某電廠廠用電系統供電可靠性的改進

侯星恒，肖峰

(1．中國華電集團公司 上海分公司，上海 200003;2．上海奉賢燃機發電有限公司，上海 201403)

0 引言

某電廠共有4套9E級燃氣－蒸汽聯合循環機組，其220 kV升壓站的運行方式為雙母線雙分段，2臺高壓啟動/備用變壓器(以下簡稱高備變)容量均為8000 kV·A，一次側分別接在220 kV升壓站的正一母線(#1高備變)和副二母線(#2高備變)上。#1，#2水工變壓器(容量為2 500 kV·A)及#1，#2公用變壓器(容量為1600 kV·A)的6 kV電源分別接自6 kVⅠ，Ⅱ段母線，而6 kVⅠ，Ⅱ段備用電源接自6 kV備Ⅰ段母線(#1高備變)。在系統正常運行時，#1高備變及#2高備變(6 kV備Ⅱ段母線)的6 kV側間設有聯絡開關，可手動切換使2臺高備變互為備用。

1 存在的安全隱患

#1高備變所供給的6 kVⅠ，Ⅱ段母線均有2臺750 kW的高壓給水泵、2臺630 kW的循環水泵、2臺2000 kV·A的工作廠用變壓器、1臺2500 kV·A的水工變壓器及1臺1 600 kV·A的公用變壓器。在4套機組同時啟動的過程中，由于大量高耗能輔機設備投入運行，導致容量僅為8 000 kV·A的#1高備變滿載甚至超負荷運行，從而導致#1高備變發熱，加速絕緣老化。由于#1高備變容量偏低，在啟動大功率設備時會產生較大的系統壓降，可能引起低電壓保護動作，嚴重影響機組的安全、穩定運行。

此外，在#1高備變發生故障時，恰逢6 kVⅠ，Ⅱ段電源未切換至常用電源而#3，#4機組又處于運行狀態。雖然6 kVⅠ，Ⅱ段母線可利用6 kV備Ⅰ，Ⅱ段母線聯絡線開關切換至#2高備變供電，但在操作期間，#1，#2水工變壓器及#1，#2公用變壓器將全部失電，造成相應的400 V電匯如水工PC、公用PC、天然氣調壓站、220 kV升壓站MCC、工業水泵等重要設備失電，從而導致機組停機。特別是消防泵、雨水泵和污水泵電源失去后，會嚴重威脅全廠的安全、文明生產。

另一種極端情況是，6 kV備Ⅰ段母線故障，則6 kVⅠ，Ⅱ段母線配電間、水工配電間、公用配電間等所屬電匯均失電，需待6 kV備Ⅰ段母線處理后方可恢復，所有機組在此期間將不能運行。

由此可見，目前的水工變壓器和公用變壓器的配電方式存在嚴重安全隱患，亟須進行改造。

2 改造方案設計

為增強400V水工PC、400V公用PC段供電的可靠性，設計了3種改造方案。

2．1 改造方案1

6 kV電源改造:將#1公用變壓器和#2水工變壓器的6 kV電源分別接至6 kVⅢ，Ⅳ段母線。

該方案特點是:在電源改造后，6 kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段電源負荷分配均勻，正常情況下可并列運行，無需失電。雙電源供電，供電方式可靠，可徹底解決因#1高備變或6 kV備Ⅰ段母線故障造成的機組停運事件，消除了各類安全隱患。但是，400 V水工(或400V公用)PC A，B段在正常運行需要短時并列的情況下，運行人員的操作步驟較為繁瑣，需要先短時將6 kV備用Ⅰ，Ⅱ段并列，再進行400V PC A，B段并列，否則可能造成較大環流。此方案改造費用和改造工作量較大，需對新安裝6 kV開關柜的微機保護裝置定值進行整定和校驗、與熱控分散控制系統(DCS)進行聯調及相關預防性試驗等。

2．2 改造方案2

400V側接事故備用電源:分別從6 kVⅢ，Ⅳ段工作廠用變壓器低壓側各取1路電源至400 V水工電匯和400V公用電匯。該方案的特點是:操作簡單，事故失電后可立即進行連接，不存在環流現象，安全、可靠。該方案有2種選擇。

(1)在4臺機組停役狀態下，6 kV備Ⅰ段母線故障會造成400V水工電匯和400V公用電匯失電，為保證機組停運情況下400V水工電匯和400V公用電匯能夠提供最小廠用電，可敷設較細的400V電纜。

(2)在#3，#4機組運行過程中，為了避免6 kV備Ⅰ段母線故障而造成影響機組正常運行的重要輔機失電，需敷設足夠線徑的電纜，最好設置自動切換功能(即#1高備變6 kV開關跳，水工和公用的400 V開關合)，否則可能影響機組出力，甚至導致跳機。

2．3 改造方案3

#1高備變6 kV開關與#2高備變的聯絡開關配置單向自切功能，即#1高備變6 kV開關跳閘則自動切換至#2高備變供電。同時，從6 kVⅢ，Ⅳ段工作廠用變壓器低壓側各取1路電源至400V水工電匯和400V公用電匯以供檢修時使用。

該方案的特點是:改造成本較低，操作簡單，但當6 kV備Ⅰ段母線故障，#1高備變6 kV開關跳閘后，在自動切換裝置切至#2高備變供電后故障仍然存在，將導致#2高備變6 kV開關跳閘，從而造成全廠失電的嚴重后果。

3 改造方案比較

由以上分述可知，方案2和方案3能在一定程度上提高廠用電的供電可靠性且改造費用較小，但從設備可靠性方面考慮，方案2、方案3并未徹底改變單電源供電的局面。方案2中工作廠用變壓器容量為2000 kV·A，如帶過高負荷，可能造成廠用PC的400V開關過負荷跳閘;方案3中如不能消除原有故障，僅單純對高備變進行自動切換，將導致停電范圍擴大。從安全性、可靠性方面考慮，方案1中采用的將2臺水工變壓器和2臺公用變壓器電源分別取自不同高備變的接線方式較為合理，故采用改造方案1。

4 改造后效果

改造后電源分布為:6 kVⅠ 段母線供#1水工變壓器、6 kVⅡ 段母線供#2公用變壓器、6 kVⅢ段母線供#1公用變壓器、6 kVⅣ段母線供#2水工變壓器。

公用A，B段和水工A，B段電源分別取自2臺高備變，2段電源同時對公用和水工配電柜供電，當任一公用和水工PC段失電時，均能保證相應配電柜由另一PC段供電，提高了供電可靠性。改造后電源布置如圖1所示。

圖1 改造后的電源布置

5 結束語

綜上所述，改造后水工及公用系統的安全、可靠性得到了較好的提升，消除了因單臺高備變及6 kV備用段母線故障造成400V電匯所屬重要設備失電的事故，同時滿足相關規程及反事故措施的要求，為機組安全、可靠運行打下了堅實的基礎。