燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

彭波涌+劉德宏

摘 要：某燃機(jī)電廠建設(shè)2×200MW級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，采用西門(mén)子SGT5-2000E機(jī)型，多軸配置，220kV室內(nèi)GIS，設(shè)計(jì)按常規(guī)采用了單元制電氣主接線方式。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，推薦采用燃機(jī)主變和汽機(jī)主變合并，增加汽發(fā)發(fā)電機(jī)出口斷路器，全廠設(shè)置一臺(tái)啟備變的擴(kuò)大單元接線方案。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)；三繞組變壓器；電氣主接線；分析

引言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的力度加大，大量的環(huán)保、高效的燃機(jī)供熱電廠替代了燃煤供熱電廠的建設(shè)。優(yōu)化燃機(jī)電廠電氣主接線，能起到優(yōu)化廠區(qū)總平布置，節(jié)省項(xiàng)目總造價(jià)的目的，同時(shí)可為后續(xù)同類(lèi)電廠項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

1 電氣主接線常規(guī)設(shè)計(jì)

常規(guī)設(shè)計(jì)方案：燃機(jī)發(fā)電機(jī)和汽機(jī)發(fā)電機(jī)均采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線，接入廠內(nèi)220kV屋內(nèi)GIS配電裝置，設(shè)置啟備變，不裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，每套機(jī)組設(shè)置一臺(tái)高廠變接于燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口。

電氣主接線中設(shè)置了兩臺(tái)燃機(jī)主變、兩臺(tái)汽機(jī)主變、兩臺(tái)高廠變、一臺(tái)啟備變，共7臺(tái)變壓器。燃機(jī)電廠的特點(diǎn)決定了其主廠房布置緊湊，當(dāng)高壓變壓器數(shù)量較多時(shí)，給總圖布置帶來(lái)一定的困難，甚至?xí)誀奚?jīng)濟(jì)性來(lái)滿足設(shè)備的布置。為此，在保證電廠系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得意義重大。

2 電氣主接線設(shè)計(jì)優(yōu)化

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的啟、停機(jī)方式，是燃?xì)鈾C(jī)組先啟動(dòng)運(yùn)行后啟動(dòng)汽發(fā)機(jī)組運(yùn)行，停機(jī)順序是先停運(yùn)汽發(fā)機(jī)組后停運(yùn)燃發(fā)機(jī)組。結(jié)合燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，可優(yōu)化主變壓器，采用燃發(fā)與汽發(fā)共用一臺(tái)三繞組升壓變壓器的擴(kuò)大單元接線方式。燃發(fā)容量較大，出口電壓18kV，接于三繞組變的18kV中壓繞組，經(jīng)該變壓器高壓側(cè)斷路器并網(wǎng)接入系統(tǒng)。汽發(fā)容量較小，出口電壓10.5kV，設(shè)置發(fā)電機(jī)出口斷路器，從此處并網(wǎng)接入三繞組變壓器低壓繞組進(jìn)入電網(wǎng)。

汽發(fā)出口電壓為10.5kV電壓等級(jí)，與常規(guī)6kV高壓廠用系統(tǒng)電壓級(jí)差不大，且高壓廠用負(fù)荷較少。為此，可優(yōu)化取消高廠變，高壓廠用電直接采用10.5kV電壓等級(jí)，串聯(lián)限流電抗器以保證高壓廠用電系統(tǒng)短路電流在安全范圍內(nèi)。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較

3.1 優(yōu)化后方案的優(yōu)點(diǎn)

（1）優(yōu)化后的方案采用了2臺(tái)三繞組變壓器替代原4臺(tái)雙繞組變壓器，為此全廠僅有3臺(tái)高壓變壓器，大大縮減了變壓器的布置面積，節(jié)省了二個(gè)升壓站GIS間隔，節(jié)約了廠區(qū)用地面積，經(jīng)計(jì)算優(yōu)化后方案占地面積由原占地1800m2，降到700m2，節(jié)約1100m2，節(jié)地優(yōu)化效果明顯。

（2）變壓器損耗也明顯降低，經(jīng)測(cè)算由原方案的負(fù)載（空載）：1738（347）kW損耗降到負(fù)載（空載）：1290（255）kW，節(jié)能效果明顯。

（3）汽發(fā)裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB）作為汽發(fā)并網(wǎng)點(diǎn)，使廠用電源切換次數(shù)大大減少，有效地提高了發(fā)電廠安全可靠性，同時(shí)這也使得廠用電的操作、運(yùn)行大大簡(jiǎn)化；能提高汽發(fā)保護(hù)的選擇性和清除故障的快速性，從而提高機(jī)組運(yùn)行的安全、可靠性；簡(jiǎn)化了汽發(fā)同期操作，便于檢修和調(diào)試。

3.2 優(yōu)化后方案的缺點(diǎn)

