李玉濤

[摘要]發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠的重要組成部分，對(duì)發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)及其切換方法進(jìn)行研究，希望能對(duì)改進(jìn)發(fā)電廠的生產(chǎn)有所幫助。

[關(guān)鍵詞]廠用電系統(tǒng) 切換方法 高壓 低壓

中圖分類號(hào)：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0220023－01

廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠的重要組成部分，本文主要分析了廠用電系統(tǒng)的接地，負(fù)荷優(yōu)化和切換等。

一、廠用電系統(tǒng)接地

廠用電系統(tǒng)接地在理論和實(shí)踐上主要分為高壓和低壓兩種條件。高壓廠用電系統(tǒng)接地方式涉及發(fā)電廠的安全運(yùn)行、供電連續(xù)性等重要問題，同時(shí)在專業(yè)技術(shù)方面還涉及廠用電系統(tǒng)過電壓與絕緣配合、繼電保護(hù)、地設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域。發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)最常見的接地方式有：①經(jīng)消弧線圈接地；②不接地；③直接接地；④經(jīng)中阻電阻接地。根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中提到的低壓配電系統(tǒng)共有3種接地型式，并分為5種接地系統(tǒng)接地型式：TN，TT，IT。接地系統(tǒng)：TN-CTN-C-STN-S（總稱TN系統(tǒng)）TT，IT。第一個(gè)字母用來表示配電系統(tǒng)的接地關(guān)系即：T電源端有一點(diǎn)直接接地；I電源端所有帶電部分與地絕緣，或有一點(diǎn)經(jīng)阻抗接地。第二個(gè)字母用來表示電氣裝置外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系，即：N裝置外露可導(dǎo)電部分與配電系統(tǒng)的接地點(diǎn)直接電氣上連接，在交流電系統(tǒng)中，這個(gè)接地點(diǎn)通常是中性點(diǎn)；T裝置外露可導(dǎo)電部分對(duì)地直接電氣上連接，但這種連接與配電系統(tǒng)的任何接地點(diǎn)無關(guān)。TN-C系統(tǒng)宜用于三相負(fù)荷比較平衡，電路中三次諧波電流不大，并有專業(yè)人員維護(hù)管理的一般性工業(yè)廠房和場(chǎng)所。TN-C-S系統(tǒng)宜用于以TN-C系統(tǒng)為主的工業(yè)廠房和場(chǎng)所中某些不宜使用TN-C系統(tǒng)的局部區(qū)域的、分散的裝有重復(fù)接地設(shè)施的建筑物。TN-S系統(tǒng)宜用于單相負(fù)荷比較集中的科研試驗(yàn)部門，產(chǎn)生三次諧波電流的設(shè)備比較多的場(chǎng)所，設(shè)有變電所的高層建筑、對(duì)系統(tǒng)接地型式無特殊要求的設(shè)有精密電子設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備的場(chǎng)所，以及對(duì)防火、防爆有要求的場(chǎng)所。TT系統(tǒng)宜用于由當(dāng)?shù)毓╇姴块T以低壓配電系統(tǒng)供電和遠(yuǎn)離變電所的建筑物、對(duì)接地要求高的精密電子設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備的場(chǎng)所，以及對(duì)環(huán)境有防火、防爆要求的場(chǎng)所。IT系統(tǒng)宜用于某些對(duì)不間斷供電要求高的場(chǎng)所和對(duì)環(huán)境有防火、防爆要求的場(chǎng)所。

二、廠用電系統(tǒng)負(fù)荷優(yōu)化

廠用電系統(tǒng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移法是在對(duì)廠用電系統(tǒng)正常、異常和事故工況下的用電潮流進(jìn)行測(cè)算后，按照廠用電供電可靠性100%和來自系統(tǒng)的外購(gòu)電量最小的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的極佳選擇。該方法在部分發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng)優(yōu)化中得到了應(yīng)用，顯著地減少了外購(gòu)電量，并使廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的方式更加靈活。舉例如下：某廠一次設(shè)備接線如圖所示。原廠用電系統(tǒng)接線為典型設(shè)計(jì)方式：正常2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)機(jī)組各帶本機(jī)廠用負(fù)荷，高備變帶6KV備用段所有公用負(fù)荷，并做2臺(tái)機(jī)組的備用電源。任1臺(tái)機(jī)組停機(jī)時(shí)，通過廠用電快切裝置將其廠用電切至高備變帶，可見，高備變?cè)谡＿\(yùn)行中不僅帶大量的公用負(fù)荷，而且任1臺(tái)機(jī)組停機(jī)時(shí)高備變還帶該機(jī)的檢修負(fù)荷。由于6KV備用段帶有輸煤、化水、主廠房公用和灰漿泵等公用負(fù)荷，故在機(jī)組運(yùn)行中高備變不允許停運(yùn)，從而使高備變的停運(yùn)檢修極為困難。

