600MW超臨界機組工程調試電源問題探討

摘 要：新建電廠輸電線路鐵塔施工有時受阻于電力征地工作而進展緩慢，當電廠線路倒送電時間與廠內工程后期調試工作緊迫性產生矛盾時，如何解決大容量輔機啟動調試用電將成為焦點問題。本文介紹了浙江某電廠2×600MW超臨界燃煤機組工程，由于500kv線路接入延遲，利用一條臨時35kv線路和兩臺16000kvA（35kv/6.3kv）臨時變壓器供機組廠用電，實現汽輪機沖轉和大部分電氣試驗，縮短了工程建設時間，文中對臨時電源使用過程中相關數據進行核實，對存在的問題進行分析，提出解決方案。為同類工程提供參考。

關鍵詞：不依賴系統倒送電；600MW機組；工程調試電源；低電壓；繼電保護整定

概述

本工程2×600MW超臨界燃煤機組，由于輸電出線征地政策處理受阻，500kv出線遲遲不能架入，系統倒送電時間推遲，而此時廠內設備已安裝完畢，具備汽輪機沖轉條件。能否在500kv線路倒送電前完成鍋爐沖管、汽輪機3000轉沖轉以及大部分電氣試驗項目成為一個亟待解決的問題。需解決用于大容量輔機啟動的廠用電源問題。該工程中利用一條臨時35kv線路、兩臺16000kvA（35kv/6.3kv）油浸自冷式三相變壓器解決了機組安裝后期的調試用電，并成功地實現了不依賴500kv系統倒送電電源的鍋爐沖管、汽輪機3000轉沖轉和大部分電氣試驗項目的工作，為縮短機組并網發電時間創造了有利條件，也為類似的工程積累了經驗。期間電氣有幾個方面的值得探討。

1 臨時調試電源容量和母線電壓方面

系統如圖：35kv線路由某變電所供，線路總長度13.87kM（阻抗如圖）。變壓器低壓側采用ZR-YJV-6/6-3×185電纜，四根并聯，共0.15kM。兩調試用電變壓器并聯運行。

1.1 啟動最大輔機母線電壓情況

6kv母線上最大負荷為給水泵9100kW，因工程設計有兩臺汽泵，故機組啟動試驗可不依賴該電動給水泵，這樣大大降低了調試電源容量。電機啟動倍數按5倍計，系統至調試變低壓側計算阻抗約為0.7955（Sj=100MVA）。當空母線起動最大的引風機電機（3100kW）時，母線電壓計算值：

我國電力行業標準DL/T5153-2002火力發電廠廠用電設計技術中規定：最大容量電動機正常起動時，6kv廠用母線的電壓應不低于額定電壓的80%。工程實際啟動引風機時實際電壓最低點電壓為5.37 kv，即85%U。母線帶7MW負荷再啟動最大電動機時，母線電壓計算值在80%以上。可見，按該2×16000kvA變壓器配置，啟動最大的3100kvA電動機電源容量基本能滿足電動機啟動要求。

1.2 母線上電動機低電壓成組啟動工況

雖然施工階段無由于電源切換引起的成組啟動工況，但母線上的成組啟動工況可由對側電源不正常工況造成，如事故低電壓，故障消失后恢復過程可能造成母線上電動機成群低電壓啟動。此時應該有相應的保護切除。失壓啟動電壓情況計算（按30MW參與啟動計）：

母線上電動機成組失壓啟動母線電壓已遠不能滿足廠用電母線電壓60-70%成組啟動電壓要求，將對電機造成較大影響。可考慮由6kv分支開關的過流保護切除或配置相應的低電壓保護來終止非正常工況（保護整定方案見本文2.1）。

1.3 調試電源電壓情況

由于系統和線路阻抗較大，6kv電壓隨系統地區負荷變化較大，母線實際電壓高時可至6.9kv，低曾達4.9kv，對設備的絕緣老化和正常啟動均造成了一定影響，本工程實際采用無載調壓變，只是通過停電狀態下改分接頭來改變電壓，這給電源使用造成了很大不便。故認為工程臨時變宜采用有載調壓更能突出其實用性。

2 繼電保護整定方面

2.1 主要保護整定方案

35kv進線開關配置了變壓器差動、速斷等保護。由于系統供35kv短路電流有限（最小方式約2517A），最小方式下6kv三相故障電流計算約為14152A。速斷不按躲低壓側短路整定，可降低定值使保護范圍延伸至低壓側，實際能同時滿足高壓側靈敏度和電機最大啟動電流。

2.2 成組低電壓啟動保護措施

考慮電動機成群低壓啟動可能性，當對側電源系統可能出現不正常工況，如事故低電壓消除后電壓恢復過程可能形成電機成群自起動工況。可考慮由分支過流保護或母線低電壓保護來切除。電動機失壓自起動電流估算為：

6kv負荷電流按600A，起3100kvA電機，分支電流Ie=600+5×368=2440A，分支過流按4121/1.3=3170A整定，3170/2440≈1.3能保證不誤動，0.866×17380/3170=4.7>1.5靈敏度足夠。可見，分支過流按成組失壓自起動電流整定，一方面能保證母線帶負荷后能啟動最大電機的要求，另一方面可保證成群電機低壓自起動可由分支開關過流保護切除。

2.3 勵磁變電源相關問題

本工程為自并勵靜態勵磁系統，發電機出口裝設勵磁變（6500kvA，20/0.85kv， Ud=8%）。電氣啟動試驗過程需要大容量的勵磁電源。采用6kv一負荷開關接入勵磁變高壓側供給勵磁電源方式，實現短路和空載試驗。

2.3.1 勵磁變低壓側短路容量計算

低壓側短路電流為17.38kA，折算到一次側695A。可采用6kv真空開關間隔。

2.3.2 勵磁變臨時電源主要保護整定

（1）速斷：用6kv對勵磁變沖擊時勵磁涌流最大記錄約250A。速斷按2倍最大電流500A整定，低壓側兩相短路電流0.866×695=601（A），速斷靈敏度為601/500=1.2，可滿足需要。

（2）過流：按躲額定勵磁電流整定。發電機勵磁額定電流為4145A，折算至勵磁變低壓側交流電流為（1.414/1.7321）×4145=3383A， 折算至高壓側3383×0.85/20=143.7A。過流整定1.5×143.7=215A，動作時間取：0.3秒。

3 結束語

本工程2×600MW超臨界燃煤機組工程后期階段不依賴500kv系統倒送電電源，采用一條35kv臨時線路和2臺16000MVA（35kv/6.3kv）變壓器供給機組廠用電源，實現汽輪機的沖轉和大部分電氣試驗，通過實踐證明能滿足實際需要。為靈活應對負荷的變動情況方便調試，變壓器的選擇建議采用有載調壓型。其他保護整定問題均可通過相應的手段妥善解決。