淺談自備電廠發(fā)電機(jī)裝設(shè)出口斷路器的重要性

溫雙強(qiáng) 李立成 李淑梅

摘 要：化工企業(yè)自備電廠在設(shè)計(jì)時(shí)，為節(jié)約成本，發(fā)電機(jī)出口取消安裝斷路器。但是，發(fā)電機(jī)出口不安裝斷路器，尤其是化工企業(yè)自備電廠發(fā)電機(jī)出口不安裝斷路器，經(jīng)常影響化工裝置連續(xù)運(yùn)行。本文根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，論述化工企業(yè)自備電廠發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器的重要性。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè)；自備電廠；發(fā)電機(jī)出口斷路器

中圖分類號(hào)：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

某化工企業(yè)自備電廠安裝2×60MW抽凝式汽輪發(fā)電供熱機(jī)組和2×30MW抽凝式汽輪發(fā)電供熱機(jī)組，6臺(tái)×460t/h鍋爐，已經(jīng)一次建成運(yùn)行。

自備電廠總變電站設(shè)有35kV和110kV兩級(jí)電壓的配電裝置，2×60MW+2×30MW機(jī)組采用發(fā)電機(jī)-雙繞組發(fā)電機(jī)出口斷路器組的接線方式，接入35kV配電裝置。35kV配電裝置經(jīng)過(guò)兩臺(tái)降壓發(fā)電機(jī)出口斷路器接入總變電站內(nèi)的110kV配電裝置。發(fā)電機(jī)出線電壓為6.3kV，原設(shè)計(jì)中4臺(tái)發(fā)電機(jī)出口均不裝設(shè)斷路器。四臺(tái)發(fā)電機(jī)出線端均裝設(shè)電壓互感器和避雷器，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用不接地方式，四臺(tái)發(fā)電機(jī)與主變之間的連接均采用封閉母線。離相封閉母線供貨商為北京電力設(shè)備總廠，發(fā)電機(jī)主變壓器供貨商為中山ABB變壓器廠，發(fā)變組保護(hù)供貨商為siemens。

發(fā)電機(jī)出口接勵(lì)磁變進(jìn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、接電抗器進(jìn)鍋爐工作段電源、接主變進(jìn)入化工裝置35kV用電系統(tǒng)。

根據(jù)《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第11.2.6條：容量為125MW 及以下的發(fā)電機(jī)與雙繞組變壓器為單元連接時(shí)，在發(fā)電機(jī)與變壓器之間不宜裝設(shè)斷路器。但是，化工企業(yè)，接入外電網(wǎng)的自備電廠，發(fā)電機(jī)停機(jī)后，可以從外網(wǎng)下電以保證裝置正常用電。而蒸汽量減少則會(huì)影響裝置生產(chǎn)負(fù)荷，嚴(yán)重缺少則會(huì)導(dǎo)致裝置停產(chǎn)。因此，化工企業(yè)蒸汽的重要性遠(yuǎn)大于電力。

2 發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器的重要性

2.1未裝設(shè)斷路器存在的問(wèn)題

當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，容易導(dǎo)致鍋爐電源丟失而跳車。

某化工企業(yè)自備電廠為6爐4機(jī)，每臺(tái)鍋爐負(fù)荷約為8000kW，1#、2#發(fā)電機(jī)負(fù)荷25MW，分別帶1#、2#鍋爐用電負(fù)荷；3#、4#發(fā)電機(jī)負(fù)荷50MW，3#發(fā)電機(jī)帶3#和5#爐用電負(fù)荷，4#發(fā)電機(jī)帶4#和6#爐用電負(fù)荷。起備變?nèi)萘繛?0MW，1#起備變作為1#、2#、3#鍋爐備用電源；2#起備變作為3#、4#、5#鍋爐備用電源。

該自備電廠屬電廠設(shè)計(jì)模式，其電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)本身并不存在問(wèn)題。但作為化工企業(yè)自備電廠在全廠工藝系統(tǒng)中屬于蒸汽平衡的源頭，四臺(tái)發(fā)電機(jī)組屬于余汽發(fā)電、以汽定電工作方式，發(fā)電機(jī)組隨時(shí)會(huì)因?yàn)槿珡S蒸汽平衡的需要而停機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)挺及時(shí)，起備變?nèi)萘繜o(wú)法承擔(dān)鍋爐正常運(yùn)行電力需求，即：1臺(tái)起備變無(wú)法承擔(dān)3臺(tái)鍋爐的正常供電，整個(gè)系統(tǒng)受限于起備變?nèi)萘?，?dǎo)致工藝蒸汽平衡或事故狀態(tài)下的調(diào)整變得異常困難和繁瑣。若快切和備自投不正常動(dòng)作，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)化工園區(qū)失電、停產(chǎn)。

