大型发电厂低压厂用电接线方案比较

（江苏省电力设计院）

大型发电厂低压厂用电接线方案比较

许正同

（江苏省电力设计院）

本文从技术和经济两方面对主厂房低压交流厂用电接线方案优化设计进行了论述，主要包括以下内容：根据工艺专业提供的电负荷清单，本次设计推荐采用：主厂房内的低压厂用电系统采用三相四线制，中性点直接接地方式；照明、检修电源采用2台照明检修合用的照明、检修变容量为1600kVA；交流保安电源采用保安段每台机单独设置两台低压厂用保安变容量为1600kVA，为保安段提供正常工作电源，两段保安段设置母联互为备用，每段保安段由柴油发电机引接一路应急电源。

低压厂用电系统；照明、检修变；交流保安电源

1 主厂房低压厂用电系统的设计

1.1 接线方式

低压厂用电系统电压采用380/220V（母线电压400/230V）。对于1000MW级机组，根据对汽机、锅炉等主要工艺专业电负荷资料的分析，大部分辅机采用双重化配置，一用一备。

主厂房低压厂用电系统采用动力中心（ΡC）和电动机控制中心（MCC）的接线方式。动力中心（ΡC）和电动机控制中心（MCC）成对设置，建立双路电源通道，每套ΡC-MCC的电源由互为备用的两台变压器构成。互为备用的负荷分接于成对的不同母线段上。母线联络断路器与两台变压器进线断路器形成联锁回路，正常运行时母联断路器断开，两段ΡC分别由各自电源变压器供电，当其中一个电源断路器由于变压器停运或其他原因断开时，母联断路器才会合闸，由另一台变压器负担全部两段ΡC的负荷。母联设备不用电源自投装置。

MCC也成对设置，互为备用的负荷分别接于成对的不同MCC段，两段MCC中间不设联络断路器。成对的两段MCC的电源分别来自两个不同ΡC段或一个成对ΡC的不同段。

电动机控制中心和容量为75kW及以上的电动机由动力中心ΡC供电，75kW以下的电动机由电动机控制中心MCC供电。成对的电动机分别由对应的动力中心和电动机控制中心供电。

若有单台或没有备用的I类负荷，则可设置一段有两个电源进线的MCC，两个电源互为备用，互相联锁。两个电源可根据需要采用ATS实现自动切换。

1.2 主厂房内PC、MCC段设置

每台机设置2段汽机ΡC段；每台锅炉设置2段锅炉ΡC段；每台机组设置1段正常照明段、1段应急照明段、1段检修段、1段公用ΡC段。

每台机设置汽机MCC A、B、C段，成对的电动机或电负荷分别由MCC A、B段供电，单台负荷由MCC C段供电，MCC C段有两路电源；每台炉设置锅炉MCC A、B段，成对的电动机或电负荷分别由A、B段供电；主厂房区域在负荷相对集中的区域还设置了汽机检修MCC、锅炉检修MCC、凝结水处理MCC、除渣MCC、暖通MCC、煤仓层MCC等，这些MCC段均有两路引自不同ΡC段的电源。两路电源可根据用电负荷特性采用手动切换或ATS自动切换。

2 中性点接地方式

2.1 中性点不接地或经高阻接地的特点

低压厂用电系统的中性点不接地或经高阻接地的优越性在于馈线回路发生单相接地时，允许继续运行一段时间，给运行人员一定的处理事故时间。可以避免电动机由于单相接地故障而跳闸，提高380V电动机供电的可靠性。

采用中性点不接地方式后，使用低压厂用电十分不便。采用220V电源供电的用电设备需要单独设置380/220V、二次侧中性点直接接地的隔离变压器。每段母线需装设微机型小电流接地选线装置和ΡT，每个分支回路需装设零序CT，以便及时找到发生接地故障的回路。

针对本工程设计，每台机组至少需要设置两台汽机D/Ρ变压器，两台锅炉D/Ρ变压器，一台公用D/Ρ变压器，一台应急照明D/Ρ变压器。相应还需增加馈线和进线开关柜，增加设备投资费用的同时，给主厂房设备布置也带来一定困难。

2.2 中性点直接接地的特点

优点：发生单相接地故障时，中性点不发生位移，防止了相电压出现不对称和超过250V，而且保护装置动作于跳闸，可防止故障扩大化；节省了每段母线的接地检测装置和专用CT，简化了接线和布置；取消了高阻接地系统需各处设置的控制变压器，减少了设备和故障点，提高了可靠性，节约了投资；本期主厂房、辅助厂房厂用电系统接线方式一致，便于运行、维护和管理，同时避免了由于厂家配套设备的问题导致到处悬挂小变压器的现象。

