火電廠機組關(guān)停后廠用電系統(tǒng)改造思路與方案實例

趙清明，肖明偉

(華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054)

火電廠機組關(guān)停后廠用電系統(tǒng)改造思路與方案實例

趙清明，肖明偉

(華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054)

隨著國家節(jié)能減排工作的深入開展，對高能耗的小型火電機組實施關(guān)停將是必然趨勢。華電淄博熱電有限公司三期“上大壓小”擴建工程(2×330 MW)機組投產(chǎn)后，一期(2×71.5 MW)機組將關(guān)停。由于一期與二期(2×145 MW)機組在水、汽、煤、電系統(tǒng)均存在聯(lián)系，且接帶部分廠區(qū)內(nèi)非生產(chǎn)用能，因此本文從安全、經(jīng)濟、平穩(wěn)過渡等方面提出了一期機組關(guān)停后廠用電系統(tǒng)的改造思路和實際方案，并結(jié)合技術(shù)方案的具體實施過程總結(jié)出相關(guān)工程的管理方法和經(jīng)驗。

機組關(guān)停；廠用電系統(tǒng)；系統(tǒng)改造；平穩(wěn)過渡

0 引言

華電淄博熱電有限公司現(xiàn)裝機950 MW，其中一期2×71.5 MW機組于1996年投產(chǎn)，二期工程2×145 MW機組于2003年投產(chǎn)，三期工程2×330 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組為“上大壓小”擴建工程，分別于2012年和2013年投產(chǎn)發(fā)電，原一期工程2×71.5 MW機組于2014年全部退出運行。

一期機組關(guān)停后，需對上述系統(tǒng)廠用電進行重新規(guī)劃和遷移，以滿足其他機組運行和非生產(chǎn)用能的需要。

1 改造前廠用電系統(tǒng)運行方式

一期廠用6 kV系統(tǒng)采用機爐分段的接線方式，每臺機組設(shè)1臺容量12 500 kV·A的高壓廠用變壓器(以下簡稱高廠變)，高廠變電源接自發(fā)電機出口母線。2臺機組設(shè)1臺啟動/備用變壓器(容量12 500kV·A)作為備用電源。一期與二期機組公用輸煤系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、化學(xué)制水系統(tǒng)、工業(yè)水(消防水)系統(tǒng)以及廠區(qū)照明、供暖系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)的電源均接自一期廠用電系統(tǒng)，負荷涉及#1/#2輸煤變壓器(以下簡稱輸煤變)、#1/#2照明變壓器(以下簡稱照明變)、#1/#2化水變壓器(以下簡稱化水變)、#1/#2低壓廠用變壓器(以下簡稱低廠變)、綜合泵房變壓器(以下簡稱泵房變)、#0低壓備用變壓器(以下簡稱低備變)等廠用變壓器，總?cè)萘繛? 000 kV·A左右。低壓母線備用方式：#1/#2輸煤變互為暗備用；#1/#2照明變正常一用一備；#1/#2化水變、#1/#2低廠變、綜合泵房變由#0低備變實現(xiàn)明備用。

一期每臺機組共設(shè)兩段6 kV母線，運行方式如圖1、圖2所示。停運后廠用電系統(tǒng)由#0啟備變倒送電源。#0啟備變110 kV側(cè)開關(guān)于1995年投入運行，為SW6-110I型少油開關(guān)，存在備品缺乏、液壓機構(gòu)滲漏等問題，可靠性降低，不宜長期運行。

2 改造方案及比對

2.1遷移負荷統(tǒng)計

因涉及的系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備分散，一期機組關(guān)停后，需要對保留的廠用電負荷進行統(tǒng)計，明確遷移的容量和范圍，具體數(shù)據(jù)見表1(表中，DCS為分散控制系統(tǒng))。

2.2技術(shù)路線的選擇

2.2.1 將負荷遷移至二期廠用電系統(tǒng)

