黃海波

（湖南華電長沙發(fā)電有限公司，長沙 410203）

提高機組利用率的系統(tǒng)運行優(yōu)化措施

黃海波

（湖南華電長沙發(fā)電有限公司，長沙 410203）

湖南華電長沙發(fā)電有限公司2×600MW超臨界發(fā)電機組均采用發(fā)電機變壓器組單元接線，其＃2發(fā)電機變壓器組出口直接送至500kV沙坪變電站，由于500kV電網(wǎng)缺乏電源支撐，網(wǎng)架不夠堅強，220kV與500kV系統(tǒng)多處電磁環(huán)網(wǎng)，不能開環(huán)運行，造成＃2機組發(fā)電功率常年受限。隨著煤價的下降，火電邊際貢獻提高，發(fā)電企業(yè)發(fā)電量競爭更加激烈，為超額完成中國華電集團公司的年度計劃電量，提出了＃2機組通過＃1主變壓器互聯(lián)上網(wǎng)的運行方式。為實現(xiàn)該運行方式，對一次系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及失磁聯(lián)跳、順控并網(wǎng)等相關(guān)回路進行了改造，有效提高了機組利用率。

機組利用率；運行方式；保護配置；安全；穩(wěn)定；反事故措施；成本

1 存在的問題

湖南華電長沙發(fā)電有限公司2臺600MW超臨界機組分別于2007年10月、12月相繼投產(chǎn)發(fā)電，＃1機組（型號為QFSN-600-2-22C）經(jīng)＃1主變壓器（以下簡稱主變，型號為DFP10-240000／220）通過雙母線接線方式的變電所輸送至220kV系統(tǒng)威靈變電站，＃2機組（型號為QFSN-600-2-22C）經(jīng)＃2主變（型號為DFP10-240000／500）輸送至500kV系統(tǒng)沙坪變電站，在沙坪變電站500kV與220kV系統(tǒng)電磁環(huán)網(wǎng)，沙坪變電站下網(wǎng)電量受限，＃2機組利用率低。2臺機組的年發(fā)電量見表1。

表1 2臺600MW超臨界機組年發(fā)電量 GW·h

2012年后，煤價持續(xù)走低，燃煤發(fā)電成本持續(xù)下降，電力企業(yè)利潤大漲，發(fā)電量競爭更加激烈。要想超額完成中國華電集團公司下達的利潤目標(biāo)，機組優(yōu)化運行和負荷優(yōu)化分配是湖南華電長沙發(fā)電有限公司亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

2 方案確定

在保證2臺機組安全、穩(wěn)定運行并滿足《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》及《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》的前提下，利用現(xiàn)有的資源，以最少的投資、最高的可靠性實現(xiàn)湖南華電長沙發(fā)電有限公司的第3種運行方式：＃2機組通過＃1主變互聯(lián)上網(wǎng)，提高＃2機組利用率。

第3種運行方式的保護及自動裝置全部利用＃2發(fā)電機變壓器組（以下簡稱發(fā)變組）保護及自動裝置實現(xiàn)時存在以下問題。

（1）在＃1主變高壓側(cè)斷路器端子箱增加電流端子，根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，通過改變電流端子的連接方式將＃1主變高壓側(cè)電流互感器19LH，20LH的二次電流分別接入＃2機組發(fā)變組保護A2，B2屏，解決＃1主變失去相間短路故障主、后備保護問題。

（2）在＃1主變端子箱增加電流端子，根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，通過改變電流端子的連接方式將＃1主變高壓側(cè)中性點零序電流互感器3LLH，4LLH的二次電流分別接入＃2機組發(fā)變組保護A2，B2屏，解決＃1主變失去接地故障主、后備保護問題。

（3）＃1主變非電量保護2臺機組公用，在＃1主變端子箱增加電流端子，根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，通過改變電流端子的連接方式將＃1主變非電量保護接入＃2機組發(fā)變組保護C屏，同時拆除＃2主變非電量保護二次線，解決＃1主變失去非電量保護問題。

