關(guān)于電廠啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)改進(jìn)的探討

喬崗杰

(陽城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司,山西晉城 048001)

關(guān)于電廠啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)改進(jìn)的探討

喬崗杰

(陽城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司,山西晉城 048001)

陽城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司的啟動(dòng)和備用電源取自山西220 kV電網(wǎng),一旦啟動(dòng)和備用電源部分或全部失電,對(duì)全廠的安全運(yùn)行將帶來極大影響。針對(duì)啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)的組成及存在的主要問題,研究如何通過技術(shù)改造提高其可靠性,減小其對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的影響。

啟動(dòng)和備用電源;技術(shù)改造;反帶

0 引言

陽城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程安裝有6臺(tái)350 MW燃煤機(jī)組,二期工程安裝有2臺(tái)600 MW燃煤機(jī)組,采用點(diǎn)對(duì)網(wǎng)的方式通過長(zhǎng)約750 km的500 kV交流輸電線路向江蘇送電,屬專廠、專線、專供工程,是山西變輸煤為輸煤、輸電并舉的重點(diǎn)項(xiàng)目。啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)較為復(fù)雜,部分或全部失電后對(duì)機(jī)組運(yùn)行和設(shè)備安全影響極大,如何最大限度地提高其可靠性將是關(guān)系到企業(yè)安全和效益的重要課題。由于二期2臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),作為啟動(dòng)和備用電源的2臺(tái)啟動(dòng)和備用電源變壓器 (以下簡(jiǎn)稱 “啟備變”)完全處于空載狀態(tài),短時(shí)失電后對(duì)二期機(jī)組影響較小,因此本文主要針對(duì)一期工程進(jìn)行討論。

1 啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)介紹

機(jī)組啟動(dòng)及備用電源由山西220 kV電網(wǎng)提供,經(jīng)啟備變降壓后作為各機(jī)組的備用電源,同時(shí)還向全廠的公用負(fù)荷供電,如水源地、網(wǎng)控等。

每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段6 kV廠用段,正常運(yùn)行時(shí)由接在發(fā)電機(jī)出口的高廠變供電,機(jī)組停運(yùn)時(shí)由所在單元6 kV公用段供電。1號(hào)、2號(hào)啟備變?yōu)槿@組變壓器,其35 kV側(cè)為水源地供電,6 kV側(cè)為一單元公用段供電;3號(hào)、4號(hào)啟備變?yōu)榉至炎儔浩?3號(hào)啟備變低壓側(cè)的兩個(gè)6 kV繞組為二單元公用段供電,4號(hào)啟備變?yōu)槿龁卧枚喂╇?全廠公用負(fù)荷接于一、二、三單元公用段。5號(hào)、6號(hào)啟備變僅作為二期600 MW機(jī)組的啟動(dòng)和備用電源,2臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)啟備變處于空載狀態(tài),不帶公用負(fù)荷。啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖如圖1所示,圖1中 “東電”為東溝變電站。

由于機(jī)組并入的電網(wǎng)屬于華東電網(wǎng),而備用電源取自華北電網(wǎng),考慮到同期問題,機(jī)組的廠用電切換比較特殊。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí),沖轉(zhuǎn)啟勵(lì)正常后,先經(jīng)同期裝置將廠用電由6 kV公用段供電切換為機(jī)組自帶,再經(jīng)同期裝置并入500 kV華東電網(wǎng);當(dāng)機(jī)組準(zhǔn)備停機(jī)時(shí),先將機(jī)組與華東電網(wǎng)解列,機(jī)組自帶廠用電,然后經(jīng)同期裝置將廠用電切換為6 kV公用段供電[1]。

2 啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)存在的主要問題

2.1 3號(hào)和4號(hào)啟備變無法互為備用

電廠原設(shè)計(jì)上1號(hào)、2號(hào)啟備變可以互為備用,但3號(hào)、4號(hào)啟備變卻無法互為備用。帶來的主要問題有。

a)當(dāng)3號(hào)、4號(hào)啟備變?nèi)?臺(tái)跳閘后會(huì)造成所在單元公用設(shè)備停運(yùn),如果短時(shí)不能恢復(fù),將對(duì)所在單元的機(jī)組運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。該廠就曾經(jīng)發(fā)生3號(hào)啟備變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作跳閘,造成二單元全部空壓機(jī)失電,壓縮空氣壓力逐漸下降,最后導(dǎo)致3號(hào)機(jī)組跳閘的事件。

b)3號(hào)、4號(hào)啟備變不能互為備用,任1臺(tái)啟備變正常停運(yùn)都要求所在單元的2臺(tái)機(jī)組同時(shí)停運(yùn)且所有廠用負(fù)載停運(yùn)。由于機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)較高,這樣的機(jī)會(huì)幾乎沒有,所以啟備變只能長(zhǎng)期運(yùn)行,無法按規(guī)定開展定期檢修和預(yù)試工作,使設(shè)備可靠性逐年下降。

