中压发电车并网应用实践

2021-10-19李佳蔚姚雁南闫文君狄美华

农村电气化 2021年10期

关键词：输出功率电缆发电

李佳蔚，蓝骞，赵伟，姚雁南，闫文君，狄美华

（国网北京市电力公司检修分公司，北京丰台 100071）

模拟冬季寒潮大负荷背景下，某变电站1#变压器过载，应用10 kV中压发电车在变电站内10 kV备用间隔接入，通过10 kV 母线实现并网，与变压器并联运行，实现缓解变压器过载情况。

1 发电车选择分析

根据发电车机组特性，分析选取发电车相关参数如下。

1.1 发电车单机分析

选取单机容量1600 kW的10 kV发电车如图1所示，功率因数估测为0.8，则单机最大输出电流为109.9 A，如表1所示。

图1 10 kV中压发电车（主车）

表1 单台1600 kW中压发电车参数表

1.2 发电车并机分析

发电车并机应通过并机通信线连接2台发电车，实现数据同步。并机发电时，2 台发电车功率分配偏差约为±7.5%。经测算，2台1600 kW发电车并机稳定输出功率为2700 kW，稳定输出电流为=185.6(A)。

发电车并网运行缓解主变过载场景下，2 台发电车分别接入不同备用间隔与变压器并网运行，因此不涉及并机。

1.3 发电车并网分析

本次并网演练目的是为缓解变压器过载，而非常见的发电车短暂并网带后方负荷的作业方式，因此须要改变发电车输出模式。通过对控制器重新编程，将发电车输出自动调整模式（即发电车输出随负荷变化而变化）改为固定输出调节控制模式，即发电车输出功率由控制面板控制，不随负载变化而变化。固定输出调节控制模式是通过控制器监测实际输出功率与设定功率的差值，并向燃油控制器发送增减燃料信号，燃料调节发电机组转速实现固定功率输出。固定功率输出启动后，可在操作面板手段调节输出功率大小。

与并机不同的是，多台发电车并网与单台发电车并网原理相同，发电车之间不发生信号关联，且无负荷分配关系，因此多台发电车并网不须考虑容量损失。

1.4 发电车与变电站母线连接方式

中压发电车须通过10 kV 开关柜与变电站母线连接如图2 所示，将发电车停放在变电站内，准备期间将2302、2308 待用间隔退运转检修，调整2302、2308间隔保护传动改定值、开关传动试验并修改临时路名，2台发电车输出电缆分别接入2302、2308待用间隔，合闸后可向变电站母线送电。

图2 发电车与变电站连接

2 实践过程

2.1 发电车停放

经过现场勘察，发电车停放于变电站甬道内，如图3所示。因本次工作须发电车实发，2台1600 kW中压发电车燃油消耗量较大，因此须安排燃油辅助车配合。结合变电站现场实际情况，安排1 台燃油辅助车停放于2 台发电车中间，可满足不须挪动车辆即可向2台发电车补充燃油，如图4所示。

图3 发电车停放区域

图4 发电车、辅助车停放模拟

2.2 电缆布置

考虑到变电站开关室防小动物等封闭要求，为尽可能避免对变电站日常运维工作影响，本次发电车10 kV输出电缆采取通过窗户进入。为避免窗框、窗栏对10 kV输出柔性电缆造成损伤引起接地故障，在窗栏处加垫橡胶垫；为避免因电缆走线造成小动物进入设备间，对窗户缝隙进行填塞，如图4所示。

图4 电缆敷设

在设备间内，发电车输出电缆安置于高压马道内，送至开关柜接入侧，避免人员踩踏。

2.3 电缆接线

10 kV 电缆须在开关柜后柜门接入，现场接线后，开关柜后柜门无法关闭。为避免带电体裸露，一次专业定制了发电车并网专用的后柜门，后柜门开孔可穿过10 kV柔性电缆接入后对缝隙进行封闭，确保无任何带电体露出，如图5所示。

图5 站内电缆接入

2.4 发电车实发并网

准备工作完毕后，调度向运维许可转自行令，运维人员将小车推至运行位置，合上开关。13:30发电车正式并网运行，至14:30分别使2台中压发电车向电网输出 0、160、500、800、1000、1200 kW，每个梯度稳定输出10 min左右，并记录多个状态下的负荷变化。演练过程中，AVC动作退出运行，发电车未发生跳闸。

