李鯤

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

燃機(jī)電廠廠用電“手拉手”改造探討

李鯤

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

燃機(jī)電廠機(jī)組采用調(diào)峰運(yùn)行方式，調(diào)停時(shí)間較長，為減少停用機(jī)組的下網(wǎng)電量，對某燃機(jī)電廠各機(jī)組間廠用電進(jìn)行“手拉手”改造。詳細(xì)介紹了運(yùn)行操作過程及存在的風(fēng)險(xiǎn)，可為同類型電廠改造提供參考。

燃機(jī)電廠；廠用電；下網(wǎng)電量；手拉手；風(fēng)險(xiǎn)

0 引言

電力體制改革后，發(fā)電與電網(wǎng)形成不同的利益團(tuán)體，電網(wǎng)公司對停用機(jī)組的廠用電收取下網(wǎng)電費(fèi)，作為調(diào)峰運(yùn)行的燃機(jī)電廠必將產(chǎn)生大量的下網(wǎng)電量，直接影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。怎樣利用現(xiàn)有電氣接線進(jìn)行技術(shù)改造，有效減少停用機(jī)組的下網(wǎng)電量，增加企業(yè)利潤，是每個(gè)發(fā)電企業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)課題。本文針對某燃機(jī)電廠廠用系統(tǒng)改造，探討改造的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

1 設(shè)備概況

至2015年年底，某燃機(jī)電廠全廠裝機(jī)容量達(dá)2 170 MW，共3種機(jī)型：F級一期#1，#2機(jī)組為2×390 MW的GE公司 S109FA燃機(jī)，F(xiàn)級二期#3，#4機(jī)組為2×475 MW的三菱M701F4燃機(jī)，E級#5/#6，#7/#8機(jī)組為2×220 MW的三菱M701DA燃機(jī)分軸供熱機(jī)組。

F級一期#1，#2機(jī)組220 kV系統(tǒng)為雙母線接線，每套機(jī)組帶A，B段6 kV母線，靠發(fā)電機(jī)出口斷路器解列，停機(jī)后廠用電從主變壓器倒供。#02啟動(dòng)變壓器(以下簡稱啟動(dòng)變)供6 kV備用段作備用電源，并作為F級二期機(jī)組備用電源。

F級二期#3，#4機(jī)組220 kV系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)-變壓器-線路方式，每套機(jī)組帶A，B段6 kV母線，靠發(fā)電機(jī)出口斷路器解列，停機(jī)后廠用電從主變壓器倒供。未專門配置啟動(dòng)變，廠用電備用電源接自F級一期6 kV備用段。由于F級一、二期機(jī)組出線不為同一系統(tǒng)，故廠用電采用快切串聯(lián)方式進(jìn)行失電切換。

E級機(jī)組220 kV系統(tǒng)為雙母線接線，每套機(jī)組帶6 kV單母線，正常方式下廠用電取自汽機(jī)發(fā)電機(jī)側(cè)，靠主變壓器高壓側(cè)出口斷路器解列，#01啟動(dòng)變低壓側(cè)無備用段直接接到各機(jī)組6 kV作為備用及停機(jī)電源。

3種機(jī)型引出線分別送至區(qū)域電網(wǎng)220 kV不同區(qū)域，其6 kV廠用電不為同一系統(tǒng)，全廠廠用電接線如圖1所示(圖中：發(fā)電機(jī)變壓器組簡稱發(fā)變組；高壓廠用變壓器簡稱高廠變)。

2 經(jīng)濟(jì)性分析

電網(wǎng)公司的購售電規(guī)定，電廠1個(gè)220 kV出線系統(tǒng)中只要有1臺機(jī)組發(fā)電，則下網(wǎng)電量從上網(wǎng)電量中抵扣。E級燃機(jī)為供熱機(jī)組，常年有1套機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，基本不會(huì)產(chǎn)生下網(wǎng)電量。而F級一期2臺機(jī)組全停時(shí)會(huì)產(chǎn)生下網(wǎng)電量。F級二期機(jī)組為無母線接線，任一臺機(jī)組停機(jī)均會(huì)產(chǎn)生下網(wǎng)電量。

