發(fā)電廠電壓等級(jí)的優(yōu)化選擇

韓愚非

（國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司）

摘要：本文結(jié)合新疆地區(qū)的實(shí)際工程，針對(duì)一級(jí)降壓、二級(jí)降壓、互為備用的接線方案，確定相應(yīng)的廠用電壓等級(jí)及接線方案，并對(duì)三種可行性方案進(jìn)行了多方面綜合對(duì)比分析，最終得出推薦方案，為今后同類型機(jī)組的方案選擇積累了一定經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)?備電源；GCB；廠用電；電壓等級(jí)

1.引言

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是電廠的重要組成部分，廠用電系統(tǒng)的接線是否合理、廠用電電壓的選擇是否合適，對(duì)保證機(jī)組的安全連續(xù)運(yùn)行、降低運(yùn)行成本、節(jié)約投資等有著非常重要的作用。發(fā)電廠廠用電壓等級(jí)的選擇跟接線的方式有著密切的聯(lián)系，所以在進(jìn)行廠用電系統(tǒng)計(jì)算選擇的同時(shí)，需要同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)主接線形式。

結(jié)合某新疆電廠，規(guī)劃裝機(jī)容量為4×660MW，本期為電廠一期工程，擬建設(shè)2×660MW機(jī)組。根據(jù)系統(tǒng)專業(yè)資料，本期2臺(tái)機(jī)組分別經(jīng)雙繞組變壓器接入電廠新建的750kV配電裝置，出線暫按2回考慮，接入附近變電站，電廠附近無法提供220kV及以下電壓等級(jí)啟/備電源。

2.啟動(dòng)/備用電源的引接方案及技術(shù)分析比較

根據(jù)接入系統(tǒng)報(bào)告：區(qū)域廊道資源稀缺，原則上特高壓配套電源啟備電源不建議單獨(dú)從電網(wǎng)引接，推薦采用從750千伏升壓站降壓引接或從發(fā)電機(jī)出口引接方式。為此，本期啟動(dòng)/備用電源考慮如下三個(gè)方案：

方案A：不設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB），兩臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)750/6kV的啟動(dòng)/備用變壓器。啟/備電源由廠內(nèi)新建750kV高壓配電裝置直接降壓引接。

方案B：不設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB），兩臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)750/110kV的聯(lián)絡(luò)變和一臺(tái)110/6kV的啟動(dòng)/備用變壓器。廠內(nèi)增設(shè)110kV配電裝置，單母線接線，電源由廠內(nèi)新建750kV高壓配電裝置的一條母線通過變壓器降壓獲得，電廠啟/備電源由110kV引接。

方案C：每臺(tái)機(jī)均設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB），不設(shè)專用的高壓廠用備用變壓器，機(jī)組之間對(duì)應(yīng)的高壓廠用母線設(shè)置聯(lián)絡(luò)，互為事故停機(jī)電源。

2.1電源可靠性比較

方案A、B：?jiǎn)?dòng)/備用電源采用750kV引接，從一條母線上引接，遠(yuǎn)景可以從另一條母線上再引一路電源，電源可靠性較好。

方案C：不設(shè)置外部啟動(dòng)/備用電源，從另一臺(tái)機(jī)組的高壓廠用工作變壓器低壓側(cè)廠用工作母線引接本機(jī)組的高壓停機(jī)電源，機(jī)組之間對(duì)應(yīng)的高壓廠用母線設(shè)置聯(lián)絡(luò)，互為事故停機(jī)電源。此種接線方式下，每臺(tái)機(jī)的高壓廠用變壓器容量需增大（考慮另一臺(tái)機(jī)組的停機(jī)容量）。在《GB 50660-2011》中16.3.10條文說明中明確指出：此種引接方式犧牲了機(jī)組廠用的單元性和檢修備用功能，設(shè)計(jì)中需謹(jǐn)慎采用。但根據(jù)華電設(shè)計(jì)導(dǎo)則B版第15.2.4條規(guī)定：對(duì)于750kV配電裝置，當(dāng)發(fā)電廠沒有較低電壓等級(jí)配電裝置、且附近也沒有接入較低電壓線路的條件時(shí)，應(yīng)在發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器，高壓廠用變壓器應(yīng)在斷路器與主變壓器之間引接，機(jī)組啟動(dòng)電源通過主變壓器從電網(wǎng)取得，高壓廠用變壓器為有載調(diào)壓變壓器。2臺(tái)機(jī)組的高壓廠用工作變壓器低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)，高壓廠用變壓器容量應(yīng)滿足本臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的廠用負(fù)荷及另1臺(tái)機(jī)組的事故停機(jī)負(fù)荷。

2.2變壓器制造、運(yùn)行可靠性

方案A：對(duì)于采用有載調(diào)壓、直接由750kV降壓至6kV的啟/備變，在國內(nèi)尚無運(yùn)行業(yè)績(jī)，經(jīng)調(diào)研咨詢，特變電工、西安變壓器廠、天威保變均表示可以生產(chǎn)此類產(chǎn)品。

