燃气—蒸汽联合循环电厂电气主接线设计优化分析
2014-09-29彭波涌刘德宏
彭波涌+刘德宏
摘 要：某燃机电厂建设2×200MW级燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，采用西门子SGT5-2000E机型，多轴配置，220kV室内GIS，设计按常规采用了单元制电气主接线方式。根据项目特点，通过技术经济比较结合项目实际情况，对原设计进行了优化，推荐采用燃机主变和汽机主变合并，增加汽发发电机出口断路器，全厂设置一台启备变的扩大单元接线方案。
关键词：燃气-蒸汽联合循环；三绕组变压器；电气主接线；分析
引言
随着国家对环境治理的力度加大，大量的环保、高效的燃机供热电厂替代了燃煤供热电厂的建设。优化燃机电厂电气主接线，能起到优化厂区总平布置，节省项目总造价的目的，同时可为后续同类电厂项目建设提供参考。
1 电气主接线常规设计
常规设计方案：燃机发电机和汽机发电机均采用发电机-变压器单元接线，接入厂内220kV屋内GIS配电装置，设置启备变，不装设发电机出口断路器，每套机组设置一台高厂变接于燃机发电机出口。
电气主接线中设置了两台燃机主变、两台汽机主变、两台高厂变、一台启备变，共7台变压器。燃机电厂的特点决定了其主厂房布置紧凑，当高压变压器数量较多时，给总图布置带来一定的困难，甚至会以牺牲经济性来满足设备的布置。为此，在保证电厂系统的安全性、可靠性、稳定性的前提下，优化设计显得意义重大。
2 电气主接线设计优化
燃气-蒸汽联合循环机组的启、停机方式，是燃气机组先启动运行后启动汽发机组运行，停机顺序是先停运汽发机组后停运燃发机组。结合燃气-蒸汽联合循环机组的运行特点，可优化主变压器，采用燃发与汽发共用一台三绕组升压变压器的扩大单元接线方式。燃发容量较大，出口电压18kV，接于三绕组变的18kV中压绕组，经该变压器高压侧断路器并网接入系统。汽发容量较小，出口电压10.5kV，设置发电机出口断路器，从此处并网接入三绕组变压器低压绕组进入电网。
汽发出口电压为10.5kV电压等级，与常规6kV高压厂用系统电压级差不大，且高压厂用负荷较少。为此，可优化取消高厂变，高压厂用电直接采用10.5kV电压等级，串联限流电抗器以保证高压厂用电系统短路电流在安全范围内。
3 技术经济分析比较
3.1 优化后方案的优点
（1）优化后的方案采用了2台三绕组变压器替代原4台双绕组变压器，为此全厂仅有3台高压变压器，大大缩减了变压器的布置面积，节省了二个升压站GIS间隔，节约了厂区用地面积，经计算优化后方案占地面积由原占地1800m2，降到700m2，节约1100m2，节地优化效果明显。
（2）变压器损耗也明显降低，经测算由原方案的负载（空载）：1738（347）kW损耗降到负载（空载）：1290（255）kW，节能效果明显。
（3）汽发装设发电机出口断路器（GCB）作为汽发并网点，使厂用电源切换次数大大减少，有效地提高了发电厂安全可靠性，同时这也使得厂用电的操作、运行大大简化；能提高汽发保护的选择性和清除故障的快速性，从而提高机组运行的安全、可靠性；简化了汽发同期操作，便于检修和调试。
3.2 优化后方案的缺点
（1）对三绕组主变可靠性要求更高，如出现故障，将导致燃发、汽发均停运。
（2）厂用电系统改为10kV后，相应的高压电缆、高压电动机、低厂变等成本有所增加。
3.3 经济性分析比较（见表1）
3.4 综合比较表（见表2）
表2 综合分析比较表
4 结束语
综上所述，在对原设计方案进行优化后，节省设备直接投资约1293万元，节省高压变压器占地面积约1100m2，降低变压器能耗约负载（空载）：448（92）kW，优化效果明显。
对类似本工程的多轴配置的燃气-蒸汽联合循环项目工程，由于发电机台数多，且单台发电机容量较小、厂区布置占地面积有限等特点，对电气主接线方式进行优化，采用发电机扩大单元接线，这样可以减少升压变压器的台数，减少高压配电装置间隔的数量，既利于简化厂区布置，节约占地，同时又可节约燃机电厂的建设初投资。
参考文献
[1]电力工程电气设计手册[S].
[2]DL5000-2002.火力发电厂设计技术规程[S].
[3]DL/T 5174-2003.燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定[S].