2015年F級一、二期機(jī)組共產(chǎn)生下網(wǎng)電量12 GW·h，2016年由于電網(wǎng)負(fù)荷原因燃機(jī)年利用小時(shí)進(jìn)一步壓縮。2016年F級一、二期機(jī)組下網(wǎng)電量達(dá)23 GW·h以上，下網(wǎng)電費(fèi)預(yù)計(jì)可達(dá)140萬元。按照目前E級機(jī)組下網(wǎng)與上網(wǎng)電價(jià)差0.014元/(kW·h)計(jì)算，可以考慮調(diào)整接線及運(yùn)行方式，將F級一期、二期停機(jī)后的下網(wǎng)電量從E級機(jī)組上網(wǎng)電量中抵扣，每年可減少下網(wǎng)電費(fèi)32萬元。

3 減少下網(wǎng)電量的預(yù)想

3.1 現(xiàn)階段采取的手段

按照接線方式，現(xiàn)階段能減少下網(wǎng)電量的唯一措施是F級二期機(jī)組停用時(shí)將廠用電切至F級一期6 kV備用段供電，前提是F級一期有機(jī)組運(yùn)行。但F級二期機(jī)組為2015年投產(chǎn)的F4級燃機(jī)，效率高，現(xiàn)今安排開機(jī)方式為優(yōu)先F級二期機(jī)組先開，2016年F級二期機(jī)組運(yùn)行小時(shí)是一期的兩倍，故采取此方式的機(jī)會(huì)較少。

圖1 全廠廠用電接線

3.2 全廠廠用電采用“手拉手”方式

利用E級機(jī)組全年無下網(wǎng)電量的優(yōu)勢，將全廠6 kV備用電源進(jìn)行互聯(lián)。將E級機(jī)組6 kV廠用電作為全廠停機(jī)后的廠用電源，在機(jī)組停用高壓給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵等大型負(fù)載后為盤車等負(fù)載供電，以有效減少下網(wǎng)電量。

3.2.1#01啟動(dòng)變?nèi)萘康暮怂?/p>

采取此方式時(shí)，E級機(jī)組#01啟動(dòng)變最多時(shí)要帶全廠5臺機(jī)組的停機(jī)后廠用電，必須核算變壓器容量是否滿足要求。#01啟動(dòng)變?yōu)楸６ㄌ焱旧a(chǎn)的有載調(diào)壓油浸自冷變壓器，型號為SZ-10000/220，額定容量為10 MV·A，額定電流為25.1/916.0 A。2016年夏季各機(jī)組盤車及啟動(dòng)用電情況見表1。

表1 2016年夏季各機(jī)組盤車及啟動(dòng)用電 A

從表1可以看出，在夏季廠用電最大運(yùn)行方式下，當(dāng)E級機(jī)組的#01啟動(dòng)變同時(shí)帶1套E級機(jī)組的盤車用電和#1，#2，#3，#4機(jī)組的盤車用電，#01啟動(dòng)變電流約為20 A，還可在應(yīng)急情況下作為E級運(yùn)行機(jī)組跳閘后的安全停機(jī)用電，但不可作為F級機(jī)組的啟動(dòng)用電，在F級任意一套機(jī)組啟動(dòng)前必須將廠用電方式恢復(fù)正常方式。

3.2.2 E級機(jī)組廠用電系統(tǒng)改造

E級機(jī)組#01啟動(dòng)變低壓側(cè)無母線段，由母排直接送至2臺E級機(jī)組6 kV母線。改造可以利用空余開關(guān)室在#01啟動(dòng)變低壓側(cè)增設(shè)6 kV備用段，#01啟動(dòng)變低壓側(cè)引線進(jìn)入6 kV備用段前通過隔離開關(guān)形成明顯斷開點(diǎn)，然后從6 kV備用段分別送至2臺E級機(jī)組6 kV母線、F級一期機(jī)組6 kV備用段。

