燃机电厂厂用电“手拉手”改造探讨

李鲲

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213011)

燃机电厂厂用电“手拉手”改造探讨

李鲲

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213011)

燃机电厂机组采用调峰运行方式，调停时间较长，为减少停用机组的下网电量，对某燃机电厂各机组间厂用电进行“手拉手”改造。详细介绍了运行操作过程及存在的风险，可为同类型电厂改造提供参考。

燃机电厂；厂用电；下网电量；手拉手；风险

0 引言

电力体制改革后，发电与电网形成不同的利益团体，电网公司对停用机组的厂用电收取下网电费，作为调峰运行的燃机电厂必将产生大量的下网电量，直接影响企业经济效益。怎样利用现有电气接线进行技术改造，有效减少停用机组的下网电量，增加企业利润，是每个发电企业面临的现实课题。本文针对某燃机电厂厂用系统改造，探讨改造的经济性和安全性。

1 设备概况

至2015年年底，某燃机电厂全厂装机容量达2 170 MW，共3种机型：F级一期#1，#2机组为2×390 MW的GE公司 S109FA燃机，F级二期#3，#4机组为2×475 MW的三菱M701F4燃机，E级#5/#6，#7/#8机组为2×220 MW的三菱M701DA燃机分轴供热机组。

F级一期#1，#2机组220 kV系统为双母线接线，每套机组带A，B段6 kV母线，靠发电机出口断路器解列，停机后厂用电从主变压器倒供。#02启动变压器(以下简称启动变)供6 kV备用段作备用电源，并作为F级二期机组备用电源。

F级二期#3，#4机组220 kV系统为发电机-变压器-线路方式，每套机组带A，B段6 kV母线，靠发电机出口断路器解列，停机后厂用电从主变压器倒供。未专门配置启动变，厂用电备用电源接自F级一期6 kV备用段。由于F级一、二期机组出线不为同一系统，故厂用电采用快切串联方式进行失电切换。

E级机组220 kV系统为双母线接线，每套机组带6 kV单母线，正常方式下厂用电取自汽机发电机侧，靠主变压器高压侧出口断路器解列，#01启动变低压侧无备用段直接接到各机组6 kV作为备用及停机电源。

3种机型引出线分别送至区域电网220 kV不同区域，其6 kV厂用电不为同一系统，全厂厂用电接线如图1所示(图中：发电机变压器组简称发变组；高压厂用变压器简称高厂变)。

2 经济性分析

电网公司的购售电规定，电厂1个220 kV出线系统中只要有1台机组发电，则下网电量从上网电量中抵扣。E级燃机为供热机组，常年有1套机组连续运行，基本不会产生下网电量。而F级一期2台机组全停时会产生下网电量。F级二期机组为无母线接线，任一台机组停机均会产生下网电量。

2015年F级一、二期机组共产生下网电量12 GW·h，2016年由于电网负荷原因燃机年利用小时进一步压缩。2016年F级一、二期机组下网电量达23 GW·h以上，下网电费预计可达140万元。按照目前E级机组下网与上网电价差0.014元/(kW·h)计算，可以考虑调整接线及运行方式，将F级一期、二期停机后的下网电量从E级机组上网电量中抵扣，每年可减少下网电费32万元。

3 减少下网电量的预想

3.1 现阶段采取的手段

按照接线方式，现阶段能减少下网电量的唯一措施是F级二期机组停用时将厂用电切至F级一期6 kV备用段供电，前提是F级一期有机组运行。但F级二期机组为2015年投产的F4级燃机，效率高，现今安排开机方式为优先F级二期机组先开，2016年F级二期机组运行小时是一期的两倍，故采取此方式的机会较少。

图1 全厂厂用电接线

3.2 全厂厂用电采用“手拉手”方式

利用E级机组全年无下网电量的优势，将全厂6 kV备用电源进行互联。将E级机组6 kV厂用电作为全厂停机后的厂用电源，在机组停用高压给水泵、循环水泵、凝结水泵等大型负载后为盘车等负载供电，以有效减少下网电量。

3.2.1#01启动变容量的核算

采取此方式时，E级机组#01启动变最多时要带全厂5台机组的停机后厂用电，必须核算变压器容量是否满足要求。#01启动变为保定天威公司生产的有载调压油浸自冷变压器，型号为SZ-10000/220，额定容量为10 MV·A，额定电流为25.1/916.0 A。2016年夏季各机组盘车及启动用电情况见表1。

表1 2016年夏季各机组盘车及启动用电 A

从表1可以看出，在夏季厂用电最大运行方式下，当E级机组的#01启动变同时带1套E级机组的盘车用电和#1，#2，#3，#4机组的盘车用电，#01启动变电流约为20 A，还可在应急情况下作为E级运行机组跳闸后的安全停机用电，但不可作为F级机组的启动用电，在F级任意一套机组启动前必须将厂用电方式恢复正常方式。

3.2.2 E级机组厂用电系统改造

E级机组#01启动变低压侧无母线段，由母排直接送至2台E级机组6 kV母线。改造可以利用空余开关室在#01启动变低压侧增设6 kV备用段，#01启动变低压侧引线进入6 kV备用段前通过隔离开关形成明显断开点，然后从6 kV备用段分别送至2台E级机组6 kV母线、F级一期机组6 kV备用段。

