大機組火電廠高壓廠用電接線方式的簡析

大機組火電廠高壓廠用電接線方式的簡析摘要：介紹了大機組火力發(fā)電廠高壓廠用電接線，比較了6kV，短路電流50kA和10kV，短路電流40kA兩種方式的經(jīng)濟性，也比較了廠區(qū)是否設(shè)置公用段的經(jīng)濟性。關(guān)鍵詞：高壓廠用電；短路電流；公用段1、大機組火力發(fā)電廠高壓廠用電接線的原則根據(jù)DL/T5153-2014《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：火力發(fā)電廠可采用3kV、6kV、10kV作為高壓廠用電系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓。高壓廠用電電壓等級的選取應(yīng)遵循以下原則：（1）在高壓廠用電接線形式相同的前提下，宜選擇可以使高壓廠用母線短路水平更低的電壓等級，以便選用較低開斷水平的開關(guān)設(shè)備；（2）在高壓廠用電接線形式相同、高壓廠用母線短路水平相同的前提下，宜選擇較低的高壓廠用電電壓等級，以便選用較低絕緣要求的廠用電設(shè)備。單機容量為600MW級及以上的機組，每臺機組的高壓廠用電母線不應(yīng)少于2段，并將雙套輔機的電動機分接在2段母線上。2、大機組火力發(fā)電廠機組高壓廠用電接線方案2.1高壓廠用電接線方案高壓廠用電系統(tǒng)接線方案選擇的首要目的，是要在保證廠用電系統(tǒng)可靠性的前提下，節(jié)省廠用電設(shè)備的初期投資、運行維護和相應(yīng)的備品備件費用。從電氣接線設(shè)計的角度，這就要求與工藝設(shè)備配置原則相適應(yīng)，合理簡化接線、減少冗余配置，在廠用電設(shè)備的數(shù)量、容量、運行參數(shù)選擇等方面，做到更加經(jīng)濟合理。目前600MW級及以上的機組采用各種降低廠用電的方式后，僅需設(shè)置一臺分裂變即可滿足廠用電的需求。以某新建2×660MW燃煤機組為例，經(jīng)負荷統(tǒng)計計算后，每臺機組設(shè)置一臺容量為60/35-35MVA的高廠變（分裂變），機組的高壓廠用電接線有以下兩種方案：（1）方案一：采用6kV一級電壓，每臺設(shè)置一臺高廠變（分裂變），每臺機組設(shè)置2段6kV工作母線段，電源分別引自分裂變的兩個分裂繞組；2臺機組設(shè)置一臺啟備變，短路電流水平控制在50kA，沖擊電流峰值控制在125kA以內(nèi)。接線示意圖如圖2-1。圖2-1

6kV接線方案示意圖（2）方案二：采用10kV一級電壓，每臺設(shè)置一臺高廠變（分裂變），每臺機組設(shè)置2段10kV工作母線段，電源分別引自分裂變的兩個分裂繞組，2臺機組設(shè)置一臺啟備變，短路電流水平控制在40kA，沖擊電流峰值控制在100kA以內(nèi)。接線示意圖如圖2-2。圖2-2

10kV接線方案示意圖2.2短路電流計算和設(shè)備選擇原則計算兩種方案的短路電流、電動機起動時廠用母線電壓范圍，計算結(jié)果見表2-1：表2-1短路電流及起動母線電壓計算表序號項目方案一方案二6kV工作段10kV工作段1短路電流周期分量有效值（kA）45.9832.952短路沖擊電流峰值（kA）118.2286.513最大單臺電流起動時母線電壓（%）79.2186.374高低壓母線串聯(lián)自起動時母線電壓（%）86.8493.01由表2-1可知，采用2種方案，電動機的起動電壓均滿足DL/T5153-2014《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中的要求；但是方案一6kV母線段的設(shè)備需滿足短路電流水平和短路沖擊電流水平50/125kA的要求，方案二10kV母線段的設(shè)備僅需滿足短路電流水平和短路沖擊電流水平40/100kA的要求。方案一的短路電流水平需按50kA控制，回路銅芯電纜的最小熱穩(wěn)定截面需滿足不小于120mm2的要求；方案二的短路電流水平可按40kA控制，回路銅芯電纜的最小熱穩(wěn)定截面需滿足不小于95mm2的要求。2.3方案投資比較以上兩種方案的設(shè)備投資比較的原則如下：（1）僅列出設(shè)備價格，設(shè)備價格參考《火電工程限額設(shè)計參考造價指標(biāo)》；（2）經(jīng)統(tǒng)計本工程同功率的10kV電動機與6kV電動機的差價總計約437萬元；（3）高壓廠用電源采用共箱封閉母線；（4）暫不考慮設(shè)備的安裝、維護等費用。按照以上原則，兩種方案的設(shè)備投資比較見表2-2。表2-2接線方案的設(shè)備投資比較（萬元）序號設(shè)備方案一方案二參數(shù)數(shù)量單價總價參數(shù)數(shù)量單價總價1高廠變60/35-35MVA,20/6.3-6.3kV2臺45090060/35-35MVA,20/10.5-10.5kV2臺4509002啟備變60/35-35MVA,230/6.3-6.3kV1臺55055060/35-35MVA,230/10.5-10.5kV1臺5505503低廠變6kV25臺/73810kV25臺/7384共箱母線4000A，50kA560m0.77431.22500A，40kA560m0.48268.85高壓進線柜4000A，50kA8面201602500A，40kA8面12966高壓進線PT柜50kA8面4.636.840kA8面4.636.87母線PT柜50kA6面4.627.640kA6面4.627.68高壓短路器柜1250A，50kA77面129241250A，40kA77面96939高壓FC柜50kA63面956740kA63面850410電纜6kV50km31.9159510kV50km25.7128511高壓電機差價437總計5929.65536.2差額-393.4由表2-2可知，方案一比方案二投資高出393.4萬元，因此推薦方案二。3、廠區(qū)公用段設(shè)置比較由于大機組輔助廠房及公用負荷的高壓電機較多，在廠區(qū)是否設(shè)置公用段就會不同的效果，故廠區(qū)公用段的設(shè)置有以下兩種方案：方案A：廠區(qū)設(shè)置10kV公用段（A、B段），為離主廠房較遠的高壓負荷供電。方案B：廠區(qū)不設(shè)置10kV公用段，所有高壓負荷均由主廠房工作段供電。兩個方案的設(shè)備投資比較如表3-1。表3-1廠區(qū)公用段接線方案的設(shè)備投資比較（萬元）序號設(shè)備方案A方案B數(shù)量單價總價數(shù)量單價總價1高壓進線開關(guān)柜4面9520902高壓母線PT柜2面4.6904.603高壓斷路器柜7面9637面9634高壓FC柜15面812015面81205高壓電纜差額12km//31km/390總計244573差額+329由表3-1可知，方案A設(shè)置廠區(qū)10kV公用段，雖然增加了進線柜和母線PT柜的投資，但高壓電纜比方案B節(jié)約約390萬，其總投資節(jié)約約329萬。而且設(shè)置廠區(qū)公用10kV段，當(dāng)機組停機檢修時，廠區(qū)10kV段可以自動切換至另外一臺機組供電，保證了公用負荷供電的可靠，故推薦方案A，在廠區(qū)設(shè)置公用段。4、總結(jié)單機容量為600MW級及以上的機組，一般廠內(nèi)僅需設(shè)置一臺分裂變即可滿足廠用電的需求，每臺機組的高壓廠用電工作母線設(shè)置2段；當(dāng)高壓廠用電電壓等級采用6kV，短路電流水平不能控制在40kA以內(nèi)時