防爆有要求的場所。TT系統(tǒng)宜用于由當?shù)毓╇姴块T以低壓配電系統(tǒng)供電和遠離變電所的建筑物、對接地要求高的精密電子設備和數(shù)據(jù)處理設備的場所，以及對環(huán)境有防火、防爆要求的場所。IT系統(tǒng)宜用于某些對不間斷供電要求高的場所和對環(huán)境有防火、防爆要求的場所。

二、廠用電系統(tǒng)負荷優(yōu)化

廠用電系統(tǒng)負荷轉移法是在對廠用電系統(tǒng)正常、異常和事故工況下的用電潮流進行測算后，按照廠用電供電可靠性100%和來自系統(tǒng)的外購電量最小的原則進行設計優(yōu)化的極佳選擇。該方法在部分發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng)優(yōu)化中得到了應用，顯著地減少了外購電量，并使廠用電系統(tǒng)運行的方式更加靈活。舉例如下：某廠一次設備接線如圖所示。原廠用電系統(tǒng)接線為典型設計方式：正常2臺機組運行時機組各帶本機廠用負荷，高備變帶6KV備用段所有公用負荷，并做2臺機組的備用電源。任1臺機組停機時，通過廠用電快切裝置將其廠用電切至高備變帶，可見，高備變在正常運行中不僅帶大量的公用負荷，而且任1臺機組停機時高備變還帶該機的檢修負荷。由于6KV備用段帶有輸煤、化水、主廠房公用和灰漿泵等公用負荷，故在機組運行中高備變不允許停運，從而使高備變的停運檢修極為困難。

通過加裝兩套快切裝置并對安裝前后的數(shù)據(jù)進行分析得出負荷轉移優(yōu)化方案如下：輸煤段開關M6A、1號化水變高壓側開關H61由6KV備用OA段段備用開關→6K VIIA段備用開關；輸煤段開關M6B、2號化水變高壓側開關H62由6KV備用OB段→6KV IB段備用開關；1號公用變高壓側開關G61由6KV備用OA段→6KV IA段段備用開關。2號公用變高壓側開關G62由6KV備用OB段6KV IIB備用開關。改造后的輸煤段、化水段和主廠房公用段運行方式不變，正常仍分段運行，母聯(lián)開關在備用狀態(tài)。改造后2臺機組運行時高備變正常的負荷由1.8MW降至0.7MW左右。此次改造的總費用約70萬元，但通過此次優(yōu)化單機運行時每小時節(jié)約外購電費1000元以上，2臺機組年運行小時為6000h的情況下改造后的系統(tǒng)較原系統(tǒng)年節(jié)約外購電費約300萬元，優(yōu)化改造資金回收年限為0.2a，取得了十分可觀的經(jīng)濟效益。

三、廠用電系統(tǒng)切換

目前廠用電切換技術已非常成熟、可靠；對于不同電網(wǎng)系統(tǒng)由于其發(fā)、輸電系統(tǒng)的特殊性，廠用電切換在兩個不同電網(wǎng)之間進行，這為機組在啟、停過程中廠用電的切換帶來很大的困難。為此必須在原設計的基礎上，利用廠用電功能在DCS中實現(xiàn)的優(yōu)勢，通過大量的試驗研究予以改進和實施，以解決不同電網(wǎng)系統(tǒng)電廠廠用電的切換問題。如以陽城電廠為例，其機組采用專線為江蘇電網(wǎng)輸電，而機組的備用電源由山西電網(wǎng)提供， 陽城電廠是山西省專廠、專線、專供江蘇省的燃煤發(fā)電廠，該廠6×350MW發(fā)電機組，通過500kV的超高壓輸電線路與江蘇電網(wǎng)連接，而機組的備用電源由山西電網(wǎng)提供，機組啟動后必須轉入自帶廠用電運行，這種結構的發(fā)電、輸電系統(tǒng)在全國尚屬首例。這樣，由于兩個電網(wǎng)之間不能并列運行，而且兩網(wǎng)之間的參數(shù)及動態(tài)模型的不確定性，為機組在啟、停過程中廠用電的切換帶來很大的困難，因此，廠用電切換是該廠嚴重的安全問題。（1）原設計在機組啟動過程中，先由山西電網(wǎng)提供廠用電源，機組并網(wǎng)時，先通過第一次同期，汽輪機DEH控制系統(tǒng)通過轉速控制回路自帶廠用電運行，再通過第二次同期與江蘇電網(wǎng)并列。但這一過程全部的參數(shù)無法確定，我們借助陽城電廠在首臺機組試運前期與山西網(wǎng)并列的有利條件，進行了反復的模擬試驗，確定了汽輪發(fā)電機組切換過程中的動態(tài)特性和全部轉動機械暫時失電的動態(tài)特性以及機組廠用組合負荷狀態(tài)，最終確定了相關的切換方案。（2）原設計在機組停運過程中，設計思路是機組首先降負荷到逆功保護動作與江蘇電網(wǎng)解列后，汽輪機在轉速控制回路自帶廠用電運行，再啟動同期裝置與山西電網(wǎng)同期，將廠用電正常切換到山西電網(wǎng)后發(fā)電機解列. 這種廠用電切換方式必然造成廠用電中斷時間較長，轉動機械停運，特別是保安設備停運，危及機組的安全。為此，采用“設備操作功能塊”構成了“廠用電瞬間失電恢復后設備自啟動”功能。這樣對于操作電源采用直流系統(tǒng)或不停電電源的轉動機械（如6kV電機和汽機側380V低電壓機），采用該方案通過在山西電網(wǎng)多次廠用電切換模擬試驗，有效解決了這一問題。

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