赤道幾內(nèi)亞馬拉博歐洲角燃?xì)怆姀S擴容項目的電氣設(shè)計

王鵬飛

(中國機械設(shè)備工程股份有限公司，北京 100055)

赤道幾內(nèi)亞馬拉博歐洲角燃?xì)怆姀S擴容項目建設(shè)位置，位于赤道幾內(nèi)亞第一大島——比奧科島的北部、赤道幾內(nèi)亞首都馬拉博市西北部的歐洲角，距離馬拉博市區(qū)7.2 km，毗鄰原馬拉博電廠的西側(cè).該建設(shè)位置東距大西洋0.9 km，北距歐洲角內(nèi)天然氣廠1.2 km，南距離馬拉博機場1.8 km.南北兩側(cè)均有公路，交通比較便利.該項目建設(shè)位置比奧科島屬于火山島，地勢起伏，南側(cè)有河流，廠址范圍內(nèi)多為林地，植被茂盛，地勢較平坦，高程在海拔30 m左右.

赤道幾內(nèi)亞馬拉博歐洲角燃?xì)怆姀S擴容項目由中國機械設(shè)備股份有限公司承擔(dān)EPC[1]總承包.該項目于2009年10月29日由中國機械設(shè)備股份有限公司(簡稱總承包方)與赤道幾內(nèi)亞能礦部(簡稱業(yè)主)簽訂了EPC[1]工程總承包合同，2010年10月開工建設(shè)，2011年6月～10月3臺機組分別并網(wǎng)發(fā)電.2011年11月4日通過了業(yè)主和本項目的工程監(jiān)理機構(gòu)——美國Taylor公司組織的初步驗收，2012年5月17日獲得了業(yè)主和監(jiān)理工程師簽發(fā)的的接收證書(PAC)，確認(rèn)本項目“主要機組圓滿完成，所有在運行的設(shè)備已正常投產(chǎn)，施工達到了設(shè)計的要求”.“質(zhì)保期從2012年1月18日開始計算”，已于2013年1月結(jié)束，近期將獲得最終完工證明(FAC).本文就該項目電氣系統(tǒng)的設(shè)計，概略談及.

1 概述

赤道幾內(nèi)亞馬拉博歐洲角燃?xì)怆姀S擴容項目工程設(shè)計是在總承包方通過調(diào)查研究，與2009年9月向業(yè)主——赤道幾內(nèi)亞能礦部提交技術(shù)建議書[5]，并獲得業(yè)主批準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，由中南電力設(shè)計院完成.工程設(shè)計執(zhí)行我國國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，由3臺南京汽輪發(fā)電機(集團)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的PG6581B型燃?xì)廨啺l(fā)電機組組成，裝機總?cè)萘繛?×42MW.該項目電氣系統(tǒng)工程設(shè)計范圍主要包括發(fā)電機、發(fā)電機出口斷路器、高低壓配電裝置、電纜、照明、檢修及二次回路;主變壓器、高壓/備用變壓器至66 kV配電裝置進線側(cè)電纜頭處;輔助車間的電氣設(shè)計;廠用配電裝置、電纜、照明及二次回路[2]及本工程圍墻范圍內(nèi)防雷接地等內(nèi)容設(shè)計.

2 電氣主接線及主要設(shè)備的選擇

2.1 電氣主接線

本工程項目的3臺42MW燃?xì)獍l(fā)電機組，均采用發(fā)電機－變壓器單元接線，接入升壓站66 kV高壓配電裝置.發(fā)電機出口裝設(shè)斷路器，用電纜與發(fā)電機出口和廠用工作變壓器相聯(lián).

為滿足機組安全起停及提供備用電源，設(shè)1臺高壓起動/備用變壓器.該變壓器選用油浸雙卷，有載調(diào)壓變壓器，容量為3150 kVA，用電纜與升壓站66 kV高壓配電裝置相聯(lián).該變壓器低壓側(cè)設(shè)置一段6 kV母線，為每臺機組的6 kV啟動電機提供電源;并設(shè)置1臺容量為500 kVA的低壓變壓器作為廠區(qū)備用變壓器.同時，每臺機組還分別設(shè)一臺容量為500 kVA的廠用工作變壓器，電源分別引自發(fā)電機出口.

