一臺(tái)發(fā)電機(jī)并兩個(gè)電網(wǎng)技術(shù)在火電廠的應(yīng)用

楊俊杰 馮旭波

【摘 要】來(lái)賓火電廠發(fā)電機(jī)組并500 kV電壓等級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行，由于受上網(wǎng)電量限制，發(fā)電機(jī)利用小時(shí)很低，區(qū)域內(nèi)220 kV電壓等級(jí)用電企業(yè)又缺電，為提高發(fā)電機(jī)利用小時(shí)，火電廠可以在500 kV電壓等級(jí)電網(wǎng)上網(wǎng)電量不受限時(shí)并該電網(wǎng)運(yùn)行，上網(wǎng)電量受限后可選擇并220 kV電壓等級(jí)電網(wǎng)直供電給用電企業(yè)。文章主要介紹一臺(tái)火電機(jī)組如何實(shí)現(xiàn)靈活選擇不同電壓等級(jí)電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行方法。

【關(guān)鍵詞】火電廠;電網(wǎng);220 kV電壓;500 kV電壓

【中圖分類號(hào)】TM621 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）05-089-02

1 概述

來(lái)賓火電廠共有2臺(tái)300 MW發(fā)電機(jī)組，機(jī)端電壓為20 kV，采用發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線方式升壓至500 kV，2臺(tái)升壓變壓器500 kV側(cè)再經(jīng)擴(kuò)大單元接線通過(guò)一回500 kV線路引接至南方電網(wǎng)來(lái)賓500 kV變電站，主接線圖如圖1所示。

2 面臨的問(wèn)題

受電力產(chǎn)能過(guò)剩及煤炭行業(yè)去產(chǎn)能影響，來(lái)賓火電廠近年來(lái)上網(wǎng)電量持續(xù)下降，煤炭?jī)r(jià)格長(zhǎng)期高位運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)不斷降低，電廠經(jīng)營(yíng)狀況持續(xù)惡化。同時(shí)，來(lái)賓有年產(chǎn)50萬(wàn)t電解鋁用電大戶，每年用電量約70億kW·h，受用電價(jià)格制約，電解鋁項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)困難。為改變現(xiàn)狀，可考慮從火電廠新建220 kV電壓等級(jí)輸電線路至電解鋁廠，對(duì)其進(jìn)行直供電。機(jī)組并500 kV電網(wǎng)發(fā)電量受限后可轉(zhuǎn)并220 kV電網(wǎng)直供電解鋁用戶。目前，發(fā)電機(jī)組常規(guī)只設(shè)計(jì)有并一個(gè)固定電壓等級(jí)電網(wǎng)發(fā)電，在不改變現(xiàn)有電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)前提下，如何實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組靈活選擇不同電壓等級(jí)電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電成為急需解決的問(wèn)題。

3 解決方案

為實(shí)現(xiàn)火電廠發(fā)電機(jī)組滿足同時(shí)向500 kV電壓等電網(wǎng)及220 kV電壓等級(jí)電網(wǎng)送電的目的，利用火電廠現(xiàn)有場(chǎng)地，新建一個(gè)220 kV變電站，該變電站安裝有2臺(tái)220 kV升壓變壓器、1套220 kV GIS設(shè)備。從原500 kV升壓變壓器低壓側(cè)20 kV離相封閉母線引接兩回20 kV離相封閉母線至新上的220 kV升壓變電站220 kV變壓器低壓側(cè)。未改造前火電廠主接線圖如圖1所示。

為盡可能少地涉及原500 kV升壓變壓器的改動(dòng)，同時(shí)保證運(yùn)行方式的靈活性，方案中采用從發(fā)電機(jī)出口將20 kV母線引接至220 kV升壓變壓器和500 kV升壓變壓器低壓側(cè)時(shí)，在各支路增加發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB），接線示意圖如圖2所示。