（4）將＃1機組發(fā)變組保護B2柜斷路器操作箱切換后的220kV母線電壓及＃1機組發(fā)變組輔助繼電器屏切換后的220kV母線電壓分別通過輔助繼電器屏接入＃2機組發(fā)變組保護A2，B2屏，通過壓板投、退＃1主變復(fù)合電壓和＃1主變零序電壓保護。

（5）＃2主變高壓側(cè)21LH，22LH電流互感器的型號為LRB-500-1250／1-5P30，＃2主變高壓側(cè)中性點零序電流互感器3LLH，4LLH的型號為LGB-66-300／1-5P30，＃1主變高壓側(cè)19LH，20LH電流互感器的型號為LRB-220-2500／1-5P20，＃1主變高壓側(cè)中性點零序電流互感器3LLH，4LLH的型號為LGB-66-600／1-5P20。由于2臺主變高壓側(cè)電流互感器變比不同，需根據(jù)＃2機組實際運行方式在＃2機組發(fā)變組保護屏修改主變主、后備保護（主變差動、主變高壓側(cè)零序過流、主變復(fù)壓過流、過流啟通風(fēng)、發(fā)變組差動、斷路器閃絡(luò)、斷路器非全相）定值及設(shè)置電流源變比。

這種運行方式的優(yōu)點是投資少；缺點是需根據(jù)＃2機組的運行方式切換電流源、電壓源以及修改保護定值，存在電流互感器開路保護誤動、誤整定、誤接線的隱患。為防止繼電保護“三誤”事故的發(fā)生，提高電力生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，增加2套＃1主變電量保護及1套＃1主變非電量保護，其他電氣設(shè)備的保護利用＃2機組現(xiàn)有保護實現(xiàn)。

3 改造部分

3.1 一次系統(tǒng)

（1）在＃1，＃2主變22kV側(cè)離相封閉母線處分別增加軟聯(lián)通并連接＃1，＃2發(fā)電機出口的離相封閉母線，通過改變軟聯(lián)通連接方式改變＃2機組運行方式，具體接線如圖1所示。

（2）新增軟聯(lián)通額定電流與原離相封閉母線相同，設(shè)置裝設(shè)接地線位置，防止臨近帶電體產(chǎn)生靜電而感應(yīng)到檢修設(shè)備。

（3）新增離相封閉母線外形尺寸、額定電流與原離相封閉母線保持一致，安裝封閉母線微正壓裝置，杜絕母線外面的潮氣侵入而影響母線絕緣強度。

（4）新增軟聯(lián)通、離相封閉母線與變壓器引出線連接處裝設(shè)紅外線檢測儀，并將測溫結(jié)果實時傳送到分散控制系統(tǒng)（DCS），以便運行人員監(jiān)控。

（5）＃2機組通過＃1主變并入220kV系統(tǒng)時，為提高機組運行的可靠性，降低廠用電率，斷開＃2主變低壓側(cè)、＃1高廠變高壓側(cè)、＃1脫硫變壓器（以下簡稱脫硫變）高壓側(cè)軟連接及＃1發(fā)電機出線室內(nèi)出線套管至封閉母線的軟連接三相銅排。

（6）＃2發(fā)電機定子接地時，機端相電壓升高至倍，運行設(shè)備與檢修設(shè)備應(yīng)有足夠的安全距離，防止絕緣擊穿危及檢修人員的安全，具體要求執(zhí)行GB50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》［1］，由北京電力設(shè)備總廠負責(zé)設(shè)計。

圖1 一期電氣主接線原理圖

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)

（1）在＃2機組DCS畫面上增加＃2發(fā)電機通過＃1主變上網(wǎng)的一次系統(tǒng)接線圖，并顯示相關(guān)的系統(tǒng)性能參數(shù)、保護報警信息。