本項目各級電壓中性點接地方式分別為:發(fā)電機中性點采用經(jīng)避雷器接地的方式;6 kV系統(tǒng)采用經(jīng)電阻接地系統(tǒng);400 V系統(tǒng)采用直接接地系統(tǒng)[3].

2.2 主要設(shè)備的選擇

(1)主變壓器.本項目主變選用三相兩繞組、風(fēng)冷、油浸式無載低損耗變壓器3臺.型號為SF11－50000/66;容量為50 MVA;變比為66 ±2 ×2.5%/11 kV;組別為 YN，d11;阻抗為 Ud=10.5%;

(2)高壓備用變壓器.本項目高壓備用變壓器選用三相兩繞組、風(fēng)冷、油浸式有載調(diào)壓低損耗變壓器1臺.型號為SFZ11－3150/66;容量為3150 kVA;變比為66±8×1.25%/3 kV;組別為Y，yn 0阻抗為Ud=10.5%;

(3)發(fā)電機出口斷路器.發(fā)電機出口斷路器額定電壓為11 kV;額定電流為3150 A;分?jǐn)嗄芰?3 kA;動穩(wěn)定電流為165 kA.

3 廠區(qū)用電接線及電氣設(shè)備布置

3.1 廠區(qū)用電系統(tǒng)接線

本項目廠區(qū)用電系統(tǒng)接線采用3 kV和400/230 V兩級電壓廠區(qū)用供電系統(tǒng).

(1)高壓起動/備用系統(tǒng).為滿足機組3 kV起動電機負(fù)荷要求，全廠設(shè)1段3 kV廠用起動/備用母線，正常時由66 kV配電裝置經(jīng)高壓備用變壓器供電，66 kV配電裝置失電時由黑啟動柴油發(fā)電機組提供電源;

(2)廠用變壓器.經(jīng)過廠區(qū)用負(fù)荷計算，廠用設(shè)備的選擇如下:①工作廠用變壓器選用SCB 10－500/10.5型無載調(diào)壓變壓器;容量為500 kVA;變比為10.5±2×2.5%/0.4 kV;阻抗為 Ud=4%;組別為 D，yn 11;②備用變壓器選用SCB10－500/3.15型無載調(diào)壓變壓器;容量為500 kVA;變比為3.15±2×2.5%/0.4 kV;阻抗為Ud=4%;組別為Y，yn 0;

(3)400/230 V低壓廠區(qū)用電系統(tǒng).400/230 V廠區(qū)用電系統(tǒng)，采用PC和MCC的供電方式.其中:①400/230 V工作段接線.對應(yīng)每臺機組，裝設(shè)3臺工作變壓器，為燃機輔機低壓負(fù)荷，公用低壓負(fù)荷和輔助車間低壓負(fù)荷供電，并對應(yīng)每臺機設(shè)有機組MCC;②廠區(qū)及輔助車間低壓廠用電接線按工藝系統(tǒng)和就近供電相結(jié)合的原則，設(shè)立MCC.并引入化水車間車間盤;③400/230 V廠區(qū)用電配電裝置設(shè)備選型主廠房低壓廠變均選用干式變壓器.主廠房及輔助車間中央盤和車間盤均選用抽屜式開關(guān)柜.6 kV和400/230 V廠區(qū)用配電裝置布置在電氣綜合樓廠用配電間內(nèi).化水車間MCC分別布置在化水車間內(nèi).

3.2 電氣設(shè)備布置

由于本項目廠區(qū)總平面為從南向北依次布置，順序為電氣綜合樓、3臺燃機、冷卻塔.為此，高壓備用變壓器布置在電氣綜合樓南側(cè);3臺主變壓器及66 kV－SF 6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(簡稱GIS)布置在對面?zhèn)壬龎赫緝?nèi).