二期#3/#4高廠變額定容量為20 000 kV·A，額定電流為837/1 833 A，在機組滿負荷運行時負荷率達85%～90%，全部接納一期轉(zhuǎn)移的公用系統(tǒng)負荷將造成變壓器基本滿載運行。由于環(huán)保壓力逐年增加，脫硫、脫硝等環(huán)保改造項目的開展，將進一步增加二期廠用系統(tǒng)的負荷，#3/#4高廠變將難以負擔(dān)。二期6 kV廠用開關(guān)室配置真空開關(guān)間隔數(shù)量不足，不具備遷移多臺低廠變的條件。二期低廠變共有#3/#4低廠變、#3/#4電除塵變壓器(以下簡稱電除塵變)、空氣壓縮機變壓器(以下簡稱空壓機變)等5臺，其備用電源由#1低備變明備用方式實現(xiàn)，如將一期變壓器遷移至二期廠用6 kV母線，一段母線布置2～3臺低廠變，#1低備變將無法代替多臺變壓器運行，會造成6 kV母線無法停電檢修及事故狀態(tài)下6 kV運行方式無法調(diào)整的問題。

圖1 6 kV I 段系統(tǒng)

圖2 6 kV II段系統(tǒng)

表1 遷移負荷統(tǒng)計

2.2.2 將負荷遷移至三期廠用電系統(tǒng)

三期2臺機組設(shè)公用煤灰6 kV段兩段母線，電源分別取自2臺機組的主廠房6 kV工作段，兩段母線設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)暗備用。每段工作電流按照480 A設(shè)計，正常運行電流為140 A左右，電源側(cè)電流互感器變比為600/1，電源進線使用2根(3×185 mm2)電力電纜，同時具備4個真空斷路器備用間隔、已配置變壓器保護測控裝置。一期機組關(guān)停后，#1/#2低廠變、#1化水變、#1/#2照明變等變壓器的負荷將大大減少，空載損耗大，可以進行整合，減少運行變壓器的臺數(shù)，降低廠用電消耗[1]。因此二期公用煤灰6 kV段滿足負荷遷移的電源需求，同時采用兩路電源的方案，可實現(xiàn)分散設(shè)備負荷的集中管理，提高運行安全性[2]。

對比2個方案，減少現(xiàn)有保留變壓器數(shù)量是必要的。技術(shù)方面方案2更具備可操作性，實施過程對運行機組的影響較小；遷移負荷內(nèi)的廠區(qū)非生產(chǎn)用能和公用系統(tǒng)負荷將長期投運，遷移至三期廠用電系統(tǒng)可避免重復(fù)改造。經(jīng)濟性方面，由于二期和三期機組上網(wǎng)電價存在差異，分別為0.46元/(kW·h)及0.44元/(kW·h)，將以上負荷遷移至三期廠用電供電，可降低上網(wǎng)電價高的二期機組廠用電率，進一步增加經(jīng)濟效益[3]。

3 方案的確定和優(yōu)化

在負荷遷移至三期廠用電系統(tǒng)煤灰6 kV段的技術(shù)路線確定后，從提高安全性、合理負荷分布情況、降低工程造價等方面綜合評估，確定遷移改造方案如下。

新建400 V公用開關(guān)室，增加2臺公用變壓器及PC段，將#1/#2輸煤變、#2化水變、綜合泵房變負荷及其他變壓器公用負荷逐一遷入后停運相應(yīng)變壓器、6 kV I/Ⅱ段母線及400 V I/Ⅱ段母線。

3.1高壓廠用電系統(tǒng)

自三期煤灰6 kV A段6M04間隔、B段6M17間隔引接兩路電源，作為400 V公用變電源。6M04，6M17間隔為真空斷路器，額定電流1 250 A，電流互感器變比300/1，保護測控裝置為變壓器型。敷設(shè)2根ZRC-YJV22 3×120 mm26.0/10 kV電纜作為電源電纜。

3.2低壓廠用電系統(tǒng)

