浅析沙特NCC NCC余热发电项目站用电系统配置特点

祝强，阎素玲

浅析沙特NCC NCC余热发电项目站用电系统配置特点

Analysis on Configuration Characters of Electric System ystem for Saudi NCC Waste Heat Power Generation Project oject

祝强，阎素玲

本文对沙特NCC余热电站（2×15MW）项目电气配电系统设计的特点进行分析，对远离主厂房配电室的3条水泥生产线余热锅炉和10台柴油发电机组尾排废热余热锅炉分别设置配电子站，全站设置2× 1000kVA和2×2000kVA站用变压器。各配电室分别设置MCC和EMCC母线段，EMCC母线段电源进线均设置ATS双电源自动切换装置，紧急事故电源来自电站专用柴油发电机组，从而提高了电源的安全可靠性。此外，直流电源和UPS电源装置均采用双冗余配置，对于当地气象条件和AC480V/60Hz电压条件下各配电装置的使用要求都有所提高。

MCC与EMCC母线段；ATS双电源自动切换装置；双冗余；紧急事故电源-柴油发电机组

1 项目概况

沙特Najran水泥公司Najran Ce⁃ment Company（简称NCC），是一家成立于2005年的合股公司，注册实收资本11.5亿里亚尔（约合人民币19.4亿元）。该公司位于沙特南部地区奈季兰市（Najran City）东南240km处，靠近也门边境，其水泥主要销售对象为奈季兰市和也门。

该公司共有三条水泥生产线。1线为6000t/d生产线，由中国建材集团与合肥水泥研究设计院共同承包，于2007年9月投产；2线为3000t/d生产线及粉磨站工程，由合肥院总包，于2009年投产；3线为7000t/d生产线，由中国电子进出口总公司于2011年12月1日与业主签订总包合同，预计今年10月投产。

沙特NCC余热发电项目将利用三条水泥熟料生产线的废气余热+10台柴油发电机组的尾排废热建设余热电站一座。余热电站装机规模为2×15MW。

其中，1线和3线各设置1台窑头余热锅炉和2台窑尾余热锅炉（双列锅炉），2线设置1台窑头余热锅炉和1台窑尾余热锅炉，三条水泥生产线共设置8台余热锅炉。此外，10台柴油发电机组将各设置1台尾排废热余热锅炉。

沙特NCC余热发电项目将利用这18台余热锅炉产出的废气余热通过装机为2×15MW的纯低温汽轮发电机组进行发电。

2 站用电系统配电方式

2.1 电站系统电压等级

沙特NCC水泥公司交流电频率为60Hz。

·中压系统配电电压：AC13.8kV

·发电机出线电压：AC13.8kV

·低压系统配电电压：AC480V

·低压电动机额定电压：AC480V

·低压系统操作及控制电压：AC220V

·照明设备电压：AC220V

·直流系统操作及控制电压：DC110V

·UPS电源电压：AC220V

·检修设备电压（包括电焊机电源箱、动力插座箱等）：三相AC480V，单相AC220V。

2.2 电站系统配电方式

2.2.1 电站中压系统配电

根据该项目电压等级的具体情况，站用电高压系统设置13.8kV单母线分段接线方式，每台发电机组各挂接在一段母线上，发电机出线电压为13.8kV，两段母线设有母线联络开关，每段母线各设有一个与厂内现有电力系统联络的联络开关。

电站正常运行情况下，将两段母线的母联开关断开，两台发电机发出的电能通过各自的联络开关与现有电力系统并列运行。当某条联络线故障退出时，闭合母联开关，两台发电机发出的电能合并后通过另一条联络线与现有电力系统并列运行。

2.2.2 电站低压系统配电

两套汽轮机组均为空冷凝气式机组，配置空冷器，低压站用电负荷较大。低压站用电系统配置4台站用变压器，其中2台1000kVA变压器提供两套机组辅机设备用电，另外2台2000kVA变压器主要为两套机组空冷器设备供电，空冷器冷却风机约为18台，容量均为110kW的变频电机，需配置相应容量的变频器。余热电站低压配电电压均为AC480V/ 60Hz。

此外，根据合同要求，在汽轮发电机组站用辅机设备配电系统中还应设置紧急电源站用母线段，即EMCC母线段。EMCC母线段均挂接紧急负荷，一旦正常电源因故障退出时，即刻投入紧急电源供电。所以EMCC母线段进线电源应来自两路不同电源，一路正常电源来自机组辅机设备配电母线段，另一路紧急事故电源来自专用的柴油发电机组，通过ATS自动进行切换（图1～图2）。

