祝強(qiáng)，閻素玲

淺析沙特NCC NCC余熱發(fā)電項(xiàng)目站用電系統(tǒng)配置特點(diǎn)

Analysis on Configuration Characters of Electric System ystem for Saudi NCC Waste Heat Power Generation Project oject

祝強(qiáng)，閻素玲

本文對(duì)沙特NCC余熱電站（2×15MW）項(xiàng)目電氣配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)遠(yuǎn)離主廠房配電室的3條水泥生產(chǎn)線余熱鍋爐和10臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組尾排廢熱余熱鍋爐分別設(shè)置配電子站，全站設(shè)置2× 1000kVA和2×2000kVA站用變壓器。各配電室分別設(shè)置MCC和EMCC母線段，EMCC母線段電源進(jìn)線均設(shè)置ATS雙電源自動(dòng)切換裝置，緊急事故電源來(lái)自電站專用柴油發(fā)電機(jī)組，從而提高了電源的安全可靠性。此外，直流電源和UPS電源裝置均采用雙冗余配置，對(duì)于當(dāng)?shù)貧庀髼l件和AC480V/60Hz電壓條件下各配電裝置的使用要求都有所提高。

MCC與EMCC母線段；ATS雙電源自動(dòng)切換裝置；雙冗余；緊急事故電源-柴油發(fā)電機(jī)組

1 項(xiàng)目概況

沙特Najran水泥公司Najran Ce?ment Company（簡(jiǎn)稱NCC），是一家成立于2005年的合股公司，注冊(cè)實(shí)收資本11.5億里亞爾（約合人民幣19.4億元）。該公司位于沙特南部地區(qū)奈季蘭市（Najran City）東南240km處，靠近也門邊境，其水泥主要銷售對(duì)象為奈季蘭市和也門。

該公司共有三條水泥生產(chǎn)線。1線為6000t/d生產(chǎn)線，由中國(guó)建材集團(tuán)與合肥水泥研究設(shè)計(jì)院共同承包，于2007年9月投產(chǎn)；2線為3000t/d生產(chǎn)線及粉磨站工程，由合肥院總包，于2009年投產(chǎn)；3線為7000t/d生產(chǎn)線，由中國(guó)電子進(jìn)出口總公司于2011年12月1日與業(yè)主簽訂總包合同，預(yù)計(jì)今年10月投產(chǎn)。

沙特NCC余熱發(fā)電項(xiàng)目將利用三條水泥熟料生產(chǎn)線的廢氣余熱+10臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的尾排廢熱建設(shè)余熱電站一座。余熱電站裝機(jī)規(guī)模為2×15MW。

其中，1線和3線各設(shè)置1臺(tái)窯頭余熱鍋爐和2臺(tái)窯尾余熱鍋爐（雙列鍋爐），2線設(shè)置1臺(tái)窯頭余熱鍋爐和1臺(tái)窯尾余熱鍋爐，三條水泥生產(chǎn)線共設(shè)置8臺(tái)余熱鍋爐。此外，10臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組將各設(shè)置1臺(tái)尾排廢熱余熱鍋爐。

沙特NCC余熱發(fā)電項(xiàng)目將利用這18臺(tái)余熱鍋爐產(chǎn)出的廢氣余熱通過(guò)裝機(jī)為2×15MW的純低溫汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。

2 站用電系統(tǒng)配電方式

2.1 電站系統(tǒng)電壓等級(jí)

沙特NCC水泥公司交流電頻率為60Hz。

·中壓系統(tǒng)配電電壓：AC13.8kV

·發(fā)電機(jī)出線電壓：AC13.8kV

·低壓系統(tǒng)配電電壓：AC480V

·低壓電動(dòng)機(jī)額定電壓：AC480V

·低壓系統(tǒng)操作及控制電壓：AC220V

·照明設(shè)備電壓：AC220V

·直流系統(tǒng)操作及控制電壓：DC110V

·UPS電源電壓：AC220V

·檢修設(shè)備電壓（包括電焊機(jī)電源箱、動(dòng)力插座箱等）：三相AC480V，單相AC220V。

2.2 電站系統(tǒng)配電方式

2.2.1 電站中壓系統(tǒng)配電

根據(jù)該項(xiàng)目電壓等級(jí)的具體情況，站用電高壓系統(tǒng)設(shè)置13.8kV單母線分段接線方式，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組各掛接在一段母線上，發(fā)電機(jī)出線電壓為13.8kV，兩段母線設(shè)有母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，每段母線各設(shè)有一個(gè)與廠內(nèi)現(xiàn)有電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。

