某核電廠施工用電系統(tǒng)供電模式改造方案淺析

張慶丁+高建喜

0 前言

核電廠施工電源是為電廠整個(gè)施工、調(diào)試階段提供充足、可靠的生活辦公用電和施工調(diào)試用電服務(wù)。施工電源設(shè)置的合理、可靠，對(duì)核電廠主體工程的順利進(jìn)展將起到重要的保證作用。根據(jù)施工用電負(fù)荷需求，核電廠施工變電站設(shè)置兩臺(tái)容量為16MVA的施工變壓器（220kV/10kV）。項(xiàng)目前期準(zhǔn)備階段，現(xiàn)場(chǎng)用電需求量較小，且施工階段負(fù)荷峰、谷差明顯。全廠平均用電負(fù)荷僅有幾百千瓦左右，峰值負(fù)荷不超過(guò)二千千瓦。由于施工變輕載和送電線路產(chǎn)生的無(wú)功無(wú)法就地平衡，導(dǎo)致用戶側(cè)向系統(tǒng)倒送無(wú)功。按照行業(yè)主管部門和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求無(wú)功就地平衡的原則和《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》的規(guī)定，向系統(tǒng)倒送無(wú)功一方面影響系統(tǒng)的電能質(zhì)量，影響電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，另一方面行業(yè)主管部門為盡可能減少類似情況的發(fā)生，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，向長(zhǎng)期輕載運(yùn)行的用戶收取高額無(wú)功補(bǔ)償利率調(diào)節(jié)費(fèi)。鑒于以上情況，項(xiàng)目擬將原16MVA的兩臺(tái)施工變壓器停用，另接入1路10kV備用電源，為廠區(qū)少量的用電負(fù)荷供電。

1 施工用電系統(tǒng)現(xiàn)狀及改接1路10kV備用電源方案可行性分析

原施工電源引自廠區(qū)220kV施工變電站兩臺(tái)16MVA的變壓器，兩臺(tái)施工變壓器各帶一段母線負(fù)荷，兩段母線之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，即220kV施工變電站內(nèi)10kV側(cè)電源采用單母線分段的接線方式。施工用電負(fù)荷主要分布在主廠區(qū)、施工準(zhǔn)備區(qū)及廠前區(qū)，主廠區(qū)和施工準(zhǔn)備區(qū)用電負(fù)荷主要為施工負(fù)荷，廠前區(qū)主要為與生產(chǎn)配套的辦公生活等用電負(fù)荷，因此分別設(shè)置主廠區(qū)10kV供電環(huán)網(wǎng)、施工準(zhǔn)備區(qū)10kV供電環(huán)網(wǎng)及廠前區(qū)10kV變電站。為保證供電可靠性，每個(gè)區(qū)域的供電環(huán)網(wǎng)從220kV施工變電站的兩段母線分別引接一路電源互為備用；廠前區(qū)10kV變電站采也用兩路進(jìn)線分別接自220kV施工變電站的兩段母線。施工用電系統(tǒng)圖詳見圖1。

擬改接的1路10kV備用電源是架空線路，線路長(zhǎng)度約13km，架空線采用導(dǎo)線截面為240mm2的鋁絞線。供電局批復(fù)用電容量為2600kVA，現(xiàn)場(chǎng)施工用電負(fù)荷約500 kW，容量計(jì)算滿足要求；另現(xiàn)場(chǎng)用電負(fù)荷均為低壓負(fù)荷，主要供電干線為10kV線路，低壓負(fù)荷均由施工變壓器就近引接，壓降基本滿足要求。由此看來(lái)，接入1路10kV備用電源的方案是基本可行的。

2 改造方案

原施工變電站兩段10kV母線同時(shí)工作，互為備用。改造方案擬停運(yùn)一段10kV母線，即各施工用電環(huán)網(wǎng)及廠前區(qū)變電站僅由原220kV施工變電站Ⅰ段母線供電，由原Ⅱ段母線供電的電源線路停運(yùn)，屆時(shí)Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)及出線開關(guān)全部斷開，同時(shí)將兩段母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，保證施工變電站僅有一段10kV母線運(yùn)行。擬引接的一路10kV備用電源接入方案有以下三種：

方案一：1路10kV備用電源接入原220kV施工變電站Ⅰ段母線10kV進(jìn)線開關(guān)處。

如下圖所示：

改造步驟如下：

1）10kV備用電源架空線終端桿上設(shè)置桿上組合開關(guān)，做為隔離保護(hù)。

2）增設(shè)由10kV備用電源架空線終端桿至10kVⅠ段母線的供電線路，采用交聯(lián)聚乙烯絕緣鎧裝電纜（YJV23-8.7/10kV）約1000m。電源路徑選擇：鑒于原廠區(qū)規(guī)劃布置比較緊湊，地面上沒有足夠的空間敷設(shè)架空線，因此采用電纜敷設(shè)，可考慮利用廠區(qū)內(nèi)已有的電纜溝敷設(shè)，局部直埋的方式。由于新增一根10kV電纜，需要核實(shí)電纜溝內(nèi)支架敷設(shè)電纜的容量。

此種方案的優(yōu)點(diǎn)是10kV電源直接接入原有施工用電系統(tǒng)，原施工用電系統(tǒng)內(nèi)部改動(dòng)量小。但由于10kV電源的接入點(diǎn)距離220kV施工變電站較遠(yuǎn)，需要新增一條10kV電源線路。

方案二：1路10kV備用電源就近接入施工準(zhǔn)備區(qū)10kV供電環(huán)網(wǎng)，電源經(jīng)10kV供電環(huán)網(wǎng)向220kV施工變電站Ⅰ段母線供電。