(1)新建400 V公用開關(guān)室的選址。各負荷點分布情況如圖3所示，由于公用負荷分布較分散，新建開關(guān)室選址困難，且需配套接地網(wǎng)、電纜溝等附屬設(shè)施，利用原一期電除塵開關(guān)室，其地理位置距主廠房及各開關(guān)室相對居中，與主電纜溝直接相連，利于施工，可節(jié)約新建開關(guān)室及電纜投資。原電除塵段上所接設(shè)備已基本停運，需保留的灰漿泵、沖地泵電源可預(yù)留開關(guān)間隔在改造后接入，開關(guān)室內(nèi)負荷面積滿足改造安裝要求。

圖3 各負荷點分布情況

(2)400 V公用開關(guān)室配置方案。將原盤柜拆除，安裝2臺干式變壓器，額定容量1 600 kV·A，低壓側(cè)PC段配置兩段母線，母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，2臺變壓器互為暗備用，手動切換。低壓廠用電源采用中性點直接接地系統(tǒng)，由于遷移改造后設(shè)備相對集中，只設(shè)400 V PC段，配置進線柜2面，聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜1面，負荷為160 A及以上的間隔10個，160 A以下的間隔(抽屜)20個，考慮適度備用，增加16面低壓開關(guān)柜。停運#1/#2照明變、#1/#2低廠變、制磚廠變壓器，將負荷逐一遷入并合理分配，使變壓器運行處于最佳經(jīng)濟負載狀態(tài)[4]。

在400 V公用段分兩段各配置1臺1 600 A框架斷路器，作為#1/#2輸煤段電源，改造原變壓器低壓側(cè)電源進線開關(guān)與400 V公用段開關(guān)相配合，停運#1/#2輸煤變，母線備用方式不變。

在400 V公用段分兩段各配置2臺1 600 A框架斷路器，作為#2化水段、綜合泵房段兩路電源，#1化水段與#2化水段直連，停運#1化水變、#2化水變、綜合泵房變，保留原變壓器低壓側(cè)工作、備用進線開關(guān)和備自投裝置，通過備自投裝置實現(xiàn)母線備用，改造后電氣系統(tǒng)如圖4所示。

3.3控制系統(tǒng)方案

在400 V公用開關(guān)室配置直流分電屏一面，自網(wǎng)控室直流屏取2路電源。配置2套iPACS-5774型公用變綜合測控裝置、2套iPACS-5771型公用PC測控裝置(I/O單元及相應(yīng)的輸入、輸出繼電器)、1臺iPACS-5792通信管理裝置，測控單元以開關(guān)間隔為對象，直接與一次設(shè)備互連，進行實時數(shù)據(jù)采集和處理。通過電壓互感器(TV)、電流互感器(TA)采集交流電流、電壓等信號。通過一次設(shè)備輔助接點采集開關(guān)設(shè)備位置、工作狀態(tài)等信息，對開關(guān)實施分合控制。具備報警處理、事件順序記錄和事故追憶功能，便于異常事件的分析和防范[5]。改造后電氣設(shè)備一次系統(tǒng)接線如圖5所示。

圖4 400 V公用段系統(tǒng)配置

圖5 改造后電氣設(shè)備一次系統(tǒng)接線

4 改造方案實施

根據(jù)關(guān)停后相關(guān)文件要求制定廠用電改造綜合進度計劃，包括前期準(zhǔn)備、設(shè)計出圖、設(shè)備招標(biāo)、分階段施工、驗收流程等，根據(jù)重要程度和遷移難度逐步完成負荷的遷移工作。

編制施工質(zhì)量監(jiān)督計劃，包括變壓器及配電盤柜設(shè)備安裝、電纜敷設(shè)及接線、直流分電屏安裝、監(jiān)控系統(tǒng)安裝和調(diào)試、變壓器電源側(cè)設(shè)備改造、變壓器試驗及送電、各支路電源接入等，明確質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，保證改造施工質(zhì)量。