（1）對(duì)三繞組主變可靠性要求更高，如出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致燃發(fā)、汽發(fā)均停運(yùn)。

（2）廠用電系統(tǒng)改為10kV后，相應(yīng)的高壓電纜、高壓電動(dòng)機(jī)、低廠變等成本有所增加。

3.3 經(jīng)濟(jì)性分析比較（見(jiàn)表1）

3.4 綜合比較表（見(jiàn)表2）

表2 綜合分析比較表

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化后，節(jié)省設(shè)備直接投資約1293萬(wàn)元，節(jié)省高壓變壓器占地面積約1100m2，降低變壓器能耗約負(fù)載（空載）：448（92）kW，優(yōu)化效果明顯。

對(duì)類(lèi)似本工程的多軸配置的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)項(xiàng)目工程，由于發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)多，且單臺(tái)發(fā)電機(jī)容量較小、廠區(qū)布置占地面積有限等特點(diǎn)，對(duì)電氣主接線方式進(jìn)行優(yōu)化，采用發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線，這樣可以減少升壓變壓器的臺(tái)數(shù)，減少高壓配電裝置間隔的數(shù)量，既利于簡(jiǎn)化廠區(qū)布置，節(jié)約占地，同時(shí)又可節(jié)約燃機(jī)電廠的建設(shè)初投資。

參考文獻(xiàn)

[1]電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

[2]DL5000-2002.火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]DL/T 5174-2003.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計(jì)規(guī)定[S].

作者簡(jiǎn)介：彭波涌（1974-），男（漢族），本科，工程師，從事大型火電廠、燃機(jī)電廠的建設(shè)管理工作。endprint

摘 要：某燃機(jī)電廠建設(shè)2×200MW級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，采用西門(mén)子SGT5-2000E機(jī)型，多軸配置，220kV室內(nèi)GIS，設(shè)計(jì)按常規(guī)采用了單元制電氣主接線方式。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，推薦采用燃機(jī)主變和汽機(jī)主變合并，增加汽發(fā)發(fā)電機(jī)出口斷路器，全廠設(shè)置一臺(tái)啟備變的擴(kuò)大單元接線方案。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)；三繞組變壓器；電氣主接線；分析

引言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的力度加大，大量的環(huán)保、高效的燃機(jī)供熱電廠替代了燃煤供熱電廠的建設(shè)。優(yōu)化燃機(jī)電廠電氣主接線，能起到優(yōu)化廠區(qū)總平布置，節(jié)省項(xiàng)目總造價(jià)的目的，同時(shí)可為后續(xù)同類(lèi)電廠項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

1 電氣主接線常規(guī)設(shè)計(jì)

常規(guī)設(shè)計(jì)方案：燃機(jī)發(fā)電機(jī)和汽機(jī)發(fā)電機(jī)均采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線，接入廠內(nèi)220kV屋內(nèi)GIS配電裝置，設(shè)置啟備變，不裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，每套機(jī)組設(shè)置一臺(tái)高廠變接于燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口。

電氣主接線中設(shè)置了兩臺(tái)燃機(jī)主變、兩臺(tái)汽機(jī)主變、兩臺(tái)高廠變、一臺(tái)啟備變，共7臺(tái)變壓器。燃機(jī)電廠的特點(diǎn)決定了其主廠房布置緊湊，當(dāng)高壓變壓器數(shù)量較多時(shí)，給總圖布置帶來(lái)一定的困難，甚至?xí)誀奚?jīng)濟(jì)性來(lái)滿足設(shè)備的布置。為此，在保證電廠系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得意義重大。

2 電氣主接線設(shè)計(jì)優(yōu)化

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的啟、停機(jī)方式，是燃?xì)鈾C(jī)組先啟動(dòng)運(yùn)行后啟動(dòng)汽發(fā)機(jī)組運(yùn)行，停機(jī)順序是先停運(yùn)汽發(fā)機(jī)組后停運(yùn)燃發(fā)機(jī)組。結(jié)合燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，可優(yōu)化主變壓器，采用燃發(fā)與汽發(fā)共用一臺(tái)三繞組升壓變壓器的擴(kuò)大單元接線方式。燃發(fā)容量較大，出口電壓18kV，接于三繞組變的18kV中壓繞組，經(jīng)該變壓器高壓側(cè)斷路器并網(wǎng)接入系統(tǒng)。汽發(fā)容量較小，出口電壓10.5kV，設(shè)置發(fā)電機(jī)出口斷路器，從此處并網(wǎng)接入三繞組變壓器低壓繞組進(jìn)入電網(wǎng)。

