關于垃圾焚燒電廠110kV接入系統方案的思考

秦益強

（廣州環保投資集團有限公司，廣東廣州511335）

0 引言

城市化的推進使人們的生活水平有了顯著的提升，有些生活問題也隨之出現，較為嚴重的是生活垃圾問題。大量的生活垃圾堆積會導致城市環境惡化，浪費城市用地，在很大程度上阻礙了城市的經濟發展。垃圾焚燒電廠的出現可以消滅堆積的生活垃圾，還能夠通過熱能發電實現垃圾的開發利用。在垃圾焚燒電廠的建設過程中，接入系統的構建對電廠的運行有重要影響。

1 垃圾焚燒電廠110kV接入系統方案分析

1.1 垃圾焚燒電廠簡介

本文選取某垃圾焚燒電廠作為研究對象，該電廠于某年5月正式投入運行，總裝機容量63MW，每天能夠處理3400t垃圾，每年的發電量可達1.353×108kW·h。該電廠交通便利，與填埋場距離較近，具有顯著的地理優勢。通過多次分析之后，選取110kV接入系統進行電網系統的連接。在該垃圾焚燒電廠附近共有5個變電站，具體的變電站位置如圖1所示。

圖1 相關變電站位置示意圖

通過變電站的位置可知，觀音寺和胡莊變電站與垃圾電廠的距離較遠，所以在進行方案設計時，可以不考慮這兩個變電站。

1.2 110kV接入系統方案

根據垃圾焚燒電廠以及附近變電站的狀況，設計了三種方案。

方案一：將電廠的20MW機組作為發電機，變壓器組和電廠內的110kV配電裝置進行連接，110kV出線一回，與澤河變電站的110kV側進行連接，需要在變電站內擴建一個110kV的出線間隔，該方案下導線的型號與長度為LGJ-300/11km。

方案二：該方案與云蒙變電站相連接，導線的型號與長度為LGJ-300/14km，其余內容與方案一相同。

方案三：該方案與興龍變電站相連接，導線的型號與長度為LGJ-300/5.4km，其余內容與方案一相同。

1.3 方案比較分析

首先，潮流計算。為了選擇最適用于垃圾焚燒電廠的系統方案，筆者應用潮流計算工具，對三種方案進行了分析。分析結果顯示：三種方案下，垃圾焚燒電廠提供的所有電力均能被變電站所消納，且潮流分布合理，各處電壓符合標準。

然后，經濟性計算。筆者根據該地區的電價以及變電站與電廠的距離進行了損耗分析。具體分析結果如表1所示。

表1 不同方案的系統損耗比較

最后，技術性分析。方案一與方案二在進行電廠接入的過程中，會面臨跨區接入問題，且并網線路的架設難度較大，需要進行線路改造來提高系統的穩定性。方案三并網線路架設難度較低，系統的穩定性比較高，不需要進行線路的改造[1]。

2 垃圾焚燒電廠110kV接入系統的最終方案

根據上述分析，筆者選取綜合效益較高的方案三作為該垃圾焚燒電廠110kV接入系統的最終方案。該方案的具體實施如下：

2.1 一次設計方案

首先，電廠主接線方案。按照電廠的規劃方案，該垃圾焚燒電廠配備了兩臺垃圾處理能力為500t/d的機械爐排爐，一臺1×20MW的汽輪發電機組，并為電廠的未來擴建預留了充足的空間。該20MW的發電機組出口電壓是10.5kV，筆者將發電機的出口母線設計為分段接線方式的單母線，并將發電機組分為10kVⅠ段以及Ⅱ段，每段都配備一臺升壓變壓器進行連接，將電壓升到110kV。本次系統設計僅在Ⅰ段安裝了一臺升壓變壓器，在變壓器的110kV側通過單母線進行接線，再與母線匯流之后，共同由一回110kV線路進入到興龍變電站。線路采用的導線為LGJ-300的雙分裂導線，導線長度為5.4km。

然后，電廠用電方案。該垃圾焚燒電廠的廠用電系統有10kV與380/220V這兩級電壓，垃圾焚燒電廠的工作電源及備用電源都是通過升壓變壓器的低壓側進行10kV母線的連接。在電廠的發電機組出口位置安裝有斷路器，所以備用電源能夠應用主網系統的110kV線路進行倒送，連接到110kV接入系統的母線，再通過主變壓器的降壓操作運輸到10kV母線，不需要進行啟動或者備用變系統的安裝。

最后，變壓器與斷路器的選擇。垃圾焚燒電廠發電機配備的升壓變壓器為無勵磁變壓器，其主抽頭為121±2×2.5%/10.5kV；為了給電廠的二期擴建做準備，將主變壓器容量選為25MVA；筆者對110kV接入系統進行了短路電流計算，將該垃圾焚燒電廠的斷路器所用的遮斷電流選定為40kA，其余斷路器能夠滿足系統的運行需求，不需要進行更換。

2.2 安全裝置與繼電保護裝置

為了確保110kV接入系統能夠穩定運行，該垃圾焚燒電廠需要按照相關標準要求，在110kV接入系統中進行安全裝置與繼電保護裝置的設置。通過對110kV接入系統的一次穩定計算可知，該系統在以下幾種狀況下會出現穩定性問題：其一，在系統正常運行的情況下，如果變電站的110kV線路出現故障跳閘，這時電廠和興龍變電站會形成孤網，兩者間功率失衡，導致垃圾焚燒電廠不能與變電站進行同步穩定運行；其二，當垃圾焚燒電廠通過其他線路并入電網的時候，如果兩者間的線路出現故障跳閘，則會導致垃圾焚燒電廠不能與變電站進行同步穩定運行。為了解決上述問題，垃圾焚燒電廠需要安裝頻率電壓解列裝置，保障系統的穩定運行。

該垃圾焚燒電廠主要對電廠的接入電網線路、110kV線路以及110kV母線進行繼電保護裝置的安裝。在并網線路進行光纖差動保護裝置的配備，為接入電網線路提供主保護，并輔以電流保護用作后備保護；在110kV線路以及110kV母線中配備微機保護裝置。與此同時，該垃圾焚燒電廠還配備了故障錄波裝置，用于記錄系統故障的相關信息，以及故障發生前后的系統運行數據，提高系統的故障消除效率，降低系統出現故障的概率，保障110kV系統的穩定運行[2]。

3 結語

綜上所述，110kV接入系統涉及的內容較多，具體方案需要經過多次分析得出。通過對垃圾焚燒電廠所用的110kV接入系統分析可知，工作人員需要充分考慮垃圾焚燒電廠的地理位置、電網發展與負荷平衡，充分滿足系統建設的技術要求與經濟要求，并加強對系統的安全保護，確保110kV接入系統的穩定運行。希望本文可以為相關人員進行110kV接入系統的分析提供幫助。

［參考文獻］

[1]屈心儀.長沙垃圾焚燒發電廠接入系統方案研究[D].株洲：湖南工業大學，2016.

[2]高鳳榮.淺談生活垃圾焚燒電廠電氣綜合自動化系統[J].電氣應用，2010，29（7）：64-68.