張文祥

摘 要：當(dāng)前電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，火力發(fā)電利用小時(shí)不斷下降，導(dǎo)致眾多火電機(jī)組長(zhǎng)期處于停備狀態(tài)，不少電廠需要高價(jià)采購(gòu)電網(wǎng)外部電量，本文介紹了一種廠用電系統(tǒng)優(yōu)化接線方案，不僅可以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)電源互聯(lián)，還可以實(shí)現(xiàn)本機(jī)電源、鄰機(jī)電源與外部電源相互切換，對(duì)于火力發(fā)電企業(yè)降低外購(gòu)電成本，提高廠用電系統(tǒng)靈活性和可靠性，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠; 廠用電; 互聯(lián); 快切

中圖分類(lèi)號(hào)：TM645

0? 引言

近年來(lái)，火力發(fā)電裝機(jī)容量上升迅猛，甚至出現(xiàn)了局部過(guò)?，F(xiàn)象，同時(shí)為了確保風(fēng)電、光伏為代表的新能源優(yōu)先發(fā)電，導(dǎo)致火力發(fā)電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)不斷下降，許多機(jī)組處于長(zhǎng)期停備狀態(tài)。由于不少火電廠在基建時(shí)采用單元制接線方式，沒(méi)有考慮機(jī)組長(zhǎng)期停備的情況，導(dǎo)致停備機(jī)組需要從電網(wǎng)購(gòu)電，電廠外購(gòu)電成本上升。在電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的形勢(shì)下，有必要在確保機(jī)組安全運(yùn)行的條件下，對(duì)廠用電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以進(jìn)一步降低發(fā)電成本，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1? HY電廠廠用電源接線及運(yùn)行方式

HY電廠現(xiàn)有兩臺(tái)330MW機(jī)組，均為單元制接線，按《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50660-2011）標(biāo)準(zhǔn)，交流廠用電系統(tǒng)采用6kV一級(jí)高壓廠用電電壓。其中#3機(jī)組6kV廠用電包括6kV3A段、6kV3B段，#4機(jī)組6kV廠用電包括6kV4A段、6kV4B段，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，廠用電取自各自高廠變低壓側(cè)，高廠變電壓來(lái)自發(fā)電機(jī)，機(jī)組啟動(dòng)、備用時(shí)廠用電分別取自#2、3啟備變，啟備變電源來(lái)自電網(wǎng)110kV線路。具體接線方式如圖1。

由于近年來(lái)發(fā)電利用小時(shí)數(shù)下降較多，HY電廠長(zhǎng)時(shí)間處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，停運(yùn)機(jī)組6kV廠用電系統(tǒng)通過(guò)啟備變供電，按近三年來(lái)平均下網(wǎng)電量800萬(wàn)kWh/年、啟備變關(guān)口下網(wǎng)電價(jià)0.6118元/kWh、機(jī)組主變關(guān)口上網(wǎng)電價(jià)0.391元/kWh計(jì)算，由于上網(wǎng)電價(jià)與下網(wǎng)電價(jià)價(jià)差，導(dǎo)致電廠每年多支付差額電費(fèi)176萬(wàn)元。隨著電力市場(chǎng)改革的不斷推進(jìn)，上網(wǎng)電價(jià)采取市場(chǎng)定價(jià)方式，其價(jià)格還有進(jìn)一步下降趨勢(shì)，上述差額電費(fèi)還將擴(kuò)大。

同時(shí)，啟備變的運(yùn)行方式也缺少靈活性。啟備變停電檢修工作必須在機(jī)組運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行，否則將導(dǎo)致機(jī)組廠用電源失去。而機(jī)組運(yùn)行時(shí)進(jìn)行啟備變停電檢修，又導(dǎo)致機(jī)組無(wú)備用電源，系統(tǒng)運(yùn)行方式薄弱，一旦機(jī)組故障停機(jī)，需要依靠保安電源進(jìn)行事故停機(jī)，安全風(fēng)險(xiǎn)大。為了減少下網(wǎng)電量、降低企業(yè)成本，同時(shí)提高系統(tǒng)可靠性、靈活性，HY電廠擬對(duì)6kV廠用電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

2? 6kV廠用電系統(tǒng)優(yōu)化方案

根據(jù)《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》16.3.10條，對(duì)于大型火力發(fā)電廠，機(jī)組的啟動(dòng)和備用電源可以采用以下兩種方式接入：（1）接入外部電力系統(tǒng)，通過(guò)啟動(dòng)/備用變壓器降壓后供給廠用工作母線;（2）當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)為2臺(tái)及以上且裝有發(fā)電機(jī)斷路器（Generator Circuit-Breaker，GCB）的，可以由一臺(tái)高壓廠用變壓器低壓側(cè)廠用工作母線引接另一臺(tái)機(jī)組的高壓事故停機(jī)電源。方式一的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，備用電源采用明備用，通過(guò)快切可以實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換，有利于事故處理，缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性差。方式二的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省變壓器的投資，缺點(diǎn)是可靠性差，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組停運(yùn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行機(jī)組廠用電缺少備用電源。

