秦益強(qiáng)

（廣州環(huán)保投資集團(tuán)有限公司，廣東廣州511335）

0 引言

城市化的推進(jìn)使人們的生活水平有了顯著的提升，有些生活問題也隨之出現(xiàn)，較為嚴(yán)重的是生活垃圾問題。大量的生活垃圾堆積會(huì)導(dǎo)致城市環(huán)境惡化，浪費(fèi)城市用地，在很大程度上阻礙了城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。垃圾焚燒電廠的出現(xiàn)可以消滅堆積的生活垃圾，還能夠通過熱能發(fā)電實(shí)現(xiàn)垃圾的開發(fā)利用。在垃圾焚燒電廠的建設(shè)過程中，接入系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)電廠的運(yùn)行有重要影響。

1 垃圾焚燒電廠110kV接入系統(tǒng)方案分析

1.1 垃圾焚燒電廠簡(jiǎn)介

本文選取某垃圾焚燒電廠作為研究對(duì)象，該電廠于某年5月正式投入運(yùn)行，總裝機(jī)容量63MW，每天能夠處理3400t垃圾，每年的發(fā)電量可達(dá)1.353×108kW·h。該電廠交通便利，與填埋場(chǎng)距離較近，具有顯著的地理優(yōu)勢(shì)。通過多次分析之后，選取110kV接入系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)系統(tǒng)的連接。在該垃圾焚燒電廠附近共有5個(gè)變電站，具體的變電站位置如圖1所示。

圖1 相關(guān)變電站位置示意圖

通過變電站的位置可知，觀音寺和胡莊變電站與垃圾電廠的距離較遠(yuǎn)，所以在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以不考慮這兩個(gè)變電站。

1.2 110kV接入系統(tǒng)方案

根據(jù)垃圾焚燒電廠以及附近變電站的狀況，設(shè)計(jì)了三種方案。

方案一：將電廠的20MW機(jī)組作為發(fā)電機(jī)，變壓器組和電廠內(nèi)的110kV配電裝置進(jìn)行連接，110kV出線一回，與澤河變電站的110kV側(cè)進(jìn)行連接，需要在變電站內(nèi)擴(kuò)建一個(gè)110kV的出線間隔，該方案下導(dǎo)線的型號(hào)與長度為LGJ-300/11km。

方案二：該方案與云蒙變電站相連接，導(dǎo)線的型號(hào)與長度為LGJ-300/14km，其余內(nèi)容與方案一相同。

方案三：該方案與興龍變電站相連接，導(dǎo)線的型號(hào)與長度為LGJ-300/5.4km，其余內(nèi)容與方案一相同。

1.3 方案比較分析

首先，潮流計(jì)算。為了選擇最適用于垃圾焚燒電廠的系統(tǒng)方案，筆者應(yīng)用潮流計(jì)算工具，對(duì)三種方案進(jìn)行了分析。分析結(jié)果顯示：三種方案下，垃圾焚燒電廠提供的所有電力均能被變電站所消納，且潮流分布合理，各處電壓符合標(biāo)準(zhǔn)。

然后，經(jīng)濟(jì)性計(jì)算。筆者根據(jù)該地區(qū)的電價(jià)以及變電站與電廠的距離進(jìn)行了損耗分析。具體分析結(jié)果如表1所示。

表1 不同方案的系統(tǒng)損耗比較

最后，技術(shù)性分析。方案一與方案二在進(jìn)行電廠接入的過程中，會(huì)面臨跨區(qū)接入問題，且并網(wǎng)線路的架設(shè)難度較大，需要進(jìn)行線路改造來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。方案三并網(wǎng)線路架設(shè)難度較低，系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較高，不需要進(jìn)行線路的改造[1]。

2 垃圾焚燒電廠110kV接入系統(tǒng)的最終方案

根據(jù)上述分析，筆者選取綜合效益較高的方案三作為該垃圾焚燒電廠110kV接入系統(tǒng)的最終方案。該方案的具體實(shí)施如下：

2.1 一次設(shè)計(jì)方案

首先，電廠主接線方案。按照電廠的規(guī)劃方案，該垃圾焚燒電廠配備了兩臺(tái)垃圾處理能力為500t/d的機(jī)械爐排爐，一臺(tái)1×20MW的汽輪發(fā)電機(jī)組，并為電廠的未來擴(kuò)建預(yù)留了充足的空間。該20MW的發(fā)電機(jī)組出口電壓是10.5kV，筆者將發(fā)電機(jī)的出口母線設(shè)計(jì)為分段接線方式的單母線，并將發(fā)電機(jī)組分為10kVⅠ段以及Ⅱ段，每段都配備一臺(tái)升壓變壓器進(jìn)行連接，將電壓升到110kV。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)僅在Ⅰ段安裝了一臺(tái)升壓變壓器，在變壓器的110kV側(cè)通過單母線進(jìn)行接線，再與母線匯流之后，共同由一回110kV線路進(jìn)入到興龍變電站。線路采用的導(dǎo)線為LGJ-300的雙分裂導(dǎo)線，導(dǎo)線長度為5.4km。

