1000MW机组高压厂用电接线的优化

张延林，王 鹏，廉 永，贺宗凯，夏 威

(1.国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心, 河南 郑州 450000；2. 国家电投集团河南电力有限公司沁阳发电分公司, 河南 焦作 454150；3.郑州豫中能源有限责任公司，河南 郑州 450000)

1000MW机组高压厂用电接线的优化

张延林1，王 鹏1，廉 永2，贺宗凯2，夏 威3

(1.国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心, 河南 郑州 450000；2. 国家电投集团河南电力有限公司沁阳发电分公司, 河南 焦作 454150；3.郑州豫中能源有限责任公司，河南 郑州 450000)

根据超超临界火电厂工程的特点，结合用电负荷情况，从短路电流、电压要求及设备费用等方面，对高压厂用电采用10kV一级或6kV一级接线方案进行了技术经济比较。结果表明，厂用电系统采用10kV一级电压方案，具有明显优势。

1000MW；厂用电；电压等级

发电厂厂用电系统是电厂的重要组成部分，合理的厂用电接线对于保证机组的安全连续运行，降低厂用电率，方便操作和维护，节省投资有着重要的意义。1000MW燃煤机组出力大，煤耗小、厂用电率相对低，但厂用高压电动机数量多，单台容量大，通过对不同电压等级和接线的厂用电方案进行技术经济比较，确定最佳的接线方案。

1 工程概况

1.1电气主接线

2台1000MW燃煤机组均以发变组单元接线接入厂内500kV配电装置；500kV出线2回；厂内500kV配电装置采用一个半断路器接线[1]；不装设发电机出口断路器；设置1台启备变，其电源由厂内500kV母线引接。

1.2高压负荷构成

1000kW以上的电动机见表1，1250kVA以上的干式变见表2。

2 厂用电电压规定

2.1母线电压波动范围

《火力发电厂厂用电设计技术规程》(DL/T5153-2014)第5.3.1条规定[2]：在正常的电源电压偏移和厂用负荷波动的情况下，厂用电各级母线的电压偏移宜不超过额定电压的95%～105%。

2.2启动时的母线电压

单台最大容量电动机和成组电动机自起动时都会造成母线电压的大幅度下降，但应满足《火力发电厂厂用电设计技术规程》(DL/T5153-2014)要求的最低用线电压[3]。

表1 1000kW以上电动机 kW

表2 1250kVA以上干式变 kVA

2.3其他要求

在满足电动机启动的前提下，尽量降低整个高压厂用系统的短路水平，减少工程造价；在满足机组安全运行的前提下，厂用电系统力求简单可靠、经济合理、运行管理方便。

2.4高压厂用电电压等级

《火力发电厂厂用电设计技术规程》(DL/T5153-2014)第3.2条规定：容量为600MW级及以上的机组，可根据工程具体条件，采用6kV一级或10kV一级，或10kV/6kV两级，或10kV/3kW两级高压厂用电电压。

采用10kV/6kV (或3kW)两级电压[4]，可以把一部分小容量的电动机接在较低的电压等级上，降低了电动机的造价，但存在厂用电电压等级过多，接线复杂，设备种类多，运行维护困难等问题，目前已少有工程采用此类厂用电接线，因此不再考虑采用10kV/6kV (或3kW)两级电压接线方案。

3 高压厂用电接线方案

3.1方案一(10kV一级电压等级方案)

每台机设2段10kV工作段；每台机设1台高压厂用分裂变压器，2台机组设1台有载调压分裂变压器作为启动备用电源[6]，厂区设2段10kV输煤段。根据负荷计算情况，每台机组发电机出口T接1台75/45-45MVA的无励磁调压分裂高压厂用工作变压器[7-8]；2台机组设1台75/45-45MVA的有载调压高压启动备用变压器，电源由本厂500kV母线引接。设2段10kV输煤段，分别由工作段引接两路电源，互为备用；2台机组共设置6个10kV母线段。

为工业供热需要，每台机设1台容量为12MW的背压发电机，分别接于10kV工作IA段和IIA段母线[9]，用于在工业供热工况时给部分高压厂用电动机和变压器供电。

3.2方案二(6kV一级电压等级方案)