圖1 陽城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖

2.2 啟動(dòng)和備用電源全部失去后對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響巨大

一旦2條220 kV供電線路同時(shí)跳閘或東溝變電站故障,廠內(nèi)220 kV系統(tǒng)將全部失電,全廠公用負(fù)荷將全部跳閘,如果短時(shí)不能恢復(fù)供電,將對(duì)全廠機(jī)組帶來巨大影響,可能導(dǎo)致全部機(jī)組跳閘。公用負(fù)荷失電后對(duì)機(jī)組影響較大的因素有以下幾方面。

a)循環(huán)泵房馬達(dá)控制中心失電,循環(huán)泵冷卻水泵失電跳閘,各機(jī)組循環(huán)泵失去冷卻水,推力瓦溫度不斷升高,達(dá)到保護(hù)值時(shí)將造成循環(huán)泵跳閘、汽機(jī)真空保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。

b)各單元空壓機(jī)全部跳閘,壓縮空氣壓力逐步降低,會(huì)造成大量氣動(dòng)門自動(dòng)關(guān)閉,機(jī)組跳閘。

c)燃油泵失電停運(yùn),導(dǎo)致油槍不能備用,如果失電前機(jī)組因負(fù)荷較高或燃燒不好投油助燃,則油槍熄滅后將導(dǎo)致燃燒迅速惡化,可能發(fā)生滅火事故。

d)網(wǎng)控變壓器失電,500 kV和220 kV開關(guān)儲(chǔ)能系統(tǒng)不能打壓,直流系統(tǒng)由蓄電池開始接帶負(fù)荷;輸煤系統(tǒng)失電,機(jī)組無法上煤;除灰系統(tǒng)失電,機(jī)組無法清灰;水源地補(bǔ)水泵失電停運(yùn),全廠補(bǔ)水中斷,這些系統(tǒng)都不允許長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn),否則也會(huì)影響全廠的安全運(yùn)行。

3 啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)主要技術(shù)改造

3.1 在二單元和三單元公用段之間加裝聯(lián)絡(luò)開關(guān)

由于3號(hào)、4號(hào)啟備變型號(hào)和參數(shù)完全相同,技術(shù)上符合并列條件,同時(shí)啟備變額定容量均為(50/25/25)MVA,而正常運(yùn)行時(shí)每臺(tái)啟備變的總負(fù)載只有1～3 MW,負(fù)載率非常低,容量上具備串帶條件。因此廠內(nèi)針對(duì)3號(hào)、4號(hào)啟備變進(jìn)行了技術(shù)改造,在二、三單元公用段之間加裝了聯(lián)絡(luò)開關(guān)。正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于備用狀態(tài),當(dāng)1臺(tái)啟備變跳閘時(shí),可手動(dòng)斷開其所帶負(fù)載,合上母聯(lián)開關(guān)后再恢復(fù)負(fù)荷;當(dāng)1臺(tái)啟備變需要檢修或預(yù)試時(shí),由于具備并列條件,可以采用先合母聯(lián)開關(guān)后斷進(jìn)線開關(guān)的方法,從而避免負(fù)荷短時(shí)失電。需要注意的是并列前需檢查220 kV母聯(lián)開關(guān)確認(rèn)在合位且有載調(diào)壓分接頭位置相同[2]。

3.2 制定了廠用段反帶公用段的技術(shù)方案

廠內(nèi)220 kV系統(tǒng)全部失電后,全廠公用負(fù)荷將全部跳閘,通過上面的分析可知,為保障全廠機(jī)組安全運(yùn)行,就必須在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)公用段的供電。但是,發(fā)生線路或變電站跳閘,一般事故比較嚴(yán)重,需要對(duì)保護(hù)動(dòng)作情況和一次設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查,加上恢復(fù)供電時(shí)的操作時(shí)間,通常用時(shí)都比較長(zhǎng),不能滿足機(jī)組安全運(yùn)行的要求。這時(shí)唯一能夠?yàn)楣枚翁峁╇娫吹木椭挥袕S用段,因此,廠內(nèi)提出了廠用段反帶公用段的技術(shù)方案。單從容量上考慮,由于各機(jī)組高壓廠用變壓器的額定容量為(40/25/25)MVA,而機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)每個(gè)廠用段的負(fù)荷一般不超過9 MW,每個(gè)公用段的負(fù)荷一般不超過2 MW,容量上具備反帶條件。但最主要的是考慮廠用段正常工作進(jìn)線開關(guān)的保護(hù)值能否躲過反帶時(shí)的沖擊電流,如果反帶時(shí)造成廠用段工作進(jìn)線開關(guān)跳閘,將引起該機(jī)組大量設(shè)備跳閘,導(dǎo)致機(jī)組快速甩負(fù)荷甚至跳閘。經(jīng)過廠內(nèi)和電科院的多方研究和精心計(jì)算,最終肯定并驗(yàn)證了反帶的可行性。但是特別需要注意的是反帶前必須手動(dòng)斷開公用段不重要的負(fù)載,只保留幾個(gè)重要負(fù)載如空壓機(jī)變壓器、網(wǎng)控變壓器、化學(xué)變壓器,這樣既可以減小反帶時(shí)對(duì)廠用段的沖擊,又可以快速恢復(fù)重要負(fù)荷。

