楊俊杰 馮旭波

【摘 要】來賓火電廠發(fā)電機組并500 kV電壓等級電網(wǎng)運行，由于受上網(wǎng)電量限制，發(fā)電機利用小時很低，區(qū)域內(nèi)220 kV電壓等級用電企業(yè)又缺電，為提高發(fā)電機利用小時，火電廠可以在500 kV電壓等級電網(wǎng)上網(wǎng)電量不受限時并該電網(wǎng)運行，上網(wǎng)電量受限后可選擇并220 kV電壓等級電網(wǎng)直供電給用電企業(yè)。文章主要介紹一臺火電機組如何實現(xiàn)靈活選擇不同電壓等級電網(wǎng)并網(wǎng)運行方法。

【關鍵詞】火電廠;電網(wǎng);220 kV電壓;500 kV電壓

【中圖分類號】TM621 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-089-02

1 概述

來賓火電廠共有2臺300 MW發(fā)電機組，機端電壓為20 kV，采用發(fā)電機—變壓器單元接線方式升壓至500 kV，2臺升壓變壓器500 kV側再經(jīng)擴大單元接線通過一回500 kV線路引接至南方電網(wǎng)來賓500 kV變電站，主接線圖如圖1所示。

2 面臨的問題

受電力產(chǎn)能過剩及煤炭行業(yè)去產(chǎn)能影響，來賓火電廠近年來上網(wǎng)電量持續(xù)下降，煤炭價格長期高位運行，發(fā)電機組利用小時數(shù)不斷降低，電廠經(jīng)營狀況持續(xù)惡化。同時，來賓有年產(chǎn)50萬t電解鋁用電大戶，每年用電量約70億kW·h，受用電價格制約，電解鋁項目經(jīng)營困難。為改變現(xiàn)狀，可考慮從火電廠新建220 kV電壓等級輸電線路至電解鋁廠，對其進行直供電。機組并500 kV電網(wǎng)發(fā)電量受限后可轉并220 kV電網(wǎng)直供電解鋁用戶。目前，發(fā)電機組常規(guī)只設計有并一個固定電壓等級電網(wǎng)發(fā)電，在不改變現(xiàn)有電網(wǎng)網(wǎng)架結構前提下，如何實現(xiàn)火電機組靈活選擇不同電壓等級電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電成為急需解決的問題。

3 解決方案

為實現(xiàn)火電廠發(fā)電機組滿足同時向500 kV電壓等電網(wǎng)及220 kV電壓等級電網(wǎng)送電的目的，利用火電廠現(xiàn)有場地，新建一個220 kV變電站，該變電站安裝有2臺220 kV升壓變壓器、1套220 kV GIS設備。從原500 kV升壓變壓器低壓側20 kV離相封閉母線引接兩回20 kV離相封閉母線至新上的220 kV升壓變電站220 kV變壓器低壓側。未改造前火電廠主接線圖如圖1所示。

為盡可能少地涉及原500 kV升壓變壓器的改動，同時保證運行方式的靈活性，方案中采用從發(fā)電機出口將20 kV母線引接至220 kV升壓變壓器和500 kV升壓變壓器低壓側時，在各支路增加發(fā)電機出口斷路器（GCB），接線示意圖如圖2所示。

4 發(fā)電機同期

原發(fā)電機組并網(wǎng)同期點設在500 kV升壓變壓器高壓側，改造后，原電廠內(nèi)同期裝置不能滿足機組同期并網(wǎng)要求，因此需更換原電廠內(nèi)同期屏，每臺機組新增同期屏一面，每臺機組的同期點為220 kV主變壓器低壓側斷路器及500 kV主變壓器低壓側斷路器。每臺發(fā)電機同期裝置屏配置一套自動同步裝置和手動同步裝置，能以最快的速度調(diào)節(jié)發(fā)電機滿足設定的并網(wǎng)條件。

5 保護及自動裝置配置

改造后，系統(tǒng)需要考慮采用500 kV變壓器保護、220 kV變壓器保護、發(fā)電機保護的配置。

電廠原500 kV變壓器與發(fā)電機直接通過20 kV母線連接，變壓器與發(fā)電機之間配置有2套發(fā)變組保護設備。改造后500 kV變壓器與發(fā)電機之間增加1臺20 kV斷路器，500 kV變壓器配置雙重化的主、后備保護一體的變壓器電氣量保護和一套非電量保護，并更換原有發(fā)變組保護設備。主保護配置有2套為不同原理的主變壓器差動保護;主變壓器瓦斯保護分為載調(diào)壓瓦斯保護、變壓器通風保護、變壓器壓力釋放保護。500 kV側相間后備保護配置有復合電壓閉鎖的方向過電流保護;復合電壓閉鎖的過電流保護。500 kV零序后備保護配置有零序電壓閉鎖的零序過電流保護;零序電壓閉鎖的零序方向過電流保護;間隙接地時的零序過電流、過電壓保護。500 kV失靈保護裝置除應作用于500 kV側斷路器跳圈外，還提供一副動作接點到變壓器保護回路，直跳變壓器其他側斷路器。由單相電流元件構成500 kV、20 kV側過負荷保護。20 kV側后備保護（均按2套配置）配置有限時電流速斷保護;復合電壓閉鎖過電流保護。

220 kV變壓器配置雙重化的主、后備保護一體的變壓器電氣量保護和一套非電量保護。

發(fā)電機（含勵磁變壓器、高廠變壓器）保護采用微機型保護裝置。保護按照雙重化配置，兩套保護裝置完整、獨立，安裝在各自柜內(nèi)。其中，發(fā)電機差動保護采集發(fā)電機中性點電流、220 kV主變壓器低壓側與500 kV主變壓器低壓側電流、高廠變壓器高壓側電流。改造后火電廠主接線圖如圖3所示。

6 結語

通過改造，來賓火電廠實現(xiàn)一臺發(fā)電機組可以選擇并500 kV及220 kV兩個不同電壓等級電網(wǎng)的目標。改造后的主接線圖如圖3所示，圖中黑色部分為原有500 kV變電站，淺色部分為新建的220 kV變電站，包含了2臺220 kV變壓器和1套220 kVGIS設備。目前，該改造項目已經(jīng)完成，所有設備均已投入運行，發(fā)電機也分別并500 kV電網(wǎng)及220 kV電網(wǎng)長期運行，運行狀態(tài)安全、穩(wěn)定，改造達到預期目標。

參 考 文 獻

[1]GB 50229—2006，火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范[S].

[2]DL/T 5452—2012，變電工程初步設計內(nèi)容深度規(guī)定[S].

[3]DL/T 5056—2007，變電站總布置設計技術規(guī)程[S].