兩臺機(jī)組廠用電源系統(tǒng)互連互供的應(yīng)用

摘 要：針對啟備變電源未接至廠內(nèi)升壓站系統(tǒng)的接線方式，由于外購電與電廠上網(wǎng)電價(jià)價(jià)格差明顯，通過兩臺機(jī)組廠用電互連互供，極大的減少了外購電量的使用量，達(dá)到了降本增效的目的，同時(shí)提高了機(jī)組廠用電的可靠性與安全性。

關(guān)鍵詞：互連；增效；可靠性；安全性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.010

1 廠用電系統(tǒng)接線方式簡介

寧夏大唐國際大壩發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱大壩公司）2×600MW（5、6號機(jī)組）燃煤直接空冷機(jī)組，兩臺機(jī)組的廠用電系統(tǒng)各設(shè)置一臺高廠變，高廠變的高壓側(cè)由發(fā)電機(jī)出口T接引出，設(shè)置6kV A、B段母線，兩臺機(jī)組共用一臺啟備變，電源由220kV賀蘭山變電站引接，低壓側(cè)為6kV電壓等級做為兩臺機(jī)組的啟動/備用電源。5號機(jī)組6kV廠用母線分別為5A段、5B段，對應(yīng)工作、備用電源開關(guān)615A、605A、615B、605B；6號機(jī)組6kV廠用母線分別為6A段、6B段，對應(yīng)工作、備用電源開關(guān)分別為616A、606A、616B、606B；具體廠用系統(tǒng)接線圖如圖1。

1.1 高壓廠用變壓器參數(shù)如下

型號：SFF9 -65000/20

容量：65000/38000-38000 KVA

額定電壓：22x（1±2×2.5%）/6.3-6.3 kV

接線組別：Dyn1-yn1

額定電流：1705.81/3482.43-3482.43 A

調(diào)壓方式：無載調(diào)壓

1.2 啟備變壓器參數(shù)如下

型號：SFFZ10-CY-65000/220

容量：65000/38000-38000/21667 KVA

額定電壓：（220±8×1.25%）kV/6.3-6.3/10.5 kV

接線組別：YNyn0-yn0+d

調(diào)壓方式：有載調(diào)壓

1.3 聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜參數(shù)如下

高壓開關(guān)柜型號：UR4/150VCP-W50

斷路器型號：UR4，額定電流：4000A，額定電壓：7.2kV，短路電流：50Ka/3S，短時(shí)耐受電流：125kA；

電流互感器型號：MZB1-10 0.5/10P20/10P20/10P20-5000/1，變比5000/1；保護(hù)級精確度：10P20；測量級精確度：0.5，容量：10VA；

過壓保護(hù)裝置：型號：BSTG-A-7.6/600。

2 問題的提出

由于本廠啟備變電源引自外部220kV電網(wǎng)系統(tǒng)，而本廠采用750kV

單回出線線路接入西北電網(wǎng)750kV系統(tǒng)。5、6號機(jī)組廠用電正常在啟備變電源、高廠變電源之間進(jìn)行切換，任一一臺機(jī)組啟動、停運(yùn)及檢修時(shí)均由啟備變供電，按照工業(yè)峰谷電價(jià)進(jìn)行結(jié)算，由于工業(yè)電價(jià)與本廠上網(wǎng)電價(jià)存在明顯價(jià)差，為了節(jié)約外購電成本，本次進(jìn)行6kV廠用系統(tǒng)母線互聯(lián)后，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)電源與高廠變電源、啟備變電源三路電源之間的切換，最大限度的降低了外購電量，同時(shí)兩臺機(jī)組廠用電源可以互為備用，亦可提高機(jī)組廠用電的可靠性與安全性。

3 廠用電源系統(tǒng)互聯(lián)方案

3.1 廠用電源系統(tǒng)互聯(lián)的設(shè)計(jì)

