某电厂厂用电系统供电可靠性的改进

侯星恒，肖峰

(1．中国华电集团公司 上海分公司，上海 200003;2．上海奉贤燃机发电有限公司，上海 201403)

0 引言

某电厂共有4套9E级燃气－蒸汽联合循环机组，其220 kV升压站的运行方式为双母线双分段，2台高压启动/备用变压器(以下简称高备变)容量均为8000 kV·A，一次侧分别接在220 kV升压站的正一母线(#1高备变)和副二母线(#2高备变)上。#1，#2水工变压器(容量为2 500 kV·A)及#1，#2公用变压器(容量为1600 kV·A)的6 kV电源分别接自6 kVⅠ，Ⅱ段母线，而6 kVⅠ，Ⅱ段备用电源接自6 kV备Ⅰ段母线(#1高备变)。在系统正常运行时，#1高备变及#2高备变(6 kV备Ⅱ段母线)的6 kV侧间设有联络开关，可手动切换使2台高备变互为备用。

1 存在的安全隐患

#1高备变所供给的6 kVⅠ，Ⅱ段母线均有2台750 kW的高压给水泵、2台630 kW的循环水泵、2台2000 kV·A的工作厂用变压器、1台2500 kV·A的水工变压器及1台1 600 kV·A的公用变压器。在4套机组同时启动的过程中，由于大量高耗能辅机设备投入运行，导致容量仅为8 000 kV·A的#1高备变满载甚至超负荷运行，从而导致#1高备变发热，加速绝缘老化。由于#1高备变容量偏低，在启动大功率设备时会产生较大的系统压降，可能引起低电压保护动作，严重影响机组的安全、稳定运行。

此外，在#1高备变发生故障时，恰逢6 kVⅠ，Ⅱ段电源未切换至常用电源而#3，#4机组又处于运行状态。虽然6 kVⅠ，Ⅱ段母线可利用6 kV备Ⅰ，Ⅱ段母线联络线开关切换至#2高备变供电，但在操作期间，#1，#2水工变压器及#1，#2公用变压器将全部失电，造成相应的400 V电汇如水工PC、公用PC、天然气调压站、220 kV升压站MCC、工业水泵等重要设备失电，从而导致机组停机。特别是消防泵、雨水泵和污水泵电源失去后，会严重威胁全厂的安全、文明生产。

另一种极端情况是，6 kV备Ⅰ段母线故障，则6 kVⅠ，Ⅱ段母线配电间、水工配电间、公用配电间等所属电汇均失电，需待6 kV备Ⅰ段母线处理后方可恢复，所有机组在此期间将不能运行。

由此可见，目前的水工变压器和公用变压器的配电方式存在严重安全隐患，亟须进行改造。

2 改造方案设计

为增强400V水工PC、400V公用PC段供电的可靠性，设计了3种改造方案。

2．1 改造方案1

6 kV电源改造:将#1公用变压器和#2水工变压器的6 kV电源分别接至6 kVⅢ，Ⅳ段母线。

该方案特点是:在电源改造后，6 kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段电源负荷分配均匀，正常情况下可并列运行，无需失电。双电源供电，供电方式可靠，可彻底解决因#1高备变或6 kV备Ⅰ段母线故障造成的机组停运事件，消除了各类安全隐患。但是，400 V水工(或400V公用)PC A，B段在正常运行需要短时并列的情况下，运行人员的操作步骤较为繁琐，需要先短时将6 kV备用Ⅰ，Ⅱ段并列，再进行400V PC A，B段并列，否则可能造成较大环流。此方案改造费用和改造工作量较大，需对新安装6 kV开关柜的微机保护装置定值进行整定和校验、与热控分散控制系统(DCS)进行联调及相关预防性试验等。

2．2 改造方案2

400V侧接事故备用电源:分别从6 kVⅢ，Ⅳ段工作厂用变压器低压侧各取1路电源至400 V水工电汇和400V公用电汇。该方案的特点是:操作简单，事故失电后可立即进行连接，不存在环流现象，安全、可靠。该方案有2种选择。

(1)在4台机组停役状态下，6 kV备Ⅰ段母线故障会造成400V水工电汇和400V公用电汇失电，为保证机组停运情况下400V水工电汇和400V公用电汇能够提供最小厂用电，可敷设较细的400V电缆。

(2)在#3，#4机组运行过程中，为了避免6 kV备Ⅰ段母线故障而造成影响机组正常运行的重要辅机失电，需敷设足够线径的电缆，最好设置自动切换功能(即#1高备变6 kV开关跳，水工和公用的400 V开关合)，否则可能影响机组出力，甚至导致跳机。

2．3 改造方案3

#1高备变6 kV开关与#2高备变的联络开关配置单向自切功能，即#1高备变6 kV开关跳闸则自动切换至#2高备变供电。同时，从6 kVⅢ，Ⅳ段工作厂用变压器低压侧各取1路电源至400V水工电汇和400V公用电汇以供检修时使用。

该方案的特点是:改造成本较低，操作简单，但当6 kV备Ⅰ段母线故障，#1高备变6 kV开关跳闸后，在自动切换装置切至#2高备变供电后故障仍然存在，将导致#2高备变6 kV开关跳闸，从而造成全厂失电的严重后果。

3 改造方案比较

由以上分述可知，方案2和方案3能在一定程度上提高厂用电的供电可靠性且改造费用较小，但从设备可靠性方面考虑，方案2、方案3并未彻底改变单电源供电的局面。方案2中工作厂用变压器容量为2000 kV·A，如带过高负荷，可能造成厂用PC的400V开关过负荷跳闸;方案3中如不能消除原有故障，仅单纯对高备变进行自动切换，将导致停电范围扩大。从安全性、可靠性方面考虑，方案1中采用的将2台水工变压器和2台公用变压器电源分别取自不同高备变的接线方式较为合理，故采用改造方案1。

4 改造后效果

改造后电源分布为:6 kVⅠ 段母线供#1水工变压器、6 kVⅡ 段母线供#2公用变压器、6 kVⅢ段母线供#1公用变压器、6 kVⅣ段母线供#2水工变压器。

公用A，B段和水工A，B段电源分别取自2台高备变，2段电源同时对公用和水工配电柜供电，当任一公用和水工PC段失电时，均能保证相应配电柜由另一PC段供电，提高了供电可靠性。改造后电源布置如图1所示。

图1 改造后的电源布置

5 结束语

综上所述，改造后水工及公用系统的安全、可靠性得到了较好的提升，消除了因单台高备变及6 kV备用段母线故障造成400V电汇所属重要设备失电的事故，同时满足相关规程及反事故措施的要求，为机组安全、可靠运行打下了坚实的基础。