如何提高廠用電壓穩(wěn)定性

摘 要：本文主要針對(duì)大型發(fā)電廠在啟動(dòng)大容量電機(jī)時(shí)對(duì)高壓廠用電壓的影響較大，通過(guò)實(shí)例分析存在問(wèn)題，提出有效應(yīng)對(duì)措施，從而防止對(duì)低壓用戶產(chǎn)生影響。

關(guān)鍵詞：電壓；問(wèn)題；措施

隨著機(jī)組容量的增大，其廠用負(fù)荷容量也相應(yīng)增加。負(fù)荷增加主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是原有工藝流程中機(jī)組輔機(jī)容量的增大；二是由于政府頒布的環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)所引起工藝流程的增加，從而增加了大量的輔機(jī)。

隨著發(fā)電廠廠用負(fù)荷容量的增加，廠用電壓等級(jí)也經(jīng)歷了從3KV、6KV、10KV的發(fā)展過(guò)程。容量為600MW及以上的機(jī)組，其高壓廠用電系統(tǒng)可根據(jù)工程具體條件選擇10KV、3KV兩級(jí)或者6KV一級(jí)。為了獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，在滿足技術(shù)要求的前提下，應(yīng)該優(yōu)先采用較低的電壓等級(jí)。某廠用高電壓采用的是6KV電壓等級(jí)。

一、案例

某發(fā)電廠，2015年8月18日，接中調(diào)令：?jiǎn)?dòng)1號(hào)機(jī)組，當(dāng)時(shí)#2機(jī)組尚未停運(yùn)，考慮到啟動(dòng)備用變（下稱啟備變）容量限制，根據(jù)兩臺(tái)機(jī)組輔機(jī)運(yùn)行情況，平衡兩段電壓正常，#1機(jī)組采取單側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式啟動(dòng)。14：00，生產(chǎn)準(zhǔn)備組運(yùn)行乙班接班后，繼續(xù)啟動(dòng)1號(hào)機(jī)組。15：15，1號(hào)機(jī)組并網(wǎng)，帶初始負(fù)荷曖機(jī)。18：10，1號(hào)機(jī)組帶負(fù)荷106.1MW，D、F磨運(yùn)行，D磨在等離子運(yùn)行模式，F(xiàn)磨在正常運(yùn)行模式；廠用6kV 1A、6kV 1B段由啟備變供電，其中D磨等離子點(diǎn)火變接在6kV 1A段，B引、送風(fēng)機(jī)接在6kV 1B段；#2機(jī)組此時(shí)已停止運(yùn)行，考慮到單側(cè)風(fēng)組運(yùn)行高負(fù)荷時(shí)并列風(fēng)機(jī)風(fēng)險(xiǎn)較大，決定啟動(dòng)A側(cè)風(fēng)組。18：12：47，運(yùn)行人員啟動(dòng)A引風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)后電流表計(jì)頂表， A引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后1S內(nèi)，6kV 1A段母線電壓降低到額定電壓的84.1%（二次48.6V），理論折算，在A引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)低壓380V母線電壓最低降低到84.2%額定值（320V），甚至更低。查閱廠家提供的等離子說(shuō)明書(shū)對(duì)電源的相關(guān)的要求：等離子正常工作電源要求380±10%V。超過(guò)額定值的±15%將保護(hù)跳閘。18：13：02，接于6KVA段的D層等離子由于欠壓跳閘，聯(lián)關(guān)D磨煤機(jī)出口門；D磨煤機(jī)跳閘，首出為磨煤機(jī)D運(yùn)行時(shí)磨煤機(jī)出口門關(guān)閉。18：17：14，全爐膛火焰喪失條件成立，導(dǎo)致F磨煤機(jī)跳閘，鍋爐MFT動(dòng)作跳閘，聯(lián)跳汽機(jī)、發(fā)電機(jī)。

該廠引風(fēng)機(jī)為6kV最大容量的電機(jī)，容量為7300kW。按照《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定DL/T 5153-2002》中“5.4.1最大容量的電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)時(shí)，廠用母線的電壓應(yīng)不低于額定電壓的80%”滿足要求，但是廠用低壓等離子電壓不滿足工作要求額定電壓±15%波動(dòng)要求，是導(dǎo)致這次跳機(jī)事件的主要原因。

二、現(xiàn)狀分析

某廠廠用電概況如下：兩臺(tái)發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量為2×660MW，均為上海汽輪發(fā)電機(jī)廠產(chǎn)品，采用自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式，發(fā)電機(jī)定子電壓為20kV。主變采用三相雙繞組強(qiáng)油風(fēng)冷無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，750MVA/220kV。發(fā)電機(jī)出口不裝設(shè)斷路器，以發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線接入220kV配電裝置。每臺(tái)機(jī)組配置一臺(tái)高廠變，三相分裂油浸式，單臺(tái)容量為50MVA/31.5MVA/31.5MVA。兩臺(tái)機(jī)組共配置一臺(tái)啟備變，為三相分裂油浸式， 容量為50MVA/31.5MVA/31.5MVA。

