小型發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

陽(yáng)水財(cái)

（東莞電力設(shè)計(jì)院，廣東 東莞 523413）

小型發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

陽(yáng)水財(cái)

（東莞電力設(shè)計(jì)院，廣東 東莞 523413）

本文所稱小型發(fā)電機(jī)組指單機(jī)容量在 25MW及以下的同步發(fā)電機(jī)組。隨著電力體制的不斷改革和節(jié)能、環(huán)保觀念的不斷深入，各地以工業(yè)余熱、垃圾焚燒為代表的小型發(fā)電項(xiàng)目不斷開(kāi)工建設(shè)。小型發(fā)電機(jī)組在接入電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，不能僅僅考慮機(jī)組容量和送電距離，還必須從電網(wǎng)短路電流、線路選型、路徑可實(shí)施性等方面綜合考慮。本文結(jié)合某地區(qū)具體工程實(shí)例，對(duì)小型發(fā)電機(jī)組的接入系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究論證。

小型發(fā)電機(jī)組；接入系統(tǒng)

某地區(qū)計(jì)劃建設(shè)一座日處理生活垃圾1200噸，總裝機(jī)容量 40 MW 的垃圾焚燒發(fā)電廠，配置 2×600t/d機(jī)械爐排焚燒爐+2×20MW 凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，擬于近期并入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)發(fā)電。

1 近區(qū)電網(wǎng)情況

近區(qū)電網(wǎng)是發(fā)電機(jī)組接入的客觀條件，在研究論證接入系統(tǒng)前必須摸清周邊電網(wǎng)情況。

根據(jù)項(xiàng)目業(yè)主的建設(shè)安排，在機(jī)組投產(chǎn)前，近區(qū)110kV及以上變電站有 3座，分別為 220kV彭洞站、110kV牛山站和畔山站，具體情況如表1所示。

周邊 110kV線路有 110kV立彭甲乙丙線、彭周甲乙線、彭石甲乙丙線以及 110kV和畔甲乙丙線。

周邊 110kV電網(wǎng)接線如圖1所示。

圖1 本工程電廠周邊 110kV電網(wǎng)接線示意圖

上述 110kV線路中，立彭甲乙丙線、和畔甲乙丙線為架空線路，導(dǎo)線截面均為 400mm2，彭周甲乙線、彭石甲乙丙線為電纜線路，導(dǎo)線截面為 1000mm2。

表1 電廠近區(qū)周邊 110kV及以上變電站情況

2 接入系統(tǒng)方案研究

電廠接入系統(tǒng)電壓等級(jí)，應(yīng)根據(jù)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用、送電距離、最終和分期規(guī)模、單機(jī)容量、電網(wǎng)運(yùn)行要求和承受能力等因素綜合確定，不同規(guī)模的電廠應(yīng)分別接入相應(yīng)電壓等級(jí)的電網(wǎng)。本電廠機(jī)組容量2×20MW，屬小型、負(fù)荷側(cè)電廠，送電距離在 5公里左右，接入系統(tǒng)電壓等級(jí)可采用 110kV接入、也可采用 10kV接入。本文分別對(duì)接入 110kV、10kV兩種不同電壓等級(jí)方案進(jìn)行綜合比較。

2.1 接入110kV系統(tǒng)方案

根據(jù)周邊電網(wǎng)實(shí)際，擬定兩個(gè)接入 110kV系統(tǒng)方案。（1）方案一：雙回出線，分別T接立彭甲丙線

本方案新建雙回電纜線路長(zhǎng)度 2×0.96km，T接立彭甲丙線需要新征用地建設(shè)電纜終端場(chǎng)，T接點(diǎn)位于彭洞站圍墻外（立彭甲乙丙線 N39-N42號(hào)塔之間）。

（2）方案二：雙回出線，分別T接和畔乙丙線

本方案新建雙回電纜線路長(zhǎng)度 2×6.5km，T接和畔乙丙線需要新征用地建設(shè)電纜終端場(chǎng)，T接點(diǎn)位于N21-N22號(hào)塔之間。

2.2 接入10kV系統(tǒng)方案

根據(jù)周邊的電網(wǎng)條件，擬定 3個(gè)接入10kV系統(tǒng)方案。

（1）方案一：2回出線，分別接入彭洞站10kV母線，本方案新建 2回電纜線路長(zhǎng)度 2×1.0km。

（2）方案二：2回出線，分別接入畔山站10kV母線，本方案新建 2回電纜線路長(zhǎng)度 2×6.5km。

（3）方案三：2回出線，分別接入牛山站10kV母線，本方案新建 2回電纜線路長(zhǎng)度 2×2.8km，該方案需要在牛山站擴(kuò)建 1回 10kV出線開(kāi)關(guān)柜。