由于各支路電源需停電遷移，涉及運行機組和非生產(chǎn)用能，需對電源遷移過程中影響的設(shè)備和處理方案進行超前謀劃。以此次改造為例，綜合辦公樓動力箱涉及辦公用電和核心機房電源(廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)、上報數(shù)據(jù)、環(huán)保上傳數(shù)據(jù)等)。網(wǎng)控樓動力箱涉及遠動機房電源(調(diào)度曲線、自動發(fā)電控制(AGC)、自動電壓控制(AVC)、同步相量測量裝置(PMU)、遠程測控終端(RTU)系統(tǒng))、各類供熱關(guān)口表計、二期工業(yè)水和輸煤系統(tǒng)等，特建立公用電氣設(shè)備電源遷移工作聯(lián)系機制，明確停電部位、時間、工期、配合部門和原則，做好遷移過程中各部門及專業(yè)間的配合工作。

(1)涉及對外聯(lián)系或報送數(shù)據(jù)的設(shè)備，優(yōu)化改造方案，控制停電時間最短。對涉網(wǎng)的設(shè)備提前兩個工作日向調(diào)度部門提出申請。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后補錄各系統(tǒng)數(shù)據(jù)、值班記錄等。

(2)對遷移過程影響在運機組運行安全的設(shè)備或系統(tǒng)，進行風(fēng)險分析并制定預(yù)案、措施，包括二期點火油泵停運、工業(yè)水泵停運、化水系統(tǒng)停運時供熱應(yīng)急措施。

(3)通過改造工作聯(lián)系單將停電遷移計劃提前發(fā)至相關(guān)配合部門并按時提報停電申請，組織好現(xiàn)場施工人員及進度，盡量縮短停電時間。

(4)對停電涉及廠內(nèi)生活的設(shè)備(如生活水泵)提前進行公示。

(5)對不明確電源的設(shè)備進一步排查，保證停電范圍的正確性。

(6)停電涉及的對外計量關(guān)口表計提前進行現(xiàn)場確認并記錄。

(7)輸煤系統(tǒng)電源遷移前調(diào)整好接卸和上煤方式，輸煤照明系統(tǒng)停運時加裝必要的臨時照明或配備移動照明設(shè)備。

5 結(jié)束語

火電廠機組關(guān)停后原廠用電涉及公用系統(tǒng)及非生產(chǎn)用能，牽涉面廣，需對改造前運行方式、遷移負荷做好充分的梳理統(tǒng)計，綜合考慮安全性和經(jīng)濟性，制定合理的改造方案，改造過程中做好施工質(zhì)量驗收和停電負荷遷移的組織協(xié)調(diào)工作。華電淄博熱電有限公司一期機組關(guān)停后廠用電系統(tǒng)的改造實例，做到了技術(shù)合理、投資經(jīng)濟、運行安全，積累了同類型改造的技術(shù)、管理和施工經(jīng)驗，在行業(yè)內(nèi)起到了很好的嘗試與示范作用。

[1]王青春，襲奐毅，肖勇，等.火電廠低壓廠用電源優(yōu)化改造[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2014,32(1):76-79.

[2]王利軍.發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)電氣運行方式優(yōu)化改造[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2015,33(4):55-58.

[3]馬傳江，尹建州.發(fā)電廠6 kV廠用電互聯(lián)改造實踐[J].電工技術(shù),2014(4):61-62.

[4]楊可.380 V廠用電系統(tǒng)優(yōu)化[J].華電技術(shù),2011(11):41-43,46.

[5]王志偉.火力發(fā)電廠廠用電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方式的探討[J].廣西電力工程,2012(2):90-92.

(本文責(zé)編：齊琳)

2017-04-11；

:2017-05-08

TM 63

：B

：1674-1951(2017)06-0032-05

趙清明(1963—)，男，山東青島人，高級工程師，從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理方面的工作(E-mail:zhqm@qingdaonews.com)。

肖明偉(1985—)，男，山東濟南人，工程師，從事發(fā)電廠電氣生產(chǎn)管理方面的工作(E-mail:xmwsdu@163.com)。