4 直流系統(tǒng)、交流不停電電源及二次接線

4.1 直流系統(tǒng)

本工程項目全廠設(shè)置一套直流系統(tǒng)，該直流系統(tǒng)向廠內(nèi)3 kV和380 V系統(tǒng)的控制、保護設(shè)備、繼電器室、控制室等的直流負(fù)荷以及事故照明負(fù)荷等供電.直流系統(tǒng)由2組220 V，400 Ah閥控式密封鉛酸蓄電池組、2套高頻開關(guān)電源和直流饋線屏等組成.直流系統(tǒng)接線采用單母線分段.2組蓄電池組分別接于不同的母線段，正常獨立運行.兩段母線之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)電器，切換過程中允許兩組蓄電池短時并聯(lián)運行.蓄電池組正常為浮充電方式運行，蓄電池的容量能保證在事故時向直流負(fù)荷供電1h.充電器為高頻開關(guān)電源型，電源模塊數(shù)量為n+1配置.

4.2 交流不停電電源UPS

本工程項目設(shè)置一套UPS裝置，供熱控及電氣儀表、計算機控制系統(tǒng)、通信等不停電負(fù)荷使用.容量為20kVA，UPS的直流電源由直流系統(tǒng)提供.升壓站設(shè)備所需的直流及UPS電源分別由升壓站直流系統(tǒng)及UPS系統(tǒng)引接.

4.3 二次接線

(1)控制方式及接線.本工程項目采用集中控制方式，電廠設(shè)置集中控制室，控制全廠電氣系統(tǒng)和設(shè)備的運行.燃機發(fā)電機組的控制、保護、測量以及發(fā)電機出口開關(guān)的控制屏等均布置在燃機單元控制室內(nèi)，其設(shè)計、供貨均由發(fā)電機廠成套提供.在集中控制室內(nèi)設(shè)置操作員站用于控制所有燃機的運行;

(2)控制系統(tǒng).本工程項目電氣系統(tǒng)的控制和監(jiān)測采用電子計算機控制系統(tǒng)(ECS).計算機控制系統(tǒng)(ECS)監(jiān)測范圍與監(jiān)控對象包括:廠用工作變壓器、高、低壓廠用備用變壓器、400/230 V PC至MCC饋線等;監(jiān)測對象包括發(fā)電機出口斷路器、直流系統(tǒng)、UPS等.其中，①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).控制系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，上層包括操作員兼工程師站、遠(yuǎn)動主機等，下層設(shè)備為就地采集和控制設(shè)備.上下層之間采用總線通訊;②設(shè)備布置.計算機控制系統(tǒng)(ECS)的所有上層設(shè)備均布置在電氣綜合樓內(nèi)，其中操作員兼工程師站布置在集中控制室，主機和遠(yuǎn)動主機布置在電氣綜合樓的繼電器室內(nèi);

(3)同期系統(tǒng).本工程發(fā)電機的同期點在發(fā)電機出口開關(guān)，同期功能由燃機發(fā)電機控制系統(tǒng)提供.

(4)元件保護及計量.廠用工作變壓器、高壓備用用變壓器保護采用微機型成套裝置.6 kV廠用電系統(tǒng)(包括低備變和電動機)配有綜合保護，保護裝置均布置于相應(yīng)的中壓開關(guān)柜內(nèi).400 V廠用電系統(tǒng)框架斷路器和配電回路使用斷路器自身的保護;馬達控制器回路由馬達控制器提供電動機保護，短路保護由塑殼開關(guān)提供.在發(fā)電機出口和廠變高壓側(cè)、起備變高壓側(cè)設(shè)置計量電度表，布置在電度表屏上.

4.4 升壓站二次線

(1)控制系統(tǒng).由于升壓站已由業(yè)主委托分包商進行了設(shè)計，因此本期工程新增設(shè)備需接入原升壓站的控制系統(tǒng)進行監(jiān)控.本期工程增加三面測控屏，測控設(shè)備選擇與升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的廠家相同型號產(chǎn)品，監(jiān)控范圍包含主變壓器、66 kV－SF 6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備等;

(2)元件保護.3臺主變壓器保護均采用微機型成套裝置，包括差動保護及完整的后備保護;

(3)計量.在主變高壓側(cè)設(shè)置計量電度表，布置在新增電度表屏上.計量表計的選擇與業(yè)主委托分包商設(shè)計為同一廠家產(chǎn)品;

(4)新增設(shè)備布置.新增的測控屏、主變保護屏及電度表屏安裝在原升壓站控制室內(nèi).