正常情況下，機(jī)組6kV廠用電自帶，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列前，由啟備變接帶6kV廠用電運(yùn)行。啟備變作為6kV廠用1A段、6kV廠用1B段、6kV廠用2A段、6kV廠用2B段的調(diào)試及檢修電源；當(dāng)滿足廠用備自投的條件時(shí)，上述4段可手動(dòng)或自動(dòng)由工作電源與備用電源互切。其中機(jī)組等離子變電源取自6KV 1A段。

由于近幾年經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展迅速，電廠燃油消耗比較大，油價(jià)攀升嚴(yán)重，導(dǎo)致電廠運(yùn)營(yíng)成本上升，為降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本，新建電廠已較多改為等離子點(diǎn)火方式。等離子點(diǎn)火方式具備經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效、簡(jiǎn)單、安全等突出特點(diǎn)，最近幾年國(guó)內(nèi)發(fā)展使用比較廣泛。而設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)廠用電壓穩(wěn)定性提出了更高的要求。影響母線的帶負(fù)荷能力因素有開(kāi)關(guān)設(shè)備的額定開(kāi)斷電流，高壓廠用變壓器的電抗和最大電動(dòng)機(jī)容量。由于開(kāi)關(guān)設(shè)備額定開(kāi)斷電流及高壓廠用變壓器的電抗在電廠設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮進(jìn)去，滿足要求，但是三相電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)啟動(dòng)電流較大，一般是電機(jī)額定電流的5-7倍，這么大電流瞬間作用于母線上，必然會(huì)造成線路電壓降低，從而拉低電網(wǎng)電壓和周波。而目前大機(jī)組電機(jī)容量更大，啟動(dòng)時(shí)對(duì)電壓和周波的影響將會(huì)更加明顯。目前電廠中容量最大的電動(dòng)機(jī)是A/B引風(fēng)機(jī)和電動(dòng)給水泵。

機(jī)組正常中可能啟動(dòng)容量較大電機(jī)情況有以下幾種：

1）引風(fēng)機(jī)RB后重新啟動(dòng)；

2）滑參數(shù)停機(jī)過(guò)程中需啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，穩(wěn)定給水流量；

3）機(jī)組采用單側(cè)風(fēng)組啟動(dòng)方式時(shí)另一側(cè)風(fēng)組并列時(shí)的情況。

三、應(yīng)對(duì)措施

（一）提高6KV電壓水平

分兩種方式，其一，將#1、#2機(jī)組主變分接頭由第III檔（242/22kV）調(diào)整至第IV檔（235.95/22kV），經(jīng)中調(diào)審批后實(shí)施，以提高穩(wěn)定廠用電電壓水平；其二，若用啟備變帶載，可通過(guò)調(diào)節(jié)啟備變分接頭位置達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。當(dāng)電源頻率一定時(shí).電源電壓的高低將直接影響電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性。當(dāng)電源電壓過(guò)低時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱。由于電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠，造成電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難將引起負(fù)載電流分量增大的數(shù)值大于激磁電流分量減少的數(shù)值。所以，在額定電壓 士5%范圍內(nèi)，維持略高電壓水平有助于降低啟動(dòng)電流，增加電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有效降低啟動(dòng)電流對(duì)母線電壓的影響。

（二）優(yōu)化運(yùn)行方式，做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控

運(yùn)行人員在啟動(dòng)大設(shè)備時(shí)，加強(qiáng)廠用電6kV、380V母線電壓監(jiān)視，確保電壓在正常運(yùn)行范圍內(nèi)；預(yù)先評(píng)估對(duì)于可能造成電壓過(guò)低而影響到機(jī)組安全運(yùn)行的設(shè)備，如有必要應(yīng)先進(jìn)行設(shè)備轉(zhuǎn)移安全措施，調(diào)整運(yùn)行方式后，再啟動(dòng)大功率設(shè)備。

（三）優(yōu)化開(kāi)機(jī)流程

如果機(jī)組啟動(dòng)時(shí)是以單側(cè)風(fēng)組運(yùn)行方式，可先啟動(dòng)與等離子變同側(cè)風(fēng)組，從而避免另一組風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)影響到等離子運(yùn)行。

（四）通過(guò)技改滿足電壓要求

如果以上方法均不能滿足設(shè)備安全運(yùn)行電壓要求，那么通過(guò)技術(shù)改造比如改變電動(dòng)機(jī)為星三角Y-Δ啟動(dòng)方式，降低額定電壓?jiǎn)?dòng)將大幅降低啟動(dòng)過(guò)程對(duì)母線電壓的沖擊，從而使廠用電壓穩(wěn)定性增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定DL/T.5153-2002.

作者簡(jiǎn)介：胡金龍（1989-），男，漢族，河南人，本科，助理工程師，副操作員，研究方向：電廠安全運(yùn)行。