為了最大限度減少外購電的使用量，降低生產(chǎn)經(jīng)營成本，在5號機(jī)組、6號機(jī)組的6kV對應(yīng)段5A/6A、5B/6B之間分別加裝一組4000A聯(lián)絡(luò)開關(guān)（每組由兩臺開關(guān)組成），分別為65A11/66A11、65B11/66B11開關(guān)且均配置遠(yuǎn)控功能。本次改造使用原5、6號機(jī)組更換后的工作電源進(jìn)線開關(guān)進(jìn)行利舊，節(jié)約了改造投資費(fèi)用。改造后廠用系統(tǒng)接線圖如圖2。

在機(jī)組解列后由運(yùn)行機(jī)組向停用機(jī)組供電，主要供電負(fù)荷為機(jī)組檢修期間負(fù)荷、機(jī)組啟動過程的負(fù)荷，以減少外購電量的使用，降低外購電費(fèi)。當(dāng)停運(yùn)機(jī)組需要啟動時(shí)，通過嚴(yán)格限制運(yùn)行機(jī)組出力不大于450MW，能夠滿足停運(yùn)機(jī)組的最大啟動工況，具備運(yùn)行機(jī)組向停運(yùn)機(jī)組聯(lián)絡(luò)供電并進(jìn)行機(jī)組啟動的能力。

兩臺機(jī)組每段6kV母線新增一套聯(lián)絡(luò)快切裝置，且裝置具備選線功能，可選擇“聯(lián)絡(luò)、備用電源”方式或“聯(lián)絡(luò)、工作電源”方式，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)電源與備用電源、工作電源與聯(lián)絡(luò)電源間的相互切換功能。

3.2 最大運(yùn)行方式下6kV母線供電電流所帶最大負(fù)荷計(jì)算

5、6號機(jī)組最大運(yùn)行工況下，A、B段分支電流最大值分別為2092A、2165A，分別按照2100A、2200A計(jì)算A、B段最大負(fù)荷電流。

5、6號機(jī)組單機(jī)最大啟動工況下，6kV A段分支電流最大值1136A，6kV B段分支電流最大值961A；在最大運(yùn)行方式下，由運(yùn)行5號機(jī)組向停運(yùn)6號機(jī)組提供機(jī)組啟動電源或由運(yùn)行6號機(jī)組向停運(yùn)5號機(jī)組提供機(jī)組啟動電源；2100+1136<3482A，2200+961<3482A，均滿足高廠變A、B分支額定電流3482A的限值。

5、6號機(jī)組最大運(yùn)行工況下，通過合環(huán)暫態(tài)故障分析計(jì)算知，高廠變6kV母線A、B分支短路電流分別為52.744kA、51.374kA，6kV母線A、B分支短路電流均超過真空斷路器最大短路開斷電流50kA，通過減載運(yùn)行，控制運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷至450MW及以下，能夠滿足真空斷路器最大開斷短路電流50kA的要求；聯(lián)絡(luò)母線采用銅管母線，需選擇額定電流為4000A、沖擊電流（峰值）為160kA的銅管母線。

考慮在使用聯(lián)絡(luò)切換裝置時(shí)，需對其切換閉鎖邏輯進(jìn)行完善，防止切換后所帶負(fù)載增加導(dǎo)致廠變分支過負(fù)荷。高廠變A、B分支過負(fù)荷能力均為3480A，兩臺機(jī)組6kV母線負(fù)荷配置相同，但考慮到運(yùn)行機(jī)組一旦出現(xiàn)緊急情況需聯(lián)啟電動給水泵及凝結(jié)水泵，故A段留有聯(lián)啟裕度，裕度值為530A，B段裕度為凝結(jié)水泵及公用循環(huán)水泵，裕度值為360A；則A、B分支所帶最大電流為2950A、3120A做為閉鎖定值，同時(shí)滿足裕度要求及短路電流要求。endprint

