關于電廠啟動和備用電源系統改進的探討

喬崗杰

(陽城國際發電有限責任公司,山西晉城 048001)

關于電廠啟動和備用電源系統改進的探討

喬崗杰

(陽城國際發電有限責任公司,山西晉城 048001)

陽城國際發電有限責任公司的啟動和備用電源取自山西220 kV電網,一旦啟動和備用電源部分或全部失電,對全廠的安全運行將帶來極大影響。針對啟動和備用電源系統的組成及存在的主要問題,研究如何通過技術改造提高其可靠性,減小其對機組安全運行的影響。

啟動和備用電源;技術改造;反帶

0 引言

陽城國際發電有限責任公司一期工程安裝有6臺350 MW燃煤機組,二期工程安裝有2臺600 MW燃煤機組,采用點對網的方式通過長約750 km的500 kV交流輸電線路向江蘇送電,屬專廠、專線、專供工程,是山西變輸煤為輸煤、輸電并舉的重點項目。啟動和備用電源系統較為復雜,部分或全部失電后對機組運行和設備安全影響極大,如何最大限度地提高其可靠性將是關系到企業安全和效益的重要課題。由于二期2臺機組正常運行時,作為啟動和備用電源的2臺啟動和備用電源變壓器 (以下簡稱 “啟備變”)完全處于空載狀態,短時失電后對二期機組影響較小,因此本文主要針對一期工程進行討論。

1 啟動和備用電源系統介紹

機組啟動及備用電源由山西220 kV電網提供,經啟備變降壓后作為各機組的備用電源,同時還向全廠的公用負荷供電,如水源地、網控等。

每臺機組設置兩段6 kV廠用段,正常運行時由接在發電機出口的高廠變供電,機組停運時由所在單元6 kV公用段供電。1號、2號啟備變為三繞組變壓器,其35 kV側為水源地供電,6 kV側為一單元公用段供電;3號、4號啟備變為分裂變壓器,3號啟備變低壓側的兩個6 kV繞組為二單元公用段供電,4號啟備變為三單元公用段供電,全廠公用負荷接于一、二、三單元公用段。5號、6號啟備變僅作為二期600 MW機組的啟動和備用電源,2臺機組正常運行時啟備變處于空載狀態,不帶公用負荷。啟動和備用電源系統接線簡圖如圖1所示,圖1中 “東電”為東溝變電站。

由于機組并入的電網屬于華東電網,而備用電源取自華北電網,考慮到同期問題,機組的廠用電切換比較特殊。當機組啟動時,沖轉啟勵正常后,先經同期裝置將廠用電由6 kV公用段供電切換為機組自帶,再經同期裝置并入500 kV華東電網;當機組準備停機時,先將機組與華東電網解列,機組自帶廠用電,然后經同期裝置將廠用電切換為6 kV公用段供電[1]。

2 啟動和備用電源系統存在的主要問題

2.1 3號和4號啟備變無法互為備用

電廠原設計上1號、2號啟備變可以互為備用,但3號、4號啟備變卻無法互為備用。帶來的主要問題有。

a)當3號、4號啟備變任1臺跳閘后會造成所在單元公用設備停運,如果短時不能恢復,將對所在單元的機組運行帶來嚴重影響。該廠就曾經發生3號啟備變差動保護誤動作跳閘,造成二單元全部空壓機失電,壓縮空氣壓力逐漸下降,最后導致3號機組跳閘的事件。

b)3號、4號啟備變不能互為備用,任1臺啟備變正常停運都要求所在單元的2臺機組同時停運且所有廠用負載停運。由于機組年運行小時較高,這樣的機會幾乎沒有,所以啟備變只能長期運行,無法按規定開展定期檢修和預試工作,使設備可靠性逐年下降。

圖1 陽城國際發電有限責任公司啟動和備用電源系統接線簡圖

2.2 啟動和備用電源全部失去后對機組運行影響巨大

一旦2條220 kV供電線路同時跳閘或東溝變電站故障,廠內220 kV系統將全部失電,全廠公用負荷將全部跳閘,如果短時不能恢復供電,將對全廠機組帶來巨大影響,可能導致全部機組跳閘。公用負荷失電后對機組影響較大的因素有以下幾方面。

a)循環泵房馬達控制中心失電,循環泵冷卻水泵失電跳閘,各機組循環泵失去冷卻水,推力瓦溫度不斷升高,達到保護值時將造成循環泵跳閘、汽機真空保護動作跳機。

b)各單元空壓機全部跳閘,壓縮空氣壓力逐步降低,會造成大量氣動門自動關閉,機組跳閘。

c)燃油泵失電停運,導致油槍不能備用,如果失電前機組因負荷較高或燃燒不好投油助燃,則油槍熄滅后將導致燃燒迅速惡化,可能發生滅火事故。

d)網控變壓器失電,500 kV和220 kV開關儲能系統不能打壓,直流系統由蓄電池開始接帶負荷;輸煤系統失電,機組無法上煤;除灰系統失電,機組無法清灰;水源地補水泵失電停運,全廠補水中斷,這些系統都不允許長時間停運,否則也會影響全廠的安全運行。