汽發(fā)出口電壓為10.5kV電壓等級(jí)，與常規(guī)6kV高壓廠用系統(tǒng)電壓級(jí)差不大，且高壓廠用負(fù)荷較少。為此，可優(yōu)化取消高廠變，高壓廠用電直接采用10.5kV電壓等級(jí)，串聯(lián)限流電抗器以保證高壓廠用電系統(tǒng)短路電流在安全范圍內(nèi)。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較

3.1 優(yōu)化后方案的優(yōu)點(diǎn)

（1）優(yōu)化后的方案采用了2臺(tái)三繞組變壓器替代原4臺(tái)雙繞組變壓器，為此全廠僅有3臺(tái)高壓變壓器，大大縮減了變壓器的布置面積，節(jié)省了二個(gè)升壓站GIS間隔，節(jié)約了廠區(qū)用地面積，經(jīng)計(jì)算優(yōu)化后方案占地面積由原占地1800m2，降到700m2，節(jié)約1100m2，節(jié)地優(yōu)化效果明顯。

（2）變壓器損耗也明顯降低，經(jīng)測(cè)算由原方案的負(fù)載（空載）：1738（347）kW損耗降到負(fù)載（空載）：1290（255）kW，節(jié)能效果明顯。

（3）汽發(fā)裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB）作為汽發(fā)并網(wǎng)點(diǎn)，使廠用電源切換次數(shù)大大減少，有效地提高了發(fā)電廠安全可靠性，同時(shí)這也使得廠用電的操作、運(yùn)行大大簡(jiǎn)化；能提高汽發(fā)保護(hù)的選擇性和清除故障的快速性，從而提高機(jī)組運(yùn)行的安全、可靠性；簡(jiǎn)化了汽發(fā)同期操作，便于檢修和調(diào)試。

3.2 優(yōu)化后方案的缺點(diǎn)

（1）對(duì)三繞組主變可靠性要求更高，如出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致燃發(fā)、汽發(fā)均停運(yùn)。

（2）廠用電系統(tǒng)改為10kV后，相應(yīng)的高壓電纜、高壓電動(dòng)機(jī)、低廠變等成本有所增加。

3.3 經(jīng)濟(jì)性分析比較（見(jiàn)表1）

3.4 綜合比較表（見(jiàn)表2）

表2 綜合分析比較表

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化后，節(jié)省設(shè)備直接投資約1293萬(wàn)元，節(jié)省高壓變壓器占地面積約1100m2，降低變壓器能耗約負(fù)載（空載）：448（92）kW，優(yōu)化效果明顯。

對(duì)類(lèi)似本工程的多軸配置的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)項(xiàng)目工程，由于發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)多，且單臺(tái)發(fā)電機(jī)容量較小、廠區(qū)布置占地面積有限等特點(diǎn)，對(duì)電氣主接線方式進(jìn)行優(yōu)化，采用發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線，這樣可以減少升壓變壓器的臺(tái)數(shù)，減少高壓配電裝置間隔的數(shù)量，既利于簡(jiǎn)化廠區(qū)布置，節(jié)約占地，同時(shí)又可節(jié)約燃機(jī)電廠的建設(shè)初投資。

參考文獻(xiàn)

[1]電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

[2]DL5000-2002.火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]DL/T 5174-2003.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計(jì)規(guī)定[S].

作者簡(jiǎn)介：彭波涌（1974-），男（漢族），本科，工程師，從事大型火電廠、燃機(jī)電廠的建設(shè)管理工作。endprint

摘 要：某燃機(jī)電廠建設(shè)2×200MW級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，采用西門(mén)子SGT5-2000E機(jī)型，多軸配置，220kV室內(nèi)GIS，設(shè)計(jì)按常規(guī)采用了單元制電氣主接線方式。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，推薦采用燃機(jī)主變和汽機(jī)主變合并，增加汽發(fā)發(fā)電機(jī)出口斷路器，全廠設(shè)置一臺(tái)啟備變的擴(kuò)大單元接線方案。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)；三繞組變壓器；電氣主接線；分析

引言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的力度加大，大量的環(huán)保、高效的燃機(jī)供熱電廠替代了燃煤供熱電廠的建設(shè)。優(yōu)化燃機(jī)電廠電氣主接線，能起到優(yōu)化廠區(qū)總平布置，節(jié)省項(xiàng)目總造價(jià)的目的，同時(shí)可為后續(xù)同類(lèi)電廠項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

1 電氣主接線常規(guī)設(shè)計(jì)

常規(guī)設(shè)計(jì)方案：燃機(jī)發(fā)電機(jī)和汽機(jī)發(fā)電機(jī)均采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線，接入廠內(nèi)220kV屋內(nèi)GIS配電裝置，設(shè)置啟備變，不裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，每套機(jī)組設(shè)置一臺(tái)高廠變接于燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口。

