火电厂机组关停后厂用电系统改造思路与方案实例

赵清明，肖明伟

(华电淄博热电有限公司，山东 淄博 255054)

火电厂机组关停后厂用电系统改造思路与方案实例

赵清明，肖明伟

(华电淄博热电有限公司，山东 淄博 255054)

随着国家节能减排工作的深入开展，对高能耗的小型火电机组实施关停将是必然趋势。华电淄博热电有限公司三期“上大压小”扩建工程(2×330 MW)机组投产后，一期(2×71.5 MW)机组将关停。由于一期与二期(2×145 MW)机组在水、汽、煤、电系统均存在联系，且接带部分厂区内非生产用能，因此本文从安全、经济、平稳过渡等方面提出了一期机组关停后厂用电系统的改造思路和实际方案，并结合技术方案的具体实施过程总结出相关工程的管理方法和经验。

机组关停；厂用电系统；系统改造；平稳过渡

0 引言

华电淄博热电有限公司现装机950 MW，其中一期2×71.5 MW机组于1996年投产，二期工程2×145 MW机组于2003年投产，三期工程2×330 MW热电联产机组为“上大压小”扩建工程，分别于2012年和2013年投产发电，原一期工程2×71.5 MW机组于2014年全部退出运行。

一期机组关停后，需对上述系统厂用电进行重新规划和迁移，以满足其他机组运行和非生产用能的需要。

1 改造前厂用电系统运行方式

一期厂用6 kV系统采用机炉分段的接线方式，每台机组设1台容量12 500 kV·A的高压厂用变压器(以下简称高厂变)，高厂变电源接自发电机出口母线。2台机组设1台启动/备用变压器(容量12 500kV·A)作为备用电源。一期与二期机组公用输煤系统、燃油系统、化学制水系统、工业水(消防水)系统以及厂区照明、供暖系统、制冷系统的电源均接自一期厂用电系统，负荷涉及#1/#2输煤变压器(以下简称输煤变)、#1/#2照明变压器(以下简称照明变)、#1/#2化水变压器(以下简称化水变)、#1/#2低压厂用变压器(以下简称低厂变)、综合泵房变压器(以下简称泵房变)、#0低压备用变压器(以下简称低备变)等厂用变压器，总容量为5 000 kV·A左右。低压母线备用方式：#1/#2输煤变互为暗备用；#1/#2照明变正常一用一备；#1/#2化水变、#1/#2低厂变、综合泵房变由#0低备变实现明备用。

一期每台机组共设两段6 kV母线，运行方式如图1、图2所示。停运后厂用电系统由#0启备变倒送电源。#0启备变110 kV侧开关于1995年投入运行，为SW6-110I型少油开关，存在备品缺乏、液压机构渗漏等问题，可靠性降低，不宜长期运行。

2 改造方案及比对

2.1迁移负荷统计

因涉及的系统复杂、设备分散，一期机组关停后，需要对保留的厂用电负荷进行统计，明确迁移的容量和范围，具体数据见表1(表中，DCS为分散控制系统)。

2.2技术路线的选择

2.2.1 将负荷迁移至二期厂用电系统

二期#3/#4高厂变额定容量为20 000 kV·A，额定电流为837/1 833 A，在机组满负荷运行时负荷率达85%～90%，全部接纳一期转移的公用系统负荷将造成变压器基本满载运行。由于环保压力逐年增加，脱硫、脱硝等环保改造项目的开展，将进一步增加二期厂用系统的负荷，#3/#4高厂变将难以负担。二期6 kV厂用开关室配置真空开关间隔数量不足，不具备迁移多台低厂变的条件。二期低厂变共有#3/#4低厂变、#3/#4电除尘变压器(以下简称电除尘变)、空气压缩机变压器(以下简称空压机变)等5台，其备用电源由#1低备变明备用方式实现，如将一期变压器迁移至二期厂用6 kV母线，一段母线布置2～3台低厂变，#1低备变将无法代替多台变压器运行，会造成6 kV母线无法停电检修及事故状态下6 kV运行方式无法调整的问题。

