格爾木300MW燃氣聯合循環電站電氣主接線運行方式分析

【摘要】本文介紹了一拖一聯合循環特點，并結合繼電保護分析了格爾木300MW燃氣電站電氣主接線運行方式，并闡述其中存在的問題，并提出了解決的辦法。

【關鍵詞】聯合循環電氣主接線運行方式

聯合循環機組與其他類型的機組在運行方式存在很大的區別。聯合循環電廠因為存在自身特點，因此在做繼電保護、制定主接線運行方式時，必須充分考慮其特殊性。文中通過實體案例進行說明，希望給一拖一聯合循環電氣主接線運行方式提出一些建議。

一、聯合循環機組簡介

聯合循環發電機組有單軸機組和多軸機組2種。單軸機組為1臺燃氣輪機和1臺汽輪機共同驅動一臺發電機，它由1臺燃氣輪機和1臺余熱鍋爐（HRSG）與1臺汽輪機及1臺發電機組成。多軸機組為燃氣輪機與汽輪機分別驅動發電機，一般為2+1和1+1多軸機組，也叫二拖一聯合循環機組和一拖一聯合循環機組。2+1多軸機組由2臺燃氣輪發電機和2臺HRSG與1臺汽輪發電機組成；1+1多軸機組由1臺燃氣輪發電機和1臺HRSG與1臺汽輪發電機組成。

單軸機組的燃氣輪機和HRSG與汽輪機，一般同時發電運行。多軸機組的HRSG一般有旁路煙囪，可以采取多種組合方式發電運行，包括燃氣輪機單循環發電運行或者用1臺或2臺燃氣輪機與汽輪機組成聯合循環發電運行。

格爾木300MW燃氣電站共兩套聯合循環機組。為一拖一機組，HRSG處未設旁路煙囪。一臺燃氣輪機帶動一臺燃氣輪發電機發電。高溫煙氣經HRSG產生高壓蒸汽，高壓蒸汽再經過一臺汽輪機帶動一臺汽輪發電機發電。聯合循環汽輪機發電完全依靠燃機，高溫煙氣。對于一拖一聯合循環汽輪發電機來說，汽輪機能否發電完全取決于和其聯合的燃機。又因HRSG處未設旁路煙囪。因此，格爾木300MW燃氣電站聯合循環的特點是，燃機停機，其所對應的汽輪機必然停機。因未設HRSG旁路煙囪，汽輪機或HRSG事故停機或停爐，燃機也面臨停機。

1#燃機、3#HRSG和3#汽機組成第一套聯合循環，2#燃機、4#HRSG和4#汽機組成第二套聯合循環。

二、格爾木300MW燃氣電站電氣主接線運行方式

格爾木電站110KV系統采取合環運行的方式，即1100開關合閘，110KV母線聯絡刀閘11001、11002常合；I母線掛1B、4B、5B、燃格I線、II母線掛2B、3B、燃格II線、110KV系統變壓器中性點接地方式：最小為一個，最大為兩個。電氣主接線系統圖如圖1所示：

正常運行時1#燃機發電機1B高壓側開關1101在合、上I母隔離刀閘11011在合；4#汽輪發電機4B高壓側開關1104在合、上I母隔離刀閘11041在合；5B啟備變上I母開關1105在合、上I母隔離刀閘11051在合；燃格2線上I母開關1125在合、上I母隔離刀閘11252在合；2#燃機發電機2B高壓側開關1102在合、上II母隔離刀閘11022在合；3#汽輪發電機3B高壓側開關1103在合、上II母隔離刀閘11032在合；母聯開關1100在合，隔離開關11001、11002在合。

三、目前運行方式存在的問題

在目前電氣主接線運行方式下，結合繼電保護說明該運行方式存在的隱患。

1、假設1#機組發生事故跳機，1B高壓側斷路器1101DL拒動，則斷路器失靈保護啟動。

①非聯合循環機組在圖1主接線運行方式下， 1101DL拒動斷路器失靈保護啟動，則跳開與I母所連所有開關以及母聯開關切除故障。則跳開1104DL、1105DL、1124DL以及母聯1100DL。切除故障，切除全廠總負荷的一半。

②聯合循環機組在圖1主接線運行方式下，1101DL拒動斷路器失靈保護啟動，則跳開與I母所連所有開關以及母聯開關切除故障。則跳開1104DL、1105DL、1124DL以及母聯1100DL，還要跳開1103DL。由于HRSG未設旁路煙道，1104DL跳開與之對應燃氣輪機1102DL也面臨跳開的可能性。

結論，目前主接線方式下，聯合循環機組，在發生任意母線上斷路器失靈保護動作，都將切除全廠3/4以上機組，還可能發生全廠停機。

2、假設I母發生事故，即母差動作。故障點在I母上。

①非聯合循環機組在圖1主接線運行方式下，大差動作跳開母聯1100DL，小差動作跳開I母上所連所有開關。則跳開1101DL、1104DL、1105DL和1124DL。切除故障，切除全廠總負荷的一半。

②聯合循環機組在圖1主接線運行方式下，大差動作跳開母聯1100DL，小差動作跳開I母上所連所有開關。則跳開1101DL、1104DL、1105DL和1124DL。還要跳開1103DL。由于HRSG未設旁路煙道，1104DL跳開與之對應燃氣輪機1102DL也面臨跳開的可能性。

結論，目前主接線方式下，聯合循環機組，在發生任意母線故障，母差動作，都將切除全廠3/4以上機組，還可能發生全廠停機。其動作結果和斷路器失靈保護動作結果一樣。

四、結合以上分析提出的改進措施

保護動作時出現擴大事故范圍的原因主要是，燃氣輪機、汽輪機聯合循環自身的特殊性產生的。因此，我們在確定聯合循環主接線運行方式要充分考慮其特點。對于格爾木300MW燃氣電站主接線運行方式改進：聯合循環中一拖一機組在同一條母線上運行。其改進后的運行方式：110KV系統采取合環運行的方式，即1100開關合閘，110KV母線聯絡刀閘11001、11002常合；I母線掛1B、3B、5B、燃格I線，II母線掛2B、4B、燃格II線。

改進后斷路器失靈保護動作時，保護只切除一條母線上的所有斷路器，另一條母線不受影響。同樣母差保護動作也不會影響正常母線上的機組。斷路器失靈保護和母差保護都只切除1/2的機組和負荷。

五、結束語

對于一拖一聯合循環燃氣電廠，燃汽輪機停機其所聯合的汽輪機必然停機。HRSG有旁路煙道的，汽輪機停機燃機可單獨運行。這是一拖一聯合循環特點，在考慮聯合循環主接線運行方式及繼電保護配合上必須考慮這個特點。以避免在發生事故停機時，因保護動作造成事故擴大；從而減小了事故停電范圍和突然甩大負荷對電網造成沖擊，提高了供電可靠性。