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    印尼巴厘島燃煤電廠主變壓器變比選擇

    2014-09-11 02:07:08馬洪濤
    綜合智慧能源 2014年12期
    關(guān)鍵詞:巴厘島調(diào)壓印尼

    馬洪濤

    (中國華電工程(集團)有限公司,北京 100160)

    1 印尼巴厘島燃煤電廠項目概況

    印尼巴厘島3×142 MW燃煤電廠項目由中國華電工程(集團)有限公司和印尼巴厘通用能源公司共同投資建設(shè),一期建設(shè)3臺142 MW燃煤火力發(fā)電機組,由中國華電工程(集團)有限公司控股運行30年。

    因印尼電力系統(tǒng)的技術(shù)要求與我國現(xiàn)行電力技術(shù)要求存在許多差異,在該項目執(zhí)行伊始,即著手研究印尼電網(wǎng)公司在購電協(xié)議(PPA)中提出的各項技術(shù)要求,發(fā)現(xiàn)了主變壓器額定電壓與變比要求存在諸多矛盾。由于此類關(guān)鍵的數(shù)據(jù)我國沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗數(shù)據(jù)可供參照,若堅持按照合同要求來執(zhí)行,可能會影響到項目的長期運行以及未來的合理收益。通過技術(shù)研究論證并與當事方積極溝通,最終對PPA中的變壓器技術(shù)參數(shù)進行了修改。

    2 PPA中對主變壓器的技術(shù)要求

    2.1 PPA中C6.3款對主變壓器的技術(shù)要求

    在PPA中的C6.3款對主變壓器的技術(shù)要求見表1。

    表1 C6.3款對主變壓器的技術(shù)要求

    2.2 PPA中C9.18款對主變壓器的技術(shù)要求

    在PPA中的C9.18款對主變壓器的技術(shù)要求見表2。

    表2 C9.18款對主變壓器的技術(shù)要求

    2.3 電網(wǎng)系統(tǒng)電壓極限的技術(shù)要求

    (1)賣方提供的150 kV主變壓器應(yīng)配備手動控制的無載調(diào)壓開關(guān),當印尼國家電力公司150 kV電網(wǎng)系統(tǒng)電壓為135~165 kV時,適用于機組的連續(xù)運行,并應(yīng)受到機組的無功功率潮流水平的限制。

    (2)當主變壓器高壓側(cè)的印尼國家電力公司150 kV電網(wǎng)系統(tǒng)電壓,低于135 kV或高于165 kV時,均立即跳閘。

    2.4 對機組無功功率出力的要求

    (1)遲相功率因數(shù)0.85(發(fā)電機出口處測量)。

    (2)進相功率因數(shù)0.95(發(fā)電機出口處測量)。

    3 主變壓器額定電壓和變比計算

    由上述要求可知,在PPA中對于主變壓器的額定電壓和變比要求存在矛盾,對項目實施造成了一定困難,投資方為此進行了計算研究。

    3.1 確定調(diào)壓方式

    電力系統(tǒng)的調(diào)壓主要有逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓3種方式。

    (1)逆調(diào)壓。即最大負荷時升高電壓、最小負荷時降低電壓的調(diào)壓方式。在通常情況下,需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器或者同步調(diào)相機等調(diào)壓設(shè)備方能達到逆調(diào)壓的要求。

    (2)順調(diào)壓。即在最大負荷時允許中樞點電壓低一些,但不得低于電力線路額定電壓的102.5%;當最小負荷時允許中樞點電壓高一些,但不得高于電力線路額定電壓的107.5%。通常情況下,可通過選擇變壓器不同的分接頭位置達到順調(diào)壓的要求。

    (3)恒調(diào)壓。即在任何負荷下,中樞點電壓保持為大約恒定的數(shù)值,一般比電力線路額定電壓高2%~5%。通常情況下,需要通過選擇變壓器分接頭和裝設(shè)電力電容器方能達到恒調(diào)壓的要求。

    根據(jù)巴厘島電網(wǎng)的現(xiàn)狀,結(jié)合印尼巴厘島燃煤電廠項目在巴厘島電網(wǎng)中的地位以及電廠無功儲備容量等具體情況,同時考慮到該項目的主變壓器已經(jīng)明確選用無載調(diào)壓方式。因此,確定該項目采用順調(diào)壓方式,并按此開展計算研究。