3.3 空壓機(jī)電源改造

每個(gè)單元配置有5臺(tái)空壓機(jī)為2臺(tái)機(jī)組提供壓縮空氣,正常時(shí)2臺(tái)運(yùn)行3臺(tái)備用,電源取自本單元公用I、II段上所接的空壓機(jī)變壓器。改造后,將其中的2臺(tái)空壓機(jī)電源改到機(jī)組廠用段所帶的電除塵變壓器上。這樣,當(dāng)本單元公用段全部失電后,還能保證有2臺(tái)空壓機(jī)正常供電。

4 啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)改造后的效果

經(jīng)過啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)改造后,設(shè)備和機(jī)組運(yùn)行的可靠性得到了明顯提高,取得了良好效果。

a)3號(hào)、4號(hào)啟備變?nèi)我?臺(tái)跳閘后對(duì)所在單元運(yùn)行機(jī)組的影響大大減小。由于3號(hào)、4號(hào)啟備變互為備用,單臺(tái)啟備變跳閘后均可迅速由另1臺(tái)串帶其負(fù)載,從而保證了二、三單元機(jī)組的安全運(yùn)行,同時(shí),有充分的時(shí)間對(duì)跳閘后的啟備變進(jìn)行檢查和試驗(yàn),避免了為爭(zhēng)取時(shí)間而倉(cāng)促試投啟備變所帶來的對(duì)設(shè)備潛在的威脅。

b)3號(hào)、4號(hào)啟備變可以互為備用的另一個(gè)重要作用是可隨時(shí)停運(yùn)1臺(tái)啟備變進(jìn)行消缺和開展定期檢修預(yù)試工作,使設(shè)備可靠性大大提高。

c)廠內(nèi)220 kV系統(tǒng)全部失電后,如果按照技術(shù)方案立即進(jìn)行廠用段反帶公用段的操作,公用段會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電,全廠公用負(fù)荷根據(jù)重要性逐步恢復(fù)運(yùn)行,對(duì)機(jī)組的安全影響將大大減小;同時(shí)在反帶操作的這段時(shí)間內(nèi),空壓機(jī)不會(huì)全部停運(yùn),保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

5 結(jié)束語

啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)改造后,廠內(nèi)啟動(dòng)和備用電源系統(tǒng)的可靠性得到了增強(qiáng),220 kV系統(tǒng)全部失電后對(duì)全廠運(yùn)行機(jī)組的影響明顯減小,機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)和設(shè)備損壞幾率也明顯降低,安全得到了有效的保障,效益有了顯著的提高。當(dāng)然,除了技術(shù)上的改造外,發(fā)生事故后還需要運(yùn)行人員的正確判斷和操作。因此,各崗位人員還需要認(rèn)真學(xué)習(xí)和研究事故處理預(yù)案并多加演練,保證發(fā)生事故后能夠嚴(yán)格按照規(guī)定正確處理。

[1] 姜 敏,劉少龍.陽城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司廠用電切換 [J].山西電力,2002(增刊1):52-53.

[2] 電力行業(yè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).DL/T 5153—2002 火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].北京:中國(guó)電力出版社,2002:363-364.

Discussion on Improvement of Start-up and Standby Power Supply System of Power Plant

QIAO Gang-jie
(Yangcheng International Power Generation Co.,Ltd,Yangcheng,Shanxi 048001,China)

The start-up and standby power supply of Yangcheng power plant comes from shanxi 220 kV grid.In case the failure of start-up and standby power supply,it causes unsafe operation of power plant.The reliability of start-up and standby power supply is studied by carrying on technical innovation based on the composition of system to decrease the effect on safety operation.

starting up and standby power;technical innovation;reverse banding

TM621.7+1,TM762.1

B

1671-0320(2010)01-0065-03

2009-08-22,

2009-12-16

喬崗杰 (1976-),男,山西晉城人,1998年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè),工程師,從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)。