淺談自備電廠發電機裝設出口斷路器的重要性

溫雙強 李立成 李淑梅

摘 要：化工企業自備電廠在設計時，為節約成本，發電機出口取消安裝斷路器。但是，發電機出口不安裝斷路器，尤其是化工企業自備電廠發電機出口不安裝斷路器，經常影響化工裝置連續運行。本文根據實際運行情況，論述化工企業自備電廠發電機出口裝設斷路器的重要性。

關鍵詞：化工企業；自備電廠；發電機出口斷路器

中圖分類號：TM56 文獻標識碼：A

1 前言

某化工企業自備電廠安裝2×60MW抽凝式汽輪發電供熱機組和2×30MW抽凝式汽輪發電供熱機組，6臺×460t/h鍋爐，已經一次建成運行。

自備電廠總變電站設有35kV和110kV兩級電壓的配電裝置，2×60MW+2×30MW機組采用發電機-雙繞組發電機出口斷路器組的接線方式，接入35kV配電裝置。35kV配電裝置經過兩臺降壓發電機出口斷路器接入總變電站內的110kV配電裝置。發電機出線電壓為6.3kV，原設計中4臺發電機出口均不裝設斷路器。四臺發電機出線端均裝設電壓互感器和避雷器，發電機中性點采用不接地方式，四臺發電機與主變之間的連接均采用封閉母線。離相封閉母線供貨商為北京電力設備總廠，發電機主變壓器供貨商為中山ABB變壓器廠，發變組保護供貨商為siemens。

發電機出口接勵磁變進發電機勵磁系統、接電抗器進鍋爐工作段電源、接主變進入化工裝置35kV用電系統。

根據《火力發電廠設計技術規程》第11.2.6條：容量為125MW 及以下的發電機與雙繞組變壓器為單元連接時，在發電機與變壓器之間不宜裝設斷路器。但是，化工企業，接入外電網的自備電廠，發電機停機后，可以從外網下電以保證裝置正常用電。而蒸汽量減少則會影響裝置生產負荷，嚴重缺少則會導致裝置停產。因此，化工企業蒸汽的重要性遠大于電力。

2 發電機出口裝設斷路器的重要性

2.1未裝設斷路器存在的問題

當發電機出現內部故障時，容易導致鍋爐電源丟失而跳車。

某化工企業自備電廠為6爐4機，每臺鍋爐負荷約為8000kW，1#、2#發電機負荷25MW，分別帶1#、2#鍋爐用電負荷；3#、4#發電機負荷50MW，3#發電機帶3#和5#爐用電負荷，4#發電機帶4#和6#爐用電負荷。起備變容量為20MW，1#起備變作為1#、2#、3#鍋爐備用電源；2#起備變作為3#、4#、5#鍋爐備用電源。

該自備電廠屬電廠設計模式，其電氣系統設計本身并不存在問題。但作為化工企業自備電廠在全廠工藝系統中屬于蒸汽平衡的源頭，四臺發電機組屬于余汽發電、以汽定電工作方式，發電機組隨時會因為全廠蒸汽平衡的需要而停機。當發電機挺及時，起備變容量無法承擔鍋爐正常運行電力需求，即：1臺起備變無法承擔3臺鍋爐的正常供電，整個系統受限于起備變容量，導致工藝蒸汽平衡或事故狀態下的調整變得異常困難和繁瑣。若快切和備自投不正常動作，則會導致整個化工園區失電、停產。

2.2 裝設斷路器的優越性

2.2.1 提高發電機和變壓器保護水平，縮小故障范圍。故障時，出口斷路器可以快速的將發電機從系統中切除， 不影響所帶鍋爐廠用電源，進而在事故狀態下保證鍋爐電源正常運行，保證工藝裝置蒸汽使用不間斷。

2.2.2 保證系統故障時廠用電源的穩定性。在系統發生振蕩時，廠用電系統事故切換很難成功，廠用電源容易失去，事后處理比較困難。如采用出口斷路器方案， 出口斷路器跳閘，發電機滅磁，維持轉速，廠用電不受影響，避免因系統振蕩引起的長時間停機事故，縮短因系統故障的事故處理時間和簡化處理程序。

2.2.3 簡化廠用電切換程序。當發電機出口裝設斷路器后，發電機組起、停的廠用電源是通過主變壓器倒送電經廠用高壓工作變壓器獲得，從機組起動直到發電機并網帶負荷，反之從發電機減負荷到發電機解列停機，整個過程都無須進行廠用電切換操作。既保證了機組的安全可靠運行，又可以省去一系列相關設施及費用，在電廠投資上不會因為增加出口斷路器而對投資方案的經濟性有太大的影響，而且從長期運行經濟性來說更是十分可觀的。

2.3 裝設斷路器的改造

方案一：對6臺鍋爐負荷重新進行分配，使得1#啟備變帶1#、2#、3#鍋爐A段和4#、5#、6#鍋爐B段，2#啟備變帶1#、2#、3#鍋爐B段和4#、5#、6#鍋爐A段。即：1#、2#、3#鍋爐B段負荷用電纜或者共箱母線引接至2#啟備變備用段；將4#、5#、6#鍋爐B段負荷用電纜或者共箱母線引接至1#啟備變備用段。分別在1#、2#啟備變共箱母線拐彎處做T型接頭，新增共箱母線沿原有共箱母線路徑相反方向分別進行配電室1#、2#備用段增加的進行開關柜（在1#備用段和2#備用段分別增加一面額定電流2000A開關柜作為2#啟備變和1#啟備變進線），然后將1#、2#、3#鍋爐B段用電纜引入1#備用段開關柜，將4#、5#、6#鍋爐B段用電纜引入2#備用段開關柜，并分別解開其與備用段主母線的連接，以實現重新分配負荷。

方案二：在1#、2#、3#、4#發電機出口增加6kV大容量斷路器作為發電機組的同期并網點，四臺發電機主變即可作為升壓變運行，亦可作為降壓變運行，供鍋爐負荷，以解決啟備變容量不足。改造后，自備電廠供電安全可靠性高，改造實施時無需鍋爐停車，在發電機組停機時即可實施。

經過多方面對比，將方案二進行優化。最終確定在3#發電機出口加裝一臺斷路器。發電機出口斷路器額定工作電壓6.3kV、最高工作電壓≥7.2kV、額定電流10500A。即：1#、2#起備變（容量為20MW），可以作為2臺鍋爐負荷的備用電源。同時，3#發電機帶3#、5#爐工作電源，而3#、5#爐的備用電源分別由1#、2#起備變供電。因此，在3#發電機出口增加斷路器。當發電機出現故障跳車時，3#發電機出口斷路器跳閘，3#主變作為降壓變向3#、5#爐工作段提供電源，其他四臺爐子負荷分別由起備變承擔。

結語

總之，對于化工企業，蒸汽遠比自發電重要。必要時，發電機組緊急停用，補充化工裝置蒸汽使用，相當于一個或者多個備用鍋爐。因此，在發電機出口增加斷路器，保證鍋爐廠用電和鍋爐正常運行，是非常重要的。

參考文獻

[1]DL 5000-2000，火力發電廠設計技術規程 [S].