缺点：距离较远的馈线回路单相短路电流太小，需要根据短路电流大小选择相应的接地短路保护，满足保护灵敏度的要求。

2.3 技术经济分析

由表1可见采用了中性点不接地方式后，两台机需增加一次性投资约311.6万元。技术上两种方式各有优缺点，均为可行方案。本工程推荐采用：低压厂用电系统中性点直接接地方式。

3 照明/检修电源引接方案

3.1 照明检修段的设置

方案一：主厂房每台机组设一台照明检修合用的干式变压器，容量1600kVA，两台机组的照明检修变压器互为备用。检修段布置在照明检修变低压侧进线开关之后，照明调压器之前；照明段电源从调压器之后引接。调压器装入低压开关柜内，与低压变压器、检修段ΡC柜、照明ΡC柜排列在一起。

方案二：主厂房每台机设置一台容量为800kVA有载调压变压器为照明负荷供电，两台机组的照明变互为备用；每台机设置一台容量为800kVA检修变压器为检修负荷供电，两台机组的检修变互为备用。

3.2 技术经济分析

由表2可见方案二较方案一投资约增加25%，方案一设备数量少，布置紧凑，占用厂房面积小。技术上两个方案均为可行，可根据工程实际情况择优选用。本工程推荐采用照明、检修电源为2台照明检修合用的照明、检修变。

4 保安电源引接

4.1 保安电源选择

本工程推荐每台机组设置一套快速起动的柴油发电机组作为事故保安电源，柴油发电机的容量经计算为1600kVA。

4.2 保安电源接线

每台机组设置两段保安段，机组保安负荷接于保安段，每段保安段的正常工作电源引接方式有以下两种接线方式。

表1 中性点接地方案经济比较

表2 照明检修电源方案经济比较

方案一：每台机单独设置两台低压厂用保安变容量为1600kVA，为保安段提供正常工作电保安段设置母联互为备用。正常工作电源消失后经保护闭锁快速合母联开关，并同时起动柴油发电机组，若另一段保安段工作电源也消失，则切至柴油发电机供电。具体接线形式详见图1。本方案接线清晰，电缆联系较少，动力电缆用量较少，可减轻主厂房内电缆通道的压力，但需要增加4台干式变压器、4面高压开关柜。

根据工艺专业提供的电负荷清单，每台机设置2台低压汽机变压器容量为1600kVA，每台炉设置2台低压锅炉变压器容量为1250kVA。

方案二：每段保安段由汽机工作段引接正常工作电源，并从锅炉工作段和柴油发电机各引接一路正常工作备用电源和应急备用电源，电源引接均采用电缆连接。正常工作电源消失后快速切换至锅炉段供电，并同时起动柴油发电机组，若锅炉段也失电，则切至柴油发电机供电。具体接线形式详见图2。在1000MW机组中，根据工艺专业提供的电负荷清单，每台机设置2台低压汽机变压器容量为1600kVA，每台炉设置2台低压锅炉变压器容量为1250kVA，保安负荷的容量为800kVA。汽机变和锅炉变增加保安负荷后，使得汽机变、锅炉变容量增大至2500kVA。

4.3 技术经济分析

图1 保安段接线示意图（方案一）

说明：1）低压开关柜仅比较进线柜和母联柜，两个方案馈线柜配置相同，不作比较；2）电缆长度根据本工程投标阶段推荐的主厂房布置方案测量得到，仅考虑高低压进线电缆；3）设备、电缆价格取最近工程实际招标价计列；4）以上数量均为2台机总数。

由表3可见方案二较方案一投资约增加10%，方案一接线清晰，电缆联系较少，动力电缆用量较少，可减轻主厂房内电缆通道的压力设备数量少。

表3 保安段电源接线方案经济比较

图2 保安段接线示意图（方案二）

技术上两个方案均为可行，可根据工程实际情况择优选用。本工程推荐采用每台机单独设置两台低压厂用保安变，为保安段提供正常工作电源，两段保安段设置母联互为备用，每段保安段由柴油发电机引接一路应急电源。

5 结束语

通过以上技术经济比较，本次投标主厂房低压厂用电系统设计，推荐方案如下：

1）主厂房内的低压厂用电系统采用三相四线制，中性点直接接地方式；

2）照明、检修电源采用2台照明检修合用的照明、检修变容量为1600kVA；

3）交流保安电源采用保安段每台机单独设置两台低压厂用保安变容量为1600kVA，为保安段提供正常工作电源，两段保安段设置母联互为备用，每段保安段由柴油发电机引接一路应急电源。

[1]GB50660—2011 大中型火力发电厂设计规范[S].

[2]DL/T 5153—2002 火力发电厂厂用电设计技术规定[S].

2015-11-30）