发电厂电压等级的优化选择

韩愚非

（国核电力规划设计研究院有限公司）

摘要：本文结合新疆地区的实际工程，针对一级降压、二级降压、互为备用的接线方案，确定相应的厂用电压等级及接线方案，并对三种可行性方案进行了多方面综合对比分析，最终得出推荐方案，为今后同类型机组的方案选择积累了一定经验。

关键词：启/备电源；GCB；厂用电；电压等级

1.引言

发电厂厂用电系统是电厂的重要组成部分，厂用电系统的接线是否合理、厂用电电压的选择是否合适，对保证机组的安全连续运行、降低运行成本、节约投资等有着非常重要的作用。发电厂厂用电压等级的选择跟接线的方式有着密切的联系，所以在进行厂用电系统计算选择的同时，需要同时优化设计主接线形式。

结合某新疆电厂，规划装机容量为4×660MW，本期为电厂一期工程，拟建设2×660MW机组。根据系统专业资料，本期2台机组分别经双绕组变压器接入电厂新建的750kV配电装置，出线暂按2回考虑，接入附近变电站，电厂附近无法提供220kV及以下电压等级启/备电源。

2.启动/备用电源的引接方案及技术分析比较

根据接入系统报告：区域廊道资源稀缺，原则上特高压配套电源启备电源不建议单独从电网引接，推荐采用从750千伏升压站降压引接或从发电机出口引接方式。为此，本期启动/备用电源考虑如下三个方案：

方案A：不设发电机出口断路器（GCB），两台机组设1台750/6kV的启动/备用变压器。启/备电源由厂内新建750kV高压配电装置直接降压引接。

方案B：不设发电机出口断路器（GCB），两台机组设1台750/110kV的联络变和一台110/6kV的启动/备用变压器。厂内增设110kV配电装置，单母线接线，电源由厂内新建750kV高压配电装置的一条母线通过变压器降压获得，电厂启/备电源由110kV引接。

方案C：每台机均设发电机出口断路器（GCB），不设专用的高压厂用备用变压器，机组之间对应的高压厂用母线设置联络，互为事故停机电源。

2.1电源可靠性比较

方案A、B：启动/备用电源采用750kV引接，从一条母线上引接，远景可以从另一条母线上再引一路电源，电源可靠性较好。

方案C：不设置外部启动/备用电源，从另一台机组的高压厂用工作变压器低压侧厂用工作母线引接本机组的高压停机电源，机组之间对应的高压厂用母线设置联络，互为事故停机电源。此种接线方式下，每台机的高压厂用变压器容量需增大（考虑另一台机组的停机容量）。在《GB 50660-2011》中16.3.10条文说明中明确指出：此种引接方式牺牲了机组厂用的单元性和检修备用功能，设计中需谨慎采用。但根据华电设计导则B版第15.2.4条规定：对于750kV配电装置，当发电厂没有较低电压等级配电装置、且附近也没有接入较低电压线路的条件时，应在发电机出口装设断路器，高压厂用变压器应在断路器与主变压器之间引接，机组启动电源通过主变压器从电网取得，高压厂用变压器为有载调压变压器。2台机组的高压厂用工作变压器低压侧联络，高压厂用变压器容量应满足本台机组正常运行时的厂用负荷及另1台机组的事故停机负荷。

2.2变压器制造、运行可靠性

方案A：对于采用有载调压、直接由750kV降压至6kV的启/备变，在国内尚无运行业绩，经调研咨询，特变电工、西安变压器厂、天威保变均表示可以生产此类产品。

方案B：国内110kV启/备变已具有丰富的使用经验和制造业绩。启动/备用变压器基本上为空载状态，带负荷运行的时间很少，因此启动/备用变压器和配电设备故障率较低。750/110kV联络变，国内已有使用经验和制造业绩。

2.3方案比较分析

方案A、B：发电机出口不设GCB时，启备变不仅作为启动和停机的电源，而且还作为工作变压器事故或检修状态下的备用，因此对启/备变的可靠性要求高。

方案C：装设发电机出口断路器的优点：保护发电机；保护主变压器和高压厂用變压器；提高机组保护的选择性；提高厂用电系统的可靠性；保证同期操作的灵活、可靠；方便机组的试验、调试和维护

装设发电机出口断路器的缺点：增加了故障点；GCB价格及运行维护的问题；布置安装问题。

另外，由于实际工程应用偏少，运行经验尚显不足，同时，次接线牺牲了机组厂用电的单元性，并放弃了高压厂用工作变压器检修时可由高压备用变压器作为检修用的相关要求，可能造成机组在故障高压厂用工作变压器检修期间无法正常发电的局面。

2.4扩建方案分析

方案A：启动/备用电源采用750kV一条母线上引接，若扩建两台机组，可以从另一条母线上引电源供电扩建机组的启动/备用电源。

方案B：启动/备用电源采用750kV降压至110kV引接，联络变从一条母线上引接，若扩建两台机组，仍然可以从该110kV配电装置提供扩建机组的启动/备用电源，同时可以从另一条母线上再经过联络变引一路电源至110kV配电装置，增加电源的可靠性。

方案C：扩建机组仍可采用设发电机出口断路器，不设专用的高压厂用备用变压器，机组之间对应的高压厂用母线设置联络，互为事故停机电源的方案。

3.厂用电接线方案

根据负荷资料计算确定高厂变的容量，对于方案A、B，厂变容量为59/37-37MVA，对于方案C，高厂变容量选择为74/48-48MVA。

对应以上三种接线方案，经计算：

方案A：6kV一级电压，每机2段母线，6kV共设A、B两段母线，负荷均匀接在分裂变压器的2段上，两台机的高压厂用变不采用互为备用的方案。两台机组共设一台59/37-37MVA的分裂变压器作为启动备用电源。

方案B：6kV一级电压，每机2段母线，6kV共设A、B两段母线，负荷均匀接在分裂变压器的2段上，两台机的高压厂用变不采用互为备用的方案。两台机组共设一台59/37-37MVA的分裂变压器作为备用电源。

方案C：10kV一级电压，每机2段母线，设2段母线，负荷均匀接在分裂变压器的2段上。两台机的高压厂用变采用互为备用的方案。主厂房内10kV共设A、B两段母线。

4.结论

综上，对于本文中三种方案所述，从启/备电源的引接、高厂变的型式、开关设备的选型，以及高压电机、高压电缆等方面综合分析，均为可行性方案，方案A存在启/备变压器设备不成熟的问题，方案B存在经济性略低的问题，方案C存在接线成熟性的问题。综合比较，暂时推荐方案C，即高压厂用电电压采用10kV一级电压，每台机组设一台74/48-48MVA的高压厂用分裂变压器，设2段母线，负责给机组单元电负荷和公用负荷供电。