3.2.3 E級機(jī)組與F級一期機(jī)組6 kV備用段間聯(lián)絡(luò)

在F級一期機(jī)組6 kV備用段增加1個(gè)6 kV斷路器間隔，與E級機(jī)組備用段聯(lián)絡(luò)用。為了防止E級機(jī)組與F級一期機(jī)組6 kV備用段非同期并列，在F級一期機(jī)組備用段側(cè)開關(guān)裝設(shè)帶電閉鎖裝置，在F級一期機(jī)組備用段母線帶電情況下閉鎖該開關(guān)。具體一次接線改造如圖2所示。

圖2 改造后全廠廠用電接線

3.2.4 保護(hù)配置

采用廠用電“手拉手”方式后，零序阻抗、短路電流會(huì)有變化，保護(hù)范圍也需擴(kuò)大，需增設(shè)新保護(hù)，重新核算定值。原F級一期機(jī)組#02啟動(dòng)變帶差動(dòng)保護(hù)，范圍為啟動(dòng)變高壓側(cè)至#1，#2機(jī)組6 kV備用電源開關(guān)側(cè)，改造后需擴(kuò)大保護(hù)范圍，包括備用段及至F級一期聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

E級機(jī)組與F級一期機(jī)組備用段聯(lián)絡(luò)電纜必須裝設(shè)保護(hù)，可以裝設(shè)CSC-213差動(dòng)保護(hù)，范圍為電纜全長，并裝設(shè)帶方向過流的CSC-211保護(hù)作為后備保護(hù)，同時(shí)還作為#1，#2機(jī)組6 kV母線備用電源開關(guān)的后備保護(hù)。必須重新核算#01，#02啟動(dòng)變及廠內(nèi)所有6 kV母線備用電源開關(guān)保護(hù)定值，在#3/#4機(jī)組6 kV母線備用電源發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)先跳本機(jī)相應(yīng)段備用電源開關(guān)，如拒動(dòng)后跳B6340開關(guān)，如再拒動(dòng)跳#02啟動(dòng)變或E級機(jī)組至F級一期機(jī)組備用段聯(lián)絡(luò)開關(guān)，防止越級跳閘而擴(kuò)大事故范圍。

3.2.5 改造投資及回報(bào)

技術(shù)改造時(shí)，在E級機(jī)組共需增設(shè)6個(gè)6 kV開關(guān)柜，分別為#01啟動(dòng)變低壓側(cè)隔離開關(guān)間隔，至#6，#8機(jī)組6 kV母線的隔離開關(guān)間隔，至F級一期機(jī)組的聯(lián)絡(luò)開關(guān)間隔，E級機(jī)組6 kV備用段母線電壓互感器間隔。如采用ABB VD-4真空斷路器，并購買6 kV電纜約500 m，6 kV匯流排若干米，進(jìn)行繼電保護(hù)改造、定值核算、電氣五防裝置配置，分散控制系統(tǒng)(DCS)畫面增加數(shù)據(jù)點(diǎn)及畫面修改， F級一期機(jī)組增設(shè)1臺聯(lián)絡(luò)開關(guān)，工程量較大，保守預(yù)計(jì)改造費(fèi)用達(dá)150萬元以上。改造后每年可減少下網(wǎng)電量的支出，預(yù)期5年可收回投資。

由于改造涉及系統(tǒng)較多，需土建、電氣、繼電保護(hù)、熱控配合；同時(shí)，改造會(huì)影響在運(yùn)機(jī)組，要求嚴(yán)格控制工期，技術(shù)難度較大。

4 運(yùn)行操作分析

4.1#3/#4機(jī)組1臺停用、#1/#2機(jī)組1臺運(yùn)行

(1)#3，#4機(jī)組任一臺停用時(shí)可將停用機(jī)組通過快切裝置的串聯(lián)功能進(jìn)行失電切換至#02啟動(dòng)變供電，此時(shí)F級4臺機(jī)組不會(huì)產(chǎn)生下網(wǎng)電量。但為了保證#02啟動(dòng)變無過載風(fēng)險(xiǎn)，必須在停用給水泵、凝結(jié)水泵等大型輔機(jī)后進(jìn)行切換操作。在機(jī)組盤車情況下進(jìn)行廠用電失電切換時(shí)，需做好切換失敗的預(yù)想。