電氣主接線中設(shè)置了兩臺(tái)燃機(jī)主變、兩臺(tái)汽機(jī)主變、兩臺(tái)高廠變、一臺(tái)啟備變，共7臺(tái)變壓器。燃機(jī)電廠的特點(diǎn)決定了其主廠房布置緊湊，當(dāng)高壓變壓器數(shù)量較多時(shí)，給總圖布置帶來(lái)一定的困難，甚至?xí)誀奚?jīng)濟(jì)性來(lái)滿足設(shè)備的布置。為此，在保證電廠系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得意義重大。

2 電氣主接線設(shè)計(jì)優(yōu)化

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的啟、停機(jī)方式，是燃?xì)鈾C(jī)組先啟動(dòng)運(yùn)行后啟動(dòng)汽發(fā)機(jī)組運(yùn)行，停機(jī)順序是先停運(yùn)汽發(fā)機(jī)組后停運(yùn)燃發(fā)機(jī)組。結(jié)合燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，可優(yōu)化主變壓器，采用燃發(fā)與汽發(fā)共用一臺(tái)三繞組升壓變壓器的擴(kuò)大單元接線方式。燃發(fā)容量較大，出口電壓18kV，接于三繞組變的18kV中壓繞組，經(jīng)該變壓器高壓側(cè)斷路器并網(wǎng)接入系統(tǒng)。汽發(fā)容量較小，出口電壓10.5kV，設(shè)置發(fā)電機(jī)出口斷路器，從此處并網(wǎng)接入三繞組變壓器低壓繞組進(jìn)入電網(wǎng)。

汽發(fā)出口電壓為10.5kV電壓等級(jí)，與常規(guī)6kV高壓廠用系統(tǒng)電壓級(jí)差不大，且高壓廠用負(fù)荷較少。為此，可優(yōu)化取消高廠變，高壓廠用電直接采用10.5kV電壓等級(jí)，串聯(lián)限流電抗器以保證高壓廠用電系統(tǒng)短路電流在安全范圍內(nèi)。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較

3.1 優(yōu)化后方案的優(yōu)點(diǎn)

（1）優(yōu)化后的方案采用了2臺(tái)三繞組變壓器替代原4臺(tái)雙繞組變壓器，為此全廠僅有3臺(tái)高壓變壓器，大大縮減了變壓器的布置面積，節(jié)省了二個(gè)升壓站GIS間隔，節(jié)約了廠區(qū)用地面積，經(jīng)計(jì)算優(yōu)化后方案占地面積由原占地1800m2，降到700m2，節(jié)約1100m2，節(jié)地優(yōu)化效果明顯。

（2）變壓器損耗也明顯降低，經(jīng)測(cè)算由原方案的負(fù)載（空載）：1738（347）kW損耗降到負(fù)載（空載）：1290（255）kW，節(jié)能效果明顯。

（3）汽發(fā)裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB）作為汽發(fā)并網(wǎng)點(diǎn)，使廠用電源切換次數(shù)大大減少，有效地提高了發(fā)電廠安全可靠性，同時(shí)這也使得廠用電的操作、運(yùn)行大大簡(jiǎn)化；能提高汽發(fā)保護(hù)的選擇性和清除故障的快速性，從而提高機(jī)組運(yùn)行的安全、可靠性；簡(jiǎn)化了汽發(fā)同期操作，便于檢修和調(diào)試。

3.2 優(yōu)化后方案的缺點(diǎn)

（1）對(duì)三繞組主變可靠性要求更高，如出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致燃發(fā)、汽發(fā)均停運(yùn)。

（2）廠用電系統(tǒng)改為10kV后，相應(yīng)的高壓電纜、高壓電動(dòng)機(jī)、低廠變等成本有所增加。

3.3 經(jīng)濟(jì)性分析比較（見(jiàn)表1）

3.4 綜合比較表（見(jiàn)表2）

表2 綜合分析比較表

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化后，節(jié)省設(shè)備直接投資約1293萬(wàn)元，節(jié)省高壓變壓器占地面積約1100m2，降低變壓器能耗約負(fù)載（空載）：448（92）kW，優(yōu)化效果明顯。

對(duì)類(lèi)似本工程的多軸配置的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)項(xiàng)目工程，由于發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)多，且單臺(tái)發(fā)電機(jī)容量較小、廠區(qū)布置占地面積有限等特點(diǎn)，對(duì)電氣主接線方式進(jìn)行優(yōu)化，采用發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線，這樣可以減少升壓變壓器的臺(tái)數(shù)，減少高壓配電裝置間隔的數(shù)量，既利于簡(jiǎn)化廠區(qū)布置，節(jié)約占地，同時(shí)又可節(jié)約燃機(jī)電廠的建設(shè)初投資。

參考文獻(xiàn)

[1]電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

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作者簡(jiǎn)介：彭波涌（1974-），男（漢族），本科，工程師，從事大型火電廠、燃機(jī)電廠的建設(shè)管理工作。endprint