两台机组厂用电源系统互连互供的应用

摘 要：针对启备变电源未接至厂内升压站系统的接线方式，由于外购电与电厂上网电价价格差明显，通过两台机组厂用电互连互供，极大的减少了外购电量的使用量，达到了降本增效的目的，同时提高了机组厂用电的可靠性与安全性。

关键词：互连；增效；可靠性；安全性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.010

1 厂用电系统接线方式简介

宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司（以下简称大坝公司）2×600MW（5、6号机组）燃煤直接空冷机组，两台机组的厂用电系统各设置一台高厂变，高厂变的高压侧由发电机出口T接引出，设置6kV A、B段母线，两台机组共用一台启备变，电源由220kV贺兰山变电站引接，低压侧为6kV电压等级做为两台机组的启动/备用电源。5号机组6kV厂用母线分别为5A段、5B段，对应工作、备用电源开关615A、605A、615B、605B；6号机组6kV厂用母线分别为6A段、6B段，对应工作、备用电源开关分别为616A、606A、616B、606B；具体厂用系统接线图如图1。

1.1 高压厂用变压器参数如下

型号：SFF9 -65000/20

容量：65000/38000-38000 KVA

额定电压：22x（1±2×2.5%）/6.3-6.3 kV

接线组别：Dyn1-yn1

额定电流：1705.81/3482.43-3482.43 A

调压方式：无载调压

1.2 启备变压器参数如下

型号：SFFZ10-CY-65000/220

容量：65000/38000-38000/21667 KVA

额定电压：（220±8×1.25%）kV/6.3-6.3/10.5 kV

接线组别：YNyn0-yn0+d

调压方式：有载调压

1.3 联络开关柜参数如下

高压开关柜型号：UR4/150VCP-W50

断路器型号：UR4，额定电流：4000A，额定电压：7.2kV，短路电流：50Ka/3S，短时耐受电流：125kA；

电流互感器型号：MZB1-10 0.5/10P20/10P20/10P20-5000/1，变比5000/1；保护级精确度：10P20；测量级精确度：0.5，容量：10VA；

过压保护装置：型号：BSTG-A-7.6/600。

2 问题的提出

由于本厂启备变电源引自外部220kV电网系统，而本厂采用750kV

单回出线线路接入西北电网750kV系统。5、6号机组厂用电正常在启备变电源、高厂变电源之间进行切换，任一一台机组启动、停运及检修时均由启备变供电，按照工业峰谷电价进行结算，由于工业电价与本厂上网电价存在明显价差，为了节约外购电成本，本次进行6kV厂用系统母线互联后，可实现联络电源与高厂变电源、启备变电源三路电源之间的切换，最大限度的降低了外购电量，同时两台机组厂用电源可以互为备用，亦可提高机组厂用电的可靠性与安全性。

3 厂用电源系统互联方案

3.1 厂用电源系统互联的设计

为了最大限度减少外购电的使用量，降低生产经营成本，在5号机组、6号机组的6kV对应段5A/6A、5B/6B之间分别加装一组4000A联络开关（每组由两台开关组成），分别为65A11/66A11、65B11/66B11开关且均配置远控功能。本次改造使用原5、6号机组更换后的工作电源进线开关进行利旧，节约了改造投资费用。改造后厂用系统接线图如图2。

在机组解列后由运行机组向停用机组供电，主要供电负荷为机组检修期间负荷、机组启动过程的负荷，以减少外购电量的使用，降低外购电费。当停运机组需要启动时，通过严格限制运行机组出力不大于450MW，能够满足停运机组的最大启动工况，具备运行机组向停运机组联络供电并进行机组启动的能力。

两台机组每段6kV母线新增一套联络快切装置，且装置具备选线功能，可选择“联络、备用电源”方式或“联络、工作电源”方式，从而实现联络电源与备用电源、工作电源与联络电源间的相互切换功能。

3.2 最大运行方式下6kV母线供电电流所带最大负荷计算

5、6号机组最大运行工况下，A、B段分支电流最大值分別为2092A、2165A，分别按照2100A、2200A计算A、B段最大负荷电流。

5、6号机组单机最大启动工况下，6kV A段分支电流最大值1136A，6kV B段分支电流最大值961A；在最大运行方式下，由运行5号机组向停运6号机组提供机组启动电源或由运行6号机组向停运5号机组提供机组启动电源；2100+1136<3482A，2200+961<3482A，均满足高厂变A、B分支额定电流3482A的限值。

5、6号机组最大运行工况下，通过合环暂态故障分析计算知，高厂变6kV母线A、B分支短路电流分别为52.744kA、51.374kA，6kV母线A、B分支短路电流均超过真空断路器最大短路开断电流50kA，通过减载运行，控制运行机组负荷至450MW及以下，能够满足真空断路器最大开断短路电流50kA的要求；联络母线采用铜管母线，需选择额定电流为4000A、冲击电流（峰值）为160kA的铜管母线。

考虑在使用联络切换装置时，需对其切换闭锁逻辑进行完善，防止切换后所带负载增加导致厂变分支过负荷。高厂变A、B分支过负荷能力均为3480A，两台机组6kV母线负荷配置相同，但考虑到运行机组一旦出现紧急情况需联启电动给水泵及凝结水泵，故A段留有联启裕度，裕度值为530A，B段裕度为凝结水泵及公用循环水泵，裕度值为360A；则A、B分支所带最大电流为2950A、3120A做为闭锁定值，同时满足裕度要求及短路电流要求。endprint

