燃機電廠廠用電“手拉手”改造探討

李鯤

(江蘇華電戚墅堰發電有限公司，江蘇 常州 213011)

燃機電廠廠用電“手拉手”改造探討

李鯤

(江蘇華電戚墅堰發電有限公司，江蘇 常州 213011)

燃機電廠機組采用調峰運行方式，調停時間較長，為減少停用機組的下網電量，對某燃機電廠各機組間廠用電進行“手拉手”改造。詳細介紹了運行操作過程及存在的風險，可為同類型電廠改造提供參考。

燃機電廠；廠用電；下網電量；手拉手；風險

0 引言

電力體制改革后，發電與電網形成不同的利益團體，電網公司對停用機組的廠用電收取下網電費，作為調峰運行的燃機電廠必將產生大量的下網電量，直接影響企業經濟效益。怎樣利用現有電氣接線進行技術改造，有效減少停用機組的下網電量，增加企業利潤，是每個發電企業面臨的現實課題。本文針對某燃機電廠廠用系統改造，探討改造的經濟性和安全性。

1 設備概況

至2015年年底，某燃機電廠全廠裝機容量達2 170 MW，共3種機型：F級一期#1，#2機組為2×390 MW的GE公司 S109FA燃機，F級二期#3，#4機組為2×475 MW的三菱M701F4燃機，E級#5/#6，#7/#8機組為2×220 MW的三菱M701DA燃機分軸供熱機組。

F級一期#1，#2機組220 kV系統為雙母線接線，每套機組帶A，B段6 kV母線，靠發電機出口斷路器解列，停機后廠用電從主變壓器倒供。#02啟動變壓器(以下簡稱啟動變)供6 kV備用段作備用電源，并作為F級二期機組備用電源。

F級二期#3，#4機組220 kV系統為發電機-變壓器-線路方式，每套機組帶A，B段6 kV母線，靠發電機出口斷路器解列，停機后廠用電從主變壓器倒供。未專門配置啟動變，廠用電備用電源接自F級一期6 kV備用段。由于F級一、二期機組出線不為同一系統，故廠用電采用快切串聯方式進行失電切換。

E級機組220 kV系統為雙母線接線，每套機組帶6 kV單母線，正常方式下廠用電取自汽機發電機側，靠主變壓器高壓側出口斷路器解列，#01啟動變低壓側無備用段直接接到各機組6 kV作為備用及停機電源。

3種機型引出線分別送至區域電網220 kV不同區域，其6 kV廠用電不為同一系統，全廠廠用電接線如圖1所示(圖中：發電機變壓器組簡稱發變組；高壓廠用變壓器簡稱高廠變)。

2 經濟性分析

電網公司的購售電規定，電廠1個220 kV出線系統中只要有1臺機組發電，則下網電量從上網電量中抵扣。E級燃機為供熱機組，常年有1套機組連續運行，基本不會產生下網電量。而F級一期2臺機組全停時會產生下網電量。F級二期機組為無母線接線，任一臺機組停機均會產生下網電量。

2015年F級一、二期機組共產生下網電量12 GW·h，2016年由于電網負荷原因燃機年利用小時進一步壓縮。2016年F級一、二期機組下網電量達23 GW·h以上，下網電費預計可達140萬元。按照目前E級機組下網與上網電價差0.014元/(kW·h)計算，可以考慮調整接線及運行方式，將F級一期、二期停機后的下網電量從E級機組上網電量中抵扣，每年可減少下網電費32萬元。

3 減少下網電量的預想

3.1 現階段采取的手段

按照接線方式，現階段能減少下網電量的唯一措施是F級二期機組停用時將廠用電切至F級一期6 kV備用段供電，前提是F級一期有機組運行。但F級二期機組為2015年投產的F4級燃機，效率高，現今安排開機方式為優先F級二期機組先開，2016年F級二期機組運行小時是一期的兩倍，故采取此方式的機會較少。

圖1 全廠廠用電接線

3.2 全廠廠用電采用“手拉手”方式

利用E級機組全年無下網電量的優勢，將全廠6 kV備用電源進行互聯。將E級機組6 kV廠用電作為全廠停機后的廠用電源，在機組停用高壓給水泵、循環水泵、凝結水泵等大型負載后為盤車等負載供電，以有效減少下網電量。

3.2.1#01啟動變容量的核算

采取此方式時，E級機組#01啟動變最多時要帶全廠5臺機組的停機后廠用電，必須核算變壓器容量是否滿足要求。#01啟動變為保定天威公司生產的有載調壓油浸自冷變壓器，型號為SZ-10000/220，額定容量為10 MV·A，額定電流為25.1/916.0 A。2016年夏季各機組盤車及啟動用電情況見表1。

表1 2016年夏季各機組盤車及啟動用電 A

從表1可以看出，在夏季廠用電最大運行方式下，當E級機組的#01啟動變同時帶1套E級機組的盤車用電和#1，#2，#3，#4機組的盤車用電，#01啟動變電流約為20 A，還可在應急情況下作為E級運行機組跳閘后的安全停機用電，但不可作為F級機組的啟動用電，在F級任意一套機組啟動前必須將廠用電方式恢復正常方式。

3.2.2 E級機組廠用電系統改造

E級機組#01啟動變低壓側無母線段，由母排直接送至2臺E級機組6 kV母線。改造可以利用空余開關室在#01啟動變低壓側增設6 kV備用段，#01啟動變低壓側引線進入6 kV備用段前通過隔離開關形成明顯斷開點，然后從6 kV備用段分別送至2臺E級機組6 kV母線、F級一期機組6 kV備用段。