图1 6 kV I 段系统

图2 6 kV II段系统

表1 迁移负荷统计

2.2.2 将负荷迁移至三期厂用电系统

三期2台机组设公用煤灰6 kV段两段母线，电源分别取自2台机组的主厂房6 kV工作段，两段母线设联络开关暗备用。每段工作电流按照480 A设计，正常运行电流为140 A左右，电源侧电流互感器变比为600/1，电源进线使用2根(3×185 mm2)电力电缆，同时具备4个真空断路器备用间隔、已配置变压器保护测控装置。一期机组关停后，#1/#2低厂变、#1化水变、#1/#2照明变等变压器的负荷将大大减少，空载损耗大，可以进行整合，减少运行变压器的台数，降低厂用电消耗[1]。因此二期公用煤灰6 kV段满足负荷迁移的电源需求，同时采用两路电源的方案，可实现分散设备负荷的集中管理，提高运行安全性[2]。

对比2个方案，减少现有保留变压器数量是必要的。技术方面方案2更具备可操作性，实施过程对运行机组的影响较小；迁移负荷内的厂区非生产用能和公用系统负荷将长期投运，迁移至三期厂用电系统可避免重复改造。经济性方面，由于二期和三期机组上网电价存在差异，分别为0.46元/(kW·h)及0.44元/(kW·h)，将以上负荷迁移至三期厂用电供电，可降低上网电价高的二期机组厂用电率，进一步增加经济效益[3]。

3 方案的确定和优化

在负荷迁移至三期厂用电系统煤灰6 kV段的技术路线确定后，从提高安全性、合理负荷分布情况、降低工程造价等方面综合评估，确定迁移改造方案如下。

新建400 V公用开关室，增加2台公用变压器及PC段，将#1/#2输煤变、#2化水变、综合泵房变负荷及其他变压器公用负荷逐一迁入后停运相应变压器、6 kV I/Ⅱ段母线及400 V I/Ⅱ段母线。

3.1高压厂用电系统

自三期煤灰6 kV A段6M04间隔、B段6M17间隔引接两路电源，作为400 V公用变电源。6M04，6M17间隔为真空断路器，额定电流1 250 A，电流互感器变比300/1，保护测控装置为变压器型。敷设2根ZRC-YJV22 3×120 mm26.0/10 kV电缆作为电源电缆。

3.2低压厂用电系统

(1)新建400 V公用开关室的选址。各负荷点分布情况如图3所示，由于公用负荷分布较分散，新建开关室选址困难，且需配套接地网、电缆沟等附属设施，利用原一期电除尘开关室，其地理位置距主厂房及各开关室相对居中，与主电缆沟直接相连，利于施工，可节约新建开关室及电缆投资。原电除尘段上所接设备已基本停运，需保留的灰浆泵、冲地泵电源可预留开关间隔在改造后接入，开关室内负荷面积满足改造安装要求。

图3 各负荷点分布情况

(2)400 V公用开关室配置方案。将原盘柜拆除，安装2台干式变压器，额定容量1 600 kV·A，低压侧PC段配置两段母线，母线间设联络开关，2台变压器互为暗备用，手动切换。低压厂用电源采用中性点直接接地系统，由于迁移改造后设备相对集中，只设400 V PC段，配置进线柜2面，联络开关柜1面，负荷为160 A及以上的间隔10个，160 A以下的间隔(抽屉)20个，考虑适度备用，增加16面低压开关柜。停运#1/#2照明变、#1/#2低厂变、制砖厂变压器，将负荷逐一迁入并合理分配，使变压器运行处于最佳经济负载状态[4]。

在400 V公用段分两段各配置1台1 600 A框架断路器，作为#1/#2输煤段电源，改造原变压器低压侧电源进线开关与400 V公用段开关相配合，停运#1/#2输煤变，母线备用方式不变。

在400 V公用段分两段各配置2台1 600 A框架断路器，作为#2化水段、综合泵房段两路电源，#1化水段与#2化水段直连，停运#1化水变、#2化水变、综合泵房变，保留原变压器低压侧工作、备用进线开关和备自投装置，通过备自投装置实现母线备用，改造后电气系统如图4所示。

