兩臺機組廠用電源系統互連互供的應用

摘 要：針對啟備變電源未接至廠內升壓站系統的接線方式，由于外購電與電廠上網電價價格差明顯，通過兩臺機組廠用電互連互供，極大的減少了外購電量的使用量，達到了降本增效的目的，同時提高了機組廠用電的可靠性與安全性。

關鍵詞：互連；增效；可靠性；安全性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.010

1 廠用電系統接線方式簡介

寧夏大唐國際大壩發電有限責任公司（以下簡稱大壩公司）2×600MW（5、6號機組）燃煤直接空冷機組，兩臺機組的廠用電系統各設置一臺高廠變，高廠變的高壓側由發電機出口T接引出，設置6kV A、B段母線，兩臺機組共用一臺啟備變，電源由220kV賀蘭山變電站引接，低壓側為6kV電壓等級做為兩臺機組的啟動/備用電源。5號機組6kV廠用母線分別為5A段、5B段，對應工作、備用電源開關615A、605A、615B、605B；6號機組6kV廠用母線分別為6A段、6B段，對應工作、備用電源開關分別為616A、606A、616B、606B；具體廠用系統接線圖如圖1。

1.1 高壓廠用變壓器參數如下

型號：SFF9 -65000/20

容量：65000/38000-38000 KVA

額定電壓：22x（1±2×2.5%）/6.3-6.3 kV

接線組別：Dyn1-yn1

額定電流：1705.81/3482.43-3482.43 A

調壓方式：無載調壓

1.2 啟備變壓器參數如下

型號：SFFZ10-CY-65000/220

容量：65000/38000-38000/21667 KVA

額定電壓：（220±8×1.25%）kV/6.3-6.3/10.5 kV

接線組別：YNyn0-yn0+d

調壓方式：有載調壓

1.3 聯絡開關柜參數如下

高壓開關柜型號：UR4/150VCP-W50

斷路器型號：UR4，額定電流：4000A，額定電壓：7.2kV，短路電流：50Ka/3S，短時耐受電流：125kA；

電流互感器型號：MZB1-10 0.5/10P20/10P20/10P20-5000/1，變比5000/1；保護級精確度：10P20；測量級精確度：0.5，容量：10VA；

過壓保護裝置：型號：BSTG-A-7.6/600。

2 問題的提出

由于本廠啟備變電源引自外部220kV電網系統，而本廠采用750kV

單回出線線路接入西北電網750kV系統。5、6號機組廠用電正常在啟備變電源、高廠變電源之間進行切換，任一一臺機組啟動、停運及檢修時均由啟備變供電，按照工業峰谷電價進行結算，由于工業電價與本廠上網電價存在明顯價差，為了節約外購電成本，本次進行6kV廠用系統母線互聯后，可實現聯絡電源與高廠變電源、啟備變電源三路電源之間的切換，最大限度的降低了外購電量，同時兩臺機組廠用電源可以互為備用，亦可提高機組廠用電的可靠性與安全性。

3 廠用電源系統互聯方案

3.1 廠用電源系統互聯的設計

為了最大限度減少外購電的使用量，降低生產經營成本，在5號機組、6號機組的6kV對應段5A/6A、5B/6B之間分別加裝一組4000A聯絡開關（每組由兩臺開關組成），分別為65A11/66A11、65B11/66B11開關且均配置遠控功能。本次改造使用原5、6號機組更換后的工作電源進線開關進行利舊，節約了改造投資費用。改造后廠用系統接線圖如圖2。

在機組解列后由運行機組向停用機組供電，主要供電負荷為機組檢修期間負荷、機組啟動過程的負荷，以減少外購電量的使用，降低外購電費。當停運機組需要啟動時，通過嚴格限制運行機組出力不大于450MW，能夠滿足停運機組的最大啟動工況，具備運行機組向停運機組聯絡供電并進行機組啟動的能力。

兩臺機組每段6kV母線新增一套聯絡快切裝置，且裝置具備選線功能，可選擇“聯絡、備用電源”方式或“聯絡、工作電源”方式，從而實現聯絡電源與備用電源、工作電源與聯絡電源間的相互切換功能。

3.2 最大運行方式下6kV母線供電電流所帶最大負荷計算

5、6號機組最大運行工況下，A、B段分支電流最大值分別為2092A、2165A，分別按照2100A、2200A計算A、B段最大負荷電流。

5、6號機組單機最大啟動工況下，6kV A段分支電流最大值1136A，6kV B段分支電流最大值961A；在最大運行方式下，由運行5號機組向停運6號機組提供機組啟動電源或由運行6號機組向停運5號機組提供機組啟動電源；2100+1136<3482A，2200+961<3482A，均滿足高廠變A、B分支額定電流3482A的限值。

5、6號機組最大運行工況下，通過合環暫態故障分析計算知，高廠變6kV母線A、B分支短路電流分別為52.744kA、51.374kA，6kV母線A、B分支短路電流均超過真空斷路器最大短路開斷電流50kA，通過減載運行，控制運行機組負荷至450MW及以下，能夠滿足真空斷路器最大開斷短路電流50kA的要求；聯絡母線采用銅管母線，需選擇額定電流為4000A、沖擊電流（峰值）為160kA的銅管母線。

考慮在使用聯絡切換裝置時，需對其切換閉鎖邏輯進行完善，防止切換后所帶負載增加導致廠變分支過負荷。高廠變A、B分支過負荷能力均為3480A，兩臺機組6kV母線負荷配置相同，但考慮到運行機組一旦出現緊急情況需聯啟電動給水泵及凝結水泵，故A段留有聯啟裕度，裕度值為530A，B段裕度為凝結水泵及公用循環水泵，裕度值為360A；則A、B分支所帶最大電流為2950A、3120A做為閉鎖定值，同時滿足裕度要求及短路電流要求。endprint

