（江蘇省電力設(shè)計(jì)院）

大型發(fā)電廠低壓廠用電接線方案比較

許正同

（江蘇省電力設(shè)計(jì)院）

本文從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面對(duì)主廠房低壓交流廠用電接線方案優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，主要包括以下內(nèi)容：根據(jù)工藝專業(yè)提供的電負(fù)荷清單，本次設(shè)計(jì)推薦采用：主廠房?jī)?nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)采用三相四線制，中性點(diǎn)直接接地方式；照明、檢修電源采用2臺(tái)照明檢修合用的照明、檢修變?nèi)萘繛?600kVA；交流保安電源采用保安段每臺(tái)機(jī)單獨(dú)設(shè)置兩臺(tái)低壓廠用保安變?nèi)萘繛?600kVA，為保安段提供正常工作電源，兩段保安段設(shè)置母聯(lián)互為備用，每段保安段由柴油發(fā)電機(jī)引接一路應(yīng)急電源。

低壓廠用電系統(tǒng)；照明、檢修變；交流保安電源

1 主廠房低壓廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 接線方式

低壓廠用電系統(tǒng)電壓采用380/220V（母線電壓400/230V）。對(duì)于1000MW級(jí)機(jī)組，根據(jù)對(duì)汽機(jī)、鍋爐等主要工藝專業(yè)電負(fù)荷資料的分析，大部分輔機(jī)采用雙重化配置，一用一備。

主廠房低壓廠用電系統(tǒng)采用動(dòng)力中心（ΡC）和電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）的接線方式。動(dòng)力中心（ΡC）和電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）成對(duì)設(shè)置，建立雙路電源通道，每套ΡC-MCC的電源由互為備用的兩臺(tái)變壓器構(gòu)成?；閭溆玫呢?fù)荷分接于成對(duì)的不同母線段上。母線聯(lián)絡(luò)斷路器與兩臺(tái)變壓器進(jìn)線斷路器形成聯(lián)鎖回路，正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)斷路器斷開，兩段ΡC分別由各自電源變壓器供電，當(dāng)其中一個(gè)電源斷路器由于變壓器停運(yùn)或其他原因斷開時(shí)，母聯(lián)斷路器才會(huì)合閘，由另一臺(tái)變壓器負(fù)擔(dān)全部?jī)啥桅盋的負(fù)荷。母聯(lián)設(shè)備不用電源自投裝置。

MCC也成對(duì)設(shè)置，互為備用的負(fù)荷分別接于成對(duì)的不同MCC段，兩段MCC中間不設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器。成對(duì)的兩段MCC的電源分別來自兩個(gè)不同ΡC段或一個(gè)成對(duì)ΡC的不同段。

電動(dòng)機(jī)控制中心和容量為75kW及以上的電動(dòng)機(jī)由動(dòng)力中心ΡC供電，75kW以下的電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)控制中心MCC供電。成對(duì)的電動(dòng)機(jī)分別由對(duì)應(yīng)的動(dòng)力中心和電動(dòng)機(jī)控制中心供電。

若有單臺(tái)或沒有備用的I類負(fù)荷，則可設(shè)置一段有兩個(gè)電源進(jìn)線的MCC，兩個(gè)電源互為備用，互相聯(lián)鎖。兩個(gè)電源可根據(jù)需要采用ATS實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

1.2 主廠房?jī)?nèi)PC、MCC段設(shè)置

每臺(tái)機(jī)設(shè)置2段汽機(jī)ΡC段；每臺(tái)鍋爐設(shè)置2段鍋爐ΡC段；每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1段正常照明段、1段應(yīng)急照明段、1段檢修段、1段公用ΡC段。

每臺(tái)機(jī)設(shè)置汽機(jī)MCC A、B、C段，成對(duì)的電動(dòng)機(jī)或電負(fù)荷分別由MCC A、B段供電，單臺(tái)負(fù)荷由MCC C段供電，MCC C段有兩路電源；每臺(tái)爐設(shè)置鍋爐MCC A、B段，成對(duì)的電動(dòng)機(jī)或電負(fù)荷分別由A、B段供電；主廠房區(qū)域在負(fù)荷相對(duì)集中的區(qū)域還設(shè)置了汽機(jī)檢修MCC、鍋爐檢修MCC、凝結(jié)水處理MCC、除渣MCC、暖通MCC、煤倉層MCC等，這些MCC段均有兩路引自不同ΡC段的電源。兩路電源可根據(jù)用電負(fù)荷特性采用手動(dòng)切換或ATS自動(dòng)切換。