2.2 裝設(shè)斷路器的優(yōu)越性

2.2.1 提高發(fā)電機(jī)和變壓器保護(hù)水平，縮小故障范圍。故障時(shí)，出口斷路器可以快速的將發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)中切除， 不影響所帶鍋爐廠用電源，進(jìn)而在事故狀態(tài)下保證鍋爐電源正常運(yùn)行，保證工藝裝置蒸汽使用不間斷。

2.2.2 保證系統(tǒng)故障時(shí)廠用電源的穩(wěn)定性。在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，廠用電系統(tǒng)事故切換很難成功，廠用電源容易失去，事后處理比較困難。如采用出口斷路器方案， 出口斷路器跳閘，發(fā)電機(jī)滅磁，維持轉(zhuǎn)速，廠用電不受影響，避免因系統(tǒng)振蕩引起的長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)事故，縮短因系統(tǒng)故障的事故處理時(shí)間和簡(jiǎn)化處理程序。

2.2.3 簡(jiǎn)化廠用電切換程序。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器后，發(fā)電機(jī)組起、停的廠用電源是通過(guò)主變壓器倒送電經(jīng)廠用高壓工作變壓器獲得，從機(jī)組起動(dòng)直到發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷，反之從發(fā)電機(jī)減負(fù)荷到發(fā)電機(jī)解列停機(jī)，整個(gè)過(guò)程都無(wú)須進(jìn)行廠用電切換操作。既保證了機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，又可以省去一系列相關(guān)設(shè)施及費(fèi)用，在電廠投資上不會(huì)因?yàn)樵黾映隹跀嗦菲鞫鴮?duì)投資方案的經(jīng)濟(jì)性有太大的影響，而且從長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)更是十分可觀的。

2.3 裝設(shè)斷路器的改造

方案一：對(duì)6臺(tái)鍋爐負(fù)荷重新進(jìn)行分配，使得1#啟備變帶1#、2#、3#鍋爐A段和4#、5#、6#鍋爐B段，2#啟備變帶1#、2#、3#鍋爐B段和4#、5#、6#鍋爐A段。即：1#、2#、3#鍋爐B段負(fù)荷用電纜或者共箱母線引接至2#啟備變備用段；將4#、5#、6#鍋爐B段負(fù)荷用電纜或者共箱母線引接至1#啟備變備用段。分別在1#、2#啟備變共箱母線拐彎處做T型接頭，新增共箱母線沿原有共箱母線路徑相反方向分別進(jìn)行配電室1#、2#備用段增加的進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜（在1#備用段和2#備用段分別增加一面額定電流2000A開(kāi)關(guān)柜作為2#啟備變和1#啟備變進(jìn)線），然后將1#、2#、3#鍋爐B段用電纜引入1#備用段開(kāi)關(guān)柜，將4#、5#、6#鍋爐B段用電纜引入2#備用段開(kāi)關(guān)柜，并分別解開(kāi)其與備用段主母線的連接，以實(shí)現(xiàn)重新分配負(fù)荷。

方案二：在1#、2#、3#、4#發(fā)電機(jī)出口增加6kV大容量斷路器作為發(fā)電機(jī)組的同期并網(wǎng)點(diǎn)，四臺(tái)發(fā)電機(jī)主變即可作為升壓變運(yùn)行，亦可作為降壓變運(yùn)行，供鍋爐負(fù)荷，以解決啟備變?nèi)萘坎蛔?。改造后，自備電廠供電安全可靠性高，改造實(shí)施時(shí)無(wú)需鍋爐停車，在發(fā)電機(jī)組停機(jī)時(shí)即可實(shí)施。

經(jīng)過(guò)多方面對(duì)比，將方案二進(jìn)行優(yōu)化。最終確定在3#發(fā)電機(jī)出口加裝一臺(tái)斷路器。發(fā)電機(jī)出口斷路器額定工作電壓6.3kV、最高工作電壓≥7.2kV、額定電流10500A。即：1#、2#起備變（容量為20MW），可以作為2臺(tái)鍋爐負(fù)荷的備用電源。同時(shí)，3#發(fā)電機(jī)帶3#、5#爐工作電源，而3#、5#爐的備用電源分別由1#、2#起備變供電。因此，在3#發(fā)電機(jī)出口增加斷路器。當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障跳車時(shí)，3#發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，3#主變作為降壓變向3#、5#爐工作段提供電源，其他四臺(tái)爐子負(fù)荷分別由起備變承擔(dān)。

結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)于化工企業(yè)，蒸汽遠(yuǎn)比自發(fā)電重要。必要時(shí)，發(fā)電機(jī)組緊急停用，補(bǔ)充化工裝置蒸汽使用，相當(dāng)于一個(gè)或者多個(gè)備用鍋爐。因此，在發(fā)電機(jī)出口增加斷路器，保證鍋爐廠用電和鍋爐正常運(yùn)行，是非常重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]DL 5000-2000，火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程 [S].