針對(duì)上述兩種接線方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本文提出一種新的接線方案，可以實(shí)現(xiàn)高廠變、啟備變電源及雙機(jī)互供廠用電。其接線示意圖如圖2。

本方案在保留原啟備變的情況下，將#3機(jī)組6kVA段與#4機(jī)組6kVB段通過(guò)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，增加兩套快切裝置，通過(guò)串聯(lián)切換實(shí)現(xiàn)電源切換。當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，本機(jī)6kV廠用工作母線由本機(jī)高廠變供電，本機(jī)啟備變?yōu)榈谝皇鹿蕚溆秒娫矗鱾溆茫?，?lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)6143、6444處冷備，必要時(shí)鄰機(jī)6kV母線可以作為本機(jī)第二事故電源（暗備用）。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行、一臺(tái)機(jī)組停機(jī)備用時(shí)，運(yùn)行機(jī)組6kV廠用工作母線由本機(jī)高廠變供電，本機(jī)啟備變?yōu)槭鹿蕚溆秒娫?，?lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)6143、6444處運(yùn)行，由運(yùn)行機(jī)組向停運(yùn)機(jī)組供電。當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組全停時(shí)，每臺(tái)機(jī)組的廠用工作母線由本機(jī)啟備變供電，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)6143、6444處熱備，兩臺(tái)機(jī)組6kV母線互為備用電源。

3? 實(shí)施效果及應(yīng)用注意事項(xiàng)

基于前述方案，HY電廠對(duì)#3、4機(jī)組進(jìn)行了兩臺(tái)機(jī)組6kV廠用電系統(tǒng)互聯(lián)優(yōu)化改造。通過(guò)改造，達(dá)到了以下效果：

（1）兩臺(tái)機(jī)組的6kV廠用電系統(tǒng)互為備用電源，在單機(jī)運(yùn)行時(shí)，可以大幅減少下網(wǎng)電量，減低購(gòu)電費(fèi)用，節(jié)約成本，經(jīng)測(cè)算每年預(yù)計(jì)可以節(jié)省下網(wǎng)電費(fèi)100余萬(wàn)元。

（2）項(xiàng)目增加設(shè)備少、改造費(fèi)用低，通過(guò)增加兩組聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、聯(lián)絡(luò)電纜、快切裝置，并對(duì)DCS邏輯部分優(yōu)化即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

（3）在外接110kV電源故障或啟備變檢修時(shí)，可以采用鄰機(jī)電源作為備用電源，提高了運(yùn)行機(jī)組的可靠性，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

（4）通過(guò)快切裝置串聯(lián)方式進(jìn)行電源切換，減少了人工倒閘的繁瑣操作，又減少對(duì)系統(tǒng)的沖擊，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。

當(dāng)然，由于這種廠用電系統(tǒng)接線方案在國(guó)內(nèi)外火電廠種較為罕見(jiàn)，目前屬于一種非典型設(shè)計(jì)，因此在實(shí)施和應(yīng)用時(shí)，需要特別關(guān)注以下事項(xiàng)：

（1）需要核算負(fù)荷容量，確保一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行、一臺(tái)機(jī)組備用時(shí)的總負(fù)荷小于高廠變的額定容量。

（2）由于改造后6kV母線有三路電源，為避免誤操作，需要增加五防閉鎖功能，嚴(yán)禁三路電源開(kāi)關(guān)同時(shí)處于熱備或運(yùn)行位置。

（3）為避免非同期合閘對(duì)運(yùn)行機(jī)組造成沖擊，當(dāng)準(zhǔn)備由運(yùn)行機(jī)組對(duì)停備機(jī)組供電時(shí)，必須通過(guò)快切裝置進(jìn)行電源切換，且宜采用串聯(lián)方式。通過(guò)快切裝置檢測(cè)壓差、頻差、相角差滿(mǎn)足條件后方可合閘聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，如果快切閉鎖，說(shuō)明同期條件不滿(mǎn)足，則必須通過(guò)6kV母線停電的方式進(jìn)行人工倒閘操作。

（4）在保護(hù)配置及定值整定方面，優(yōu)先考慮保護(hù)運(yùn)行機(jī)組安全，新增聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)6143、6444過(guò)流動(dòng)作電流及時(shí)間應(yīng)小于工作電源開(kāi)關(guān)6101、6202設(shè)置值，確保不因停備機(jī)組廠用電母線或負(fù)載故障，導(dǎo)致事故擴(kuò)大至在運(yùn)機(jī)組。

4? 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目對(duì)6kV廠用電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，在少量增加設(shè)備的情況下，提高了系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，有效降低了電廠外購(gòu)電量，同時(shí)提出了改造中的注意事項(xiàng)，具有一定的參考價(jià)值，可在同類(lèi)型機(jī)組中推廣應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 錢(qián)亢木. 大型火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)[M]. 中國(guó)電力出版社， 2001.

[2] 孫銳，陸國(guó)棟，許繼剛，等.大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50660-2011[S].中國(guó)計(jì)劃出版社，2011 發(fā)布，2017實(shí)施.