通過加裝兩套快切裝置并對(duì)安裝前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出負(fù)荷轉(zhuǎn)移優(yōu)化方案如下：輸煤段開關(guān)M6A、1號(hào)化水變高壓側(cè)開關(guān)H61由6KV備用OA段段備用開關(guān)→6K VIIA段備用開關(guān)；輸煤段開關(guān)M6B、2號(hào)化水變高壓側(cè)開關(guān)H62由6KV備用OB段→6KV IB段備用開關(guān)；1號(hào)公用變高壓側(cè)開關(guān)G61由6KV備用OA段→6KV IA段段備用開關(guān)。2號(hào)公用變高壓側(cè)開關(guān)G62由6KV備用OB段6KV IIB備用開關(guān)。改造后的輸煤段、化水段和主廠房公用段運(yùn)行方式不變，正常仍分段運(yùn)行，母聯(lián)開關(guān)在備用狀態(tài)。改造后2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)高備變正常的負(fù)荷由1.8MW降至0.7MW左右。此次改造的總費(fèi)用約70萬元，但通過此次優(yōu)化單機(jī)運(yùn)行時(shí)每小時(shí)節(jié)約外購(gòu)電費(fèi)1000元以上，2臺(tái)機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)為6000h的情況下改造后的系統(tǒng)較原系統(tǒng)年節(jié)約外購(gòu)電費(fèi)約300萬元，優(yōu)化改造資金回收年限為0.2a，取得了十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

三、廠用電系統(tǒng)切換

目前廠用電切換技術(shù)已非常成熟、可靠；對(duì)于不同電網(wǎng)系統(tǒng)由于其發(fā)、輸電系統(tǒng)的特殊性，廠用電切換在兩個(gè)不同電網(wǎng)之間進(jìn)行，這為機(jī)組在啟、停過程中廠用電的切換帶來很大的困難。為此必須在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用廠用電功能在DCS中實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，通過大量的試驗(yàn)研究予以改進(jìn)和實(shí)施，以解決不同電網(wǎng)系統(tǒng)電廠廠用電的切換問題。如以陽城電廠為例，其機(jī)組采用專線為江蘇電網(wǎng)輸電，而機(jī)組的備用電源由山西電網(wǎng)提供， 陽城電廠是山西省專廠、專線、專供江蘇省的燃煤發(fā)電廠，該廠6×350MW發(fā)電機(jī)組，通過500kV的超高壓輸電線路與江蘇電網(wǎng)連接，而機(jī)組的備用電源由山西電網(wǎng)提供，機(jī)組啟動(dòng)后必須轉(zhuǎn)入自帶廠用電運(yùn)行，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電、輸電系統(tǒng)在全國(guó)尚屬首例。這樣，由于兩個(gè)電網(wǎng)之間不能并列運(yùn)行，而且兩網(wǎng)之間的參數(shù)及動(dòng)態(tài)模型的不確定性，為機(jī)組在啟、停過程中廠用電的切換帶來很大的困難，因此，廠用電切換是該廠嚴(yán)重的安全問題。（1）原設(shè)計(jì)在機(jī)組啟動(dòng)過程中，先由山西電網(wǎng)提供廠用電源，機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，先通過第一次同期，汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)速控制回路自帶廠用電運(yùn)行，再通過第二次同期與江蘇電網(wǎng)并列。但這一過程全部的參數(shù)無法確定，我們借助陽城電廠在首臺(tái)機(jī)組試運(yùn)前期與山西網(wǎng)并列的有利條件，進(jìn)行了反復(fù)的模擬試驗(yàn)，確定了汽輪發(fā)電機(jī)組切換過程中的動(dòng)態(tài)特性和全部轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械暫時(shí)失電的動(dòng)態(tài)特性以及機(jī)組廠用組合負(fù)荷狀態(tài)，最終確定了相關(guān)的切換方案。（2）原設(shè)計(jì)在機(jī)組停運(yùn)過程中，設(shè)計(jì)思路是機(jī)組首先降負(fù)荷到逆功保護(hù)動(dòng)作與江蘇電網(wǎng)解列后，汽輪機(jī)在轉(zhuǎn)速控制回路自帶廠用電運(yùn)行，再啟動(dòng)同期裝置與山西電網(wǎng)同期，將廠用電正常切換到山西電網(wǎng)后發(fā)電機(jī)解列. 這種廠用電切換方式必然造成廠用電中斷時(shí)間較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械停運(yùn)，特別是保安設(shè)備停運(yùn)，危及機(jī)組的安全。為此，采用“設(shè)備操作功能塊”構(gòu)成了“廠用電瞬間失電恢復(fù)后設(shè)備自啟動(dòng)”功能。這樣對(duì)于操作電源采用直流系統(tǒng)或不停電電源的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械（如6kV電機(jī)和汽機(jī)側(cè)380V低電壓機(jī)），采用該方案通過在山西電網(wǎng)多次廠用電切換模擬試驗(yàn)，有效解決了這一問題。

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