小型发电机组接入系统设计研究

阳水财

（东莞电力设计院，广东 东莞 523413）

小型发电机组接入系统设计研究

阳水财

（东莞电力设计院，广东 东莞 523413）

本文所称小型发电机组指单机容量在 25MW及以下的同步发电机组。随着电力体制的不断改革和节能、环保观念的不断深入，各地以工业余热、垃圾焚烧为代表的小型发电项目不断开工建设。小型发电机组在接入电网设计时，不能仅仅考虑机组容量和送电距离，还必须从电网短路电流、线路选型、路径可实施性等方面综合考虑。本文结合某地区具体工程实例，对小型发电机组的接入系统进行了分析研究论证。

小型发电机组；接入系统

某地区计划建设一座日处理生活垃圾1200吨，总装机容量 40 MW 的垃圾焚烧发电厂，配置 2×600t/d机械炉排焚烧炉+2×20MW 凝汽式汽轮发电机组，拟于近期并入当地电网发电。

1 近区电网情况

近区电网是发电机组接入的客观条件，在研究论证接入系统前必须摸清周边电网情况。

根据项目业主的建设安排，在机组投产前，近区110kV及以上变电站有 3座，分别为 220kV彭洞站、110kV牛山站和畔山站，具体情况如表1所示。

周边 110kV线路有 110kV立彭甲乙丙线、彭周甲乙线、彭石甲乙丙线以及 110kV和畔甲乙丙线。

周边 110kV电网接线如图1所示。

图1 本工程电厂周边 110kV电网接线示意图

上述 110kV线路中，立彭甲乙丙线、和畔甲乙丙线为架空线路，导线截面均为 400mm2，彭周甲乙线、彭石甲乙丙线为电缆线路，导线截面为 1000mm2。

表1 电厂近区周边 110kV及以上变电站情况

2 接入系统方案研究

电厂接入系统电压等级，应根据电厂在系统中的地位和作用、送电距离、最终和分期规模、单机容量、电网运行要求和承受能力等因素综合确定，不同规模的电厂应分别接入相应电压等级的电网。本电厂机组容量2×20MW，属小型、负荷侧电厂，送电距离在 5公里左右，接入系统电压等级可采用 110kV接入、也可采用 10kV接入。本文分别对接入 110kV、10kV两种不同电压等级方案进行综合比较。

2.1 接入110kV系统方案

根据周边电网实际，拟定两个接入 110kV系统方案。（1）方案一：双回出线，分别T接立彭甲丙线

本方案新建双回电缆线路长度 2×0.96km，T接立彭甲丙线需要新征用地建设电缆终端场，T接点位于彭洞站围墙外（立彭甲乙丙线 N39-N42号塔之间）。

（2）方案二：双回出线，分别T接和畔乙丙线

本方案新建双回电缆线路长度 2×6.5km，T接和畔乙丙线需要新征用地建设电缆终端场，T接点位于N21-N22号塔之间。

2.2 接入10kV系统方案

根据周边的电网条件，拟定 3个接入10kV系统方案。

（1）方案一：2回出线，分别接入彭洞站10kV母线，本方案新建 2回电缆线路长度 2×1.0km。

（2）方案二：2回出线，分别接入畔山站10kV母线，本方案新建 2回电缆线路长度 2×6.5km。

（3）方案三：2回出线，分别接入牛山站10kV母线，本方案新建 2回电缆线路长度 2×2.8km，该方案需要在牛山站扩建 1回 10kV出线开关柜。

2.3 方案比较

2.3.1 接入电压等级比较

根据以上接入 110kV和 10kV系统方案，首先对接入电压等级进行比较，如表2所示。

表2 接入电压等级比较

本期 2台机组如果采用 10kV接入，虽然可避免电能多级传输，减少电能损失，但 10kV接入周边 220kV彭洞站或 110kV牛山站后，10kV母线短路电流将达到28kA以上，远超规范要求。10kV接入畔山站，畔山站10kV短路电流也将由 18kA上升到 23.7kA，接近超标；且电厂距离畔山站较远，路径长度约 6.5km，沿线电缆通道空间狭窄，路径条件差，基本不具备可行性。

同时，采用 10kV接入系统，单回线路需采用 3拼3×500mm2截面电缆，实现较为困难，总体投资也不占优势。如果采用 110kV接入，虽然设备投资有所增加，但 110kV线路输送容量大，单回线路能够满足两台机组的送出要求，可靠性高；且周边 110kV电网资源较好，新建线路十分简短。综上，本工程电厂两台机组宜采用接入 110kV系统。

2.3.2 接入点比较

在确定采用接入 110kV系统后，需进一步明确具体接入点，各方案比较如表3所示。在可靠性均接近且满足要求的情况下，方案一具有实施性好，投资少等优势。

综上，本工程电厂两台机组宜采用双回线路，分别 T接 110kV立彭甲丙线接入系统，如图2所示。

2.4 导线截面选择

本电厂发电机额定功率为 20MW，功率因数按 0.85考虑，扣除 10%的厂用电，送入电网功率约为 21MVA。

表3 接入 110kV系统方案比较（接入点比较）

图2 本工程电厂接入系统示意图

因 此， 本 工 程 送 出 110kV线 路 采 用 240mm2及以上截面电缆即可满足要求，按双回路埋管敷设，240mm2截面电缆 110kV持续输送容量约为 60MVA，能够满足送出线路 N-1要求。

2.5 电气计算

最后，对推荐方案进行潮流、稳定以及短路电流计算，计算采用 BPA软件 (4.0版 )工具。

经计算，推荐方案近区潮流分布合理，无重载或过载线路，各节点电压合格；机组稳定性较好，相关厂站 110kV母线短路电流均满足要求。

3 相关结论

（1）本工程电厂机组容量为 2×20MW，属地方小型发电机组，可接入 110kV电网，也可接入 10kV电网，需从技术、经济、可实施性等方面综合考虑。

（2）在接入电压等级方面，单台机组容量 20MW基本是采用接入 110kV系统，还是接入 10kV系统的临界点。单机容量 20MW 以上（含 20MW），10kV电缆选型较为困难，一般采用110kV电压接入更为经济合理。

（3）随着电网规模的扩大，系统短路电流越来越大。在某些地区，短路电流是地方小机组能否就地接入10kV电网的关键制约因素。

[1]电力工业部电力规划设计总院 .电力系统设计手册 [M]. 北京 :中国电力出版社 ,1995.

[2]水利电力部西北电力设计院 .电力工程电气设计手册（电气一次部分）[M]. 北京 :中国电力出版社 ,1987.

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