由于该项目余热发电系统配置是2台汽轮发电机组，配置18台余热锅炉，而这些余热锅炉距离汽机主厂房较远，主厂房配电室的MCC配电半径较大，考虑低压配电线路的压降和损耗，设计考虑在1号～3号水泥线余热锅炉系统增设DCS系统I/O远程站和配电子站，也相应节省了配线电缆。

其中三条水泥线余热锅炉配电室各自从主厂房配电室MCC两段母线分别引入两路电源（两电源互为备用），同时也设置各自余热锅炉系统紧急负荷的EMCC母线段，一旦正常电源因故障退出时，即刻投入紧急事故电源供电。所以EMCC母线段进线电源也应来自两路不同电源，一路来自本锅炉系统配电的MCC母线段，另一路来自紧急事故电源的柴油发电机组，通过ATS自动进行切换（图3～图5）。

另外，10台DG余热锅炉设置一个DCS系统I/O远程站和配电子站，该DG余热锅炉配电子站电源来自公司原有DG系统（图6）。

图1 汽轮发电机房低压单线图（1）

图2 汽轮发电机房低压单线图（2）

图3 1线余热锅炉子站低压单线图

图4 2线余热锅炉子站低压单线图

图5 3线余热锅炉子站低压单线图

图6 DG余热锅炉子站低压单线图

2.2.3 电站控制电源、直流电源、UPS电源、照明电源和检修电源的配电原则

根据沙特NCC项目所在地区电压等级与合同技术协议要求，电源电压及配电设备的配置完全不同于国内项目。对于低压AC480V/60Hz的配电原则，设计考虑下列配电方案：

（1）电站控制电源合同要求AC220V，故设置一台AC480V/220V隔离变压器，专为低压辅助电源屏供电，该辅助电源屏专门提供电站系统AC220V用电设备的电源。由于3号水泥线余热锅炉和DG余热锅炉距离主厂房太远，所以在这两处的配电子站单独增设了各自的低压辅助电源屏。

另外，在低压电源进线开关处还设置了开关控制和计量用的小型隔离变压器，使其控制电压和计量表满足使用要求。

（2）电站直流电源装置设在主厂房中控室，合同要求配置双冗余的直流电源装置，以保证电源的可靠性，电压等级DC110V。每套直流电源装置采用双回路供电，其内部配有双电源自动切换装置和N+1冗余配置的高频开关充电模块。

（3）电站主厂房配电室及各余热锅炉配电子站的UPS电源，合同要求配置双冗余的UPS电源装置，以保证电源的可靠性，电压等级AC220V。对于AC480V/60Hz的电源要求保证电源质量，每套UPS设计均采用双路供电（工作电源和旁路电源），UPS电源进线和出线端均设置隔离变压器，旁路进线还设置了稳压装置。

（4）电站照明电源合同要求AC220V，在主厂房配电室及各余热锅炉配电室各设置了照明变压器（AC480V/380/220V）和照明配电屏。同时在各自配电室的EMCC母线段还设置了紧急电源的照明变压器，以满足合同要求的正常照明负荷80%、紧急照明负荷20%的配电要求。

（5）电站检修电源要求三相AC480V和单相AC220V，其中三相AC480V电源分别由机组辅机设备供电的低压母线段和各自余热锅炉配电子站低压母线段直接供电。单相AC220V电源由各自系统辅助电源屏供电。

2.2.4 电气设备降容使用，以满足当地气象条件下的使用环境

由于沙特NCC项目所在地的气象条件较为恶劣，项目处在沙漠干旱的高温地区（最高温度50℃，最低温度10℃，最大风速150km/h），对于电气设备的使用环境要求较高，所以在电气开关、变频器等电气设备选型时必须考虑降容使用要求。

3 电站系统电气设备配置与配电特点

（1）该项目的中压系统和低压系统电压等级属于非标准电压，MV：13.8kV/60Hz，LV：AC480V/60Hz，这与国内的MV：10.5kV/50Hz，LV：AC380V/50Hz截然不同，设计时必须引起高度重视，特别要注意电源的分配原则，电气设备选型必须适应该电压条件下的使用要求。

（2）对于沙漠干旱的高温地区，在电气设备的选型时必须考虑降容使用要求。

（3）对于业主合同要求的双冗余直流电源装置和双冗余UPS电源装置，设计应尽量满足要求。特别是要注意AC480V/60Hz非标准电压下UPS电源装置的使用条件和增设旁路电源进线稳压装置的必要性。

（4）业主对EMCC母线段设置的使用要求，以及通过ATS对正常工作电源和紧急事故电源进行自动切换，也同以往国内工程设计有所区别。

（5）业主要求正常照明负荷与紧急照明负荷配电的分配比例也是以往国内工程设计难以遇到的。

TQ172.625.9

A

1001-6171（2015）02-0088-04

中材节能股份有限公司技术部电气热控室，天津300400；

2014-07-29；编辑：赵莲