3.3 厂用快切装置、联络快切装置的切换流程

每台机组6kV A、B段分别配置厂用快切装置和联络快切装置，厂用快切装置实现工作电源与备用电源之间的切换，且具备事故情况下的工作电源向备用电源的单向自动切换；联络快切装置实现备用电源与联络电源、工作电源与联络电源之间的切换功能。

3.3.1 机组停机

启备变带电运行时，正常停机厂用6kV母线段切换流程如下图：工作电源→备用电源→联络电源。

启备变停电检修时，正常停机厂用6kV母线段切换流程如下图：工作电源→联络电源。

3.3.2 机组启机

启备变带电运行时，正常启机厂用6kV母线段切换流程如下图：联络电源→备用电源→工作电源。

启备变停电检修时，正常启机厂用6kV母线段切换流程如下图：联络电源→工作电源。

3.4 联络快切装置操作流程

机组正常运行期间，新增4台快切装置需投入出口闭锁功能，且退出4台快切装置所有出口压板。当需要进行联络供电时，由运行人员按照操作顺序进行操作。以启备变运行时，6kV 5A段提供6kV 6A段机组启动电源为例：

（1）检查5A段联络快切装置已投入闭锁功能，且压板退出后，远方手动合上5A段联络65A11开关。

（2）将6A段联络快切装置屏柜上选线功能把手切至“联络、备用电源”方式，投入6A段联络快切装置出口压板。

（3）解除6A段联络快切装置闭锁功能，远方启动6A段联络快切装置进行切换操作。

（4）6号机启动后，启动6A段联络快切装置，将6A段供电电源由联络电源切至备用电源供电。

（5）投入6A段联络快切装置闭锁功能，同时退出所有出口压板，断开5A段联络开关65A11。

（6）退出6A段厂用快切装置闭锁功能，投入所有出口压板，远方启动6A段厂用快切装置切换，将6A段供电电源由备用电源切至工作电源供电。

启备变检修时，切换流程相似，无法通过备用电源进线开关中转进行切换，将6A段联络快切装置选线功能把手切至“联络、工作电源”方式，启动联络快切装置由联络电源切至工作电源供电即可。

3.5 保护配置

3.5.1 线路综合保护

随机组运行方式变化，联络开关供电方向发生变化，故需对每条联络线两侧联络开关均配置线路综合保护测控装置。该套保护安装于本侧开关上，并加装保护出口压板，主要投入过流及接地保护，其动作于跳联络线本侧开关。

3.5.2 差动保护

两台联络开关间存在150米的电气连接部分，线路故障风险大，需对每条联络线配置一台差动保护装置。两条联络线差动保护装置分别安装于5A段65A11联络开关及5B段65B11联络开关，并加装保护出口压板，其动作于同时跳联络线两侧开关。

3.5.3 过负荷限制保护

每段联络快切装置过负荷限制逻辑如下（以6kV 5A段联络切换装置闭锁逻辑为例）：5A段工作電源进线615A开关、备用电源进线605A开关、6A段工作电源进线616A开关及备用电源进线606A开关电流总和大于2950A或上述四个开关任一开关电流测量坏点。

4 厂用电源系统互联供电运行方式

单台机组运行时，检查两台机组A段母线电流之和小于2950A，B段母线电流之和小于3120A，在DCS将运行机组侧的联络开关合闸，分别启动停运机组A、B段联络快切装置将停运机组切至联络电源供电。

停运机组启动时，若采用联络电源供电方式进行机组启动，必须严格控制维持运行机组负荷≤450MW（从停运机组启动第一台6kV风机开始至其厂用电切换至高厂变供电期间），并监视A段电流之和小于2950A，B段电流之和小于3120A，当停运机组启动后负荷达90MW时进行厂用电切换。

启备变运行，电源切换流程：工作电源→备用电源→联络电源；联络电源→备用电源→工作电源。

启备变检修，电源切换流程：工作电源→联络电源；联络电源→工作电源。

5 厂用电源系统互联后的经济性

随着近年电网装机容量迅猛增长以及社会用电量的下滑，年度机组停备次数明显增加，按照2016年度机组停备7台次、检修1台次，共计耗用外购电600万度计算，除机组故障停机外，可降低外购电量90%，外购电与本厂上网电价价差0.25元/度，可节省外购电费用135万元左右；本项目共计投资180万元，按照当前机组停备的频次，预计一年半即可收回成本，为企业有利的降低了经营成本。

6 结论

通过采取上述措施，本次进行6kV厂用系统母线互联后，可实现联络电源与高厂变电源、启备变电源三路电源之间的切换，最大限度的降低了外购电量，达到了降本增效的目的；且双机的厂用电源相互备用，极大的提高了机组厂用电源的可靠性。

由于部分电厂采用特高压输电，考虑高低压侧大变比启备变制造的经济性，启备变电源未接至厂内升压站系统，外购电与本厂上网电价价格差明显；因此，此项改造具有特殊的借鉴意义。

参考文献：

[1]GB/T14285-2006.继电保护和安全自动装置技术规程[S].

[2]能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册[M].北京：水利电力出版社，1992.

作者简介：王文升（1982-），男，工程师，从事火电厂电气运行管理工作。endprint