    3.2 主變壓器額定電壓和變比的可能組合

    根據(jù)PPA技術(shù)要求和發(fā)電機、變壓器的基本技術(shù)參數(shù),主變壓器的額定電壓和變比按照以下6種可能的組合數(shù)據(jù)進行計算。

    (1)165(1±.5%) kV/13.80 kV;

    (2)165(1±.5%) kV/15.75 kV;

    (3)160(1±.5%) kV/13.80 kV;

    (4)160(1±.5%) kV/15.75 kV;

    (5)150(1±.5%) kV/13.80 kV;

    (6)150(1±.5%) kV/15.75 kV。

    3.3 主變壓器低壓側(cè)母線的電壓變化范圍要求

    考慮到滿足發(fā)電機組的調(diào)壓要求,主變壓器低壓側(cè)母線的電壓變化不超過13.80(15.75)的±5% kV。

    3.4 主變壓器額定電壓和變比選擇的計算原理

    (1)計算電網(wǎng)最大、最小負荷時變壓器的電壓損耗。

    最大負荷時變壓器的電壓損耗計算公式

    ΔVTmax=(PxRT+QxXT)/Vs,

    (1)

    最小負荷時變壓器的電壓損耗計算公式

    ΔVTmin=(PsRT+QsXT)/Vx,

    (2)

    式中:Vs為最大負荷時對應(yīng)的系統(tǒng)電壓,kV;Vx為最小負荷時對應(yīng)的系統(tǒng)電壓,kV;Px為發(fā)電機輸出的有功功率,MW;Qx為發(fā)電機輸出的無功功率,MV·A;Ps為發(fā)電機輸出的有功功率,MW;Qs為發(fā)電機輸出的無功功率MV·A;RT,XT分別為變壓器的電阻和電抗值,Ω。

    (2)計算電網(wǎng)最大、最小負荷下所要求的分接頭電壓。

    最大負荷下所要求的分接頭電壓計算公式

    VTmax=(Vs+ΔVTmax)Ugn/Ugmin,

    (3)

    最小負荷下所要求的分接頭電壓計算公式

    VTmin=(Vx+ΔVTmin)Ugn/Ugmax,

    (4)

    式中:Ugmin為最大負荷下變壓器低壓側(cè)的電壓,即發(fā)電機最低運行電壓;Ugmax為最小負荷下變壓器低壓側(cè)的電壓,即發(fā)電機最高運行電壓;Ugn為發(fā)電機的額定運行電壓;ΔVTmax為最大負荷時變壓器的電壓損耗;ΔVTmin為最小負荷時變壓器的電壓損耗。

    (3)通過上述最大、最小負荷下所要求的分接頭電壓計算平均值。

    VTav=(VTmax+VTmin)/2 。

    (5)

    (4)根據(jù)變壓器分接頭電壓的計算值選擇主變壓器分接頭的實際值(VTsj)。

    (5)校驗主變壓器低壓母線的實際電壓范圍是否滿足發(fā)電機調(diào)壓要求。

    最大負荷時

    VTlmax=(Vs+ΔVTmax)Ugn/VTsj,

    (6)

    最小負荷時

    VTlmin=(VX+ΔVTmin)Ugn/VTsj,

    (7)

    式中:VTlmax為最大負荷時主變壓器低壓側(cè)母線電壓,kV;VTlmin為最小負荷時主變壓器低壓側(cè)母線電壓,kV。

    3.5 主變壓器額定電壓和變比的計算邊界條件和計算結(jié)果

    3.5.1 近期運行

    巴厘島當?shù)仉娋W(wǎng)較為薄弱,在正常運行電壓波動范圍較大的情況下,受如下條件限制:

