深圳能源集團股份有限公司國際能源大廈建設管理分公司 張曉平

1 廠用電接線方式選擇

1.1 傳統(tǒng)的高廠變高備變方式

國內F型燃氣蒸汽聯合循環(huán)機組主要采用的是單軸布置，升高電壓一般為220kV，由于啟停頻繁，目前投運的電廠每臺機組均設置有發(fā)電機出口斷路器GCB，其高壓廠用備用變壓器的設置可滿足《燃氣—蒸汽聯合循環(huán)電廠設計規(guī)定》（DL/T5174-2003）中13.3.2條規(guī)定,此種接線方式可靠性高，單元性強，但投資大，國內大部分F級天然氣電廠均采用這種方式（圖1）。

圖1 F型燃氣蒸汽聯合循環(huán)機組

1.2 少設高廠變方式

為達到更好的經濟性，可以將每3臺聯合循環(huán)機組作為1個廠用電的供電單元，從其中1臺機組的發(fā)電機出口開關引接廠用分支，并設置發(fā)電機出口開關，為防止廠變低壓側短路電流的大幅提升，高廠變使用低壓側2分裂的變壓器，或者3繞組變壓器，在高廠變的每個低壓繞組上T接兩路分支，分別為1#機高壓廠用工作段、2#機高壓廠用工作段、3#機高壓廠用工作段及全廠高壓公用段供電，每臺機只設1個高壓廠用工作段，這樣高壓廠用工作變壓器的容量需要提高到50～60MVA，同時從廠內的高壓系統(tǒng)取備用電源，并設置高壓廠用備用段，其余兩臺機組不再設置GCB及廠用分支，這樣每3套聯合循環(huán)機組可以省去2臺GCB及2臺高廠變，而且對于日起停機組，夜間停運時可以免去2臺主變的空載損耗費用，但高廠變及高備變的容量會相應增大。

1.3 不設高廠變方式

借鑒E型燃機聯合循環(huán)項目及國外項目的設計經驗[1]，可以將每3套機組分成1組，每組作為1個組合單元，每1個組合單元設置1臺三繞組的引自廠內高壓配電裝置（220kV）的高壓廠用工作變壓器，每1個組合單元設置2段高壓廠用母線，三繞組變壓器的選用使得高廠變低壓側短路容量不會大幅增加，現有的國產設備即可滿足要求，每2個組合單元設置1臺三繞組的引自廠內高壓配電裝置（220kV）的高壓廠用備用變壓器，作為廠用電系統(tǒng)的備用電源，并可根據需要帶公用負荷。一般新建項目一期工程只有1個組合單元，將來擴建可省去其高備變及相應間隔。

此方案取消了所有的發(fā)電機出口開關及發(fā)電機出口的廠用分支，機組啟停時避免了廠用電的切換，而且在夜間全廠停機時能節(jié)省3臺主變和2臺廠變的空載運行費用，大大節(jié)省了投資和運行費用，但由于采用的220kV電壓等級的大容量高廠變及高備變造價很高，具體的經濟性還需要進行詳細的技術經濟比較，至于其單元性不強的問題，如果機組在電網故障時不能做到甩負荷帶廠用電運行，則單元性的意義不大，畢竟廠用電系統(tǒng)的可靠性、經濟性和靈活性才是主要的。

此方案的應用還受到廠網分開的制約，需考慮電量計費點的位置，如果計費點設在廠內，高廠變和高備變按大工業(yè)用戶電價計費（包括基本電費和電度電費），則此方案對電廠的經濟效益將會大打折扣；如果計費點設在電廠出線側或者變電站內，并延續(xù)目前廣東深圳目前的計費方式，則采用此方案的優(yōu)越性將是非常明顯的（圖2）。

圖2 不設高廠變方式

1.4 不設高備變方式

全廠不設高壓廠用備用變壓器，3臺機組的3臺高壓廠用工作變壓器互為備用，為避免關系過于復雜，可以采取相鄰備用的方式，也即循環(huán)備用的方式，即1#高廠變作為2#高廠變的備用，2#高廠變作為3#高廠變的備用，3#高廠變再作為1#高廠變的備用，這樣首尾相接，互不遺漏，又使接線相對簡化，有特殊需要的話可以人工干預備用邏輯，使得運行更加靈活。比照第一個方案，雖然每臺高廠變的容量會有所增加，但容量的增加導致變壓器價格的提高并不明顯，而且省掉了1個220kV間隔的高壓設備和1臺相同電壓等級的高壓備用變壓器，更重要的是，此方案可以完全規(guī)避國內電網公司對高備變按大工業(yè)用戶電價計費的政策，這種廠用電接線方式在部分機組停機檢修的情況下能節(jié)省數量相當可觀的廠用電費用。本方案是全新的方案，在國內還沒有相關運行經驗，但其創(chuàng)新性及優(yōu)越性也是明顯的，希望在以后的新項目中能嘗試采用（圖3）。

圖3 不設高備變方式

2 發(fā)電機啟動電源的設置及接線

F級機組的啟動需要靜態(tài)變頻啟動裝置SFC，全廠SFC設置的臺數需根據機組總數、運行方式及SFC可靠性指標來確定。由于SFC價格昂貴、運行時間短暫，為每臺機組單獨配置SFC將是非常不經濟的做法，根據已有的運行經驗，并考慮到靜態(tài)變頻器SFC的可靠性已很高，故障率低且采用模塊化設計，即使故障修復時間也很短，原則上10臺以下的機組使用2套SFC已經足夠，如果機組運行方式為日起停制，需要同時起機的機組可能較多，可酌情增加SFC的數量。新建項目一期3臺F級機組設置2套SFC已經足夠，遠景6臺機組視實際情況可增加1臺SFC或不增加。以下提出一種接線方案，以6臺F級機組使用2套SFC為基礎，并使用最靈活的方式，當然也比較費電纜，而且邏輯比較復雜，虛線部分為一期工程沒有、二期需要增加的設備（圖4）。

圖4 發(fā)電機啟動電源的設置及接線

3 低壓電氣包的設置

F級單軸機組為快裝模塊式裝置，一般燃機制造廠會成套提供低壓電氣包，內置各種配套380V開關和控制保護設備[2]，包括燃機、汽機、發(fā)電機本身小于75kW的電動機均由其供電和控制。為了運行維護方便，可將原廠配套的低壓電氣包拆分為電氣一次、電氣二次、儀控自動劃設備，與設計院設計的各功能區(qū)整合到一起。這種方式會使主機廠商與設計院的接口復雜化，設計院與主機廠商配合的工作量加大，對工期也有影響，但優(yōu)點也是明顯的：將低壓電氣包內各設備整合到全廠功能區(qū)塊中能使場地布置簡潔明了，易于各類設備統(tǒng)一維護管理；由于電氣包集裝箱內部空間狹小，對于運行維護和故障處理極為不便，而且要額外考慮照明和空調，對其進行拆分整合后，這些問題迎刃而解；將GT/ST MCC單母線上的負荷拆分到機組400V配電間后，雙套輔機可以掛接在不同的400V工作段上，相比單母線的可靠性大大提高。

4 結語

本文通過對常規(guī)9F級燃氣蒸汽聯合循環(huán)機組廠用電接線問題幾個方面的探討，分析了各種方案的優(yōu)點和不足，并提出了一些創(chuàng)新性的主張，能為電力行業(yè)從業(yè)者提供一定的參考和借鑒，尤其是廠用電接線方式中的不設高備變靠高廠變循環(huán)備用方案，很有研究和探討的價值。