5 過電壓保護、接地及照明和檢修網(wǎng)絡(luò)

(1)過電壓保護.為防止直擊雷，在廠區(qū)設(shè)避雷針.同時，為防止雷電入侵波對電氣設(shè)備的損害，在發(fā)電機中性點設(shè)置氧化鋅避雷器;

(2)接地.全廠敷設(shè)由水平接地體和垂直接地極組成的人工接地網(wǎng)，接地體材料截面按滿足短路熱穩(wěn)定和防腐的要求;

(3)區(qū)廠正常照明和直流事故照明.正常交流照明采用400/230 V中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)，燈具電壓為230 V，照明電源就近取自400/230 V工作電源.直流事故照明用于集中控制室和保護室內(nèi)，由110 V蓄電池供電，正常時不工作，僅在交流照明電源出現(xiàn)故障后投入工作.另外，在車間和通道的出入口設(shè)置自帶蓄電池和充電控制設(shè)備的應(yīng)急燈;

(4)檢修及電焊網(wǎng)絡(luò).電焊網(wǎng)絡(luò)直接接于就近的400/230 V電源，并在各檢修工作場合設(shè)置檢修配電箱.

6 電纜設(shè)施

6.1 電纜選型

本工程電纜選型的基本原則是:66 kV，10 kV及6 kV電纜均選用銅芯交聯(lián)聚乙烯電纜;1 kV動力電纜選用阻燃型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜;控制電纜選用阻燃銅芯電纜.

6.2 電纜的敷設(shè)與防火

本工程項目廠區(qū)及車間內(nèi)設(shè)有電纜溝，電纜在電纜溝內(nèi)沿電纜支架敷設(shè);電纜由電纜溝至設(shè)備間采用電纜穿鐵管沿墻或地面暗敷設(shè)或明敷設(shè).在電纜通道的必要部位，采取下列防火措施:①沿多層布置電纜的托架和支架的層間設(shè)置耐火隔板;②在電纜通道出入口和分支處設(shè)防火門或防火隔墻;③電纜引入柜、盤的盤底開孔用耐火材料封堵;④電纜密集的電纜溝中設(shè)置阻火墻;⑤電纜的適當(dāng)位置涂防火涂料.

7 結(jié)語

本工程在中國機械設(shè)備工程股份有限公司第三成套事業(yè)部精心組織和項目部的共同努力下，不僅按合同工期圓滿地完成了建設(shè)任務(wù)，而且也取得了較好的經(jīng)濟效益，并順利地通過業(yè)主與美國Taylor公司的工程質(zhì)量驗收[4].其中僅設(shè)備安裝共有分部工程108個，分項工程248項;其過程檢驗分項工程合格率為100%，分部工程合格率為98%;交接試驗52項、旁站52項，合格品率為100%，工程質(zhì)量全部合格.特別是經(jīng)整體調(diào)試、試運轉(zhuǎn)以及一年多保修期的運行測試，本項目各項技術(shù)指標(biāo)均符合工程設(shè)計要求.實踐證明:本項目電氣系統(tǒng)的工程設(shè)計是符合實際的，達到了業(yè)主的要求以及合同約定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).

[1]國際咨詢工程師聯(lián)合會，中國工程咨詢協(xié)會.設(shè)計采購施工(EPC)/交鑰匙工程合同條件(1999年第1版)[S].北京:機械工業(yè)出版社，2010.

[2]中華人民共和國經(jīng)濟貿(mào)易委員會.燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)電廠規(guī)定(DL/T5174—2003)[S].北京:中國電力出版社，2003:

[3]中華人民共和國經(jīng)濟貿(mào)易委員會.火電發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程(DL/T5000—2000)[S].北京:中國電力出版社，2000.

[4]中華人民共和國經(jīng)濟貿(mào)易委員會.電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗評定規(guī)程(合訂本)(DL/T5161.117—2000)[S].北京:中國電力出版社，2003.

[5]中國機械工程股份有限公司.赤道幾內(nèi)亞馬拉博歐洲角燃?xì)怆姀S擴容項目技術(shù)建議書[R].2009.