龐飛

（華潤(rùn)電力（仙桃）有限公司）

0 引言

隨著發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB）在機(jī)組上廣泛應(yīng)用及其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不斷積累，目前采用取消啟備變的主接線方式也越來越受到重視，本文從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和電能損耗兩方面對(duì)兩種主接線方式進(jìn)行闡述。

某公司電氣主接線原設(shè)計(jì)為本期新建2 臺(tái)660MW 機(jī)組，以發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線方式接入廠內(nèi)220kV 配電裝置，發(fā)電機(jī)出口不裝設(shè)斷路器（GCB），主變?nèi)萘?80MVA，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)容量為63/38-38MVA 的高壓廠用變壓器，其高壓側(cè)電源由發(fā)電機(jī)與主變壓器低壓側(cè)之間引接，兩臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)容量為63/38-38MVA 的啟備變，發(fā)電機(jī)正常發(fā)電和解列通過主變高壓側(cè)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，機(jī)組停機(jī)運(yùn)行方式為啟備變帶電運(yùn)行，主變和高廠變停運(yùn)，此種方案為有啟備變方案，主接線見圖1。

圖1 不裝設(shè)GCB、設(shè)置啟備變方案接線示意圖

后將主接線更改為取消專用啟動(dòng)/備用變壓器及相應(yīng)設(shè)備，在發(fā)電機(jī)出口設(shè)置斷路器GCB，由于裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器，機(jī)組的正常啟動(dòng)和停機(jī)可以通過主變壓器-高壓廠用變壓器由220kV 配電裝置倒送電，發(fā)電機(jī)正常發(fā)電和解列可以通過發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB 來實(shí)現(xiàn)，機(jī)組停機(jī)運(yùn)行方式為主變和高廠變帶電運(yùn)行，發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB 斷開，由一臺(tái)機(jī)組的高壓廠用變壓器兼做另一臺(tái)機(jī)組的事故停機(jī)電源，此種方案為無啟備變方案，主接線見圖2。

圖2 裝設(shè)GCB、不設(shè)啟備變方案接線示意圖

1 高壓廠用變壓器容量的確定

由一臺(tái)機(jī)組的高壓廠用變壓器兼做另一臺(tái)機(jī)組的事故停機(jī)電源時(shí)，需要確定機(jī)組事故停機(jī)負(fù)荷的容量。事故停機(jī)負(fù)荷的容量如何計(jì)算，目前看法較多，很難統(tǒng)一。 有的認(rèn)為，事故停機(jī)負(fù)荷就是事故保安負(fù)荷，在設(shè)置事故保安柴油發(fā)電機(jī)組之后，事故停機(jī)不是問題，可以保證人身和設(shè)備的安全；但有的工程則認(rèn)為，重要負(fù)荷如凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、開式冷卻水泵、閉式冷卻水泵、汽機(jī)變、鍋爐變等均為事故停機(jī)負(fù)荷。根據(jù)各個(gè)電廠調(diào)研的情況，電廠運(yùn)行人員認(rèn)為在事故停機(jī)時(shí)，凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、開式冷卻水泵、閉式冷卻水泵及1 臺(tái)空壓機(jī)應(yīng)計(jì)入事故停機(jī)負(fù)荷。

經(jīng)過多方調(diào)研和與設(shè)計(jì)院溝通，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組事故停機(jī)時(shí)，主變和高廠變均失電，廠用電失電，柴油發(fā)電機(jī)能夠保證機(jī)組安全停機(jī)，僅把照明和檢修電源作為單臺(tái)機(jī)組的事故停機(jī)負(fù)荷，由于機(jī)組照明和檢修電源容量較小，故高壓廠用變壓器容量選型與啟備變基本一致。

按此原則，高壓廠用變壓器容量選擇為63/38-38MVA，阻抗電壓選擇為Ud=19%（以高壓側(cè)為基準(zhǔn)），調(diào)壓形式為有載調(diào)壓。

2 兩種方案的經(jīng)濟(jì)性比較

（1）電氣主接線方案技術(shù)特點(diǎn)

電氣主接線方案技術(shù)特點(diǎn)如表1 所示。

表1

（2）電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)比較

電氣主接線方案選擇是否合理，不僅體現(xiàn)在供電的可靠性和安全上，也體現(xiàn)在方案的適用性和經(jīng)濟(jì)性上，應(yīng)綜合考慮配套設(shè)備的供貨情況、投資的多少等問題，如表2 所示。

表2

對(duì)比兩個(gè)電氣主接線方案，兩者在經(jīng)濟(jì)上投資接近，而技術(shù)上各有優(yōu)缺點(diǎn)，常規(guī)的設(shè)置專用起動(dòng)備用變壓器方案的主要優(yōu)點(diǎn)是保持機(jī)組的單元性，檢修備用功能較好，當(dāng)主變或高廠變故障檢修時(shí)，啟備變可帶廠用電運(yùn)行，該接線屬于常規(guī)接線。不設(shè)置專用的啟備變時(shí)，高壓廠用變壓器互為停機(jī)備用單元的方案具有正常運(yùn)行時(shí)機(jī)組操作方便，只需分合發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB 就能實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟停，接線和布置簡(jiǎn)單清晰的優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，可以減少啟備變空載運(yùn)行帶來的損耗，也為機(jī)組運(yùn)行節(jié)省一定費(fèi)用；其缺點(diǎn)是機(jī)組的單元性和檢修備用功能略差，主變或高廠變故障檢修時(shí)廠用電會(huì)失電。