3 啟動和備用電源系統主要技術改造

3.1 在二單元和三單元公用段之間加裝聯絡開關

由于3號、4號啟備變型號和參數完全相同,技術上符合并列條件,同時啟備變額定容量均為(50/25/25)MVA,而正常運行時每臺啟備變的總負載只有1～3 MW,負載率非常低,容量上具備串帶條件。因此廠內針對3號、4號啟備變進行了技術改造,在二、三單元公用段之間加裝了聯絡開關。正常運行時聯絡開關處于備用狀態,當1臺啟備變跳閘時,可手動斷開其所帶負載,合上母聯開關后再恢復負荷;當1臺啟備變需要檢修或預試時,由于具備并列條件,可以采用先合母聯開關后斷進線開關的方法,從而避免負荷短時失電。需要注意的是并列前需檢查220 kV母聯開關確認在合位且有載調壓分接頭位置相同[2]。

3.2 制定了廠用段反帶公用段的技術方案

廠內220 kV系統全部失電后,全廠公用負荷將全部跳閘,通過上面的分析可知,為保障全廠機組安全運行,就必須在最短時間內恢復公用段的供電。但是,發生線路或變電站跳閘,一般事故比較嚴重,需要對保護動作情況和一次設備進行詳細檢查,加上恢復供電時的操作時間,通常用時都比較長,不能滿足機組安全運行的要求。這時唯一能夠為公用段提供電源的就只有廠用段,因此,廠內提出了廠用段反帶公用段的技術方案。單從容量上考慮,由于各機組高壓廠用變壓器的額定容量為(40/25/25)MVA,而機組滿負荷時每個廠用段的負荷一般不超過9 MW,每個公用段的負荷一般不超過2 MW,容量上具備反帶條件。但最主要的是考慮廠用段正常工作進線開關的保護值能否躲過反帶時的沖擊電流,如果反帶時造成廠用段工作進線開關跳閘,將引起該機組大量設備跳閘,導致機組快速甩負荷甚至跳閘。經過廠內和電科院的多方研究和精心計算,最終肯定并驗證了反帶的可行性。但是特別需要注意的是反帶前必須手動斷開公用段不重要的負載,只保留幾個重要負載如空壓機變壓器、網控變壓器、化學變壓器,這樣既可以減小反帶時對廠用段的沖擊,又可以快速恢復重要負荷。

3.3 空壓機電源改造

每個單元配置有5臺空壓機為2臺機組提供壓縮空氣,正常時2臺運行3臺備用,電源取自本單元公用I、II段上所接的空壓機變壓器。改造后,將其中的2臺空壓機電源改到機組廠用段所帶的電除塵變壓器上。這樣,當本單元公用段全部失電后,還能保證有2臺空壓機正常供電。

4 啟動和備用電源系統改造后的效果

經過啟動和備用電源系統改造后,設備和機組運行的可靠性得到了明顯提高,取得了良好效果。

a)3號、4號啟備變任意1臺跳閘后對所在單元運行機組的影響大大減小。由于3號、4號啟備變互為備用,單臺啟備變跳閘后均可迅速由另1臺串帶其負載,從而保證了二、三單元機組的安全運行,同時,有充分的時間對跳閘后的啟備變進行檢查和試驗,避免了為爭取時間而倉促試投啟備變所帶來的對設備潛在的威脅。

b)3號、4號啟備變可以互為備用的另一個重要作用是可隨時停運1臺啟備變進行消缺和開展定期檢修預試工作,使設備可靠性大大提高。

c)廠內220 kV系統全部失電后,如果按照技術方案立即進行廠用段反帶公用段的操作,公用段會在較短時間內恢復供電,全廠公用負荷根據重要性逐步恢復運行,對機組的安全影響將大大減小;同時在反帶操作的這段時間內,空壓機不會全部停運,保證了機組的安全運行。

5 結束語

啟動和備用電源系統改造后,廠內啟動和備用電源系統的可靠性得到了增強,220 kV系統全部失電后對全廠運行機組的影響明顯減小,機組非計劃停運次數和設備損壞幾率也明顯降低,安全得到了有效的保障,效益有了顯著的提高。當然,除了技術上的改造外,發生事故后還需要運行人員的正確判斷和操作。因此,各崗位人員還需要認真學習和研究事故處理預案并多加演練,保證發生事故后能夠嚴格按照規定正確處理。

[1] 姜 敏,劉少龍.陽城國際發電有限責任公司廠用電切換 [J].山西電力,2002(增刊1):52-53.

[2] 電力行業電力規劃設計標準化技術委員會.DL/T 5153—2002 火力發電廠廠用電設計技術規定[S].北京:中國電力出版社,2002:363-364.

Discussion on Improvement of Start-up and Standby Power Supply System of Power Plant

QIAO Gang-jie
(Yangcheng International Power Generation Co.,Ltd,Yangcheng,Shanxi 048001,China)

The start-up and standby power supply of Yangcheng power plant comes from shanxi 220 kV grid.In case the failure of start-up and standby power supply,it causes unsafe operation of power plant.The reliability of start-up and standby power supply is studied by carrying on technical innovation based on the composition of system to decrease the effect on safety operation.

starting up and standby power;technical innovation;reverse banding

TM621.7+1,TM762.1

B

1671-0320(2010)01-0065-03

2009-08-22,

2009-12-16

喬崗杰 (1976-),男,山西晉城人,1998年畢業于太原理工大學電力系統及其自動化專業,工程師,從事電力系統自動化專業。