（2）該運行方式下發(fā)電機并網(wǎng)順控邏輯及汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）邏輯組態(tài)的編輯由上海?？怂共_有限公司負責(zé)。

（3）聯(lián)系網(wǎng)局調(diào)度中心、湖南省電力調(diào)度中心運行方式處和自動化處對湖南華電長沙發(fā)電有限公司第3種運行方式上傳的模擬量和開關(guān)量進行對調(diào)。

3.3 保護配置

2臺機組均采用北京光耀電力設(shè)備有限公司成套進口GE公司的數(shù)字式發(fā)變組保護裝置。該套保護裝置配置5面屏：A1，B1為發(fā)電機、勵磁變壓器（以下簡稱勵磁變）及發(fā)變組保護屏；A2，B2為主變、高廠變及脫硫變保護屏；C為非電量保護屏。A1與B1，A2與B2屏為完全相同的保護配置及出口，由湖南省電力勘測設(shè)計院設(shè)計，實現(xiàn)主、后備保護完全雙重化配置。

（1）投入＃2機組A1，B1屏發(fā)電機保護、勵磁變保護，A2，B2屏高廠變保護、脫硫變保護，C屏（＃2主變非電量保護退出）非電量保護，＃2機組發(fā)變組同期系統(tǒng)，退出＃2機組A1，B1屏發(fā)變組保護，A2，B2屏主變保護。

（2）＃1主變出口斷路器開關(guān)輔助觸點2臺機組公用，在斷路器匯控柜增加電流端子，根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，通過改變電流端子的連接方式將保護所需并列點開入量接入第3種運行方式保護屏或＃1機組發(fā)變組保護屏。

（3）＃1主變非電量保護2臺機組公用，在＃1主變端子箱增加電流端子，根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，通過改變電流端子的連接方式將＃1主變非電量保護接入第3種運行方式保護屏或＃1機發(fā)變組保護屏。

（4）新增的2套＃1主變電量保護及1套＃1主變非電量保護為國產(chǎn)化設(shè)備，相關(guān)保護配置及規(guī)范化回路設(shè)計執(zhí)行GB／T14598.300—2008《微機變壓器保護裝置通用技術(shù)要求》［2］和GB／T50062—2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》［3］并由電力勘測設(shè)計院負責(zé)。

4 變更回路

4.1 電流回路

（1）將＃1主變高壓側(cè)19LH，20LH電流，＃2發(fā)電機機端7LH，8LH電流，＃2高廠變高壓側(cè)41LH，42LH電流，＃2脫硫變高壓側(cè)54LH，55LH電流，＃2發(fā)電機中性點1LH，＃2LH電流，＃2高廠變低壓側(cè)A，B分支47LH，48LH，51LH，52LH電流，＃2脫硫變低壓側(cè)61LH，62LH電流分別接入新安裝的2套電量保護屏，解決此運行方式下＃1主變失去相間短路故障主、后備保護問題。

（2）將＃1主變高壓側(cè)中性點3LLH，4LLH電流分別接入新安裝的2套電量保護屏，解決此運行方式下＃1主變失去接地故障的主、后備保護問題。

（3）分別拆除＃1主變中性點3LLH電流至＃1機組故障錄波器的電纜，＃2高廠變高壓側(cè)41LH電流至＃2機組故障錄波器的電纜，＃2脫硫變高壓側(cè)54LH電流至＃2機組故障錄波器的電纜。

（4）執(zhí)行GB／T14598.301—2010《微型發(fā)電機變壓器故障錄波裝置技術(shù)要求》［4］和《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》的規(guī)定：“故障錄波器的接入電流應(yīng)取自不飽和的儀表用電流互感器回路，否則取自后備保護的電流回路，并接在電流互感器二次回路的末端”。

