浅谈自备电厂发电机装设出口断路器的重要性

温双强 李立成 李淑梅

摘 要：化工企业自备电厂在设计时，为节约成本，发电机出口取消安装断路器。但是，发电机出口不安装断路器，尤其是化工企业自备电厂发电机出口不安装断路器，经常影响化工装置连续运行。本文根据实际运行情况，论述化工企业自备电厂发电机出口装设断路器的重要性。

关键词：化工企业；自备电厂；发电机出口断路器

中图分类号：TM56 文献标识码：A

1 前言

某化工企业自备电厂安装2×60MW抽凝式汽轮发电供热机组和2×30MW抽凝式汽轮发电供热机组，6台×460t/h锅炉，已经一次建成运行。

自备电厂总变电站设有35kV和110kV两级电压的配电装置，2×60MW+2×30MW机组采用发电机-双绕组发电机出口断路器组的接线方式，接入35kV配电装置。35kV配电装置经过两台降压发电机出口断路器接入总变电站内的110kV配电装置。发电机出线电压为6.3kV，原设计中4台发电机出口均不装设断路器。四台发电机出线端均装设电压互感器和避雷器，发电机中性点采用不接地方式，四台发电机与主变之间的连接均采用封闭母线。离相封闭母线供货商为北京电力设备总厂，发电机主变压器供货商为中山ABB变压器厂，发变组保护供货商为siemens。

发电机出口接励磁变进发电机励磁系统、接电抗器进锅炉工作段电源、接主变进入化工装置35kV用电系统。

根据《火力发电厂设计技术规程》第11.2.6条：容量为125MW 及以下的发电机与双绕组变压器为单元连接时，在发电机与变压器之间不宜装设断路器。但是，化工企业，接入外电网的自备电厂，发电机停机后，可以从外网下电以保证装置正常用电。而蒸汽量减少则会影响装置生产负荷，严重缺少则会导致装置停产。因此，化工企业蒸汽的重要性远大于电力。

2 发电机出口装设断路器的重要性

2.1未装设断路器存在的问题

当发电机出现内部故障时，容易导致锅炉电源丢失而跳车。

某化工企业自备电厂为6炉4机，每台锅炉负荷约为8000kW，1#、2#发电机负荷25MW，分别带1#、2#锅炉用电负荷；3#、4#发电机负荷50MW，3#发电机带3#和5#炉用电负荷，4#发电机带4#和6#炉用电负荷。起备变容量为20MW，1#起备变作为1#、2#、3#锅炉备用电源；2#起备变作为3#、4#、5#锅炉备用电源。

该自备电厂属电厂设计模式，其电气系统设计本身并不存在问题。但作为化工企业自备电厂在全厂工艺系统中属于蒸汽平衡的源头，四台发电机组属于余汽发电、以汽定电工作方式，发电机组随时会因为全厂蒸汽平衡的需要而停机。当发电机挺及时，起备变容量无法承担锅炉正常运行电力需求，即：1台起备变无法承担3台锅炉的正常供电，整个系统受限于起备变容量，导致工艺蒸汽平衡或事故状态下的调整变得异常困难和繁琐。若快切和备自投不正常动作，则会导致整个化工园区失电、停产。

2.2 装设断路器的优越性

2.2.1 提高发电机和变压器保护水平，缩小故障范围。故障时，出口断路器可以快速的将发电机从系统中切除， 不影响所带锅炉厂用电源，进而在事故状态下保证锅炉电源正常运行，保证工艺装置蒸汽使用不间断。

2.2.2 保证系统故障时厂用电源的稳定性。在系统发生振荡时，厂用电系统事故切换很难成功，厂用电源容易失去，事后处理比较困难。如采用出口断路器方案， 出口断路器跳闸，发电机灭磁，维持转速，厂用电不受影响，避免因系统振荡引起的长时间停机事故，缩短因系统故障的事故处理时间和简化处理程序。

2.2.3 简化厂用电切换程序。当发电机出口装设断路器后，发电机组起、停的厂用电源是通过主变压器倒送电经厂用高压工作变压器获得，从机组起动直到发电机并网带负荷，反之从发电机减负荷到发电机解列停机，整个过程都无须进行厂用电切换操作。既保证了机组的安全可靠运行，又可以省去一系列相关设施及费用，在电厂投资上不会因为增加出口断路器而对投资方案的经济性有太大的影响，而且从长期运行经济性来说更是十分可观的。

2.3 装设断路器的改造

方案一：对6台锅炉负荷重新进行分配，使得1#启备变带1#、2#、3#锅炉A段和4#、5#、6#锅炉B段，2#启备变带1#、2#、3#锅炉B段和4#、5#、6#锅炉A段。即：1#、2#、3#锅炉B段负荷用电缆或者共箱母线引接至2#启备变备用段；将4#、5#、6#锅炉B段负荷用电缆或者共箱母线引接至1#启备变备用段。分别在1#、2#启备变共箱母线拐弯处做T型接头，新增共箱母线沿原有共箱母线路径相反方向分别进行配电室1#、2#备用段增加的进行开关柜（在1#备用段和2#备用段分别增加一面额定电流2000A开关柜作为2#启备变和1#启备变进线），然后将1#、2#、3#锅炉B段用电缆引入1#备用段开关柜，将4#、5#、6#锅炉B段用电缆引入2#备用段开关柜，并分别解开其与备用段主母线的连接，以实现重新分配负荷。

方案二：在1#、2#、3#、4#发电机出口增加6kV大容量断路器作为发电机组的同期并网点，四台发电机主变即可作为升压变运行，亦可作为降压变运行，供锅炉负荷，以解决启备变容量不足。改造后，自备电厂供电安全可靠性高，改造实施时无需锅炉停车，在发电机组停机时即可实施。

经过多方面对比，将方案二进行优化。最终确定在3#发电机出口加装一台断路器。发电机出口断路器额定工作电压6.3kV、最高工作电压≥7.2kV、额定电流10500A。即：1#、2#起备变（容量为20MW），可以作为2台锅炉负荷的备用电源。同时，3#发电机带3#、5#炉工作电源，而3#、5#炉的备用电源分别由1#、2#起备变供电。因此，在3#发电机出口增加断路器。当发电机出现故障跳车时，3#发电机出口断路器跳闸，3#主变作为降压变向3#、5#炉工作段提供电源，其他四台炉子负荷分别由起备变承担。

结语

总之，对于化工企业，蒸汽远比自发电重要。必要时，发电机组紧急停用，补充化工装置蒸汽使用，相当于一个或者多个备用锅炉。因此，在发电机出口增加断路器，保证锅炉厂用电和锅炉正常运行，是非常重要的。

参考文献

[1]DL 5000-2000，火力发电厂设计技术规程 [S].