3.3 廠用快切裝置、聯(lián)絡(luò)快切裝置的切換流程

每臺機(jī)組6kV A、B段分別配置廠用快切裝置和聯(lián)絡(luò)快切裝置，廠用快切裝置實(shí)現(xiàn)工作電源與備用電源之間的切換，且具備事故情況下的工作電源向備用電源的單向自動切換；聯(lián)絡(luò)快切裝置實(shí)現(xiàn)備用電源與聯(lián)絡(luò)電源、工作電源與聯(lián)絡(luò)電源之間的切換功能。

3.3.1 機(jī)組停機(jī)

啟備變帶電運(yùn)行時(shí)，正常停機(jī)廠用6kV母線段切換流程如下圖：工作電源→備用電源→聯(lián)絡(luò)電源。

啟備變停電檢修時(shí)，正常停機(jī)廠用6kV母線段切換流程如下圖：工作電源→聯(lián)絡(luò)電源。

3.3.2 機(jī)組啟機(jī)

啟備變帶電運(yùn)行時(shí)，正常啟機(jī)廠用6kV母線段切換流程如下圖：聯(lián)絡(luò)電源→備用電源→工作電源。

啟備變停電檢修時(shí)，正常啟機(jī)廠用6kV母線段切換流程如下圖：聯(lián)絡(luò)電源→工作電源。

3.4 聯(lián)絡(luò)快切裝置操作流程

機(jī)組正常運(yùn)行期間，新增4臺快切裝置需投入出口閉鎖功能，且退出4臺快切裝置所有出口壓板。當(dāng)需要進(jìn)行聯(lián)絡(luò)供電時(shí)，由運(yùn)行人員按照操作順序進(jìn)行操作。以啟備變運(yùn)行時(shí)，6kV 5A段提供6kV 6A段機(jī)組啟動電源為例：

（1）檢查5A段聯(lián)絡(luò)快切裝置已投入閉鎖功能，且壓板退出后，遠(yuǎn)方手動合上5A段聯(lián)絡(luò)65A11開關(guān)。

（2）將6A段聯(lián)絡(luò)快切裝置屏柜上選線功能把手切至“聯(lián)絡(luò)、備用電源”方式，投入6A段聯(lián)絡(luò)快切裝置出口壓板。

（3）解除6A段聯(lián)絡(luò)快切裝置閉鎖功能，遠(yuǎn)方啟動6A段聯(lián)絡(luò)快切裝置進(jìn)行切換操作。

（4）6號機(jī)啟動后，啟動6A段聯(lián)絡(luò)快切裝置，將6A段供電電源由聯(lián)絡(luò)電源切至備用電源供電。

（5）投入6A段聯(lián)絡(luò)快切裝置閉鎖功能，同時(shí)退出所有出口壓板，斷開5A段聯(lián)絡(luò)開關(guān)65A11。

（6）退出6A段廠用快切裝置閉鎖功能，投入所有出口壓板，遠(yuǎn)方啟動6A段廠用快切裝置切換，將6A段供電電源由備用電源切至工作電源供電。

啟備變檢修時(shí)，切換流程相似，無法通過備用電源進(jìn)線開關(guān)中轉(zhuǎn)進(jìn)行切換，將6A段聯(lián)絡(luò)快切裝置選線功能把手切至“聯(lián)絡(luò)、工作電源”方式，啟動聯(lián)絡(luò)快切裝置由聯(lián)絡(luò)電源切至工作電源供電即可。

3.5 保護(hù)配置

3.5.1 線路綜合保護(hù)

隨機(jī)組運(yùn)行方式變化，聯(lián)絡(luò)開關(guān)供電方向發(fā)生變化，故需對每條聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)均配置線路綜合保護(hù)測控裝置。該套保護(hù)安裝于本側(cè)開關(guān)上，并加裝保護(hù)出口壓板，主要投入過流及接地保護(hù)，其動作于跳聯(lián)絡(luò)線本側(cè)開關(guān)。

3.5.2 差動保護(hù)