每台机设4段6kV工作段；每台机设1台高压厂用分裂变压器为机组负荷供电，1台双卷变压器为机组公用负荷供电，2台机组设1台有载调压分裂变压器为启动备用电源，厂区设2段6kV输煤段。根据负荷计算情况，每台机组发电机出口T接2台45/27-27MVA的无载调压分裂高压厂用工作变压器；2台机组设1台75/45-45MVA的有载调压高压启动备用变压器，电源由本厂500kV母线引接。设2段6kV输煤段向输煤负荷供电；2台机组共设置10个6kV母线段。为工业供热需要，每台机设1台容量为12MW的背压发电机，分别接于6kV工作IA段和IIA段母线，用于在工业供热工况时给部分高压厂用电动机和变压器供电。

3.3主要设备参数

变压器阻抗越小对电动机起动越有利；但变压器阻抗越小，厂用母线的短路电流越大，过大的短路电流，将使厂用电投资有很大的增加。

本工程2台12MW的背压发电机，接于厂用工作母线段上，当母线发生短路时，背压发电机会提供短路电流，使工作母线短路电流增大，通过对高压电动机进行合理调整，降低母线的短路电流。

结合实际情况主要设备参数见表3。

表3 主要设备参数要求

3.4自起动压降对比

当采用6kV一级电压时，高压厂用电变压器的阻抗电压值(半穿越阻抗)在21%及以上时，可以将6kV母线短路电流限制在50kA以下[10-12]，但此阻抗电压值不能满足引风机起动时的母线电压要求(满载起动引风机时，6kV电压为75%)。

引风机加装软启动装置的费用远小于降低短路阻抗进而增加短路电流带来的费用增加量，因此引风机加装软启动，自起动按电动给水泵考虑。

从表4可以看出，上述两方案厂用母线的短路水平能控制在预期的目标内，电压波动水平和电动机起动压降均能满足《火力发电厂厂用电设计技术规程》的要求，因此上述两方案都是可行的。

表4 自起动电压

4 技术面比较

方案一和方案二技术对比见表5。

表5 方案一和方案二技术对比

从表5可知，方案一布置简单，维护工作量小；方案二布置复杂。

5 设备费比较

高压厂用变压器低压侧为10kV的分裂变压器及低压侧为6kV的分裂变压器属于常规产品；高压真空断路器实际都是12kV等级的断路器，相同开断能力在价格上10kV和6kV是一样的，相同短路水平下的10kV F-C回路比6kV F-C回路的价格略高一点，开断电流为40kA的真空断路器及F-C回路国内厂家即可生产，而且技术成熟。开断电流为50kA的真空断路器及F-C回路，价格较40kA要贵；10kV和6kV的低压干式变压器制造厂均能生产，价格基本相同；10kV大容量电机比6kV电动机大约贵10%，10kV中小型容量电机比6kV电动机大约贵20%。方案一比方案二节省设备费。

6 结语

采用10kV一级电压，接线简单，高压厂用变压器、封母、高压柜数量少，布置简单、清晰，维护工作量小；采用6kV一级电压，高厂变及封闭母线、共箱母线数量多，布置较复杂。采用6kV一级电压，全厂高压电动机造价较低，但10kV一级电压的总造价比6kV一级电压低。本工程的厂用电系统采用10kV一级电压方案，在技术与经济上均有优势，因此采用该方案。

[1]DL5000-2000,火力发电厂设计技术规程[S].

[2]DLT5153-2014,火力发电厂厂用电设计技术规程[S].

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Optimization of HV auxiliary power wiring for 1000MW unit

According to the characteristics of ultra supercritical coal-fired power plant project, combined with the electricity load, the short-circuit current and voltage requirements and equipment costs and so on, on the 10kV level or 6kV level connection scheme of HV auxiliary power are compared in technology and economy. The conclusion shows that the power system of the power plant adopts the 10kV level voltage scheme, which has obvious advantages.

1000MW; auxiliary power; voltage level

TM621.7

：B

：1674-8069(2017)04-053-03

2017-01-06；

：2017-03-10

张延林(1981-)，男，陕西延安人，工程师，主要从事电气继电保护和励磁研究。E-mail：zyl_0652@126.com