4.2 電壓回路

將＃1機組發(fā)變組保護B2柜斷路器操作箱切換后的220kV母線電壓及＃1機組發(fā)變組輔助繼電器屏切換后的220kV母線電壓分別接入新安裝的2套主變保護屏，投入＃1主變復(fù)合電壓過流、＃1主變零序電壓保護。

4.3 同期回路

（1）＃2機組同期系統(tǒng)配置SID-2CM型微機自動準(zhǔn)同期裝置，SID-2X同期裝置自動選線器共8個并列點，現(xiàn)第1點為5002開關(guān)并列點，選擇第2點為第3種運行方式的并列點。

（2）將＃1機組發(fā)變組輔助繼電器屏切換后的220kV母線電壓接到＃2機組發(fā)變組同期屏，再將并列點的合閘反饋量從斷路器匯控柜接到＃2機組發(fā)變組同期屏。

（3）第3種運行方式的順控并網(wǎng)邏輯啟動后，當(dāng)微機自動準(zhǔn)同期裝置自動調(diào)節(jié)＃2發(fā)電機電壓和頻率滿足并列條件時，自動向并列點斷路器發(fā)出合閘脈沖，將＃2發(fā)電機并入220kV系統(tǒng)，具體要求執(zhí)行DL／T478—2010《繼電保護和安全自動裝置通用技術(shù)條件》［5］。

4.4 跳閘回路

（1）在＃2機組發(fā)變組保護A1，B1屏，通過改變跳閘矩陣的連接方式固定3個保護出口通道，分別并接到＃1機組發(fā)變組保護A1，B1屏及220kV斷路器操作箱，跳第3種運行方式的同期并列點并啟動其斷路器失靈及解除復(fù)壓閉鎖。

（2）在＃2機組發(fā)變組保護A2，B2屏，通過改變跳閘矩陣的連接方式固定2個保護動作出口通道，分別接至＃2機組發(fā)變組保護動作啟動失靈回路和＃1機組發(fā)變組保護220kV斷路器操作箱，跳第3種運行方式的同期并列點。

（3）在＃2機組發(fā)變組保護C屏，通過改變跳閘矩陣的連接方式固定2個保護動作出口通道，分別并接到＃1機組發(fā)變組保護220kV斷路器操作箱的第1組、第2組跳閘線圈回路，跳第3種運行方式的同期并列點。

（4）新增2套＃1主變電量保護跳220kV母聯(lián)開關(guān)出口分別并接到＃1機發(fā)變組保護A2，B2屏，通過＃1機組發(fā)變組保護220kV斷路器操作箱跳第3種運行方式同期并列點，啟動并列點失靈及解除復(fù)壓閉鎖回路并接到＃1機組發(fā)變組保護A1，B1屏。

（5）新增2套＃1主變電量保護出口分別并接到＃2機組發(fā)變組保護A1，B1屏，新增1套＃1主變非電量保護出口并接到＃2機組發(fā)變組保護C屏，具體要求執(zhí)行GB／T14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》［6］。

朱瑤等[8]認為淺灘、深槽在河流生態(tài)學(xué)中是一種基本的生態(tài)單元，淺灘、深槽能塑造相對穩(wěn)定而又具有多樣性的水生棲息地環(huán)境，因而能改善和維持良好的水生生態(tài)。淺灘光熱條件優(yōu)越，能量損失大，適宜形成濕地，供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。深槽流速較小，能量損失小，適宜成為水生生物特別是魚類的休息場所，河流中的深槽也往往是魚類越冬的場所。通過觀測發(fā)現(xiàn)，江豚偏好選擇具有淺灘-深槽復(fù)式斷面、生境多樣的河段。這與淺灘-深槽的地形單元能量損失小，適宜成為水生生物特別是魚類的休息場所有直接的關(guān)系。因此，淡水豚偏好淺灘、深槽等流速緩、魚類資源豐富的區(qū)域[9]。

