國能浙江舟山發(fā)電有限責(zé)任公司 陳喜龍 中國能源建設(shè)集團浙江省電力設(shè)計院有限公司 鄭 康 夏令龍

交流事故保安電源是指，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故或其他原因致使火電廠廠用電長期停電時，提供機組安全停機所必需的交流用電系統(tǒng)[1-3]。本文基于某火力發(fā)電廠三期2×660MW擴建工程，研究該電廠保安電源接線方案及保安柴油機選型計算。

1 高壓廠用電接線方案

該電廠已建成1臺300MW及1臺350MW機組，均以220kV接入系統(tǒng)，本期將新建2臺660MW機組，通過500kV接入系統(tǒng)。本期新建機組廠用電接線方案如下：主接線采用發(fā)電機－變壓器單元接線，發(fā)電機出口不裝設(shè)斷路器。每臺機組設(shè)1臺分裂繞組廠用工作變壓器。兩臺機組設(shè)1臺同容量的分裂變壓器作高壓起動/備用變壓器，起動/備用電源從廠內(nèi)220kV配電裝置引接。每臺機組設(shè)2段6kV母線。全廠設(shè)兩段6kV輸煤段母線A和B，兩段間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)相連，其中#56機6kV輸煤A段由6kV 5A段供電，#56機6kV輸煤B段由6kV 6A段供電。具體接線如圖1所示。

2 保安負荷統(tǒng)計

交流事故保安電源是指，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故或其他原因致使火電廠廠用電長期停電時，提供機組安全停機所必需的交流用電系統(tǒng)。該電廠保安負荷進行統(tǒng)計結(jié)果見表1。

3 保安電源方案

由于柴油發(fā)電機組具有系統(tǒng)獨立、可直接自起動、響應(yīng)迅速等特點，是最可靠的火力發(fā)電廠保安電源。根據(jù)本項目特點，保安電源考慮如下三種設(shè)置方案：

圖2 方案一接線示意圖（#6機組與#5機組接線方式相同）

圖1 廠用電接線方案

表1 保安負荷統(tǒng)計表

方案一（傳統(tǒng)接線方案）：按機組設(shè)置保安柴油發(fā)電機組，分別向本機組保安負荷供電，該方案接線如圖2所示。

該方案兩臺機組的保安電源系統(tǒng)完全獨立，每臺柴油發(fā)電機組功率按滿足本臺機組保安負荷容量及起動要求選擇，工作電源及柴油發(fā)電機間控制及閉鎖邏輯簡單。按表1的負荷統(tǒng)計結(jié)果，柴油發(fā)電機組功率應(yīng)大于858kW，容量應(yīng)大于998kVA?？紤]發(fā)電機組連續(xù)運行能力、首次加載能力、電動機啟動壓降等要求，初步選擇柴油發(fā)電機組為1200kW/1500kVA。根據(jù)DL/T 515-2014《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》附錄D提供的計算方法對柴油發(fā)電機組功率進行復(fù)核如下。

一是考慮發(fā)電機帶負荷啟動最大一臺電機短時過負荷能力校驗，校驗公式為：

該電廠最大電動機為汽機交流電動油泵，功率132kW，起動電流倍數(shù)取5.5，柴油發(fā)電機組短時過載倍數(shù)取1.5，計算結(jié)果為Se≥1199kVA。所選發(fā)電機滿足要求。

二是柴油機實際輸出功率復(fù)核。由于本項目海拔低于100m，最熱月平均氣溫27.1℃，根據(jù)制造廠反饋，發(fā)動機無需進行功率修正。

三是柴油機持續(xù)1h運行狀態(tài)下輸出功率校驗，校驗公式如下：

配合系數(shù)α取1.15，發(fā)電機效率η取0.95，計算結(jié)果為Px≥944kW，所選柴油發(fā)電機組滿足要求。

四是柴油機首次加載能力的校驗，制造廠保證的柴油發(fā)電機組首次加載能力不低于額定功率的50%，為此要求柴油機的實際輸出功率不小于2倍初始投入的起動有功功率，校驗公式如下：

