关于电厂启动和备用电源系统改进的探讨

乔岗杰

(阳城国际发电有限责任公司,山西晋城 048001)

关于电厂启动和备用电源系统改进的探讨

乔岗杰

(阳城国际发电有限责任公司,山西晋城 048001)

阳城国际发电有限责任公司的启动和备用电源取自山西220 kV电网,一旦启动和备用电源部分或全部失电,对全厂的安全运行将带来极大影响。针对启动和备用电源系统的组成及存在的主要问题,研究如何通过技术改造提高其可靠性,减小其对机组安全运行的影响。

启动和备用电源;技术改造;反带

0 引言

阳城国际发电有限责任公司一期工程安装有6台350 MW燃煤机组,二期工程安装有2台600 MW燃煤机组,采用点对网的方式通过长约750 km的500 kV交流输电线路向江苏送电,属专厂、专线、专供工程,是山西变输煤为输煤、输电并举的重点项目。启动和备用电源系统较为复杂,部分或全部失电后对机组运行和设备安全影响极大,如何最大限度地提高其可靠性将是关系到企业安全和效益的重要课题。由于二期2台机组正常运行时,作为启动和备用电源的2台启动和备用电源变压器 (以下简称 “启备变”)完全处于空载状态,短时失电后对二期机组影响较小,因此本文主要针对一期工程进行讨论。

1 启动和备用电源系统介绍

机组启动及备用电源由山西220 kV电网提供,经启备变降压后作为各机组的备用电源,同时还向全厂的公用负荷供电,如水源地、网控等。

每台机组设置两段6 kV厂用段,正常运行时由接在发电机出口的高厂变供电,机组停运时由所在单元6 kV公用段供电。1号、2号启备变为三绕组变压器,其35 kV侧为水源地供电,6 kV侧为一单元公用段供电;3号、4号启备变为分裂变压器,3号启备变低压侧的两个6 kV绕组为二单元公用段供电,4号启备变为三单元公用段供电,全厂公用负荷接于一、二、三单元公用段。5号、6号启备变仅作为二期600 MW机组的启动和备用电源,2台机组正常运行时启备变处于空载状态,不带公用负荷。启动和备用电源系统接线简图如图1所示,图1中 “东电”为东沟变电站。

由于机组并入的电网属于华东电网,而备用电源取自华北电网,考虑到同期问题,机组的厂用电切换比较特殊。当机组启动时,冲转启励正常后,先经同期装置将厂用电由6 kV公用段供电切换为机组自带,再经同期装置并入500 kV华东电网;当机组准备停机时,先将机组与华东电网解列,机组自带厂用电,然后经同期装置将厂用电切换为6 kV公用段供电[1]。

2 启动和备用电源系统存在的主要问题

2.1 3号和4号启备变无法互为备用

电厂原设计上1号、2号启备变可以互为备用,但3号、4号启备变却无法互为备用。带来的主要问题有。

a)当3号、4号启备变任1台跳闸后会造成所在单元公用设备停运,如果短时不能恢复,将对所在单元的机组运行带来严重影响。该厂就曾经发生3号启备变差动保护误动作跳闸,造成二单元全部空压机失电,压缩空气压力逐渐下降,最后导致3号机组跳闸的事件。

b)3号、4号启备变不能互为备用,任1台启备变正常停运都要求所在单元的2台机组同时停运且所有厂用负载停运。由于机组年运行小时较高,这样的机会几乎没有,所以启备变只能长期运行,无法按规定开展定期检修和预试工作,使设备可靠性逐年下降。

图1 阳城国际发电有限责任公司启动和备用电源系统接线简图

2.2 启动和备用电源全部失去后对机组运行影响巨大

一旦2条220 kV供电线路同时跳闸或东沟变电站故障,厂内220 kV系统将全部失电,全厂公用负荷将全部跳闸,如果短时不能恢复供电,将对全厂机组带来巨大影响,可能导致全部机组跳闸。公用负荷失电后对机组影响较大的因素有以下几方面。

a)循环泵房马达控制中心失电,循环泵冷却水泵失电跳闸,各机组循环泵失去冷却水,推力瓦温度不断升高,达到保护值时将造成循环泵跳闸、汽机真空保护动作跳机。

b)各单元空压机全部跳闸,压缩空气压力逐步降低,会造成大量气动门自动关闭,机组跳闸。

c)燃油泵失电停运,导致油枪不能备用,如果失电前机组因负荷较高或燃烧不好投油助燃,则油枪熄灭后将导致燃烧迅速恶化,可能发生灭火事故。

d)网控变压器失电,500 kV和220 kV开关储能系统不能打压,直流系统由蓄电池开始接带负荷;输煤系统失电,机组无法上煤;除灰系统失电,机组无法清灰;水源地补水泵失电停运,全厂补水中断,这些系统都不允许长时间停运,否则也会影响全厂的安全运行。

