厂用电系统研究与切换方法探讨

李玉涛

[摘要]发电厂厂用电系统是发电厂的重要组成部分，对发电厂厂用电系统及其切换方法进行研究，希望能对改进发电厂的生产有所帮助。

[关键词]厂用电系统 切换方法 高压 低压

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0220023－01

厂用电系统是发电厂的重要组成部分，本文主要分析了厂用电系统的接地，负荷优化和切换等。

一、厂用电系统接地

厂用电系统接地在理论和实践上主要分为高压和低压两种条件。高压厂用电系统接地方式涉及发电厂的安全运行、供电连续性等重要问题，同时在专业技术方面还涉及厂用电系统过电压与绝缘配合、继电保护、地设计等诸多领域。发电厂高压厂用电系统中性点最常见的接地方式有：①经消弧线圈接地；②不接地；③直接接地；④经中阻电阻接地。根据相关国家标准和行业标准中提到的低压配电系统共有3种接地型式，并分为5种接地系统接地型式：TN，TT，IT。接地系统：TN-CTN-C-STN-S（总称TN系统）TT，IT。第一个字母用来表示配电系统的接地关系即：T电源端有一点直接接地；I电源端所有带电部分与地绝缘，或有一点经阻抗接地。第二个字母用来表示电气装置外露可导电部分与地的关系，即：N装置外露可导电部分与配电系统的接地点直接电气上连接，在交流电系统中，这个接地点通常是中性点；T装置外露可导电部分对地直接电气上连接，但这种连接与配电系统的任何接地点无关。TN-C系统宜用于三相负荷比较平衡，电路中三次谐波电流不大，并有专业人员维护管理的一般性工业厂房和场所。TN-C-S系统宜用于以TN-C系统为主的工业厂房和场所中某些不宜使用TN-C系统的局部区域的、分散的装有重复接地设施的建筑物。TN-S系统宜用于单相负荷比较集中的科研试验部门，产生三次谐波电流的设备比较多的场所，设有变电所的高层建筑、对系统接地型式无特殊要求的设有精密电子设备和数据处理设备的场所，以及对防火、防爆有要求的场所。TT系统宜用于由当地供电部门以低压配电系统供电和远离变电所的建筑物、对接地要求高的精密电子设备和数据处理设备的场所，以及对环境有防火、防爆要求的场所。IT系统宜用于某些对不间断供电要求高的场所和对环境有防火、防爆要求的场所。

二、厂用电系统负荷优化

厂用电系统负荷转移法是在对厂用电系统正常、异常和事故工况下的用电潮流进行测算后，按照厂用电供电可靠性100%和来自系统的外购电量最小的原则进行设计优化的极佳选择。该方法在部分发电厂的厂用电系统优化中得到了应用，显著地减少了外购电量，并使厂用电系统运行的方式更加灵活。举例如下：某厂一次设备接线如图所示。原厂用电系统接线为典型设计方式：正常2台机组运行时机组各带本机厂用负荷，高备变带6KV备用段所有公用负荷，并做2台机组的备用电源。任1台机组停机时，通过厂用电快切装置将其厂用电切至高备变带，可见，高备变在正常运行中不仅带大量的公用负荷，而且任1台机组停机时高备变还带该机的检修负荷。由于6KV备用段带有输煤、化水、主厂房公用和灰浆泵等公用负荷，故在机组运行中高备变不允许停运，从而使高备变的停运检修极为困难。

通过加装两套快切装置并对安装前后的数据进行分析得出负荷转移优化方案如下：输煤段开关M6A、1号化水变高压侧开关H61由6KV备用OA段段备用开关→6K VIIA段备用开关；输煤段开关M6B、2号化水变高压侧开关H62由6KV备用OB段→6KV IB段备用开关；1号公用变高压侧开关G61由6KV备用OA段→6KV IA段段备用开关。2号公用变高压侧开关G62由6KV备用OB段6KV IIB备用开关。改造后的输煤段、化水段和主厂房公用段运行方式不变，正常仍分段运行，母联开关在备用状态。改造后2台机组运行时高备变正常的负荷由1.8MW降至0.7MW左右。此次改造的总费用约70万元，但通过此次优化单机运行时每小时节约外购电费1000元以上，2台机组年运行小时为6000h的情况下改造后的系统较原系统年节约外购电费约300万元，优化改造资金回收年限为0.2a，取得了十分可观的经济效益。

三、厂用电系统切换

目前厂用电切换技术已非常成熟、可靠；对于不同电网系统由于其发、输电系统的特殊性，厂用电切换在两个不同电网之间进行，这为机组在启、停过程中厂用电的切换带来很大的困难。为此必须在原设计的基础上，利用厂用电功能在DCS中实现的优势，通过大量的试验研究予以改进和实施，以解决不同电网系统电厂厂用电的切换问题。如以阳城电厂为例，其机组采用专线为江苏电网输电，而机组的备用电源由山西电网提供， 阳城电厂是山西省专厂、专线、专供江苏省的燃煤发电厂，该厂6×350MW发电机组，通过500kV的超高压输电线路与江苏电网连接，而机组的备用电源由山西电网提供，机组启动后必须转入自带厂用电运行，这种结构的发电、输电系统在全国尚属首例。这样，由于两个电网之间不能并列运行，而且两网之间的参数及动态模型的不确定性，为机组在启、停过程中厂用电的切换带来很大的困难，因此，厂用电切换是该厂严重的安全问题。（1）原设计在机组启动过程中，先由山西电网提供厂用电源，机组并网时，先通过第一次同期，汽轮机DEH控制系统通过转速控制回路自带厂用电运行，再通过第二次同期与江苏电网并列。但这一过程全部的参数无法确定，我们借助阳城电厂在首台机组试运前期与山西网并列的有利条件，进行了反复的模拟试验，确定了汽轮发电机组切换过程中的动态特性和全部转动机械暂时失电的动态特性以及机组厂用组合负荷状态，最终确定了相关的切换方案。（2）原设计在机组停运过程中，设计思路是机组首先降负荷到逆功保护动作与江苏电网解列后，汽轮机在转速控制回路自带厂用电运行，再启动同期装置与山西电网同期，将厂用电正常切换到山西电网后发电机解列. 这种厂用电切换方式必然造成厂用电中断时间较长，转动机械停运，特别是保安设备停运，危及机组的安全。为此，采用“设备操作功能块”构成了“厂用电瞬间失电恢复后设备自启动”功能。这样对于操作电源采用直流系统或不停电电源的转动机械（如6kV电机和汽机侧380V低电压机），采用该方案通过在山西电网多次厂用电切换模拟试验，有效解决了这一问题。

参考文献：

[1]沈建雷，大型发电厂厂用电系统的分析探讨，华东电力，2004，(10).

[2]李柏新、王宏涵、马骥，厂用电切换的安全可靠性探讨，黑龙江电力，2005，(05).

[3]林敏辉、阮俊豪，湄洲湾电厂厂用电切换方式及其改进，电气应用，2006，(04).

[4]B&R“掌控”奥地利最大的生物发电厂，自动化仪表，2006，(05).

[5]田家庵发电厂试用以煤代油新技术，河北电力技术，2005，(03).

[6]单正阜，厂用电切换的安全可靠性探讨. 电力安全技术，2001，(03).