一台发电机并两个电网技术在火电厂的应用

杨俊杰 冯旭波

【摘 要】来宾火电厂发电机组并500 kV电压等级电网运行，由于受上网电量限制，发电机利用小时很低，区域内220 kV电压等级用电企业又缺电，为提高发电机利用小时，火电厂可以在500 kV电压等级电网上网电量不受限时并该电网运行，上网电量受限后可选择并220 kV电压等级电网直供电给用电企业。文章主要介绍一台火电机组如何实现灵活选择不同电压等级电网并网运行方法。

【关键词】火电厂;电网;220 kV电压;500 kV电压

【中图分类号】TM621 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-089-02

1 概述

来宾火电厂共有2台300 MW发电机组，机端电压为20 kV，采用发电机—变压器单元接线方式升压至500 kV，2台升压变压器500 kV侧再经扩大单元接线通过一回500 kV线路引接至南方电网来宾500 kV变电站，主接线图如图1所示。

2 面临的问题

受电力产能过剩及煤炭行业去产能影响，来宾火电厂近年来上网电量持续下降，煤炭价格长期高位运行，发电机组利用小时数不断降低，电厂经营状况持续恶化。同时，来宾有年产50万t电解铝用电大户，每年用电量约70亿kW·h，受用电价格制约，电解铝项目经营困难。为改变现状，可考虑从火电厂新建220 kV电压等级输电线路至电解铝厂，对其进行直供电。机组并500 kV电网发电量受限后可转并220 kV电网直供电解铝用户。目前，发电机组常规只设计有并一个固定电压等级电网发电，在不改变现有电网网架结构前提下，如何实现火电机组灵活选择不同电压等级电网并网发电成为急需解决的问题。

3 解决方案

为实现火电厂发电机组满足同时向500 kV电压等电网及220 kV电压等级电网送电的目的，利用火电厂现有场地，新建一个220 kV变电站，该变电站安装有2台220 kV升压变压器、1套220 kV GIS设备。从原500 kV升压变压器低压侧20 kV离相封闭母线引接两回20 kV离相封闭母线至新上的220 kV升压变电站220 kV变压器低压侧。未改造前火电厂主接线图如图1所示。

为尽可能少地涉及原500 kV升压变压器的改动，同时保证运行方式的灵活性，方案中采用从发电机出口将20 kV母线引接至220 kV升压变压器和500 kV升压变压器低压侧时，在各支路增加发电机出口断路器（GCB），接线示意图如图2所示。

4 发电机同期

原发电机组并网同期点设在500 kV升压变压器高压侧，改造后，原电厂内同期装置不能满足机组同期并网要求，因此需更换原电厂内同期屏，每台机组新增同期屏一面，每台机组的同期点为220 kV主变压器低压侧断路器及500 kV主变压器低压侧断路器。每台发电机同期装置屏配置一套自动同步装置和手动同步装置，能以最快的速度调节发电机满足设定的并网条件。

5 保护及自动装置配置

改造后，系统需要考虑采用500 kV变压器保护、220 kV变压器保护、发电机保护的配置。

电厂原500 kV变压器与发电机直接通过20 kV母线连接，变压器与发电机之间配置有2套发变组保护设备。改造后500 kV变压器与发电机之间增加1台20 kV断路器，500 kV变压器配置双重化的主、后备保护一体的变压器电气量保护和一套非电量保护，并更换原有发变组保护设备。主保护配置有2套为不同原理的主变压器差动保护;主变压器瓦斯保护分为载调压瓦斯保护、变压器通风保护、变压器压力释放保护。500 kV侧相间后备保护配置有复合电压闭锁的方向过电流保护;复合电压闭锁的过电流保护。500 kV零序后备保护配置有零序电压闭锁的零序过电流保护;零序电压闭锁的零序方向过电流保护;间隙接地时的零序过电流、过电压保护。500 kV失灵保护装置除应作用于500 kV侧断路器跳圈外，还提供一副动作接点到变压器保护回路，直跳变压器其他侧断路器。由单相电流元件构成500 kV、20 kV侧过负荷保护。20 kV侧后备保护（均按2套配置）配置有限时电流速断保护;复合电压闭锁过电流保护。

220 kV變压器配置双重化的主、后备保护一体的变压器电气量保护和一套非电量保护。

发电机（含励磁变压器、高厂变压器）保护采用微机型保护装置。保护按照双重化配置，两套保护装置完整、独立，安装在各自柜内。其中，发电机差动保护采集发电机中性点电流、220 kV主变压器低压侧与500 kV主变压器低压侧电流、高厂变压器高压侧电流。改造后火电厂主接线图如图3所示。

6 结语

通过改造，来宾火电厂实现一台发电机组可以选择并500 kV及220 kV两个不同电压等级电网的目标。改造后的主接线图如图3所示，图中黑色部分为原有500 kV变电站，浅色部分为新建的220 kV变电站，包含了2台220 kV变压器和1套220 kVGIS设备。目前，该改造项目已经完成，所有设备均已投入运行，发电机也分别并500 kV电网及220 kV电网长期运行，运行状态安全、稳定，改造达到预期目标。

参 考 文 献

[1]GB 50229—2006，火力发电厂与变电站设计防火规范[S].

[2]DL/T 5452—2012，变电工程初步设计内容深度规定[S].

[3]DL/T 5056—2007，变电站总布置设计技术规程[S].