3 兩種方案電能損耗對(duì)比分析

（1）機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)

在含啟備變方案中，正常情況下，為保證機(jī)組運(yùn)行的安全性，在一年運(yùn)行周期內(nèi)，除啟備變預(yù)試時(shí)間以外（預(yù)試時(shí)間若無意外一般為2 天），啟備變均應(yīng)保持運(yùn)行在近似空載備用狀態(tài)，理論上啟備變空載備用時(shí)間為363 天（一年按365 天計(jì)算）。

在取消啟備變方案中，在正常情況下，為保證機(jī)組運(yùn)行的安全性，在一年運(yùn)行周期內(nèi)，若某臺(tái)機(jī)組停機(jī)時(shí)，因只斷開了發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB，停機(jī)機(jī)組的主變和高廠變?nèi)詭щ?，處于近似空載備用狀態(tài)，為機(jī)組廠用電供電，通過調(diào)研省內(nèi)其他電廠運(yùn)行時(shí)間，一般機(jī)組運(yùn)行時(shí)間為8～9 個(gè)月，即240～270 天。

實(shí)際上停運(yùn)機(jī)組仍要保留一部分必要的交流負(fù)荷維持運(yùn)行，一般負(fù)載按0.5～2MW 之間，以上提到的近似空載備用狀態(tài)指的是變壓器所帶負(fù)荷相對(duì)于變壓器容量來說很小，可以忽略不計(jì)，近似空載運(yùn)行。

（2）變壓器空載損耗統(tǒng)計(jì)

有啟備變方案變壓器損耗如表3 所示。

表3

無啟備變方案變壓器損耗如表4 所示。

表4

4 電能損耗分析計(jì)算

造成電能損耗絕大部分是主變、高廠變、啟備變?cè)跓醾溆脿顟B(tài)的空載損耗，極少量損耗為機(jī)組停機(jī)狀態(tài)為維持機(jī)組必要的交流負(fù)荷經(jīng)主變、高廠變由系統(tǒng)倒送電能時(shí)，在主變、高廠變線圈中引起的負(fù)載損耗，在有啟備變方案中是經(jīng)啟備變由系統(tǒng)倒送電能時(shí)，在啟備變線圈中引起的負(fù)載損耗。雖說兩種方案系統(tǒng)電能倒送路徑不同，但經(jīng)主變、高廠變倒送時(shí)引起的負(fù)載損耗與經(jīng)啟備變倒送電能引起的負(fù)載損耗值差別不大。

由于此種狀態(tài)時(shí)對(duì)于主變來說負(fù)載率僅為0.06%～0.26%、對(duì)于高廠變來說負(fù)載率僅為0.8%～3.1%、對(duì)于啟備變來說負(fù)載率僅為0.8%～3.1%（此時(shí)，所帶負(fù)載按0.5MW～2MW 計(jì)），負(fù)載率很小。負(fù)載損耗的大小與負(fù)載率的平方成正比，因此計(jì)算得出的負(fù)載損耗絕對(duì)值很小，這種損耗可忽略不計(jì)。

考慮有啟備變和無啟備變兩種方案在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，高廠變?nèi)萘坎煌?，其有載損耗亦不同，但生產(chǎn)廠家提供的有載損耗值為滿載時(shí)計(jì)算值，正常運(yùn)行時(shí)，兩種方案的廠用負(fù)荷是相同的。因此，真正的高廠變有載損耗基本相近，在做兩種方案電能損耗對(duì)比時(shí)，也不必考慮。

根據(jù)上述總結(jié)，可以建立如下公式：

（P主＋P廠）×24×T＝P啟×24×363

通過上式可以求得：T≈47（天）。

式中，P主為主變的空載損耗（kW）；P廠為高廠變的空載損耗（kW）；T為兩種方案電能損耗相等時(shí)的時(shí)間天數(shù)（兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)時(shí)間之和）。

綜上所述，按一年周期統(tǒng)計(jì)，兩臺(tái)機(jī)組合計(jì)停機(jī)天數(shù)為47 天時(shí)，無啟備變方案變壓器的電能損耗量與有啟備變方案時(shí)，變壓器的電能損耗量相當(dāng)；當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組累計(jì)停機(jī)時(shí)間超過47 天越多，無啟備變方案比有啟備變方案電能損耗越多；當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組累計(jì)停機(jī)時(shí)間低于47 天，無啟備變方案比有啟備變方案電能量損耗少。

注：上述公式計(jì)算未考慮機(jī)組大小修情況，在機(jī)組大小修時(shí)，會(huì)出現(xiàn)全停情況，在全停時(shí)就沒有變壓器損耗。

5 結(jié)束語(yǔ)

取消專用啟備變壓器及相應(yīng)設(shè)備，在發(fā)電機(jī)出口設(shè)置斷路器方案與常規(guī)的設(shè)置啟備變方案，經(jīng)過充分的經(jīng)濟(jì)性論證，結(jié)論為兩種方案均可行，投資金額相差不大。在節(jié)能方面，通過計(jì)算結(jié)果表明，在機(jī)組質(zhì)量良好，外部條件允許的前提下，機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，兩臺(tái)機(jī)組在一年周期內(nèi)合計(jì)停運(yùn)時(shí)間不超過47天的情況下，取消啟備變方案的電能損耗低于保留啟備變的方案。