（国电浙能宁东发电有限公司宁夏银川市753000）
摘要：高压厂用电系统是火力发电厂设计中比较重要且复杂的环节，1000MW级机组由于机组容量及厂用电负荷的增加，使得其设计思路变得更加灵活多样，对于电压等级的选择也不像以往那么单一。设计时需要结合发电机出口接线方式、厂用电负荷容量、系统短路电流水平等边界条件选择合适的设备参数，并对厂用电母线短路电流水平、电动机起动电压及厂用电母线电压波动范围进行分析计算，从而确定方案的可行性，并在此基础上对方案的经济性进行分析，最终得出技术安全可靠，经济最优化的方案。
关键词：1000MW等级火电机组；厂用电接线；厂用电电压等级选择
1前言
随着2003年上海外高桥电厂2×900MW燃煤机组的顺利并网发电,国内目前在建和规划的1000MW等级大容量机组越来越多,这些大容量的发电机组今后必将成为国内电力系统的主力机组。厂用电系统是电厂的重要组成部分,做好厂用电系统设计是保证机组安全运行的重要环节,本文旨在通过方案的优化比选,以期得到技术、经济合理的厂用电系统接线和高厂变及起/备变的配置方案。
2高压厂用电压及接线的选择方案
2.1方案1:6kV1级电压
由厂用负荷计算得到:每台机设置2台63/35-35MVA的分裂变压器,共设置4段6kV母线,即A1、A2、B1、B2段,机炉主要辅机以及脱硫负荷分接在4段母线上。另设2个6kV公用段,6kV公用A段分别由2台机的B1段供电,6kV公用B段分别由2台机的B2段供电。2台机设置1台63/35-35MVA的分裂变压器作为高压备用变压器。
2.2方案2:10、6kV2级电压接线方案2-1:每台机设置2台68/43-25MVA的三绕组变压器,共设置2段10kV母线和2段6kV母线,即10kVA1、B1段和6kVA2、B2段。容量大于3000kW的机炉主要辅机、低压厂变以及脱硫负荷分接在2段10kV母线上,容量小于3000kW和200kW及以上的机炉辅机以及公用负荷分接在两段6kV母线上。2台机设置1台68/43-25MVA的三绕组变压器作为高压备用变压器。接线方案2-2:每台机设置1台70/43-43MVA的分裂变压器,共设置2段10kV母线,即10kVA1、A2段。每台机另设置1台15MVA的双卷变压器和1段6kV母线,即6kVB段。机炉主要辅机、低压厂变以及脱硫负荷分接在2段10kV母线上,公用负荷接在2台机的2段6kV母线上。2台机设置70/43-43MVA的分裂变压器和15MVA的双卷变压器各1台,作为高压备用变压器。由于本工程设置发电机出口断路器,上述2个接线方案中,接线2-2较接线2-1需多设置1台备用变压器,A排外布置稍显紧张,且机组负荷不论大小均接于10kV母线段也不尽合理。若取消双卷备用变压器,则2台机的6kV母线需互为备用,双卷变压器的容量需调整为18MVA,同时在建设初期存在接线过渡的问题。因此,对于本方案的2种接线,后面重点分析接线2-1。
2.3方案3:10、3kV2级电压
由厂用负荷计算得到:每台机设置2台65/55-10MVA的三绕组变压器,共设置2段10kV母线和2段3kV母线,即10kVA1、B1段和3kVA2、B2段。容量大于1800kW的机炉主要辅机、低压厂变以及脱硫负荷分接在2段10kV母线上,容量小于1800kW和200kW及以上的机炉辅机以及公用负荷(不含大容量辅助车间低厂变)分接在2段3kV母线上。2台机设置1台65/55-10MVA的三绕组变压器作为高压备用变压器。
2.4方案4:10kV1级电压
接线方案4-1:每台机设置1台70/43-43MVA的分裂变压器和2段10kV母线,即A1、A2段,机炉工作负荷以及脱硫负荷分接在2段10kV母线上。每台机另设1台15MVA的双卷变压器和1段10kV母线,用于连接公用负荷。2台机设置1台70/43-43MVA的分裂变压器作为高压备用变压器。其接线方案4-2:每台机设置2台63/35-35MVA的分裂变压器,共设置4段10kV母线即A1、A2、B1、B2段,机炉主要辅机以及脱硫负荷分接在4段10kV母线上。另设2段10kV公用母线段,10kV公用A段分别由2台机的B1段供电,10kV公用B段分别由2台机的B2段供电。2台机设置1台63/35-35MVA的分裂变压器作为高压备用变压器。上述2个接线方案中,接线方案4-2较接线方案4-1需多设置2段母线,变压器、开关柜等投资均比较高。因此,对于10kV1级电压的2种接线,后面重点分析接线4-1。
3技术比较
3.1.1短路电流计算
上述4个方案选用的厂用电压等级不同,其所应达到的限制母线短路电流水平的预期目标亦不一样。除方案1为50kA/125kA外,其余3个方案均为40kA/100kA。由此限定了变压器阻抗选择的下限。上述4个方案厂用母线的短路水平均控制在预期的目标内,满足限流要求。
3.1.2电动机启动时厂用母线电压计算
《厂技规》中5.4.1条规定:“最大容量的电动机正常启动时,厂用母线的电压应不低于额定电压的80%”。5.5.1条规定:“为了保证I类电动机的自启动,应对成组电动机自启动时的厂用母线电压进行校验。自启动时,高压厂用母线电压应不低于65%～70%;低压厂用母线单独自启动时,厂用母线电压应不低于60%;低压母线与高压母线串接自启动时,厂用母线电压应不低于55%。”因此,需对上述4个接线方案按照《厂技规》要求进行厂用母线电压校验,电动机启动时厂用母线的电压水平同时决定了变压器阻抗选择的上限。由表2的计算结果可以看出,上述4个接线方案电动机启动时厂用母线的电压水平均符合《厂技规》的要求。
3.2经济比较
方案1(6kV1级电压),由于厂用母线的短路水平为50kA,造成高压开关柜的投资增加很多,若电泵容量增大,正常启动存在问题。方案2(10、6kV2级电压)和方案3(10、3kV2级电压),综合投资较高,且母线分段及进线开关和连接导体等占用主厂房面积大,2级厂用电压备品备件品种多,维护检修、运行管理工作量大。方案4(10kV1级电压),在电动机方面投资增加较多,但在变压器、封闭母线和开关柜等方面投资节省很多,总的造价水平最低。另外,该方案母线分段数最少,接线较为清晰,技术上有一系列优点。
4结束语
目前,《火力发电厂厂用电设计技术规定》对1000MW等级机组的高压厂用电电压没有明确的规定。在建和已建的1000MW等级机组中,高压厂用电的接线,可归纳为4种方案:方案1(6kV1级电压),方案2(10、6kV2级电压),方案3(10、3kV2级电压),方案4(10kV1级电压)。通过短路电流计算、电动机启动电压校验以及经济比较,推荐方案4。
参考文献
[1]邱岭，周才洋．1000MW等级火电机组厂用电电压等级的选择[J]．电力建设，2006，27(6):23－34．
[2]DL/T5153—2002，火力发电厂厂用电设计技术规定[S]．