方案B：國內(nèi)110kV啟/備變已具有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)和制造業(yè)績(jī)。啟動(dòng)/備用變壓器基本上為空載狀態(tài)，帶負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間很少，因此啟動(dòng)/備用變壓器和配電設(shè)備故障率較低。750/110kV聯(lián)絡(luò)變，國內(nèi)已有使用經(jīng)驗(yàn)和制造業(yè)績(jī)。

2.3方案比較分析

方案A、B：發(fā)電機(jī)出口不設(shè)GCB時(shí)，啟備變不僅作為啟動(dòng)和停機(jī)的電源，而且還作為工作變壓器事故或檢修狀態(tài)下的備用，因此對(duì)啟/備變的可靠性要求高。

方案C：裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器的優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)發(fā)電機(jī)；保護(hù)主變壓器和高壓廠用變壓器；提高機(jī)組保護(hù)的選擇性；提高廠用電系統(tǒng)的可靠性；保證同期操作的靈活、可靠；方便機(jī)組的試驗(yàn)、調(diào)試和維護(hù)

裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器的缺點(diǎn)：增加了故障點(diǎn)；GCB價(jià)格及運(yùn)行維護(hù)的問題；布置安裝問題。

另外，由于實(shí)際工程應(yīng)用偏少，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)尚顯不足，同時(shí)，次接線犧牲了機(jī)組廠用電的單元性，并放棄了高壓廠用工作變壓器檢修時(shí)可由高壓備用變壓器作為檢修用的相關(guān)要求，可能造成機(jī)組在故障高壓廠用工作變壓器檢修期間無法正常發(fā)電的局面。

2.4擴(kuò)建方案分析

方案A：?jiǎn)?dòng)/備用電源采用750kV一條母線上引接，若擴(kuò)建兩臺(tái)機(jī)組，可以從另一條母線上引電源供電擴(kuò)建機(jī)組的啟動(dòng)/備用電源。

方案B：?jiǎn)?dòng)/備用電源采用750kV降壓至110kV引接，聯(lián)絡(luò)變從一條母線上引接，若擴(kuò)建兩臺(tái)機(jī)組，仍然可以從該110kV配電裝置提供擴(kuò)建機(jī)組的啟動(dòng)/備用電源，同時(shí)可以從另一條母線上再經(jīng)過聯(lián)絡(luò)變引一路電源至110kV配電裝置，增加電源的可靠性。

方案C：擴(kuò)建機(jī)組仍可采用設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，不設(shè)專用的高壓廠用備用變壓器，機(jī)組之間對(duì)應(yīng)的高壓廠用母線設(shè)置聯(lián)絡(luò)，互為事故停機(jī)電源的方案。

3.廠用電接線方案

根據(jù)負(fù)荷資料計(jì)算確定高廠變的容量，對(duì)于方案A、B，廠變?nèi)萘繛?9/37-37MVA，對(duì)于方案C，高廠變?nèi)萘窟x擇為74/48-48MVA。

對(duì)應(yīng)以上三種接線方案，經(jīng)計(jì)算：

方案A：6kV一級(jí)電壓，每機(jī)2段母線，6kV共設(shè)A、B兩段母線，負(fù)荷均勻接在分裂變壓器的2段上，兩臺(tái)機(jī)的高壓廠用變不采用互為備用的方案。兩臺(tái)機(jī)組共設(shè)一臺(tái)59/37-37MVA的分裂變壓器作為啟動(dòng)備用電源。

方案B：6kV一級(jí)電壓，每機(jī)2段母線，6kV共設(shè)A、B兩段母線，負(fù)荷均勻接在分裂變壓器的2段上，兩臺(tái)機(jī)的高壓廠用變不采用互為備用的方案。兩臺(tái)機(jī)組共設(shè)一臺(tái)59/37-37MVA的分裂變壓器作為備用電源。

方案C：10kV一級(jí)電壓，每機(jī)2段母線，設(shè)2段母線，負(fù)荷均勻接在分裂變壓器的2段上。兩臺(tái)機(jī)的高壓廠用變采用互為備用的方案。主廠房?jī)?nèi)10kV共設(shè)A、B兩段母線。

4.結(jié)論

綜上，對(duì)于本文中三種方案所述，從啟/備電源的引接、高廠變的型式、開關(guān)設(shè)備的選型，以及高壓電機(jī)、高壓電纜等方面綜合分析，均為可行性方案，方案A存在啟/備變壓器設(shè)備不成熟的問題，方案B存在經(jīng)濟(jì)性略低的問題，方案C存在接線成熟性的問題。綜合比較，暫時(shí)推薦方案C，即高壓廠用電電壓采用10kV一級(jí)電壓，每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)74/48-48MVA的高壓廠用分裂變壓器，設(shè)2段母線，負(fù)責(zé)給機(jī)組單元電負(fù)荷和公用負(fù)荷供電。