1000 MW 机组增引合并电气方案选型浅议

王悦耀

（广东粤电靖海发电有限公司，广东揭阳 515223）

0 引言

1 增引合并后变压器容量计算

增引合并后的引风机常规采用电动机驱动或小汽轮机驱动方式[1]，本机组采用的是电机驱动方式。在增引合并之前，两台引风机额定功率均为6900 kW，电源分别取自机组厂用电6 kV A、B 段。机组6 kV A、B 段母线由分裂绕组的A 高厂变提供，备用电源由分裂绕组的01#启备变提供。两台增压风机电源取自脱硫6 kV A、B 段，两路电源开关均取自机组6 kV C 段。机组6 kV C 段由双绕组的B 高厂变提供，备用电源由双绕组的02#启备变提供。增引合并之后，两台引风机额定功率需增加至9700 kW，A 高厂变和01#启备变的容量不够，需扩容改造。两台增压风机额定功率3400 kW 取消后，B 高厂变和02#启备变的容量裕度反而变大，因此容量不做改变。对机组6 kV A、B、C段容量进行重新核算，见表1。

2 电动机启动压降的校验及短路电流计算

根据电气配电设计规范要求，对于电动机的启动导致母线电压的下降值有明确要求，配电母线上不宜安排受电压波动影响较大的负荷，且机组正常运行期间母线电压不应低于的80%增引合并后的联合风机电动机裕量选择不宜过大，电动机选择启动电流倍数推荐在5 倍以下，以保证最大电动机启动时对母线电压造成的压降在可控范围之内，对正常运行的电机负荷影响降至最小。本机组增引合并后，厂用高压变压器带一台9700 kW 引风机正常启动时导致的6 kV 母线压降采用简化公式进行计算[3]。

2.1 高厂变选择容量51/30-30 MVA 时计算

2.1.1 原始数据

引风机电动机参数：额定容量PD=9700 kW；启动电流倍数KQ=6；额定效率YD=0.971；功率因数cosD=0.85。

2.1.2 计算数据

厂用负荷标幺值S1*=21 000/30 000=0.7；容量标幺值（引风机启动时）SQ*=69 700/（30 0000.9710.85）=2.350 5；合成负荷标幺值S*=S1*+SQ*=0.7+2.350 5=3.050 5；变压器电抗标幺值X*=1.1（18/100）（30/51）=0.116 5；母线电压标幺值（高厂变供电时）Um*=1.05/（1+3.050 50.116 5）=77.47%；母线电压标幺值（启备变供电时）Um*=1.1/（1+3.050 50.116 5）=81.15%。

2.1.3 结论

以上计算得出，根据母线电压正常运行时大于80%的标准，高厂变不满足要求，启备变满足要求。

2.2 高厂变选择容量58/32.7-32.7 MVA 时计算

2.2.1 原始数据

母线基准电压Uj=6 kV；高厂变高压绕组额定容量SB=58 000 kVA；高厂变低压绕组额定容量S2B=32 700 kVA；变压器阻抗X'1-2=18%；母线的空载电压（标幺值）U0*=1.05；母线已带负荷（引风机启动前）SD=21 000 kVA。

引风机电动机参数：额定容量PD=9700 kW；启动电流倍数KQ=6；额定效率YD=0.971；功率因数cosD=0.85。

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表1 6 kV 厂用电负荷统计核算

2.2.2 计算数据

厂用负荷标幺值S1*=21 000/32 700=0.642 2；容量标幺值（引风机启动时）SQ*=69 700/（32 7000.9710.85）=2.156 4；合成负荷标幺值S*=S1*+SQ*=0.642 2+2.156 4=2.798 6；变压器电抗标幺值X*=1.1（18/100）（32.7/58）=0.111 6；母线电压标幺值（高厂变供电时）Um*=1.05/（1+2.798 60.111 6）=80%；母线电压标幺值（启备变供电时）Um*=1.1/（1+2.798 60.111 6）=83.81%。

2.2.3 结论

高厂变及启备变带引风机启动均满足母线电压大于80%的要求，但容量为32.7 MVA 变压器进线开关计算电流3147 A，非常接近额定电流3150 A。

3 电气方案对比与可行性分析

根据增引合并调整后的负荷计算，原分裂绕组高厂变45/26-26 MVA 计算负荷为50.567 5/29.206 5-29.206 5 MVA，所以改造后分裂绕组高厂变和启备变必须增容至51/30-30 MVA 且阻抗保持不变。

新联合引风机功率为9700 kW，如果在高厂变51/30-30 MVA 启动，则计算压降为77.47%，不满足要求。如果在启备变51/30-30 MVA 启动，则计算启动压降为81.15%，满足启动要求。如果在高厂变启动且满足启动压降不低于80%，则高厂变容量需58/32.7-32.7 MVA。

如果高厂变增容至58/32.7-32.7 MVA，经计算6 kV母线短路电流为热稳定44.242 kA，动稳定109.707 kA，原6 kV 开关柜、6 kV 封闭母线、6 kV 电力电缆都不能满足动热稳定要求。

电气改造方案比选如下：

方案1:分裂绕组启备变增容至51/30-30 MVA 和分裂绕组高厂变增容至58/32.7-32.7 MVA，不设置软启动器。由于6 kV 封母及电缆设计满足短路热稳定电流40 kA 和动稳定电流100 kA，那么这些设备均不满足要求，因此，此方案不可行。

方案2:分裂绕组启备变和分裂绕组高厂变均增容至51/30-30 MVA，设置软启动器或者变频器，这将导致投资成本高，普遍不予采用。该方案满足高厂变和启备变均可以启动引风机正常运行的条件。

方案3:分裂绕组启备变和分裂绕组高厂变均增容至51/30-30 MVA，不设置软启动器或者变频器。启动联合引风机必须在启备变、不能在高厂变侧启动，当单台引风机因故停运后重新启动，必须将母线段切换至启备变才能启动，厂用电切换复杂，增大了事故隐患。

方案4:分裂绕组启备变和分裂绕组高厂变均增容至51/30-30 MVA，高厂变增设有载调压装置，启动时通过有载调压提高母线电压，则可满足启动条件，启动后视母线电压情况进行调整，满足正常运行需求。该方案需将启备变、高厂变返厂改造，可实现。

4 结论

综合以上分析，在所有方案变压器均需返厂增容的前提下，方案4 在变压器增容的同时加装高厂变有载调压装置，有效解决电动机启动要求，运行方式更加灵活可靠，改造方案在可靠、节约、利旧的原则下进行，分裂绕组启备变和分裂绕组高厂变返厂改造要充分利旧，节约改造费用。因此本次增引合并改造电气方案选择方案4 安全经济可靠。