2 中性點(diǎn)接地方式

2.1 中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻接地的特點(diǎn)

低壓廠用電系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻接地的優(yōu)越性在于饋線回路發(fā)生單相接地時(shí)，允許繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，給運(yùn)行人員一定的處理事故時(shí)間?？梢员苊怆妱?dòng)機(jī)由于單相接地故障而跳閘，提高380V電動(dòng)機(jī)供電的可靠性。

采用中性點(diǎn)不接地方式后，使用低壓廠用電十分不便。采用220V電源供電的用電設(shè)備需要單獨(dú)設(shè)置380/220V、二次側(cè)中性點(diǎn)直接接地的隔離變壓器。每段母線需裝設(shè)微機(jī)型小電流接地選線裝置和ΡT，每個(gè)分支回路需裝設(shè)零序CT，以便及時(shí)找到發(fā)生接地故障的回路。

針對(duì)本工程設(shè)計(jì)，每臺(tái)機(jī)組至少需要設(shè)置兩臺(tái)汽機(jī)D/Ρ變壓器，兩臺(tái)鍋爐D/Ρ變壓器，一臺(tái)公用D/Ρ變壓器，一臺(tái)應(yīng)急照明D/Ρ變壓器。相應(yīng)還需增加饋線和進(jìn)線開關(guān)柜，增加設(shè)備投資費(fèi)用的同時(shí)，給主廠房設(shè)備布置也帶來一定困難。

2.2 中性點(diǎn)直接接地的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)不發(fā)生位移，防止了相電壓出現(xiàn)不對(duì)稱和超過250V，而且保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘，可防止故障擴(kuò)大化；節(jié)省了每段母線的接地檢測(cè)裝置和專用CT，簡(jiǎn)化了接線和布置；取消了高阻接地系統(tǒng)需各處設(shè)置的控制變壓器，減少了設(shè)備和故障點(diǎn)，提高了可靠性，節(jié)約了投資；本期主廠房、輔助廠房廠用電系統(tǒng)接線方式一致，便于運(yùn)行、維護(hù)和管理，同時(shí)避免了由于廠家配套設(shè)備的問題導(dǎo)致到處懸掛小變壓器的現(xiàn)象。

缺點(diǎn)：距離較遠(yuǎn)的饋線回路單相短路電流太小，需要根據(jù)短路電流大小選擇相應(yīng)的接地短路保護(hù)，滿足保護(hù)靈敏度的要求。

2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

由表1可見采用了中性點(diǎn)不接地方式后，兩臺(tái)機(jī)需增加一次性投資約311.6萬元。技術(shù)上兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，均為可行方案。本工程推薦采用：低壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地方式。

3 照明/檢修電源引接方案

3.1 照明檢修段的設(shè)置

方案一：主廠房每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)照明檢修合用的干式變壓器，容量1600kVA，兩臺(tái)機(jī)組的照明檢修變壓器互為備用。檢修段布置在照明檢修變低壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)之后，照明調(diào)壓器之前；照明段電源從調(diào)壓器之后引接。調(diào)壓器裝入低壓開關(guān)柜內(nèi)，與低壓變壓器、檢修段ΡC柜、照明ΡC柜排列在一起。

方案二：主廠房每臺(tái)機(jī)設(shè)置一臺(tái)容量為800kVA有載調(diào)壓變壓器為照明負(fù)荷供電，兩臺(tái)機(jī)組的照明變互為備用；每臺(tái)機(jī)設(shè)置一臺(tái)容量為800kVA檢修變壓器為檢修負(fù)荷供電，兩臺(tái)機(jī)組的檢修變互為備用。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

由表2可見方案二較方案一投資約增加25%，方案一設(shè)備數(shù)量少，布置緊湊，占用廠房面積小。技術(shù)上兩個(gè)方案均為可行，可根據(jù)工程實(shí)際情況擇優(yōu)選用。本工程推薦采用照明、檢修電源為2臺(tái)照明檢修合用的照明、檢修變。

4 保安電源引接

4.1 保安電源選擇

本工程推薦每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套快速起動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組作為事故保安電源，柴油發(fā)電機(jī)的容量經(jīng)計(jì)算為1600kVA。

4.2 保安電源接線

每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段保安段，機(jī)組保安負(fù)荷接于保安段，每段保安段的正常工作電源引接方式有以下兩種接線方式。