4.5 保護回路

執(zhí)行DL／T587—2007《微機繼電保護裝置運行管理規(guī)程》［7］，根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，在＃1主變斷路器匯控柜，通過改變電流端子的連接方式將保護所需并列點開入量接入第3種運行方式保護屏或＃1機組發(fā)變組保護屏，投入運行機組的突加電壓、低頻、斷口閃絡(luò)、非全相保護。

4.6 勵磁系統(tǒng)

根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，在＃1主變斷路器匯控柜，通過改變電流端子的連接方式將勵磁系統(tǒng)所需的并網(wǎng)信號輔助判據(jù)接到＃1或＃2機組勵磁系統(tǒng)柜。

4.7 快切回路

在＃1機組發(fā)變組輔助繼電器屏，將并列點斷路器位置重動繼電器觸點分別接到6kV三段、四段工作電源進線斷路器控制回路，實現(xiàn)PZH-1C型微機廠用快切裝置自動切換廠用電源。

4.8 失磁聯(lián)跳

4.9 過流啟通風(fēng)

＃1主變在無通風(fēng)情況下可以運行到70%的額定負荷，當(dāng)＃1主變負荷大于70%額定負荷時，新增的2套電量保護應(yīng)自動啟動＃1主變冷卻器。

4.10 非電量保護

根據(jù)一次系統(tǒng)的運行方式，在＃1主變端子箱，通過改變電流端子的連接方式將＃1主變所有非電量保護切換到運行機組的非電量保護屏，作用于全?；蛐盘?。

4.11 順控并網(wǎng)

＃1，＃2機組DCS雙網(wǎng)連接數(shù)據(jù)共享。第3種運行方式的順控并網(wǎng)邏輯以＃2機組并入500kV系統(tǒng)順控邏輯為基礎(chǔ)，根據(jù)表2修改幾項關(guān)聯(lián)點，啟動后通過＃2機組SID-2CM型微機自動準(zhǔn)同期裝置檢測＃2發(fā)電機出口電壓與220kV系統(tǒng)電壓，滿足同期條件后將＃2發(fā)電機并入220kV系統(tǒng)。

表2＃2發(fā)電機2種運行方式順控并網(wǎng)邏輯關(guān)聯(lián)點

4.12 開關(guān)量回路

（1）網(wǎng)絡(luò)取數(shù)據(jù)。

1）并列點斷路器操作機構(gòu)的運行狀態(tài)量、合閘位置、分閘位置、允許遠方操作信號采集＃1機組DCS數(shù)據(jù)。

2）＃1主變220kV側(cè)I母、II母隔離開關(guān)及相關(guān)的母線側(cè)、變壓器側(cè)接地刀閘信號采集＃1機組DCS數(shù)據(jù)。

（2）硬接線數(shù)據(jù)。

1）至熱工輔機順序控制系統(tǒng)（SCS）的并列點斷路器位置信號。

2）至熱工鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）的并列點斷路器位置信號。

3）至熱工DEH的同期斷路器并網(wǎng)信號。

5 注意事項

（1）為防止繼電保護“三誤事故”的發(fā)生，認真核算該運行方式與系統(tǒng)保護的配合關(guān)系，并根據(jù)DL／T684—2012《大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導(dǎo)則》［8］和參考文獻［9］的規(guī)定，對該運行方式下設(shè)備的整定值進行全面復(fù)算和校核。

（2）根據(jù)《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》的要求，＃2發(fā)電機通過＃1主變并入220kV系統(tǒng)前，退出新增的主變差動、發(fā)變組差動保護，測量差動回路的不平衡電流或差流，證實電流互感器二次接線及極性正確無誤后再將差動保護投入跳閘。

（3）根據(jù)《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故技術(shù)措施》的要求，對此運行方式下主變和發(fā)變組保護各側(cè)電流互感器二次回路負載進行10%誤差計算和分析，校核二次負載的平衡情況，對不滿足要求的及時調(diào)整互感器變比或進行更換。