然后，電廠用電方案。該垃圾焚燒電廠的廠用電系統(tǒng)有10kV與380/220V這兩級(jí)電壓，垃圾焚燒電廠的工作電源及備用電源都是通過升壓變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行10kV母線的連接。在電廠的發(fā)電機(jī)組出口位置安裝有斷路器，所以備用電源能夠應(yīng)用主網(wǎng)系統(tǒng)的110kV線路進(jìn)行倒送，連接到110kV接入系統(tǒng)的母線，再通過主變壓器的降壓操作運(yùn)輸?shù)?0kV母線，不需要進(jìn)行啟動(dòng)或者備用變系統(tǒng)的安裝。

最后，變壓器與斷路器的選擇。垃圾焚燒電廠發(fā)電機(jī)配備的升壓變壓器為無勵(lì)磁變壓器，其主抽頭為121±2×2.5%/10.5kV；為了給電廠的二期擴(kuò)建做準(zhǔn)備，將主變壓器容量選為25MVA；筆者對(duì)110kV接入系統(tǒng)進(jìn)行了短路電流計(jì)算，將該垃圾焚燒電廠的斷路器所用的遮斷電流選定為40kA，其余斷路器能夠滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需求，不需要進(jìn)行更換。

2.2 安全裝置與繼電保護(hù)裝置

為了確保110kV接入系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，該垃圾焚燒電廠需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在110kV接入系統(tǒng)中進(jìn)行安全裝置與繼電保護(hù)裝置的設(shè)置。通過對(duì)110kV接入系統(tǒng)的一次穩(wěn)定計(jì)算可知，該系統(tǒng)在以下幾種狀況下會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性問題：其一，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，如果變電站的110kV線路出現(xiàn)故障跳閘，這時(shí)電廠和興龍變電站會(huì)形成孤網(wǎng)，兩者間功率失衡，導(dǎo)致垃圾焚燒電廠不能與變電站進(jìn)行同步穩(wěn)定運(yùn)行；其二，當(dāng)垃圾焚燒電廠通過其他線路并入電網(wǎng)的時(shí)候，如果兩者間的線路出現(xiàn)故障跳閘，則會(huì)導(dǎo)致垃圾焚燒電廠不能與變電站進(jìn)行同步穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決上述問題，垃圾焚燒電廠需要安裝頻率電壓解列裝置，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

該垃圾焚燒電廠主要對(duì)電廠的接入電網(wǎng)線路、110kV線路以及110kV母線進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的安裝。在并網(wǎng)線路進(jìn)行光纖差動(dòng)保護(hù)裝置的配備，為接入電網(wǎng)線路提供主保護(hù)，并輔以電流保護(hù)用作后備保護(hù)；在110kV線路以及110kV母線中配備微機(jī)保護(hù)裝置。與此同時(shí)，該垃圾焚燒電廠還配備了故障錄波裝置，用于記錄系統(tǒng)故障的相關(guān)信息，以及故障發(fā)生前后的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的故障消除效率，降低系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率，保障110kV系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

3 結(jié)語

綜上所述，110kV接入系統(tǒng)涉及的內(nèi)容較多，具體方案需要經(jīng)過多次分析得出。通過對(duì)垃圾焚燒電廠所用的110kV接入系統(tǒng)分析可知，工作人員需要充分考慮垃圾焚燒電廠的地理位置、電網(wǎng)發(fā)展與負(fù)荷平衡，充分滿足系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)要求與經(jīng)濟(jì)要求，并加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的安全保護(hù)，確保110kV接入系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。希望本文可以為相關(guān)人員進(jìn)行110kV接入系統(tǒng)的分析提供幫助。

［參考文獻(xiàn)］

[1]屈心儀.長沙垃圾焚燒發(fā)電廠接入系統(tǒng)方案研究[D].株洲：湖南工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]高鳳榮.淺談生活垃圾焚燒電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)[J].電氣應(yīng)用，2010，29（7）：64-68.