兩臺聯(lián)絡(luò)開關(guān)間存在150米的電氣連接部分，線路故障風(fēng)險(xiǎn)大，需對每條聯(lián)絡(luò)線配置一臺差動保護(hù)裝置。兩條聯(lián)絡(luò)線差動保護(hù)裝置分別安裝于5A段65A11聯(lián)絡(luò)開關(guān)及5B段65B11聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并加裝保護(hù)出口壓板，其動作于同時(shí)跳聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)開關(guān)。

3.5.3 過負(fù)荷限制保護(hù)

每段聯(lián)絡(luò)快切裝置過負(fù)荷限制邏輯如下（以6kV 5A段聯(lián)絡(luò)切換裝置閉鎖邏輯為例）：5A段工作電源進(jìn)線615A開關(guān)、備用電源進(jìn)線605A開關(guān)、6A段工作電源進(jìn)線616A開關(guān)及備用電源進(jìn)線606A開關(guān)電流總和大于2950A或上述四個(gè)開關(guān)任一開關(guān)電流測量壞點(diǎn)。

4 廠用電源系統(tǒng)互聯(lián)供電運(yùn)行方式

單臺機(jī)組運(yùn)行時(shí)，檢查兩臺機(jī)組A段母線電流之和小于2950A，B段母線電流之和小于3120A，在DCS將運(yùn)行機(jī)組側(cè)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，分別啟動停運(yùn)機(jī)組A、B段聯(lián)絡(luò)快切裝置將停運(yùn)機(jī)組切至聯(lián)絡(luò)電源供電。

停運(yùn)機(jī)組啟動時(shí)，若采用聯(lián)絡(luò)電源供電方式進(jìn)行機(jī)組啟動，必須嚴(yán)格控制維持運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷≤450MW（從停運(yùn)機(jī)組啟動第一臺6kV風(fēng)機(jī)開始至其廠用電切換至高廠變供電期間），并監(jiān)視A段電流之和小于2950A，B段電流之和小于3120A，當(dāng)停運(yùn)機(jī)組啟動后負(fù)荷達(dá)90MW時(shí)進(jìn)行廠用電切換。

啟備變運(yùn)行，電源切換流程：工作電源→備用電源→聯(lián)絡(luò)電源；聯(lián)絡(luò)電源→備用電源→工作電源。

啟備變檢修，電源切換流程：工作電源→聯(lián)絡(luò)電源；聯(lián)絡(luò)電源→工作電源。

5 廠用電源系統(tǒng)互聯(lián)后的經(jīng)濟(jì)性

隨著近年電網(wǎng)裝機(jī)容量迅猛增長以及社會用電量的下滑，年度機(jī)組停備次數(shù)明顯增加，按照2016年度機(jī)組停備7臺次、檢修1臺次，共計(jì)耗用外購電600萬度計(jì)算，除機(jī)組故障停機(jī)外，可降低外購電量90%，外購電與本廠上網(wǎng)電價(jià)價(jià)差0.25元/度，可節(jié)省外購電費(fèi)用135萬元左右；本項(xiàng)目共計(jì)投資180萬元，按照當(dāng)前機(jī)組停備的頻次，預(yù)計(jì)一年半即可收回成本，為企業(yè)有利的降低了經(jīng)營成本。

6 結(jié)論

通過采取上述措施，本次進(jìn)行6kV廠用系統(tǒng)母線互聯(lián)后，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)電源與高廠變電源、啟備變電源三路電源之間的切換，最大限度的降低了外購電量，達(dá)到了降本增效的目的；且雙機(jī)的廠用電源相互備用，極大的提高了機(jī)組廠用電源的可靠性。

由于部分電廠采用特高壓輸電，考慮高低壓側(cè)大變比啟備變制造的經(jīng)濟(jì)性，啟備變電源未接至廠內(nèi)升壓站系統(tǒng)，外購電與本廠上網(wǎng)電價(jià)價(jià)格差明顯；因此，此項(xiàng)改造具有特殊的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：王文升（1982-），男，工程師，從事火電廠電氣運(yùn)行管理工作。endprint