電站正常運(yùn)行情況下，將兩段母線的母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過(guò)各自的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)與現(xiàn)有電力系統(tǒng)并列運(yùn)行。當(dāng)某條聯(lián)絡(luò)線故障退出時(shí)，閉合母聯(lián)開(kāi)關(guān)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能合并后通過(guò)另一條聯(lián)絡(luò)線與現(xiàn)有電力系統(tǒng)并列運(yùn)行。

2.2.2 電站低壓系統(tǒng)配電

兩套汽輪機(jī)組均為空冷凝氣式機(jī)組，配置空冷器，低壓站用電負(fù)荷較大。低壓站用電系統(tǒng)配置4臺(tái)站用變壓器，其中2臺(tái)1000kVA變壓器提供兩套機(jī)組輔機(jī)設(shè)備用電，另外2臺(tái)2000kVA變壓器主要為兩套機(jī)組空冷器設(shè)備供電，空冷器冷卻風(fēng)機(jī)約為18臺(tái)，容量均為110kW的變頻電機(jī)，需配置相應(yīng)容量的變頻器。余熱電站低壓配電電壓均為AC480V/ 60Hz。

此外，根據(jù)合同要求，在汽輪發(fā)電機(jī)組站用輔機(jī)設(shè)備配電系統(tǒng)中還應(yīng)設(shè)置緊急電源站用母線段，即EMCC母線段。EMCC母線段均掛接緊急負(fù)荷，一旦正常電源因故障退出時(shí)，即刻投入緊急電源供電。所以EMCC母線段進(jìn)線電源應(yīng)來(lái)自兩路不同電源，一路正常電源來(lái)自機(jī)組輔機(jī)設(shè)備配電母線段，另一路緊急事故電源來(lái)自專用的柴油發(fā)電機(jī)組，通過(guò)ATS自動(dòng)進(jìn)行切換（圖1～圖2）。

由于該項(xiàng)目余熱發(fā)電系統(tǒng)配置是2臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組，配置18臺(tái)余熱鍋爐，而這些余熱鍋爐距離汽機(jī)主廠房較遠(yuǎn)，主廠房配電室的MCC配電半徑較大，考慮低壓配電線路的壓降和損耗，設(shè)計(jì)考慮在1號(hào)～3號(hào)水泥線余熱鍋爐系統(tǒng)增設(shè)DCS系統(tǒng)I/O遠(yuǎn)程站和配電子站，也相應(yīng)節(jié)省了配線電纜。

其中三條水泥線余熱鍋爐配電室各自從主廠房配電室MCC兩段母線分別引入兩路電源（兩電源互為備用），同時(shí)也設(shè)置各自余熱鍋爐系統(tǒng)緊急負(fù)荷的EMCC母線段，一旦正常電源因故障退出時(shí)，即刻投入緊急事故電源供電。所以EMCC母線段進(jìn)線電源也應(yīng)來(lái)自兩路不同電源，一路來(lái)自本鍋爐系統(tǒng)配電的MCC母線段，另一路來(lái)自緊急事故電源的柴油發(fā)電機(jī)組，通過(guò)ATS自動(dòng)進(jìn)行切換（圖3～圖5）。

另外，10臺(tái)DG余熱鍋爐設(shè)置一個(gè)DCS系統(tǒng)I/O遠(yuǎn)程站和配電子站，該DG余熱鍋爐配電子站電源來(lái)自公司原有DG系統(tǒng)（圖6）。

圖1 汽輪發(fā)電機(jī)房低壓?jiǎn)尉€圖（1）

圖2 汽輪發(fā)電機(jī)房低壓?jiǎn)尉€圖（2）

圖3 1線余熱鍋爐子站低壓?jiǎn)尉€圖

圖4 2線余熱鍋爐子站低壓?jiǎn)尉€圖

圖5 3線余熱鍋爐子站低壓?jiǎn)尉€圖

圖6 DG余熱鍋爐子站低壓?jiǎn)尉€圖

2.2.3 電站控制電源、直流電源、UPS電源、照明電源和檢修電源的配電原則

根據(jù)沙特NCC項(xiàng)目所在地區(qū)電壓等級(jí)與合同技術(shù)協(xié)議要求，電源電壓及配電設(shè)備的配置完全不同于國(guó)內(nèi)項(xiàng)目。對(duì)于低壓AC480V/60Hz的配電原則，設(shè)計(jì)考慮下列配電方案：