3.3控制系统方案

在400 V公用开关室配置直流分电屏一面，自网控室直流屏取2路电源。配置2套iPACS-5774型公用变综合测控装置、2套iPACS-5771型公用PC测控装置(I/O单元及相应的输入、输出继电器)、1台iPACS-5792通信管理装置，测控单元以开关间隔为对象，直接与一次设备互连，进行实时数据采集和处理。通过电压互感器(TV)、电流互感器(TA)采集交流电流、电压等信号。通过一次设备辅助接点采集开关设备位置、工作状态等信息，对开关实施分合控制。具备报警处理、事件顺序记录和事故追忆功能，便于异常事件的分析和防范[5]。改造后电气设备一次系统接线如图5所示。

图4 400 V公用段系统配置

图5 改造后电气设备一次系统接线

4 改造方案实施

根据关停后相关文件要求制定厂用电改造综合进度计划，包括前期准备、设计出图、设备招标、分阶段施工、验收流程等，根据重要程度和迁移难度逐步完成负荷的迁移工作。

编制施工质量监督计划，包括变压器及配电盘柜设备安装、电缆敷设及接线、直流分电屏安装、监控系统安装和调试、变压器电源侧设备改造、变压器试验及送电、各支路电源接入等，明确质量验收标准，保证改造施工质量。

由于各支路电源需停电迁移，涉及运行机组和非生产用能，需对电源迁移过程中影响的设备和处理方案进行超前谋划。以此次改造为例，综合办公楼动力箱涉及办公用电和核心机房电源(厂区网络、上报数据、环保上传数据等)。网控楼动力箱涉及远动机房电源(调度曲线、自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)、同步相量测量装置(PMU)、远程测控终端(RTU)系统)、各类供热关口表计、二期工业水和输煤系统等，特建立公用电气设备电源迁移工作联系机制，明确停电部位、时间、工期、配合部门和原则，做好迁移过程中各部门及专业间的配合工作。

(1)涉及对外联系或报送数据的设备，优化改造方案，控制停电时间最短。对涉网的设备提前两个工作日向调度部门提出申请。网络恢复后补录各系统数据、值班记录等。

(2)对迁移过程影响在运机组运行安全的设备或系统，进行风险分析并制定预案、措施，包括二期点火油泵停运、工业水泵停运、化水系统停运时供热应急措施。

(3)通过改造工作联系单将停电迁移计划提前发至相关配合部门并按时提报停电申请，组织好现场施工人员及进度，尽量缩短停电时间。

(4)对停电涉及厂内生活的设备(如生活水泵)提前进行公示。

(5)对不明确电源的设备进一步排查，保证停电范围的正确性。

(6)停电涉及的对外计量关口表计提前进行现场确认并记录。

(7)输煤系统电源迁移前调整好接卸和上煤方式，输煤照明系统停运时加装必要的临时照明或配备移动照明设备。

5 结束语

火电厂机组关停后原厂用电涉及公用系统及非生产用能，牵涉面广，需对改造前运行方式、迁移负荷做好充分的梳理统计，综合考虑安全性和经济性，制定合理的改造方案，改造过程中做好施工质量验收和停电负荷迁移的组织协调工作。华电淄博热电有限公司一期机组关停后厂用电系统的改造实例，做到了技术合理、投资经济、运行安全，积累了同类型改造的技术、管理和施工经验，在行业内起到了很好的尝试与示范作用。

[1]王青春，袭奂毅，肖勇，等.火电厂低压厂用电源优化改造[J].内蒙古电力技术,2014,32(1):76-79.

[2]王利军.发电厂厂用电系统电气运行方式优化改造[J].内蒙古电力技术,2015,33(4):55-58.

[3]马传江，尹建州.发电厂6 kV厂用电互联改造实践[J].电工技术,2014(4):61-62.

[4]杨可.380 V厂用电系统优化[J].华电技术,2011(11):41-43,46.

[5]王志伟.火力发电厂厂用电监控系统应用方式的探讨[J].广西电力工程,2012(2):90-92.

(本文责编：齐琳)

2017-04-11；

:2017-05-08

TM 63

：B

：1674-1951(2017)06-0032-05

赵清明(1963—)，男，山东青岛人，高级工程师，从事发电厂生产管理方面的工作(E-mail:zhqm@qingdaonews.com)。

肖明伟(1985—)，男，山东济南人，工程师，从事发电厂电气生产管理方面的工作(E-mail:xmwsdu@163.com)。