輔機單列配置下的廠用電優(yōu)化方案

彭 哲劉曉鵬

（1.河北省電力勘測設計研究院 石家莊 050031; 2.國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

輔機單列配置下的廠用電優(yōu)化方案

彭 哲1劉曉鵬2

（1.河北省電力勘測設計研究院 石家莊 050031; 2.國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

對國內(nèi)首次投產(chǎn)的主要輔機單列配置下的布連電廠一期 660MW 超超臨界燃煤空冷機組中壓廠用電接線設計進行了分析，重點對適應輔機單列配置的公用段設置以及10kV等級廠用電壓選擇進行了介紹，并以詳實的數(shù)據(jù)對各種運行狀態(tài)下的廠用電率進行了比較，提出了相關(guān)的結(jié)論和建議，供業(yè)內(nèi)同行參考。

單列配置；中壓廠用電；接線形式；電壓等級；廠用電率

近年來，在歐洲先后建成了一批主要輔機設備采用單列配置的 800MW等級超超臨界機組，這些機組汽輪機采用單個低壓缸，主要輔機設備如給水泵、空氣預熱器、一次風機、送風機、引風機均采用單列配置。然而在我國，輔機單列配置方案一直在研究和探討之中。

2013年1月，國電建投內(nèi)蒙古能源有限公司布連電廠一期2×660MW機組成功通過了168試運，該項目是我國首次采用輔機單列配置的 660MW超超臨界燃煤空冷機組項目。機組投運以來，全套中壓廠用電系統(tǒng)負荷均勻、起動迅速、運行穩(wěn)定，為輔機單列配置下的廠用電優(yōu)化走出了一條新路。

1 輔機單列配置對廠用電接線的特殊要求

以布連工程為例：每臺機組設兩段中壓工作母線；兩臺機組設兩段中壓公用母線，分接于不同機組的廠用工作母線段；為適應脫硫系統(tǒng)特許經(jīng)營的運營模式，每臺機組設一段中壓脫硫母線，接于本機組的廠用工作母線段。

電動給水泵為起動泵，兩臺機組共設一臺；凝結(jié)水泵、閉式冷卻水循環(huán)泵均為兩臺，一運一備；磨煤機五運一備；一次風機、送風機、引風機均為單列配置；其他負荷如輔機循環(huán)水泵、空壓機、雨水泵、膠帶輸送機等均為公用負荷。

一次風機、送風機、引風機單列配置后，從工藝流程上來講，機組運行時，單列的三大風機需要整體起動，缺一不可，這就對設備本體及供電可靠性提出了更高的要求。為提高供電可靠性，需要把單列的輔機集中布置在機組同一中壓工作段上，使之在另一工作段故障時，汽機負荷不影響機組滿發(fā)，鍋爐也可通過減負荷的形式不致使機組停機。這樣，原本輔機雙列時很容易實現(xiàn)的高壓廠用分裂變壓器兩個低壓分裂卷的負荷平衡便被打破，如何保持原有的平衡便成為了輔機單列對中壓廠用電系統(tǒng)提出的更高要求。

2 輔機單列配置下的優(yōu)化方案

為適應輔機單列配置的特殊情況，負荷配置為：每臺機組的汽機負荷、6臺磨煤機及機爐、除塵、空冷、脫硫等低壓干式變壓器對稱分接于本機組的兩段工作母線上；單列配置的三大風機均接于工作A段；全廠公用負荷單獨設置中壓公用段，其兩路工作電源分別引自兩臺機組的工作B段，互為備用。參見圖 1及表 1（因篇幅所限，該表格只列出了#1機組的負荷情況，#2機組配置同#1機組）。可見在整個中壓廠用電系統(tǒng)中，公用段的設置起到了至關(guān)重要的作用。

圖1 中壓工作段系統(tǒng)接線圖

1）單元保持

公用段的設置便于對公用負荷進行集中管理，強化機組的單元性，不致因一臺機組廠用電系統(tǒng)故障影響其他機組的正常運行，對配合機組檢修、停機以及檢修本機組所屬廠用配電裝置等均較為方便。

2）負荷平衡

按照布連工程的接線形式，單列的三大風機統(tǒng)一接至工作A段，而公用段接至B段，并且按照不考慮連接該段母線的所有負荷全部運行的計算方法，取每段公用母線的工作容量乘以0.85的系數(shù)計入總體容量當中，見表 1，基本做到了高壓廠用分裂變壓器兩個低壓分裂卷的負荷平衡。

表1 中壓工作段負荷計算表

3）面積減小

由于中壓工作段及公用段分開設置，并根據(jù)公用段負荷擺放情況，在#1機組的鍋爐房0m單獨設置中壓公用配電間，使得位于汽機房中間層的中壓廠用工作配電室中的配電盤位共減少31面（兩臺機組合計），占地面積大大減小，機房布置更為合理。

3 中壓廠用電電壓確定

布連工程廠用電壓等級采用10.5～0.4kV兩級?？稍诠?jié)省投資的同時，降低銅材和電能的損耗，詳述如下：

1）節(jié)省投資

采用 10kV電壓等級能使中壓母線短路水平限制在40kA以內(nèi)，與采用6kV電壓等級，將短路水平提高至 50kA相比，雖然電動機的投資增加，但配電盤、封閉母線、高壓電纜的費用均有降低，整個工程共可減少投資近200萬元。