2.3 方案比較

2.3.1 接入電壓等級(jí)比較

根據(jù)以上接入 110kV和 10kV系統(tǒng)方案，首先對(duì)接入電壓等級(jí)進(jìn)行比較，如表2所示。

表2 接入電壓等級(jí)比較

本期 2臺(tái)機(jī)組如果采用 10kV接入，雖然可避免電能多級(jí)傳輸，減少電能損失，但 10kV接入周邊 220kV彭洞站或 110kV牛山站后，10kV母線短路電流將達(dá)到28kA以上，遠(yuǎn)超規(guī)范要求。10kV接入畔山站，畔山站10kV短路電流也將由 18kA上升到 23.7kA，接近超標(biāo)；且電廠距離畔山站較遠(yuǎn)，路徑長(zhǎng)度約 6.5km，沿線電纜通道空間狹窄，路徑條件差，基本不具備可行性。

同時(shí)，采用 10kV接入系統(tǒng)，單回線路需采用 3拼3×500mm2截面電纜，實(shí)現(xiàn)較為困難，總體投資也不占優(yōu)勢(shì)。如果采用 110kV接入，雖然設(shè)備投資有所增加，但 110kV線路輸送容量大，單回線路能夠滿足兩臺(tái)機(jī)組的送出要求，可靠性高；且周邊 110kV電網(wǎng)資源較好，新建線路十分簡(jiǎn)短。綜上，本工程電廠兩臺(tái)機(jī)組宜采用接入 110kV系統(tǒng)。

2.3.2 接入點(diǎn)比較

在確定采用接入 110kV系統(tǒng)后，需進(jìn)一步明確具體接入點(diǎn)，各方案比較如表3所示。在可靠性均接近且滿足要求的情況下，方案一具有實(shí)施性好，投資少等優(yōu)勢(shì)。

綜上，本工程電廠兩臺(tái)機(jī)組宜采用雙回線路，分別 T接 110kV立彭甲丙線接入系統(tǒng)，如圖2所示。

2.4 導(dǎo)線截面選擇

本電廠發(fā)電機(jī)額定功率為 20MW，功率因數(shù)按 0.85考慮，扣除 10%的廠用電，送入電網(wǎng)功率約為 21MVA。

表3 接入 110kV系統(tǒng)方案比較（接入點(diǎn)比較）

圖2 本工程電廠接入系統(tǒng)示意圖

因 此， 本 工 程 送 出 110kV線 路 采 用 240mm2及以上截面電纜即可滿足要求，按雙回路埋管敷設(shè)，240mm2截面電纜 110kV持續(xù)輸送容量約為 60MVA，能夠滿足送出線路 N-1要求。

2.5 電氣計(jì)算

最后，對(duì)推薦方案進(jìn)行潮流、穩(wěn)定以及短路電流計(jì)算，計(jì)算采用 BPA軟件 (4.0版 )工具。

經(jīng)計(jì)算，推薦方案近區(qū)潮流分布合理，無(wú)重載或過(guò)載線路，各節(jié)點(diǎn)電壓合格；機(jī)組穩(wěn)定性較好，相關(guān)廠站 110kV母線短路電流均滿足要求。

3 相關(guān)結(jié)論

（1）本工程電廠機(jī)組容量為 2×20MW，屬地方小型發(fā)電機(jī)組，可接入 110kV電網(wǎng)，也可接入 10kV電網(wǎng)，需從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、可實(shí)施性等方面綜合考慮。

（2）在接入電壓等級(jí)方面，單臺(tái)機(jī)組容量 20MW基本是采用接入 110kV系統(tǒng)，還是接入 10kV系統(tǒng)的臨界點(diǎn)。單機(jī)容量 20MW 以上（含 20MW），10kV電纜選型較為困難，一般采用110kV電壓接入更為經(jīng)濟(jì)合理。

（3）隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)短路電流越來(lái)越大。在某些地區(qū)，短路電流是地方小機(jī)組能否就地接入10kV電網(wǎng)的關(guān)鍵制約因素。

[1]電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 .電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京 :中國(guó)電力出版社 ,1995.

[2]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院 .電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣一次部分）[M]. 北京 :中國(guó)電力出版社 ,1987.

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