    (1)電廠高壓母線電壓波動范圍按照150 kV至165 kV考慮。

    (2)最大負荷時,電廠出力按照142+j88.0 MV·A(遲相功率因數(shù)0.85)考慮。

    (3)最小負荷時,電廠出力按照70-j68.7 MV·A(進相功率因數(shù)0.9)考慮。

    主變壓器額定電壓和變比的計算結(jié)果見表3。

    表3 近期運行的主變壓器額定電壓和變比的計算結(jié)果

    3.5.2 遠景運行

    巴厘島當?shù)仉娋W(wǎng)建設(shè)加強,在正常運行電壓波動范圍較小的情況下,受如下條件限制。

    (1)電廠高壓母線電壓波動范圍按照150.0 kV至157.5 kV考慮。

    (2)最大負荷時,電廠出力按照142+j88 MV·A(遲相功率因數(shù)0.85)考慮。

    (3)最小負荷時,電廠出力按照63+j21 MV·A(遲相功率因數(shù)0.95)考慮。

    主變壓器額定電壓和變比的計算結(jié)果見表4。

    表4 遠景運行的主變壓器額定電壓和變比的計算結(jié)果

    4 主變壓器額定電壓和變比選擇分析

    (1)在近期和遠期運行時,主變壓器分接頭最優(yōu)值分別是159.918和161.423 kV,這就意味著主變壓器的實際運行電壓處于160 kV電壓水平。

    (2)當主變壓器額定電壓和變比擬選擇165 kV/13.80 kV或者165 kV/15.75 kV時,主變壓器分接頭實際值為160.875 kV,即主變壓器需要在第一負分接頭位置長期運行。結(jié)合巴厘島電網(wǎng)的限制條件,主變壓器的負調(diào)壓范圍較小而且正調(diào)節(jié)范圍利用率不高。

    (3)當主變壓器額定電壓和變比擬選擇160 kV/13.80 kV或者160 kV/15.75 kV時,主變壓器分接頭實際值為160 kV,主變壓器可以在主分接頭位置長期運行,主變壓器的調(diào)壓范圍也可以得到較充分的利用。

    (4)當主變壓器額定電壓和變比擬選擇150 kV/13.80 kV或者150 kV/15.75 kV時,主變壓器分接頭實際值為157.5 kV,主變壓器需要在最大正分接頭位置長期運行(即使使用最大正分接頭仍然不能與主變壓器分接頭最優(yōu)值相匹配)。

    (5)在各種電壓和變比組合情況下,發(fā)電機的調(diào)壓范圍應(yīng)滿足主變壓器低壓側(cè)電壓變化的要求。

    綜上所述,在考慮了近期和遠景的電網(wǎng)電壓水平和高峰、低谷負荷以及發(fā)電廠出力、主設(shè)備基本技術(shù)參數(shù)等邊界條件的前提下,通過對多種變壓器額定電壓和變比組合的計算研究,明確了主變壓器的合理運行電壓水平為160 kV,并進一步明確了主變壓器的額定電壓和變比應(yīng)采用160(1±5%) kV/13.80 kV 或者160(1±5%) kV/15.75 kV。這樣,不僅能夠使機組在滿足前述考慮的電網(wǎng)運行電壓范圍下的近期及遠期運行需要,而且發(fā)電機端電壓也能夠控制在可能的允許調(diào)整的范圍內(nèi)。

    5 結(jié)論

    按照上述計算結(jié)果和分析意見,在經(jīng)過與印尼國家電力公司進行的技術(shù)溝通后,最終對PPA中變壓器的技術(shù)參數(shù)要求進行了修改。

    需要引起重視的是:中國企業(yè)在執(zhí)行國家“走出去”戰(zhàn)略,在投資、建設(shè)國外項目時,會遇到項目所在國可能沒有完善的技術(shù)體系支撐等情況,作為投資方或者建設(shè)方都需要認真核實外方的技術(shù)要求。對外方技術(shù)要求中存在疑問之處,特別是遇到在我國的技術(shù)標準體系要求之外的情況時(如印尼巴厘島燃煤電廠項目的接入系統(tǒng)電壓等級為150kV,且當?shù)仉娋W(wǎng)日電壓波動范圍較大),不能簡單地按照執(zhí)行合同的原則進行處理,需要認真研究分析,對發(fā)現(xiàn)的問題及時論證、溝通并合理修改。只有這樣,才能保證國家“走出去”戰(zhàn)略的成功實施,保證國家和企業(yè)的投資收益,同時也樹立起國家和企業(yè)的技術(shù)聲譽。

    參考文獻:

    [1] GB 50660—2011大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范[S].

    [2]DL/T 5153—2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].

    [3]GB/T 13499—2002 電力變壓器應(yīng)用導則[S].

    [4]吳俊勇.電力系統(tǒng)基礎(chǔ)[M].北京:清華大學出版社,北京交通大學出版社,2008.

    [5]宋廣哲,田秀俊.淺談電廠接入系統(tǒng)設(shè)計中主變壓器分接頭的選擇[C]//吉林省電機工程學會2007年論文集.長春:吉林省電機工程學會,2007:492-497.

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