2）降低銅耗和電耗

采用 10kV電壓等級后，由于設備的額定電流和短路水平均發(fā)生了變化，動力電纜的最小熱穩(wěn)定截面也相應減?。ㄒ姳?），這樣全廠中壓系統(tǒng)均可在電纜截面的選擇上降低一個等級，這便為節(jié)能創(chuàng)造了條件。

電纜截面每降低一個等級，能夠相應減少銅材耗量20%，通過公式Q=I2Rt看出，與6kV電壓等級相比，在額定電流減小40%之后，可降低電能損耗54.22%。布連電廠全廠共使用 10kV電纜101根，共計 18.2km，按年運行小時為 7500h考慮，采用10kV電壓等級每年可降低電耗約45.2kW·h。

表2 電纜參數(shù)對比表

4 母線電壓水平

輔機單列配置后，鍋爐三大風機均由同一工作段引接，其起動順序為：首先起動引風機；隨之為送風機；吹掃完畢后起動一次風機。這三大風機在同一工作段上的連續(xù)起動對整個中壓廠用電系統(tǒng)是一個嚴峻的考驗，經(jīng)過嚴密計算，布連工程各項指標均滿足了起動的要求，做到了起動時的順暢與快捷，見表3。

表3 母線電壓水平值

5 單列輔機配套的低壓負荷接線方式

為三大單列輔機服務的，還有其輔助系統(tǒng)，即低壓潤滑油站和加熱器等，這些負荷接在相應的鍋爐和保安段中。

例如：三大單列輔機（送、引、一次風機）的電加熱器及引風機密封風機接至了鍋爐MCC，而潤滑油和液壓油站的電泵則接至保安PC，保證全廠失電時的人員及設備安全。

6 廠用電率

仍以布連電廠為例，除灰場和脫硝系統(tǒng)等部分低壓負荷外，計入全部高壓電動機（含脫硫系統(tǒng)）及低壓負荷，利用軸功率法計算額定負荷工況、75%負荷工況、50%負荷工況下的廠用電率與實際運行數(shù)據(jù)對比見表4。

表4 廠用電率對比/%

可以看出，現(xiàn)場實測的廠用電率各階段指標均達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，額定工況與50%工況之間的差別很小，計算值與實測值相當接近。

7 單列輔機的實際運行情況

在布連電廠試驗及調(diào)試準備階段，機組進行了頻繁的冷態(tài)起停和熱態(tài)起動。由于電網(wǎng)調(diào)度因素，機組長時間處于變負荷運行的過程，在此過程中鍋爐運行良好，單列設置的風機經(jīng)受住了頻繁起停及變負荷等較惡劣運行環(huán)境的考驗，沒有對主系統(tǒng)運行造成不利影響。在其后的整套試運階段，鍋爐島運行穩(wěn)定，尤其是#2機組的FCB試驗，于甩負荷后5min內(nèi)并網(wǎng)成功。

經(jīng)過一年多的商業(yè)運行，布連電廠三大單列輔機均運行正常，運行中未發(fā)生任何故障，運行狀態(tài)良好。實踐證明，布連電廠應用輔機單列配置無論從工藝角度還是電氣角度均是成功的。

8 結(jié)論

1）在工藝系統(tǒng)輔機單列配置的設計模式下，機組負荷和公用負荷分開，既強化機組的單元性，又可對公用負荷進行集中管理，保持負荷平衡、提高機組運行可靠性的同時，減小中壓廠用工作配電室的占地面積。

2）廠用電壓采用10kV等級可將中壓母線短路水平限制在 40kA以內(nèi)，節(jié)省項目投資的同時降低電能損耗。

3）全套中壓廠用電系統(tǒng)負荷均勻、起動迅速、運行穩(wěn)定，可為今后采用輔機單列配置的電廠提供參考。

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

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

[3]DL/T 5222—2005.導體和電器選擇設計技術(shù)規(guī)定［S］.

Discussion on Optimization Scheme of Auxiliary Power of Power plant with Single Row Configuration Scheme of Power Plant

Peng Zhe1Liu Xiaopeng2
(1.Hebei Electric Power Design & Research Institute, Shijiazhuang 050031; 2.Guodian & JianTou Inner Mongolia Energy Investment Co., Ltd, Erdos, Inner Mongolia 017209)

The paper analyses medium auxiliary power wiring design of Bulian power plant of fist phase, with capacity 2×660MW, Ultra-supercritical coal-fired air-cooling, adopts single row configuration scheme and goes into operation for first time in China, focuses on an introduction to configuration of communal bus duct setting and selection of 10kV auxiliary voltage level, and also, for reference, makes a comparison of auxiliary power ratio under various operation modes through detailed data, puts forward relevant conclusions and recommendations for reference.

single row configuration; medium auxiliary power; wiring configuration; voltage level; auxiliary power ratio

彭 哲（1979-），女，河北省石家莊市人，本科，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)電氣設計工作。