發電廠電壓等級的優化選擇

韓愚非

（國核電力規劃設計研究院有限公司）

摘要：本文結合新疆地區的實際工程，針對一級降壓、二級降壓、互為備用的接線方案，確定相應的廠用電壓等級及接線方案，并對三種可行性方案進行了多方面綜合對比分析，最終得出推薦方案，為今后同類型機組的方案選擇積累了一定經驗。

關鍵詞：啟/備電源；GCB；廠用電；電壓等級

1.引言

發電廠廠用電系統是電廠的重要組成部分，廠用電系統的接線是否合理、廠用電電壓的選擇是否合適，對保證機組的安全連續運行、降低運行成本、節約投資等有著非常重要的作用。發電廠廠用電壓等級的選擇跟接線的方式有著密切的聯系，所以在進行廠用電系統計算選擇的同時，需要同時優化設計主接線形式。

結合某新疆電廠，規劃裝機容量為4×660MW，本期為電廠一期工程，擬建設2×660MW機組。根據系統專業資料，本期2臺機組分別經雙繞組變壓器接入電廠新建的750kV配電裝置，出線暫按2回考慮，接入附近變電站，電廠附近無法提供220kV及以下電壓等級啟/備電源。

2.啟動/備用電源的引接方案及技術分析比較

根據接入系統報告：區域廊道資源稀缺，原則上特高壓配套電源啟備電源不建議單獨從電網引接，推薦采用從750千伏升壓站降壓引接或從發電機出口引接方式。為此，本期啟動/備用電源考慮如下三個方案：

方案A：不設發電機出口斷路器（GCB），兩臺機組設1臺750/6kV的啟動/備用變壓器。啟/備電源由廠內新建750kV高壓配電裝置直接降壓引接。

方案B：不設發電機出口斷路器（GCB），兩臺機組設1臺750/110kV的聯絡變和一臺110/6kV的啟動/備用變壓器。廠內增設110kV配電裝置，單母線接線，電源由廠內新建750kV高壓配電裝置的一條母線通過變壓器降壓獲得，電廠啟/備電源由110kV引接。

方案C：每臺機均設發電機出口斷路器（GCB），不設專用的高壓廠用備用變壓器，機組之間對應的高壓廠用母線設置聯絡，互為事故停機電源。

2.1電源可靠性比較

方案A、B：啟動/備用電源采用750kV引接，從一條母線上引接，遠景可以從另一條母線上再引一路電源，電源可靠性較好。

方案C：不設置外部啟動/備用電源，從另一臺機組的高壓廠用工作變壓器低壓側廠用工作母線引接本機組的高壓停機電源，機組之間對應的高壓廠用母線設置聯絡，互為事故停機電源。此種接線方式下，每臺機的高壓廠用變壓器容量需增大（考慮另一臺機組的停機容量）。在《GB 50660-2011》中16.3.10條文說明中明確指出：此種引接方式犧牲了機組廠用的單元性和檢修備用功能，設計中需謹慎采用。但根據華電設計導則B版第15.2.4條規定：對于750kV配電裝置，當發電廠沒有較低電壓等級配電裝置、且附近也沒有接入較低電壓線路的條件時，應在發電機出口裝設斷路器，高壓廠用變壓器應在斷路器與主變壓器之間引接，機組啟動電源通過主變壓器從電網取得，高壓廠用變壓器為有載調壓變壓器。2臺機組的高壓廠用工作變壓器低壓側聯絡，高壓廠用變壓器容量應滿足本臺機組正常運行時的廠用負荷及另1臺機組的事故停機負荷。

2.2變壓器制造、運行可靠性

方案A：對于采用有載調壓、直接由750kV降壓至6kV的啟/備變，在國內尚無運行業績，經調研咨詢，特變電工、西安變壓器廠、天威保變均表示可以生產此類產品。

方案B：國內110kV啟/備變已具有豐富的使用經驗和制造業績。啟動/備用變壓器基本上為空載狀態，帶負荷運行的時間很少，因此啟動/備用變壓器和配電設備故障率較低。750/110kV聯絡變，國內已有使用經驗和制造業績。

2.3方案比較分析

方案A、B：發電機出口不設GCB時，啟備變不僅作為啟動和停機的電源，而且還作為工作變壓器事故或檢修狀態下的備用，因此對啟/備變的可靠性要求高。

方案C：裝設發電機出口斷路器的優點：保護發電機；保護主變壓器和高壓廠用變壓器；提高機組保護的選擇性；提高廠用電系統的可靠性；保證同期操作的靈活、可靠；方便機組的試驗、調試和維護

裝設發電機出口斷路器的缺點：增加了故障點；GCB價格及運行維護的問題；布置安裝問題。

另外，由于實際工程應用偏少，運行經驗尚顯不足，同時，次接線犧牲了機組廠用電的單元性，并放棄了高壓廠用工作變壓器檢修時可由高壓備用變壓器作為檢修用的相關要求，可能造成機組在故障高壓廠用工作變壓器檢修期間無法正常發電的局面。

2.4擴建方案分析

方案A：啟動/備用電源采用750kV一條母線上引接，若擴建兩臺機組，可以從另一條母線上引電源供電擴建機組的啟動/備用電源。

方案B：啟動/備用電源采用750kV降壓至110kV引接，聯絡變從一條母線上引接，若擴建兩臺機組，仍然可以從該110kV配電裝置提供擴建機組的啟動/備用電源，同時可以從另一條母線上再經過聯絡變引一路電源至110kV配電裝置，增加電源的可靠性。

方案C：擴建機組仍可采用設發電機出口斷路器，不設專用的高壓廠用備用變壓器，機組之間對應的高壓廠用母線設置聯絡，互為事故停機電源的方案。

3.廠用電接線方案

根據負荷資料計算確定高廠變的容量，對于方案A、B，廠變容量為59/37-37MVA，對于方案C，高廠變容量選擇為74/48-48MVA。

對應以上三種接線方案，經計算：

方案A：6kV一級電壓，每機2段母線，6kV共設A、B兩段母線，負荷均勻接在分裂變壓器的2段上，兩臺機的高壓廠用變不采用互為備用的方案。兩臺機組共設一臺59/37-37MVA的分裂變壓器作為啟動備用電源。

方案B：6kV一級電壓，每機2段母線，6kV共設A、B兩段母線，負荷均勻接在分裂變壓器的2段上，兩臺機的高壓廠用變不采用互為備用的方案。兩臺機組共設一臺59/37-37MVA的分裂變壓器作為備用電源。

方案C：10kV一級電壓，每機2段母線，設2段母線，負荷均勻接在分裂變壓器的2段上。兩臺機的高壓廠用變采用互為備用的方案。主廠房內10kV共設A、B兩段母線。

4.結論

綜上，對于本文中三種方案所述，從啟/備電源的引接、高廠變的型式、開關設備的選型，以及高壓電機、高壓電纜等方面綜合分析，均為可行性方案，方案A存在啟/備變壓器設備不成熟的問題，方案B存在經濟性略低的問題，方案C存在接線成熟性的問題。綜合比較，暫時推薦方案C，即高壓廠用電電壓采用10kV一級電壓，每臺機組設一臺74/48-48MVA的高壓廠用分裂變壓器，設2段母線，負責給機組單元電負荷和公用負荷供電。