大唐阜新煤制天然氣項目電力系統方案優化

張華鋒，武云福，王洪偉，劉永建，3

（1 遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司，遼寧阜新123000；2 遼寧省煤制天然氣工程技術研究中心，遼寧阜新123000；3 遼寧省煤制天然氣工程研究中心，遼寧阜新123000；4 遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司企業博士后科研基地，遼寧阜新123000）

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣項目 （以下簡稱為“煤制天然氣項目”）自備電廠配置7×470 t／h高壓鍋爐＋2×50 MW高壓雙抽汽輪機＋3×30 MW抽背機的裝機方案 （鍋爐8臺，1臺備用）。原設計的電氣主接線方案為，煤制天然氣項目用戶專用220 k V變電所220 k V配電裝置采用雙母線接線，220 k V配電裝置設2臺180 MVA降壓變壓器，降壓至35 k V配電裝置，35 k V配電裝置為單母線分段，兩段之間設置母聯開關。35 k V配電裝置出線將分別向煤制天然氣廠區若干變電所和首站變電所提供電源。設置4臺起動／備用變壓器，由220 k V屋外配電裝置供電。220 k V屋外配電裝置引出2回接入220 k V系統，作為機組起動／備用電源。220 k V變電所將發電機輸出電壓10.5 k V升壓至220 k V，接入遼寧電網，幷為動力島提供6 k V電源，同時將電壓降至35 k V；化工區設35 k V變電所一座，將電壓降至10 k V；在用電負荷中心設置10 k V開閉所，分別為水源地、化工區各裝置和首站提供電源。每個開閉所均采用雙回路電源供電。

1 取消5臺10／6 k V變壓器，節省投資412萬元。

原設計方案中動力島廠用電負荷是通過5臺25 MVA×2＋20 MVA×3的10／6 k V變壓器接入發電機與升壓變壓器低壓側10 k V母線。存在問題如下。①10 k V和6 k V都屬于同等電壓標準等級，5臺10／6 k V變壓器屬多余層次。②加裝10／6 k V變壓器，容量分別是20 MVA、25 MVA，未來用電負荷受限。③加裝變壓器增加故障點，影響系統安全、穩定運行。④加裝5臺變壓器 （2臺25 MVA、3臺20 MVA）、5臺斷路器及土建設施，增加投資。

通過優化電壓等級，取消5臺10／6 k V變壓器和5臺6 k V短路器開關及相關土建設施，節省投資412萬元。

2 取消4臺220／6.3 k V啟動／備變壓器，節省投資2000萬元

原設計方案中，動力島5臺發電機需要9回220 k V接入點。其中包括5臺主變壓器，4臺220／6 k V起動／備用變壓器。存在問題如下。

（1）《遼電發策【2009】971號文件》和《阜新220 k V煤制氣輸變電工程可行性研究報告審定稿》沒有設計起動／備用變壓器位置，4臺220／6 k V起動／備用變壓器沒有地方接。因此，設計院無法往下進行設計，直接影響設計進度。

（2）加裝4臺220／6 k V起動／備用變壓器，增加了220 k V電網的故障率。

（3）加裝4臺220／6 k V起動／備用變壓器，增加投資。預計每套增加投資500萬元，總投資增加2000萬元。

經對自備電廠高壓廠用電源和高壓廠用備用或啟動／備用電源調研，編寫調研報告，決議取消220／6.3 k V啟動／備變壓器3臺20 MVA、1臺25 MVA。預計每套節省投資500萬元，總計減少投資2000萬元，使系統更安全、更可靠。

3 取消35 k V電壓等級、強化66 k V網架結構、節約投資1.053億元

原設計方案中化工區設有4臺220／38.5 k V變壓器，每臺變壓器容量暫為180 MVA。本期設置2個35 k V配電裝置，每個配電裝置內設2臺變壓器分段運行，35 k V配電裝置推薦采用戶內手車式鎧裝封閉開關柜設備。

原設計方案中化工區根據計算負荷和總圖布置全廠設置七座35／10.5 k V配變電所?？辗盅b置附近設置兩臺容量均為10 MVA變電所；一期凈化裝置附近設置兩臺容量均為16 MVA變電所；二期凈化裝置附近設置兩臺容量均為16 MVA變電所；三期凈化裝置附近設置兩臺容量均為16 MVA變電所；一期煤氣化裝置附近設置兩臺容量均為31.5 MVA變電所；二期煤氣化裝置附近設置兩臺容量均為31.5 MVA變電所；三期煤氣化裝置附近設置兩臺容量均為31.5 MVA變電所。

原設計存在如下問題：38.5 k V與66 k V屬于同類電壓等級，增加電壓等級層次、增加設備、增加節點、增加故障點、增加投資。

（1）為保證電力系統方案更趨合理、投運后更加安全、可靠、節能、經濟，經與設計院協商，贊同取消35 k V電壓等級，減少4臺220／38.5 k V變壓器、4套220 k V開關設備、4套設備的土建工程，預計節省投資1180萬元×4＝0.472億元。同時利用阜新供電局提供的4條66 k V電源，新建一座66 k V開閉所，采用線路－－66／10 k V變壓器組供電方式為化工區供電。原來設計7座35 k V變電所改為7座66 k V變電所，66 k V側不設進線、母聯、出線、PT等一次設備，減少66 k V設備7×7＝49臺套及7座變電所66 k V側土建工程，節省投資0.083×7＝0.581億元。線路－－變壓器組采用光纖縱差保護。該方案簡捷、減少故障點并減少投資。本項預計節省投資0.472＋0.581＝1.053億元。

（2）66 k V開閉所按室內設計，選用GIS金屬封閉開關設備，元件全部密封不受環境干擾，確保設備安全運行。

（3）66 k V開閉所饋出電纜分別布置在管廊的兩側，甲、乙線分開，互不影響安全供電。

（4）變電所綜合自動化系統集保護、控制、監測、通訊為一體。為確保實現數據遠傳，與上級變電所或調度所進行通訊聯系及傳送有關信息，需對通信管理單元和網絡交換機及其它通信設備進行統一采購 （保證自動化系統的兼容性）。

（5）經過與相關部門協商，建議二、三期負荷進行優化，66／10 k V變電所進行合并，減少項目投資。

期間，電氣設計方案技術聯絡16人次，設計技術審查28人次，技術談判39人次，優化設計方案，取消35 k V、6 k V兩個電壓等級，為公司節省投資1.295億元。

4 結 論

煤制天然氣項目電氣系統方案的優化，對建設大型煤制天然氣裝置、實現清潔生產有借鑒意義，該優化方案符合相關化工電氣設計規范。