3.3 廠用快切裝置、聯絡快切裝置的切換流程

每臺機組6kV A、B段分別配置廠用快切裝置和聯絡快切裝置，廠用快切裝置實現工作電源與備用電源之間的切換，且具備事故情況下的工作電源向備用電源的單向自動切換；聯絡快切裝置實現備用電源與聯絡電源、工作電源與聯絡電源之間的切換功能。

3.3.1 機組停機

啟備變帶電運行時，正常停機廠用6kV母線段切換流程如下圖：工作電源→備用電源→聯絡電源。

啟備變停電檢修時，正常停機廠用6kV母線段切換流程如下圖：工作電源→聯絡電源。

3.3.2 機組啟機

啟備變帶電運行時，正常啟機廠用6kV母線段切換流程如下圖：聯絡電源→備用電源→工作電源。

啟備變停電檢修時，正常啟機廠用6kV母線段切換流程如下圖：聯絡電源→工作電源。

3.4 聯絡快切裝置操作流程

機組正常運行期間，新增4臺快切裝置需投入出口閉鎖功能，且退出4臺快切裝置所有出口壓板。當需要進行聯絡供電時，由運行人員按照操作順序進行操作。以啟備變運行時，6kV 5A段提供6kV 6A段機組啟動電源為例：

（1）檢查5A段聯絡快切裝置已投入閉鎖功能，且壓板退出后，遠方手動合上5A段聯絡65A11開關。

（2）將6A段聯絡快切裝置屏柜上選線功能把手切至“聯絡、備用電源”方式，投入6A段聯絡快切裝置出口壓板。

（3）解除6A段聯絡快切裝置閉鎖功能，遠方啟動6A段聯絡快切裝置進行切換操作。

（4）6號機啟動后，啟動6A段聯絡快切裝置，將6A段供電電源由聯絡電源切至備用電源供電。

（5）投入6A段聯絡快切裝置閉鎖功能，同時退出所有出口壓板，斷開5A段聯絡開關65A11。

（6）退出6A段廠用快切裝置閉鎖功能，投入所有出口壓板，遠方啟動6A段廠用快切裝置切換，將6A段供電電源由備用電源切至工作電源供電。

啟備變檢修時，切換流程相似，無法通過備用電源進線開關中轉進行切換，將6A段聯絡快切裝置選線功能把手切至“聯絡、工作電源”方式，啟動聯絡快切裝置由聯絡電源切至工作電源供電即可。

3.5 保護配置

3.5.1 線路綜合保護

隨機組運行方式變化，聯絡開關供電方向發生變化，故需對每條聯絡線兩側聯絡開關均配置線路綜合保護測控裝置。該套保護安裝于本側開關上，并加裝保護出口壓板，主要投入過流及接地保護，其動作于跳聯絡線本側開關。

3.5.2 差動保護

兩臺聯絡開關間存在150米的電氣連接部分，線路故障風險大，需對每條聯絡線配置一臺差動保護裝置。兩條聯絡線差動保護裝置分別安裝于5A段65A11聯絡開關及5B段65B11聯絡開關，并加裝保護出口壓板，其動作于同時跳聯絡線兩側開關。

3.5.3 過負荷限制保護

每段聯絡快切裝置過負荷限制邏輯如下（以6kV 5A段聯絡切換裝置閉鎖邏輯為例）：5A段工作電源進線615A開關、備用電源進線605A開關、6A段工作電源進線616A開關及備用電源進線606A開關電流總和大于2950A或上述四個開關任一開關電流測量壞點。

4 廠用電源系統互聯供電運行方式

單臺機組運行時，檢查兩臺機組A段母線電流之和小于2950A，B段母線電流之和小于3120A，在DCS將運行機組側的聯絡開關合閘，分別啟動停運機組A、B段聯絡快切裝置將停運機組切至聯絡電源供電。

停運機組啟動時，若采用聯絡電源供電方式進行機組啟動，必須嚴格控制維持運行機組負荷≤450MW（從停運機組啟動第一臺6kV風機開始至其廠用電切換至高廠變供電期間），并監視A段電流之和小于2950A，B段電流之和小于3120A，當停運機組啟動后負荷達90MW時進行廠用電切換。

啟備變運行，電源切換流程：工作電源→備用電源→聯絡電源；聯絡電源→備用電源→工作電源。

啟備變檢修，電源切換流程：工作電源→聯絡電源；聯絡電源→工作電源。

5 廠用電源系統互聯后的經濟性

隨著近年電網裝機容量迅猛增長以及社會用電量的下滑，年度機組停備次數明顯增加，按照2016年度機組停備7臺次、檢修1臺次，共計耗用外購電600萬度計算，除機組故障停機外，可降低外購電量90%，外購電與本廠上網電價價差0.25元/度，可節省外購電費用135萬元左右；本項目共計投資180萬元，按照當前機組停備的頻次，預計一年半即可收回成本，為企業有利的降低了經營成本。

6 結論

通過采取上述措施，本次進行6kV廠用系統母線互聯后，可實現聯絡電源與高廠變電源、啟備變電源三路電源之間的切換，最大限度的降低了外購電量，達到了降本增效的目的；且雙機的廠用電源相互備用，極大的提高了機組廠用電源的可靠性。

由于部分電廠采用特高壓輸電，考慮高低壓側大變比啟備變制造的經濟性，啟備變電源未接至廠內升壓站系統，外購電與本廠上網電價價格差明顯；因此，此項改造具有特殊的借鑒意義。

參考文獻：

[1]GB/T14285-2006.繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].

[2]能源部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊[M].北京：水利電力出版社，1992.

作者簡介：王文升（1982-），男，工程師，從事火電廠電氣運行管理工作。endprint