3.2.3 E級機組與F級一期機組6 kV備用段間聯絡

在F級一期機組6 kV備用段增加1個6 kV斷路器間隔，與E級機組備用段聯絡用。為了防止E級機組與F級一期機組6 kV備用段非同期并列，在F級一期機組備用段側開關裝設帶電閉鎖裝置，在F級一期機組備用段母線帶電情況下閉鎖該開關。具體一次接線改造如圖2所示。

圖2 改造后全廠廠用電接線

3.2.4 保護配置

采用廠用電“手拉手”方式后，零序阻抗、短路電流會有變化，保護范圍也需擴大，需增設新保護，重新核算定值。原F級一期機組#02啟動變帶差動保護，范圍為啟動變高壓側至#1，#2機組6 kV備用電源開關側，改造后需擴大保護范圍，包括備用段及至F級一期聯絡開關。

E級機組與F級一期機組備用段聯絡電纜必須裝設保護，可以裝設CSC-213差動保護，范圍為電纜全長，并裝設帶方向過流的CSC-211保護作為后備保護，同時還作為#1，#2機組6 kV母線備用電源開關的后備保護。必須重新核算#01，#02啟動變及廠內所有6 kV母線備用電源開關保護定值，在#3/#4機組6 kV母線備用電源發生故障時，應先跳本機相應段備用電源開關，如拒動后跳B6340開關，如再拒動跳#02啟動變或E級機組至F級一期機組備用段聯絡開關，防止越級跳閘而擴大事故范圍。

3.2.5 改造投資及回報

技術改造時，在E級機組共需增設6個6 kV開關柜，分別為#01啟動變低壓側隔離開關間隔，至#6，#8機組6 kV母線的隔離開關間隔，至F級一期機組的聯絡開關間隔，E級機組6 kV備用段母線電壓互感器間隔。如采用ABB VD-4真空斷路器，并購買6 kV電纜約500 m，6 kV匯流排若干米，進行繼電保護改造、定值核算、電氣五防裝置配置，分散控制系統(DCS)畫面增加數據點及畫面修改， F級一期機組增設1臺聯絡開關，工程量較大，保守預計改造費用達150萬元以上。改造后每年可減少下網電量的支出，預期5年可收回投資。

由于改造涉及系統較多，需土建、電氣、繼電保護、熱控配合；同時，改造會影響在運機組，要求嚴格控制工期，技術難度較大。

4 運行操作分析

4.1#3/#4機組1臺停用、#1/#2機組1臺運行

(1)#3，#4機組任一臺停用時可將停用機組通過快切裝置的串聯功能進行失電切換至#02啟動變供電，此時F級4臺機組不會產生下網電量。但為了保證#02啟動變無過載風險，必須在停用給水泵、凝結水泵等大型輔機后進行切換操作。在機組盤車情況下進行廠用電失電切換時，需做好切換失敗的預想。

(2)切換后的#3，#4機組廠用電不為同一系統，切換前必須檢查確認#3，#4機組的電動機控制中心(MCC)屏等負載無聯絡情況，切換后嚴禁進行廠用電聯絡操作。

(3)為了保證在#02啟動變故障后能快速恢復#3，#4機組廠用電，主變壓器及高壓廠用變壓器保持熱備用狀態。

4.2#1/#2機組全停、#3/#4機組運行

(1)#1，#2機組全停時廠用電切換至E級機組供電，首先將#02啟動變停用并轉冷備用，拉開低壓側閘刀，然后合上E級機組至F級一期機組6 kV備用段開關，再合上F級一期機組6 kV備用段至E級機組聯絡開關，使F級一期機組6 kV備用段受電后，#1，#2機組6 kV各備用電源開關通過快切串聯方式切換至E級供電。

(2)#1，#2機組啟動前，需將廠用電失電切換至本機帶。

4.3#1～#4機組全停

(1)如#1～#4機組全停，廠用電需切換至#01啟動變供電，應先將F級一期機組6 kV備用段切換至E級機組6 kV備用段供電，再將#3，#4機組廠用電切換至#1，#2機組6 kV備用段供電。

(2)在此供電方式下：如#3，#4機組需啟動，將廠用電切換至本機即可；如#1，#2機組需啟動，則先將#3，#4機組廠用電切換至本機帶，然后將#1，#2機組廠用電切換至本機帶。

4.4 運行操作風險

(1)由于全廠3種機型機組不為同一系統，在切換過程中機組間、廠用電負載間必須檢查是否存在聯絡點，防止非同期合閘。

(2)切換過程中為失電切換，防止切換失敗造成機組重要輔機失電，進而影響設備安全。

(3)在#01啟動變帶全廠設備時，必須嚴密監視變壓器負載情況，嚴格控制所帶機組的大型輔機啟動。

(4)“手拉手”廠用電互供運行操作繁瑣，要求對接線、運行方式足夠清楚，對專工、值長、單元長的技術及調度能力要求較高。

(5)由于系統復雜、保護配置繁瑣，設備發生故障時，對運行人員事故處理能力要求較高，特別是對廠用電失電情況下保障潤滑油、密封油、盤車等操作要求較高。

5 結束語

本文對燃機電廠通過“手拉手”技術改造減少下網電量的方案進行了初步探討，通過改造能有效減少下網電量，提高企業效益，但也不可避免地存在較大的運行風險。此方案可為擁有多套機組的大型電廠提供借鑒。

(本文責編：劉芳)

2016-12-29；

2017-03-02

TM 611.24

B

1674-1951(2017)03-0028-03

李鯤(1976—)，男，江蘇常州人，高級技師，從事電廠生產運行管理方面工作(E-mail:cedelao7667@126.com)。