作者简介：彭波涌（1974-），男（汉族），本科，工程师，从事大型火电厂、燃机电厂的建设管理工作。endprint
摘 要：某燃机电厂建设2×200MW级燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，采用西门子SGT5-2000E机型，多轴配置，220kV室内GIS，设计按常规采用了单元制电气主接线方式。根据项目特点，通过技术经济比较结合项目实际情况，对原设计进行了优化，推荐采用燃机主变和汽机主变合并，增加汽发发电机出口断路器，全厂设置一台启备变的扩大单元接线方案。
关键词：燃气-蒸汽联合循环；三绕组变压器；电气主接线；分析
引言
随着国家对环境治理的力度加大，大量的环保、高效的燃机供热电厂替代了燃煤供热电厂的建设。优化燃机电厂电气主接线，能起到优化厂区总平布置，节省项目总造价的目的，同时可为后续同类电厂项目建设提供参考。
1 电气主接线常规设计
常规设计方案：燃机发电机和汽机发电机均采用发电机-变压器单元接线，接入厂内220kV屋内GIS配电装置，设置启备变，不装设发电机出口断路器，每套机组设置一台高厂变接于燃机发电机出口。
电气主接线中设置了两台燃机主变、两台汽机主变、两台高厂变、一台启备变，共7台变压器。燃机电厂的特点决定了其主厂房布置紧凑，当高压变压器数量较多时，给总图布置带来一定的困难，甚至会以牺牲经济性来满足设备的布置。为此，在保证电厂系统的安全性、可靠性、稳定性的前提下，优化设计显得意义重大。
2 电气主接线设计优化
燃气-蒸汽联合循环机组的启、停机方式，是燃气机组先启动运行后启动汽发机组运行，停机顺序是先停运汽发机组后停运燃发机组。结合燃气-蒸汽联合循环机组的运行特点，可优化主变压器，采用燃发与汽发共用一台三绕组升压变压器的扩大单元接线方式。燃发容量较大，出口电压18kV，接于三绕组变的18kV中压绕组，经该变压器高压侧断路器并网接入系统。汽发容量较小，出口电压10.5kV，设置发电机出口断路器，从此处并网接入三绕组变压器低压绕组进入电网。
汽发出口电压为10.5kV电压等级，与常规6kV高压厂用系统电压级差不大，且高压厂用负荷较少。为此，可优化取消高厂变，高压厂用电直接采用10.5kV电压等级，串联限流电抗器以保证高压厂用电系统短路电流在安全范围内。
3 技术经济分析比较
3.1 优化后方案的优点
（1）优化后的方案采用了2台三绕组变压器替代原4台双绕组变压器，为此全厂仅有3台高压变压器，大大缩减了变压器的布置面积，节省了二个升压站GIS间隔，节约了厂区用地面积，经计算优化后方案占地面积由原占地1800m2，降到700m2，节约1100m2，节地优化效果明显。
（2）变压器损耗也明显降低，经测算由原方案的负载（空载）：1738（347）kW损耗降到负载（空载）：1290（255）kW，节能效果明显。
（3）汽发装设发电机出口断路器（GCB）作为汽发并网点，使厂用电源切换次数大大减少，有效地提高了发电厂安全可靠性，同时这也使得厂用电的操作、运行大大简化；能提高汽发保护的选择性和清除故障的快速性，从而提高机组运行的安全、可靠性；简化了汽发同期操作，便于检修和调试。
3.2 优化后方案的缺点
（1）对三绕组主变可靠性要求更高，如出现故障，将导致燃发、汽发均停运。
（2）厂用电系统改为10kV后，相应的高压电缆、高压电动机、低厂变等成本有所增加。
3.3 经济性分析比较（见表1）
3.4 综合比较表（见表2）
表2 综合分析比较表
4 结束语
综上所述，在对原设计方案进行优化后，节省设备直接投资约1293万元，节省高压变压器占地面积约1100m2，降低变压器能耗约负载（空载）：448（92）kW，优化效果明显。
对类似本工程的多轴配置的燃气-蒸汽联合循环项目工程，由于发电机台数多，且单台发电机容量较小、厂区布置占地面积有限等特点，对电气主接线方式进行优化，采用发电机扩大单元接线，这样可以减少升压变压器的台数，减少高压配电装置间隔的数量，既利于简化厂区布置，节约占地，同时又可节约燃机电厂的建设初投资。
参考文献
[1]电力工程电气设计手册[S].
[2]DL5000-2002.火力发电厂设计技术规程[S].
[3]DL/T 5174-2003.燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定[S].