3 启动和备用电源系统主要技术改造

3.1 在二单元和三单元公用段之间加装联络开关

由于3号、4号启备变型号和参数完全相同,技术上符合并列条件,同时启备变额定容量均为(50/25/25)MVA,而正常运行时每台启备变的总负载只有1～3 MW,负载率非常低,容量上具备串带条件。因此厂内针对3号、4号启备变进行了技术改造,在二、三单元公用段之间加装了联络开关。正常运行时联络开关处于备用状态,当1台启备变跳闸时,可手动断开其所带负载,合上母联开关后再恢复负荷;当1台启备变需要检修或预试时,由于具备并列条件,可以采用先合母联开关后断进线开关的方法,从而避免负荷短时失电。需要注意的是并列前需检查220 kV母联开关确认在合位且有载调压分接头位置相同[2]。

3.2 制定了厂用段反带公用段的技术方案

厂内220 kV系统全部失电后,全厂公用负荷将全部跳闸,通过上面的分析可知,为保障全厂机组安全运行,就必须在最短时间内恢复公用段的供电。但是,发生线路或变电站跳闸,一般事故比较严重,需要对保护动作情况和一次设备进行详细检查,加上恢复供电时的操作时间,通常用时都比较长,不能满足机组安全运行的要求。这时唯一能够为公用段提供电源的就只有厂用段,因此,厂内提出了厂用段反带公用段的技术方案。单从容量上考虑,由于各机组高压厂用变压器的额定容量为(40/25/25)MVA,而机组满负荷时每个厂用段的负荷一般不超过9 MW,每个公用段的负荷一般不超过2 MW,容量上具备反带条件。但最主要的是考虑厂用段正常工作进线开关的保护值能否躲过反带时的冲击电流,如果反带时造成厂用段工作进线开关跳闸,将引起该机组大量设备跳闸,导致机组快速甩负荷甚至跳闸。经过厂内和电科院的多方研究和精心计算,最终肯定并验证了反带的可行性。但是特别需要注意的是反带前必须手动断开公用段不重要的负载,只保留几个重要负载如空压机变压器、网控变压器、化学变压器,这样既可以减小反带时对厂用段的冲击,又可以快速恢复重要负荷。

3.3 空压机电源改造

每个单元配置有5台空压机为2台机组提供压缩空气,正常时2台运行3台备用,电源取自本单元公用I、II段上所接的空压机变压器。改造后,将其中的2台空压机电源改到机组厂用段所带的电除尘变压器上。这样,当本单元公用段全部失电后,还能保证有2台空压机正常供电。

4 启动和备用电源系统改造后的效果

经过启动和备用电源系统改造后,设备和机组运行的可靠性得到了明显提高,取得了良好效果。

a)3号、4号启备变任意1台跳闸后对所在单元运行机组的影响大大减小。由于3号、4号启备变互为备用,单台启备变跳闸后均可迅速由另1台串带其负载,从而保证了二、三单元机组的安全运行,同时,有充分的时间对跳闸后的启备变进行检查和试验,避免了为争取时间而仓促试投启备变所带来的对设备潜在的威胁。

b)3号、4号启备变可以互为备用的另一个重要作用是可随时停运1台启备变进行消缺和开展定期检修预试工作,使设备可靠性大大提高。

c)厂内220 kV系统全部失电后,如果按照技术方案立即进行厂用段反带公用段的操作,公用段会在较短时间内恢复供电,全厂公用负荷根据重要性逐步恢复运行,对机组的安全影响将大大减小;同时在反带操作的这段时间内,空压机不会全部停运,保证了机组的安全运行。

5 结束语

启动和备用电源系统改造后,厂内启动和备用电源系统的可靠性得到了增强,220 kV系统全部失电后对全厂运行机组的影响明显减小,机组非计划停运次数和设备损坏几率也明显降低,安全得到了有效的保障,效益有了显著的提高。当然,除了技术上的改造外,发生事故后还需要运行人员的正确判断和操作。因此,各岗位人员还需要认真学习和研究事故处理预案并多加演练,保证发生事故后能够严格按照规定正确处理。

[1] 姜 敏,刘少龙.阳城国际发电有限责任公司厂用电切换 [J].山西电力,2002(增刊1):52-53.

[2] 电力行业电力规划设计标准化技术委员会.DL/T 5153—2002 火力发电厂厂用电设计技术规定[S].北京:中国电力出版社,2002:363-364.

Discussion on Improvement of Start-up and Standby Power Supply System of Power Plant

QIAO Gang-jie
(Yangcheng International Power Generation Co.,Ltd,Yangcheng,Shanxi 048001,China)

The start-up and standby power supply of Yangcheng power plant comes from shanxi 220 kV grid.In case the failure of start-up and standby power supply,it causes unsafe operation of power plant.The reliability of start-up and standby power supply is studied by carrying on technical innovation based on the composition of system to decrease the effect on safety operation.

starting up and standby power;technical innovation;reverse banding

TM621.7+1,TM762.1

B

1671-0320(2010)01-0065-03

2009-08-22,

2009-12-16

乔岗杰 (1976-),男,山西晋城人,1998年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业,工程师,从事电力系统自动化专业。