表1 中性點(diǎn)接地方案經(jīng)濟(jì)比較

表2 照明檢修電源方案經(jīng)濟(jì)比較

方案一：每臺(tái)機(jī)單獨(dú)設(shè)置兩臺(tái)低壓廠用保安變?nèi)萘繛?600kVA，為保安段提供正常工作電保安段設(shè)置母聯(lián)互為備用。正常工作電源消失后經(jīng)保護(hù)閉鎖快速合母聯(lián)開關(guān)，并同時(shí)起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，若另一段保安段工作電源也消失，則切至柴油發(fā)電機(jī)供電。具體接線形式詳見圖1。本方案接線清晰，電纜聯(lián)系較少，動(dòng)力電纜用量較少，可減輕主廠房?jī)?nèi)電纜通道的壓力，但需要增加4臺(tái)干式變壓器、4面高壓開關(guān)柜。

根據(jù)工藝專業(yè)提供的電負(fù)荷清單，每臺(tái)機(jī)設(shè)置2臺(tái)低壓汽機(jī)變壓器容量為1600kVA，每臺(tái)爐設(shè)置2臺(tái)低壓鍋爐變壓器容量為1250kVA。

方案二：每段保安段由汽機(jī)工作段引接正常工作電源，并從鍋爐工作段和柴油發(fā)電機(jī)各引接一路正常工作備用電源和應(yīng)急備用電源，電源引接均采用電纜連接。正常工作電源消失后快速切換至鍋爐段供電，并同時(shí)起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，若鍋爐段也失電，則切至柴油發(fā)電機(jī)供電。具體接線形式詳見圖2。在1000MW機(jī)組中，根據(jù)工藝專業(yè)提供的電負(fù)荷清單，每臺(tái)機(jī)設(shè)置2臺(tái)低壓汽機(jī)變壓器容量為1600kVA，每臺(tái)爐設(shè)置2臺(tái)低壓鍋爐變壓器容量為1250kVA，保安負(fù)荷的容量為800kVA。汽機(jī)變和鍋爐變?cè)黾颖０藏?fù)荷后，使得汽機(jī)變、鍋爐變?nèi)萘吭龃笾?500kVA。

4.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

圖1 保安段接線示意圖（方案一）

說明：1）低壓開關(guān)柜僅比較進(jìn)線柜和母聯(lián)柜，兩個(gè)方案饋線柜配置相同，不作比較；2）電纜長(zhǎng)度根據(jù)本工程投標(biāo)階段推薦的主廠房布置方案測(cè)量得到，僅考慮高低壓進(jìn)線電纜；3）設(shè)備、電纜價(jià)格取最近工程實(shí)際招標(biāo)價(jià)計(jì)列；4）以上數(shù)量均為2臺(tái)機(jī)總數(shù)。

由表3可見方案二較方案一投資約增加10%，方案一接線清晰，電纜聯(lián)系較少，動(dòng)力電纜用量較少，可減輕主廠房?jī)?nèi)電纜通道的壓力設(shè)備數(shù)量少。

表3 保安段電源接線方案經(jīng)濟(jì)比較

圖2 保安段接線示意圖（方案二）

技術(shù)上兩個(gè)方案均為可行，可根據(jù)工程實(shí)際情況擇優(yōu)選用。本工程推薦采用每臺(tái)機(jī)單獨(dú)設(shè)置兩臺(tái)低壓廠用保安變，為保安段提供正常工作電源，兩段保安段設(shè)置母聯(lián)互為備用，每段保安段由柴油發(fā)電機(jī)引接一路應(yīng)急電源。

5 結(jié)束語

通過以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，本次投標(biāo)主廠房低壓廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，推薦方案如下：

1）主廠房?jī)?nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)采用三相四線制，中性點(diǎn)直接接地方式；

2）照明、檢修電源采用2臺(tái)照明檢修合用的照明、檢修變?nèi)萘繛?600kVA；

3）交流保安電源采用保安段每臺(tái)機(jī)單獨(dú)設(shè)置兩臺(tái)低壓廠用保安變?nèi)萘繛?600kVA，為保安段提供正常工作電源，兩段保安段設(shè)置母聯(lián)互為備用，每段保安段由柴油發(fā)電機(jī)引接一路應(yīng)急電源。

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

[2]DL/T 5153—2002 火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

2015-11-30）