3 结果分析

3.1 AVC动作退出运行分析

母线AVC动作退出运行，说明母线侧无功已足够。本次发电车并网，其有功功率、无功功率输出可由功率因数控制决定，本次并网演练发电车功率因数设定为0.9，AVC退出原因分析为发电车向3A#母线输送无功功率满足已母线侧须求。

3.2 发电车并网输出分析

2台发电车并网运行，在各自输出0、160、500、800、1000、1200 kW 状态下，除 160 kW 外各自输出电流基本与理论计算相同，并网运行未对发电车输出造成影响，且2 台发电车之间未互相影响。160 kW输出电流与计算值出入较大，分析为在大功率发电车在低功率输出情况下输出控制存在波动，如图6所示。

图6 发电车并网运行输出电流

3.3 发电车并网缓解“过载”分析

2台发电车并网运行，在各自输出0、160、500、800、1000、1200 kW状态下，总输出电流逐步增长至140 A，201A 开关电流也逐步由150 A 降低至45 A。说明发电车与变压器并网运行成功，3 A#母线部分低压负荷由发电车出力带出，变压器“过载”情况有效缓解。

3.4 发电车功率流向分析

对演练期间，各开关负荷监测数据如表2所示。2台发电车输出功率逐渐变大，101输出功率逐渐变小。2 台发电车分别从 0～1200 kW 挡位内，101 功率变化为2370 kW，发电车实际输出功率2330 kW，大体相等。分析为发电车并网有效缓解了变压器负载率，如图7所示。

表2 中压发电车并网输出电流

图7 发电车并网缓解“过载”分析

发电车各发出500 kW 挡位时，201B 负荷变化原因应为3B#母线所带负载发生变化。整体测试期间，201B负荷变化较为平稳，分析为发电车输送的功率并未传输至3B#母线。

2台发电车分别输出0～1200 kW过程中，201A输出功率自2650 kW 减少至370 kW，201A 功率变化2380 kW，与发电车实际输出功率2330 kW，大体相等。分析为发电车输出功率均用于减少3A#母线负荷。

测试过程中，3A#母线总输入功率与输出功率基本为动态平衡，功率差值不超过250 kW，差值在可接受的在统计误差内。

3.5 发电车并网并机容量应用分析

发电车并网缓解110 kV 主变过载应用状态下，如使用3 台发电车（2 台1600 kW、1 台3000 kW）全部与110 kV 主变并网运行并输出最大功率可提供5200 kW，缓解负载率10%（110 kV 主变压容量50 MW）。

如表3所示，发电车并机为10 kV线路提供应急电源应用模式下，参考2台发电车功率分配±7.5%偏差，3 台发电车并机最大稳定输出功率为5270 kW，最大输出电流362 A。10 kV架空线路重过载状态下电流约为440 A左右（线路最大电流550 A，重过载80%），预计可将重载线路80%负荷带出。

表3 中压发电车并网缓解“过载”分析

表4 中压发电车不同输出状态下并网功率流向

4 结束语

发电车通过10 kV 备用间隔接入，使用固定功率输出模式，实现了与在运变压器并列运行，验证了发电车并网缓解变压器过载技术路线的正确，为避免主变负载率N-1 超145%面临故障甩低压母线负荷风险提供了可行的解决思路。

发电车并网运行，其输出电流与理论计算电流基本相同，并网并未造成输出电流损失。多台发电车同时并网运行，无须同步控制数据，不涉及负荷分配，输出功率较单机相比无变化，多台发电车并网无损耗。目前，公司范围内已到货或即将到货的中压发电车最大可实现缓解110 kV主变负载率10%或将10 kV 架空线路重过载80%负荷带出，中压发电车应用将明显提升公司应急保障能力。

发电车并网运行，发电车可同时向电网提供有功功率及无功功率，对母线AVC 投退将产生影响。在固定输出功率模式下，功率因数可前期编程设定。

发电车在单条母线并网输出，其输出功率优先满足本母线上的负载消耗，本母线负载未满足前，不会传导至其他母线或上级电源。