(2)切換后的#3，#4機(jī)組廠用電不為同一系統(tǒng)，切換前必須檢查確認(rèn)#3，#4機(jī)組的電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)屏等負(fù)載無聯(lián)絡(luò)情況，切換后嚴(yán)禁進(jìn)行廠用電聯(lián)絡(luò)操作。

(3)為了保證在#02啟動(dòng)變故障后能快速恢復(fù)#3，#4機(jī)組廠用電，主變壓器及高壓廠用變壓器保持熱備用狀態(tài)。

4.2#1/#2機(jī)組全停、#3/#4機(jī)組運(yùn)行

(1)#1，#2機(jī)組全停時(shí)廠用電切換至E級機(jī)組供電，首先將#02啟動(dòng)變停用并轉(zhuǎn)冷備用，拉開低壓側(cè)閘刀，然后合上E級機(jī)組至F級一期機(jī)組6 kV備用段開關(guān)，再合上F級一期機(jī)組6 kV備用段至E級機(jī)組聯(lián)絡(luò)開關(guān)，使F級一期機(jī)組6 kV備用段受電后，#1，#2機(jī)組6 kV各備用電源開關(guān)通過快切串聯(lián)方式切換至E級供電。

(2)#1，#2機(jī)組啟動(dòng)前，需將廠用電失電切換至本機(jī)帶。

4.3#1～#4機(jī)組全停

(1)如#1～#4機(jī)組全停，廠用電需切換至#01啟動(dòng)變供電，應(yīng)先將F級一期機(jī)組6 kV備用段切換至E級機(jī)組6 kV備用段供電，再將#3，#4機(jī)組廠用電切換至#1，#2機(jī)組6 kV備用段供電。

(2)在此供電方式下：如#3，#4機(jī)組需啟動(dòng)，將廠用電切換至本機(jī)即可；如#1，#2機(jī)組需啟動(dòng)，則先將#3，#4機(jī)組廠用電切換至本機(jī)帶，然后將#1，#2機(jī)組廠用電切換至本機(jī)帶。

4.4 運(yùn)行操作風(fēng)險(xiǎn)

(1)由于全廠3種機(jī)型機(jī)組不為同一系統(tǒng)，在切換過程中機(jī)組間、廠用電負(fù)載間必須檢查是否存在聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，防止非同期合閘。

(2)切換過程中為失電切換，防止切換失敗造成機(jī)組重要輔機(jī)失電，進(jìn)而影響設(shè)備安全。

(3)在#01啟動(dòng)變帶全廠設(shè)備時(shí)，必須嚴(yán)密監(jiān)視變壓器負(fù)載情況，嚴(yán)格控制所帶機(jī)組的大型輔機(jī)啟動(dòng)。

(4)“手拉手”廠用電互供運(yùn)行操作繁瑣，要求對接線、運(yùn)行方式足夠清楚，對專工、值長、單元長的技術(shù)及調(diào)度能力要求較高。

(5)由于系統(tǒng)復(fù)雜、保護(hù)配置繁瑣，設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，對運(yùn)行人員事故處理能力要求較高，特別是對廠用電失電情況下保障潤滑油、密封油、盤車等操作要求較高。

5 結(jié)束語

本文對燃機(jī)電廠通過“手拉手”技術(shù)改造減少下網(wǎng)電量的方案進(jìn)行了初步探討，通過改造能有效減少下網(wǎng)電量，提高企業(yè)效益，但也不可避免地存在較大的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。此方案可為擁有多套機(jī)組的大型電廠提供借鑒。

(本文責(zé)編：劉芳)

2016-12-29；

2017-03-02

TM 611.24

B

1674-1951(2017)03-0028-03

李鯤(1976—)，男，江蘇常州人，高級技師，從事電廠生產(chǎn)運(yùn)行管理方面工作(E-mail:cedelao7667@126.com)。