3.2.3 E级机组与F级一期机组6 kV备用段间联络

在F级一期机组6 kV备用段增加1个6 kV断路器间隔，与E级机组备用段联络用。为了防止E级机组与F级一期机组6 kV备用段非同期并列，在F级一期机组备用段侧开关装设带电闭锁装置，在F级一期机组备用段母线带电情况下闭锁该开关。具体一次接线改造如图2所示。

图2 改造后全厂厂用电接线

3.2.4 保护配置

采用厂用电“手拉手”方式后，零序阻抗、短路电流会有变化，保护范围也需扩大，需增设新保护，重新核算定值。原F级一期机组#02启动变带差动保护，范围为启动变高压侧至#1，#2机组6 kV备用电源开关侧，改造后需扩大保护范围，包括备用段及至F级一期联络开关。

E级机组与F级一期机组备用段联络电缆必须装设保护，可以装设CSC-213差动保护，范围为电缆全长，并装设带方向过流的CSC-211保护作为后备保护，同时还作为#1，#2机组6 kV母线备用电源开关的后备保护。必须重新核算#01，#02启动变及厂内所有6 kV母线备用电源开关保护定值，在#3/#4机组6 kV母线备用电源发生故障时，应先跳本机相应段备用电源开关，如拒动后跳B6340开关，如再拒动跳#02启动变或E级机组至F级一期机组备用段联络开关，防止越级跳闸而扩大事故范围。

3.2.5 改造投资及回报

技术改造时，在E级机组共需增设6个6 kV开关柜，分别为#01启动变低压侧隔离开关间隔，至#6，#8机组6 kV母线的隔离开关间隔，至F级一期机组的联络开关间隔，E级机组6 kV备用段母线电压互感器间隔。如采用ABB VD-4真空断路器，并购买6 kV电缆约500 m，6 kV汇流排若干米，进行继电保护改造、定值核算、电气五防装置配置，分散控制系统(DCS)画面增加数据点及画面修改， F级一期机组增设1台联络开关，工程量较大，保守预计改造费用达150万元以上。改造后每年可减少下网电量的支出，预期5年可收回投资。

由于改造涉及系统较多，需土建、电气、继电保护、热控配合；同时，改造会影响在运机组，要求严格控制工期，技术难度较大。

4 运行操作分析

4.1#3/#4机组1台停用、#1/#2机组1台运行

(1)#3，#4机组任一台停用时可将停用机组通过快切装置的串联功能进行失电切换至#02启动变供电，此时F级4台机组不会产生下网电量。但为了保证#02启动变无过载风险，必须在停用给水泵、凝结水泵等大型辅机后进行切换操作。在机组盘车情况下进行厂用电失电切换时，需做好切换失败的预想。

(2)切换后的#3，#4机组厂用电不为同一系统，切换前必须检查确认#3，#4机组的电动机控制中心(MCC)屏等负载无联络情况，切换后严禁进行厂用电联络操作。

(3)为了保证在#02启动变故障后能快速恢复#3，#4机组厂用电，主变压器及高压厂用变压器保持热备用状态。

4.2#1/#2机组全停、#3/#4机组运行

(1)#1，#2机组全停时厂用电切换至E级机组供电，首先将#02启动变停用并转冷备用，拉开低压侧闸刀，然后合上E级机组至F级一期机组6 kV备用段开关，再合上F级一期机组6 kV备用段至E级机组联络开关，使F级一期机组6 kV备用段受电后，#1，#2机组6 kV各备用电源开关通过快切串联方式切换至E级供电。

(2)#1，#2机组启动前，需将厂用电失电切换至本机带。

4.3#1～#4机组全停

(1)如#1～#4机组全停，厂用电需切换至#01启动变供电，应先将F级一期机组6 kV备用段切换至E级机组6 kV备用段供电，再将#3，#4机组厂用电切换至#1，#2机组6 kV备用段供电。

(2)在此供电方式下：如#3，#4机组需启动，将厂用电切换至本机即可；如#1，#2机组需启动，则先将#3，#4机组厂用电切换至本机带，然后将#1，#2机组厂用电切换至本机带。

4.4 运行操作风险

(1)由于全厂3种机型机组不为同一系统，在切换过程中机组间、厂用电负载间必须检查是否存在联络点，防止非同期合闸。

(2)切换过程中为失电切换，防止切换失败造成机组重要辅机失电，进而影响设备安全。

(3)在#01启动变带全厂设备时，必须严密监视变压器负载情况，严格控制所带机组的大型辅机启动。

(4)“手拉手”厂用电互供运行操作繁琐，要求对接线、运行方式足够清楚，对专工、值长、单元长的技术及调度能力要求较高。

(5)由于系统复杂、保护配置繁琐，设备发生故障时，对运行人员事故处理能力要求较高，特别是对厂用电失电情况下保障润滑油、密封油、盘车等操作要求较高。

5 结束语

本文对燃机电厂通过“手拉手”技术改造减少下网电量的方案进行了初步探讨，通过改造能有效减少下网电量，提高企业效益，但也不可避免地存在较大的运行风险。此方案可为拥有多套机组的大型电厂提供借鉴。

(本文责编：刘芳)

2016-12-29；

2017-03-02

TM 611.24

B

1674-1951(2017)03-0028-03

李鲲(1976—)，男，江苏常州人，高级技师，从事电厂生产运行管理方面工作(E-mail:cedelao7667@126.com)。