大唐阜新煤制天然气项目电力系统方案优化

张华锋，武云福，王洪伟，刘永建，3

（1 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司，辽宁阜新123000；2 辽宁省煤制天然气工程技术研究中心，辽宁阜新123000；3 辽宁省煤制天然气工程研究中心，辽宁阜新123000；4 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司企业博士后科研基地，辽宁阜新123000）

辽宁大唐国际阜新煤制天然气项目 （以下简称为“煤制天然气项目”）自备电厂配置7×470 t／h高压锅炉＋2×50 MW高压双抽汽轮机＋3×30 MW抽背机的装机方案 （锅炉8台，1台备用）。原设计的电气主接线方案为，煤制天然气项目用户专用220 k V变电所220 k V配电装置采用双母线接线，220 k V配电装置设2台180 MVA降压变压器，降压至35 k V配电装置，35 k V配电装置为单母线分段，两段之间设置母联开关。35 k V配电装置出线将分别向煤制天然气厂区若干变电所和首站变电所提供电源。设置4台起动／备用变压器，由220 k V屋外配电装置供电。220 k V屋外配电装置引出2回接入220 k V系统，作为机组起动／备用电源。220 k V变电所将发电机输出电压10.5 k V升压至220 k V，接入辽宁电网，幷为动力岛提供6 k V电源，同时将电压降至35 k V；化工区设35 k V变电所一座，将电压降至10 k V；在用电负荷中心设置10 k V开闭所，分别为水源地、化工区各装置和首站提供电源。每个开闭所均采用双回路电源供电。

1 取消5台10／6 k V变压器，节省投资412万元。

原设计方案中动力岛厂用电负荷是通过5台25 MVA×2＋20 MVA×3的10／6 k V变压器接入发电机与升压变压器低压侧10 k V母线。存在问题如下。①10 k V和6 k V都属于同等电压标准等级，5台10／6 k V变压器属多余层次。②加装10／6 k V变压器，容量分别是20 MVA、25 MVA，未来用电负荷受限。③加装变压器增加故障点，影响系统安全、稳定运行。④加装5台变压器 （2台25 MVA、3台20 MVA）、5台断路器及土建设施，增加投资。

通过优化电压等级，取消5台10／6 k V变压器和5台6 k V短路器开关及相关土建设施，节省投资412万元。

2 取消4台220／6.3 k V启动／备变压器，节省投资2000万元

原设计方案中，动力岛5台发电机需要9回220 k V接入点。其中包括5台主变压器，4台220／6 k V起动／备用变压器。存在问题如下。

（1）《辽电发策【2009】971号文件》和《阜新220 k V煤制气输变电工程可行性研究报告审定稿》没有设计起动／备用变压器位置，4台220／6 k V起动／备用变压器没有地方接。因此，设计院无法往下进行设计，直接影响设计进度。

（2）加装4台220／6 k V起动／备用变压器，增加了220 k V电网的故障率。

（3）加装4台220／6 k V起动／备用变压器，增加投资。预计每套增加投资500万元，总投资增加2000万元。

经对自备电厂高压厂用电源和高压厂用备用或启动／备用电源调研，编写调研报告，决议取消220／6.3 k V启动／备变压器3台20 MVA、1台25 MVA。预计每套节省投资500万元，总计减少投资2000万元，使系统更安全、更可靠。

3 取消35 k V电压等级、强化66 k V网架结构、节约投资1.053亿元

原设计方案中化工区设有4台220／38.5 k V变压器，每台变压器容量暂为180 MVA。本期设置2个35 k V配电装置，每个配电装置内设2台变压器分段运行，35 k V配电装置推荐采用户内手车式铠装封闭开关柜设备。

原设计方案中化工区根据计算负荷和总图布置全厂设置七座35／10.5 k V配变电所。空分装置附近设置两台容量均为10 MVA变电所；一期净化装置附近设置两台容量均为16 MVA变电所；二期净化装置附近设置两台容量均为16 MVA变电所；三期净化装置附近设置两台容量均为16 MVA变电所；一期煤气化装置附近设置两台容量均为31.5 MVA变电所；二期煤气化装置附近设置两台容量均为31.5 MVA变电所；三期煤气化装置附近设置两台容量均为31.5 MVA变电所。

原设计存在如下问题：38.5 k V与66 k V属于同类电压等级，增加电压等级层次、增加设备、增加节点、增加故障点、增加投资。

（1）为保证电力系统方案更趋合理、投运后更加安全、可靠、节能、经济，经与设计院协商，赞同取消35 k V电压等级，减少4台220／38.5 k V变压器、4套220 k V开关设备、4套设备的土建工程，预计节省投资1180万元×4＝0.472亿元。同时利用阜新供电局提供的4条66 k V电源，新建一座66 k V开闭所，采用线路－－66／10 k V变压器组供电方式为化工区供电。原来设计7座35 k V变电所改为7座66 k V变电所，66 k V侧不设进线、母联、出线、PT等一次设备，减少66 k V设备7×7＝49台套及7座变电所66 k V侧土建工程，节省投资0.083×7＝0.581亿元。线路－－变压器组采用光纤纵差保护。该方案简捷、减少故障点并减少投资。本项预计节省投资0.472＋0.581＝1.053亿元。

（2）66 k V开闭所按室内设计，选用GIS金属封闭开关设备，元件全部密封不受环境干扰，确保设备安全运行。

（3）66 k V开闭所馈出电缆分别布置在管廊的两侧，甲、乙线分开，互不影响安全供电。

（4）变电所综合自动化系统集保护、控制、监测、通讯为一体。为确保实现数据远传，与上级变电所或调度所进行通讯联系及传送有关信息，需对通信管理单元和网络交换机及其它通信设备进行统一采购 （保证自动化系统的兼容性）。

（5）经过与相关部门协商，建议二、三期负荷进行优化，66／10 k V变电所进行合并，减少项目投资。

期间，电气设计方案技术联络16人次，设计技术审查28人次，技术谈判39人次，优化设计方案，取消35 k V、6 k V两个电压等级，为公司节省投资1.295亿元。

4 结 论

煤制天然气项目电气系统方案的优化，对建设大型煤制天然气装置、实现清洁生产有借鉴意义，该优化方案符合相关化工电气设计规范。