表1中第1～12項負荷設(shè)置為首次加載負荷，總功率為283.2kW，起動電流倍數(shù)取5，起動功率因數(shù)取0.4，計算結(jié)果為Px≥1133kW，所選柴油發(fā)電機組滿足要求。

五是最大電動起動時母線上的電壓水平校驗，校驗公式如下：

該電廠最大電動機為汽機交流電動油泵，功率132kW，起動電流倍數(shù)取5.5，柴油發(fā)電機組暫態(tài)電抗取0.2，計算結(jié)果為Um=90%。所選發(fā)電機滿足要求。

方案二：按機組設(shè)置保安柴油發(fā)電機組，兩臺機組保安段設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩臺機組的保安電源互為備用，該方案接線如圖3所示。

圖3 方案二接線示意圖

圖4 方案三接線示意圖

當(dāng)全廠失電時，若#5柴油發(fā)電機正常投入，而#6柴油發(fā)電機組無法因故障投入運行，則聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，由#5柴油發(fā)電機組向#6機組的保安段供電，從而提高保安電源的可靠性。但是本方案兩臺柴油發(fā)電機組互為暗備用，每臺柴油發(fā)電機組容量除滿足本臺機組保安負荷容量及起動要求外，還需要考慮另外一臺機組的保安負荷容量及起動要求。根據(jù)表1統(tǒng)計保安負荷統(tǒng)計結(jié)果，并考慮柴油機配合系數(shù)等因素，若每臺柴油發(fā)電機組需按滿足兩臺機的全部保安負荷供電要求計算，則其單臺柴油機功率需達到1900kW，需選擇2000kW柴油發(fā)電機組，投資較高。

表2 保安電源接線方案對比

為減小投資，本方案考慮兩臺機組柴油發(fā)電機不同時備用。柴油發(fā)電機容量僅按滿足單臺機組保安負荷的需求計算，選擇1200kW，僅當(dāng)#5（#6）機組正常運行，#6（#5）機組失電時，將#5（#6）機組的柴油發(fā)電機作為#6（#5）機組的后備保安電源，保安母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)為手動投運，并設(shè)置閉鎖，避免出現(xiàn)一臺柴油機同時向兩臺機組保安負荷供電。

方案三：按機組設(shè)置保安柴油發(fā)電機組，分別向本機組保安負荷供電，另外設(shè)置一臺專用保安變壓器及保安PC段，為兩臺機組保安段提供備用電源，該方案接線見圖4。

本方案考慮設(shè)置一臺2500kVA保安PC變壓器，每臺機組2段保安MCC，共設(shè)置4回出線，分別接至#5（6）號機保安MCC A、B段。保安變壓器電源可取自老廠#3機組6kA 3A段11A柜備用間隔。該方案柴油發(fā)電機按單臺機組保安負荷選擇，無需增大柴發(fā)容量，但是需要新增保安變壓器、保安PC段及相關(guān)電纜。與方案二類似，由于本方案每段保安母線新增一路備用電源，控制及閉鎖邏輯復(fù)雜。上述三種方案對比見表2。

4 結(jié)語

相對于傳統(tǒng)保安接線方案（方案一），方案二通過兩臺機保安柴油發(fā)電機母線設(shè)置一回聯(lián)絡(luò)電路，即可使兩臺機組保安柴油機互為備用，進一步提高機組保安電源的可靠性。而對于方案三，投資較大且及控制相對復(fù)雜，另外新增保安變壓器電源引自#3機組6kV段，實際與高壓備用變壓器來自同一電源，對提高保安電源可靠性的效果有限。綜上所述，該電廠保安電源推薦采用方案二，即為每臺機組配置一臺保安柴油發(fā)電機組，每臺柴油發(fā)電機組容量選擇1200kW，兩臺機組保安段母線設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，增強機組保安電源可靠性。