火電廠機組關停后廠用電系統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)

火電廠機組關停后廠用電系統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)

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

機組關停；廠用電系統；系統改造；平穩過渡

0 引言

華電淄博熱電有限公司現裝機950 MW，其中一期2×71.5 MW機組于1996年投產，二期工程2×145 MW機組于2003年投產，三期工程2×330 MW熱電聯產機組為“上大壓小”擴建工程，分別于2012年和2013年投產發電，原一期工程2×71.5 MW機組于2014年全部退出運行。

一期機組關停后，需對上述系統廠用電進行重新規劃和遷移，以滿足其他機組運行和非生產用能的需要。

1 改造前廠用電系統運行方式

一期廠用6 kV系統采用機爐分段的接線方式，每臺機組設1臺容量12 500 kV·A的高壓廠用變壓器(以下簡稱高廠變)，高廠變電源接自發電機出口母線。2臺機組設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、燃油系統、化學制水系統、工業水(消防水)系統以及廠區照明、供暖系統、制冷系統的電源均接自一期廠用電系統，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，總容量為5 000 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低備變實現明備用。

一期每臺機組共設兩段6 kV母線，運行方式如圖1、圖2所示。停運后廠用電系統由#0啟備變倒送電源。#0啟備變110 kV側開關于1995年投入運行，為SW6-110I型少油開關，存在備品缺乏、液壓機構滲漏等問題，可靠性降低，不宜長期運行。

2 改造方案及比對

2.1遷移負荷統計

因涉及的系統復雜、設備分散，一期機組關停后，需要對保留的廠用電負荷進行統計，明確遷移的容量和范圍，具體數據見表1(表中，DCS為分散控制系統)。

2.2技術路線的選擇

2.2.1 將負荷遷移至二期廠用電系統

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%，全部接納一期轉移的公用系統負荷將造成變壓器基本滿載運行。由于環保壓力逐年增加，脫硫、脫硝等環保改造項目的開展，將進一步增加二期廠用系統的負荷，#3/#4高廠變將難以負擔。二期6 kV廠用開關室配置真空開關間隔數量不足，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，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下6 kV運行方式無法調整的問題。

圖1 6 kV I 段系統

圖2 6 kV II段系統

表1 遷移負荷統計

2.2.2 將負荷遷移至三期廠用電系統

三期2臺機組設公用煤灰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，兩段母線設聯絡開關暗備用。每段工作電流按照480 A設計，正常運行電流為140 A左右，電源側電流互感器變比為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，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，可實現分散設備負荷的集中管理，提高運行安全性[2]。

對比2個方案，減少現有保留變壓器數量是必要的。技術方面方案2更具備可操作性，實施過程對運行機組的影響較小；遷移負荷內的廠區非生產用能和公用系統負荷將長期投運，遷移至三期廠用電系統可避免重復改造。經濟性方面，由于二期和三期機組上網電價存在差異，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，可降低上網電價高的二期機組廠用電率，進一步增加經濟效益[3]。

3 方案的確定和優化

在負荷遷移至三期廠用電系統煤灰6 kV段的技術路線確定后，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

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

(1)新建400 V公用開關室的選址。各負荷點分布情況如圖3所示，由于公用負荷分布較分散，新建開關室選址困難，且需配套接地網、電纜溝等附屬設施，利用原一期電除塵開關室，其地理位置距主廠房及各開關室相對居中，與主電纜溝直接相連，利于施工，可節約新建開關室及電纜投資。原電除塵段上所接設備已基本停運，需保留的灰漿泵、沖地泵電源可預留開關間隔在改造后接入，開關室內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PC段配置兩段母線，母線間設聯絡開關，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，由于遷移改造后設備相對集中，只設400 V PC段，配置進線柜2面，聯絡開關柜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濟負載狀態[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電源進線開關與400 V公用段開關相配合，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工作、備用進線開關和備自投裝置，通過備自投裝置實現母線備用，改造后電氣系統如圖4所示。

3.3控制系統方案

在400 V公用開關室配置直流分電屏一面，自網控室直流屏取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，測控單元以開關間隔為對象，直接與一次設備互連，進行實時數據采集和處理。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。通過一次設備輔助接點采集開關設備位置、工作狀態等信息，對開關實施分合控制。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]。改造后電氣設備一次系統接線如圖5所示。

圖4 400 V公用段系統配置

圖5 改造后電氣設備一次系統接線

4 改造方案實施

根據關停后相關文件要求制定廠用電改造綜合進度計劃，包括前期準備、設計出圖、設備招標、分階段施工、驗收流程等，根據重要程度和遷移難度逐步完成負荷的遷移工作。

編制施工質量監督計劃，包括變壓器及配電盤柜設備安裝、電纜敷設及接線、直流分電屏安裝、監控系統安裝和調試、變壓器電源側設備改造、變壓器試驗及送電、各支路電源接入等，明確質量驗收標準，保證改造施工質量。

由于各支路電源需停電遷移，涉及運行機組和非生產用能，需對電源遷移過程中影響的設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(廠區網絡、上報數據、環保上傳數據等)。網控樓動力箱涉及遠動機房電源(調度曲線、自動發電控制(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)、各類供熱關口表計、二期工業水和輸煤系統等，特建立公用電氣設備電源遷移工作聯系機制，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間的配合工作。

(1)涉及對外聯系或報送數據的設備，優化改造方案，控制停電時間最短。對涉網的設備提前兩個工作日向調度部門提出申請。網絡恢復后補錄各系統數據、值班記錄等。

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

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

(4)對停電涉及廠內生活的設備(如生活水泵)提前進行公示。

(5)對不明確電源的設備進一步排查，保證停電范圍的正確性。

(6)停電涉及的對外計量關口表計提前進行現場確認并記錄。

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

5 結束語

火電廠機組關停后原廠用電涉及公用系統及非生產用能，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計，綜合考慮安全性和經濟性，制定合理的改造方案，改造過程中做好施工質量驗收和停電負荷遷移的組織協調工作。華電淄博熱電有限公司一期機組關停后廠用電系統的改造實例，做到了技術合理、投資經濟、運行安全，積累了同類型改造的技術、管理和施工經驗，在行業內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化改造[J].內蒙古電力技術,2014,32(1):76-79.

[2]王利軍.發電廠廠用電系統電氣運行方式優化改造[J].內蒙古電力技術,2015,33(4):55-58.

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

[4]楊可.380 V廠用電系統優化[J].華電技術,2011(11):41-43,46.

[5]王志偉.火力發電廠廠用電監控系統應用方式的探討[J].廣西電力工程,2012(2):90-92.

(本文責編：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，從事發電廠生產管理方面的工作(E-mail:zhqm@qingdaonews.com)。

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