（4）投運前進行假同期并列試驗，檢查微機自動準(zhǔn)同期裝置是否可靠動作、并網(wǎng)開關(guān)控制回路是否完好；檢查并網(wǎng)開關(guān)的合閘反饋時間，并根據(jù)并列點的實際合閘時間，調(diào)整SID-2CM型微機同期裝置的導(dǎo)前時間參數(shù)。

（5）確定＃2發(fā)電機與＃1主變互聯(lián)方式下，勵磁系統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）的參數(shù)，避免區(qū)域性振蕩模式的弱阻尼或負阻尼低頻振蕩問題，保證聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

（6）自動電壓無功控制（AVC）系統(tǒng)的控制程序及相關(guān)閉鎖值由遠動裝置（RTU）廠家技術(shù)人員根據(jù)湖南省電力調(diào)度中心下發(fā)的220kV系統(tǒng)電壓運行曲線設(shè)置，經(jīng)湖南電力科學(xué)研究院專家對此程序進行測試后投運。

（7）＃1主變220kV側(cè)南、北隔離開關(guān)在＃1機組DCS操作員站操作，＃2機組DCS操作員站的＃1主變220kV側(cè)南、北隔離開關(guān)只有狀態(tài)顯示功能。

湖南華電長沙發(fā)電有限公司運行方式的優(yōu)化將有效提高＃2機組的利用率，特別是在＃2機組停運，＃1機組出現(xiàn)突發(fā)性事件（如爐膛滅火、機組跳閘等）或檢修時能迅速投入運行，快速彌補因負荷損失而造成的經(jīng)濟損失。另外，在緩解＃1機組檢修壓力、擴大市場份額以及競爭發(fā)電量和利用小時數(shù)上將越來越具優(yōu)勢，為超額完成集團公司的年度計劃電量和提高湖南220kV系統(tǒng)穩(wěn)定儲備奠定了堅實的基礎(chǔ)。

致謝：優(yōu)化＃2機組運行方式由湖南華電長沙發(fā)電有限公司總經(jīng)理何輝提出，何總為確定此方案先后召開了4次專題會議，并邀請中國華電集團公司湖南分公司領(lǐng)導(dǎo)親自前往湖南省電力調(diào)度中心、湖南電力科學(xué)研究院洽談，最后確定此方案。在此，對湖南電力科學(xué)研究院設(shè)備狀態(tài)評價中心主任、發(fā)展安監(jiān)部主任、電網(wǎng)技術(shù)中心主任、電網(wǎng)技術(shù)中心監(jiān)督以及湖南華電長沙發(fā)電有限公司檢修副總經(jīng)理、設(shè)備維護部主任、生產(chǎn)技術(shù)部主任、信息中心主任、總經(jīng)理工作部主任、安全監(jiān)察部主任等30幾位專家表示感謝。

［1］大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范：GB50660—2011［S］.

［2］微機變壓器保護裝置通用技術(shù)要求：GB／T14598.300—2008［S］.

［3］電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范：GB／T 50062—2008［S］.

［4］微型發(fā)電機變壓器故障錄波裝置技術(shù)要求：GB／T 14598.301—2010［S］.

［5］繼電保護和安全自動裝置通用技術(shù)條件：DL／T478—2010［S］.

［6］繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程：GB／T14285—2006［S］.

［7］微機繼電保護裝置運行管理規(guī)程：DL／T587—2007［S］.

［8］大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導(dǎo)則：DL／T684—2012［S］.

［9］許正亞.發(fā)電廠繼電保護整定計算及其運行技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.

（本文責(zé)編：劉芳）

TM621

B

1674-1951（2015）12-0025-05

黃海波（1969—），女，山東青島人，高級工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝置的管理及維護工作（E-mail：chdhhb＠126.com）。

2015-03-01；

2015-10-13