如下圖所示：

改造步驟如下：

1）10kV備用電源架空線終端桿上設(shè)置桿上組合開關(guān)，做為隔離保護(hù)。

2）室外增設(shè)10kV臨時(shí)配電設(shè)施，設(shè)置進(jìn)線環(huán)網(wǎng)柜，電源就近接入廠區(qū)施工變壓器π接箱后，向220kV施工變電站Ⅰ段母線反送電。

3）原220kV施工變電站內(nèi)為該供電環(huán)網(wǎng)配電的出線開關(guān)成為10kVⅠ段母線進(jìn)線開關(guān)。需要調(diào)整該回路開關(guān)的保護(hù)整定值，并適當(dāng)調(diào)整原Ⅰ段母線其它各回路出線配電開關(guān)保護(hù)整定值，以實(shí)現(xiàn)級(jí)別配合的要求。

4）由于施工現(xiàn)場(chǎng)10kV供電環(huán)網(wǎng)未能全部投入使用，因此10kV備用電源需接入已投運(yùn)的施工變壓器環(huán)網(wǎng)。由于距離較遠(yuǎn)，仍需考慮新增一條增設(shè)由10kV備用電源架空線終端桿至10kV臨時(shí)配電設(shè)施的電源線路。電源路徑選擇同方案一，采取鎧裝電纜沿廠區(qū)已有電纜溝敷設(shè)，局部直埋的敷設(shè)方式。

此方案增設(shè)室外10kV臨時(shí)配電裝置、10kV電源線路、并對(duì)各級(jí)開關(guān)保護(hù)值重新整定計(jì)算。

方案三：1路10kV備用電源接入廠前區(qū)10kV變電站Ⅱ段母線10kV進(jìn)線開關(guān)處，電源經(jīng)廠前區(qū)10kV變電站向220kV施工變電站Ⅰ段母線送電。

如下圖所示：

改造步驟如下：

1）10kV備用電源架空線終端桿上設(shè)置桿上組合開關(guān)，做為隔離保護(hù)。

2）室外增設(shè)10kV臨時(shí)配電設(shè)施，設(shè)置進(jìn)線環(huán)網(wǎng)柜，電源接入廠前區(qū)10kV變電所后，利用原220kV施工變電站向廠前區(qū)10kV變電所供電的配電線路向220kV施工變電站Ⅰ段母線供電。

3）原220kV施工變電站內(nèi)為廠前區(qū)10kV變電站配電的出線開關(guān)成為10kVⅠ段母線進(jìn)線開關(guān)。需要調(diào)整該回路開關(guān)的保護(hù)整定值，并適當(dāng)調(diào)整原Ⅰ段母線其它各回路出線配電開關(guān)保護(hù)整定值，以實(shí)現(xiàn)級(jí)別配合的要求。

由于10kV備用電源的接入點(diǎn)距離廠前區(qū)10kV變電所位置較近，接入比較方便。另外，主要的用電負(fù)荷集中分布在廠前區(qū)區(qū)域，此種接入方案的電源接入點(diǎn)接近目前的負(fù)荷中心。

三個(gè)改造方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較詳見下表：

3 改造方案存在問題分析

3.1 保護(hù)裝置的級(jí)別配合問題

一般情況下，上下級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作應(yīng)相互配合，以保證保護(hù)裝置具有選擇性。保護(hù)裝置的動(dòng)作配合有兩種情況：一種是按動(dòng)作電流配合，在選定的故障形式下，上下級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作電流之比不應(yīng)小于1.1；一種是按動(dòng)作時(shí)限配合，上下級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)有一差值。改造方案中，220kV施工變電站內(nèi)10kV開關(guān)額定電流分別為：斷路器1600A，負(fù)荷開關(guān)1250A，極限分?jǐn)嗄芰鶠?0kA。動(dòng)力站內(nèi)斷路器額定電流均為1250A，極限分?jǐn)嗄芰鶠?1.5kA。電源由動(dòng)力站接入送至220 kV施工變電站變電站進(jìn)線開關(guān)，需要計(jì)算開關(guān)的選擇性配合，并進(jìn)行重新整定校驗(yàn)。

3.2 電壓偏差問題

電壓偏差是衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，經(jīng)改造后的10kV供電方案電壓應(yīng)滿足用電設(shè)備供電需求。用電設(shè)備端子電壓實(shí)際值偏離額定值時(shí)，其性能將直接受到影響。改造方案中，10kV電源接自東辛莊變電所，約經(jīng)過(guò)13km架空線路敷設(shè)至施工現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)動(dòng)力站接至220kV施工變電站后向全廠施工用電負(fù)荷供電。實(shí)際運(yùn)行分析得出，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷帶載較小的情況下，電壓偏差滿足±5%的要求，電壓質(zhì)量合格。前提是供電的10kV線路作為現(xiàn)場(chǎng)專用供電線路，沒有向其他用戶供電。如果接入其他的用電大戶，電壓偏差將無(wú)法滿足要求。

綜上，10kV備用電源改造方案是可以實(shí)現(xiàn)的，雖然存在一些可能影響現(xiàn)場(chǎng)供電的問題，但如果運(yùn)行得當(dāng)，存在的問題是可以避免的。費(fèi)用上看，改造后的10kV供電方案將避免企業(yè)向電網(wǎng)繳納高額的、由于無(wú)功補(bǔ)償過(guò)高帶來(lái)的利率電費(fèi)過(guò)高問題，降低了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行費(fèi)用，為項(xiàng)目前期準(zhǔn)備階段節(jié)約投資。項(xiàng)目施工電源配電系統(tǒng)的合理性將為企業(yè)帶來(lái)直接的、可視的經(jīng)濟(jì)效益，避免不必要的損失。

[責(zé)任編輯：田吉捷]