作者简介：彭波涌（1974-），男（汉族），本科，工程师，从事大型火电厂、燃机电厂的建设管理工作。endprint
摘 要：某燃机电厂建设2×200MW级燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，采用西门子SGT5-2000E机型，多轴配置，220kV室内GIS，设计按常规采用了单元制电气主接线方式。根据项目特点，通过技术经济比较结合项目实际情况，对原设计进行了优化，推荐采用燃机主变和汽机主变合并，增加汽发发电机出口断路器，全厂设置一台启备变的扩大单元接线方案。
关键词：燃气-蒸汽联合循环；三绕组变压器；电气主接线；分析
引言
随着国家对环境治理的力度加大，大量的环保、高效的燃机供热电厂替代了燃煤供热电厂的建设。优化燃机电厂电气主接线，能起到优化厂区总平布置，节省项目总造价的目的，同时可为后续同类电厂项目建设提供参考。
1 电气主接线常规设计
常规设计方案：燃机发电机和汽机发电机均采用发电机-变压器单元接线，接入厂内220kV屋内GIS配电装置，设置启备变，不装设发电机出口断路器，每套机组设置一台高厂变接于燃机发电机出口。
电气主接线中设置了两台燃机主变、两台汽机主变、两台高厂变、一台启备变，共7台变压器。燃机电厂的特点决定了其主厂房布置紧凑，当高压变压器数量较多时，给总图布置带来一定的困难，甚至会以牺牲经济性来满足设备的布置。为此，在保证电厂系统的安全性、可靠性、稳定性的前提下，优化设计显得意义重大。
2 电气主接线设计优化
燃气-蒸汽联合循环机组的启、停机方式，是燃气机组先启动运行后启动汽发机组运行，停机顺序是先停运汽发机组后停运燃发机组。结合燃气-蒸汽联合循环机组的运行特点，可优化主变压器，采用燃发与汽发共用一台三绕组升压变压器的扩大单元接线方式。燃发容量较大，出口电压18kV，接于三绕组变的18kV中压绕组，经该变压器高压侧断路器并网接入系统。汽发容量较小，出口电压10.5kV，设置发电机出口断路器，从此处并网接入三绕组变压器低压绕组进入电网。
汽发出口电压为10.5kV电压等级，与常规6kV高压厂用系统电压级差不大，且高压厂用负荷较少。为此，可优化取消高厂变，高压厂用电直接采用10.5kV电压等级，串联限流电抗器以保证高压厂用电系统短路电流在安全范围内。
3 技术经济分析比较
3.1 优化后方案的优点
（1）优化后的方案采用了2台三绕组变压器替代原4台双绕组变压器，为此全厂仅有3台高压变压器，大大缩减了变压器的布置面积，节省了二个升压站GIS间隔，节约了厂区用地面积，经计算优化后方案占地面积由原占地1800m2，降到700m2，节约1100m2，节地优化效果明显。
（2）变压器损耗也明显降低，经测算由原方案的负载（空载）：1738（347）kW损耗降到负载（空载）：1290（255）kW，节能效果明显。
（3）汽发装设发电机出口断路器（GCB）作为汽发并网点，使厂用电源切换次数大大减少，有效地提高了发电厂安全可靠性，同时这也使得厂用电的操作、运行大大简化；能提高汽发保护的选择性和清除故障的快速性，从而提高机组运行的安全、可靠性；简化了汽发同期操作，便于检修和调试。
3.2 优化后方案的缺点
（1）对三绕组主变可靠性要求更高，如出现故障，将导致燃发、汽发均停运。
（2）厂用电系统改为10kV后，相应的高压电缆、高压电动机、低厂变等成本有所增加。
3.3 经济性分析比较（见表1）
3.4 综合比较表（见表2）
表2 综合分析比较表
4 结束语
综上所述，在对原设计方案进行优化后，节省设备直接投资约1293万元，节省高压变压器占地面积约1100m2，降低变压器能耗约负载（空载）：448（92）kW，优化效果明显。
对类似本工程的多轴配置的燃气-蒸汽联合循环项目工程，由于发电机台数多，且单台发电机容量较小、厂区布置占地面积有限等特点，对电气主接线方式进行优化，采用发电机扩大单元接线，这样可以减少升压变压器的台数，减少高压配电装置间隔的数量，既利于简化厂区布置，节约占地，同时又可节约燃机电厂的建设初投资。
参考文献
[1]电力工程电气设计手册[S].
[2]DL5000-2002.火力发电厂设计技术规程[S].
[3]DL/T 5174-2003.燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定[S].
作者简介：彭波涌（1974-），男（汉族），本科，工程师，从事大型火电厂、燃机电厂的建设管理工作。endprint