（1）電站控制電源合同要求AC220V，故設(shè)置一臺(tái)AC480V/220V隔離變壓器，專為低壓輔助電源屏供電，該輔助電源屏專門提供電站系統(tǒng)AC220V用電設(shè)備的電源。由于3號(hào)水泥線余熱鍋爐和DG余熱鍋爐距離主廠房太遠(yuǎn)，所以在這兩處的配電子站單獨(dú)增設(shè)了各自的低壓輔助電源屏。

另外，在低壓電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)處還設(shè)置了開(kāi)關(guān)控制和計(jì)量用的小型隔離變壓器，使其控制電壓和計(jì)量表滿足使用要求。

（2）電站直流電源裝置設(shè)在主廠房中控室，合同要求配置雙冗余的直流電源裝置，以保證電源的可靠性，電壓等級(jí)DC110V。每套直流電源裝置采用雙回路供電，其內(nèi)部配有雙電源自動(dòng)切換裝置和N+1冗余配置的高頻開(kāi)關(guān)充電模塊。

（3）電站主廠房配電室及各余熱鍋爐配電子站的UPS電源，合同要求配置雙冗余的UPS電源裝置，以保證電源的可靠性，電壓等級(jí)AC220V。對(duì)于AC480V/60Hz的電源要求保證電源質(zhì)量，每套UPS設(shè)計(jì)均采用雙路供電（工作電源和旁路電源），UPS電源進(jìn)線和出線端均設(shè)置隔離變壓器，旁路進(jìn)線還設(shè)置了穩(wěn)壓裝置。

（4）電站照明電源合同要求AC220V，在主廠房配電室及各余熱鍋爐配電室各設(shè)置了照明變壓器（AC480V/380/220V）和照明配電屏。同時(shí)在各自配電室的EMCC母線段還設(shè)置了緊急電源的照明變壓器，以滿足合同要求的正常照明負(fù)荷80%、緊急照明負(fù)荷20%的配電要求。

（5）電站檢修電源要求三相AC480V和單相AC220V，其中三相AC480V電源分別由機(jī)組輔機(jī)設(shè)備供電的低壓母線段和各自余熱鍋爐配電子站低壓母線段直接供電。單相AC220V電源由各自系統(tǒng)輔助電源屏供電。

2.2.4 電氣設(shè)備降容使用，以滿足當(dāng)?shù)貧庀髼l件下的使用環(huán)境

由于沙特NCC項(xiàng)目所在地的氣象條件較為惡劣，項(xiàng)目處在沙漠干旱的高溫地區(qū)（最高溫度50℃，最低溫度10℃，最大風(fēng)速150km/h），對(duì)于電氣設(shè)備的使用環(huán)境要求較高，所以在電氣開(kāi)關(guān)、變頻器等電氣設(shè)備選型時(shí)必須考慮降容使用要求。

3 電站系統(tǒng)電氣設(shè)備配置與配電特點(diǎn)

（1）該項(xiàng)目的中壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)電壓等級(jí)屬于非標(biāo)準(zhǔn)電壓，MV：13.8kV/60Hz，LV：AC480V/60Hz，這與國(guó)內(nèi)的MV：10.5kV/50Hz，LV：AC380V/50Hz截然不同，設(shè)計(jì)時(shí)必須引起高度重視，特別要注意電源的分配原則，電氣設(shè)備選型必須適應(yīng)該電壓條件下的使用要求。

（2）對(duì)于沙漠干旱的高溫地區(qū)，在電氣設(shè)備的選型時(shí)必須考慮降容使用要求。

（3）對(duì)于業(yè)主合同要求的雙冗余直流電源裝置和雙冗余UPS電源裝置，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量滿足要求。特別是要注意AC480V/60Hz非標(biāo)準(zhǔn)電壓下UPS電源裝置的使用條件和增設(shè)旁路電源進(jìn)線穩(wěn)壓裝置的必要性。

（4）業(yè)主對(duì)EMCC母線段設(shè)置的使用要求，以及通過(guò)ATS對(duì)正常工作電源和緊急事故電源進(jìn)行自動(dòng)切換，也同以往國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)有所區(qū)別。

（5）業(yè)主要求正常照明負(fù)荷與緊急照明負(fù)荷配電的分配比例也是以往國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)難以遇到的。

TQ172.625.9

A

1001-6171（2015）02-0088-04

中材節(jié)能股份有限公司技術(shù)部電氣熱控室，天津300400；

2014-07-29；編輯：趙蓮