4 發(fā)電機(jī)同期

原發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)同期點(diǎn)設(shè)在500 kV升壓變壓器高壓側(cè)，改造后，原電廠內(nèi)同期裝置不能滿足機(jī)組同期并網(wǎng)要求，因此需更換原電廠內(nèi)同期屏，每臺(tái)機(jī)組新增同期屏一面，每臺(tái)機(jī)組的同期點(diǎn)為220 kV主變壓器低壓側(cè)斷路器及500 kV主變壓器低壓側(cè)斷路器。每臺(tái)發(fā)電機(jī)同期裝置屏配置一套自動(dòng)同步裝置和手動(dòng)同步裝置，能以最快的速度調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)滿足設(shè)定的并網(wǎng)條件。

5 保護(hù)及自動(dòng)裝置配置

改造后，系統(tǒng)需要考慮采用500 kV變壓器保護(hù)、220 kV變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置。

電廠原500 kV變壓器與發(fā)電機(jī)直接通過(guò)20 kV母線連接，變壓器與發(fā)電機(jī)之間配置有2套發(fā)變組保護(hù)設(shè)備。改造后500 kV變壓器與發(fā)電機(jī)之間增加1臺(tái)20 kV斷路器，500 kV變壓器配置雙重化的主、后備保護(hù)一體的變壓器電氣量保護(hù)和一套非電量保護(hù)，并更換原有發(fā)變組保護(hù)設(shè)備。主保護(hù)配置有2套為不同原理的主變壓器差動(dòng)保護(hù);主變壓器瓦斯保護(hù)分為載調(diào)壓瓦斯保護(hù)、變壓器通風(fēng)保護(hù)、變壓器壓力釋放保護(hù)。500 kV側(cè)相間后備保護(hù)配置有復(fù)合電壓閉鎖的方向過(guò)電流保護(hù);復(fù)合電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)。500 kV零序后備保護(hù)配置有零序電壓閉鎖的零序過(guò)電流保護(hù);零序電壓閉鎖的零序方向過(guò)電流保護(hù);間隙接地時(shí)的零序過(guò)電流、過(guò)電壓保護(hù)。500 kV失靈保護(hù)裝置除應(yīng)作用于500 kV側(cè)斷路器跳圈外，還提供一副動(dòng)作接點(diǎn)到變壓器保護(hù)回路，直跳變壓器其他側(cè)斷路器。由單相電流元件構(gòu)成500 kV、20 kV側(cè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。20 kV側(cè)后備保護(hù)（均按2套配置）配置有限時(shí)電流速斷保護(hù);復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)。

220 kV變壓器配置雙重化的主、后備保護(hù)一體的變壓器電氣量保護(hù)和一套非電量保護(hù)。

發(fā)電機(jī)（含勵(lì)磁變壓器、高廠變壓器）保護(hù)采用微機(jī)型保護(hù)裝置。保護(hù)按照雙重化配置，兩套保護(hù)裝置完整、獨(dú)立，安裝在各自柜內(nèi)。其中，發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)采集發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流、220 kV主變壓器低壓側(cè)與500 kV主變壓器低壓側(cè)電流、高廠變壓器高壓側(cè)電流。改造后火電廠主接線圖如圖3所示。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改造，來(lái)賓火電廠實(shí)現(xiàn)一臺(tái)發(fā)電機(jī)組可以選擇并500 kV及220 kV兩個(gè)不同電壓等級(jí)電網(wǎng)的目標(biāo)。改造后的主接線圖如圖3所示，圖中黑色部分為原有500 kV變電站，淺色部分為新建的220 kV變電站，包含了2臺(tái)220 kV變壓器和1套220 kVGIS設(shè)備。目前，該改造項(xiàng)目已經(jīng)完成，所有設(shè)備均已投入運(yùn)行，發(fā)電機(jī)也分別并500 kV電網(wǎng)及220 kV電網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)安全、穩(wěn)定，改造達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]GB 50229—2006，火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2]DL/T 5452—2012，變電工程初步設(shè)計(jì)內(nèi)容深度規(guī)定[S].

[3]DL/T 5056—2007，變電站總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].