如何提高廠用電壓穩定性

摘 要：本文主要針對大型發電廠在啟動大容量電機時對高壓廠用電壓的影響較大，通過實例分析存在問題，提出有效應對措施，從而防止對低壓用戶產生影響。

關鍵詞：電壓；問題；措施

隨著機組容量的增大，其廠用負荷容量也相應增加。負荷增加主要來自兩個方面：一是原有工藝流程中機組輔機容量的增大；二是由于政府頒布的環境保護法律、法規所引起工藝流程的增加，從而增加了大量的輔機。

隨著發電廠廠用負荷容量的增加，廠用電壓等級也經歷了從3KV、6KV、10KV的發展過程。容量為600MW及以上的機組，其高壓廠用電系統可根據工程具體條件選擇10KV、3KV兩級或者6KV一級。為了獲得較高的經濟效益，在滿足技術要求的前提下，應該優先采用較低的電壓等級。某廠用高電壓采用的是6KV電壓等級。

一、案例

某發電廠，2015年8月18日，接中調令：啟動1號機組，當時#2機組尚未停運，考慮到啟動備用變（下稱啟備變）容量限制，根據兩臺機組輔機運行情況，平衡兩段電壓正常，#1機組采取單側風機運行方式啟動。14：00，生產準備組運行乙班接班后，繼續啟動1號機組。15：15，1號機組并網，帶初始負荷曖機。18：10，1號機組帶負荷106.1MW，D、F磨運行，D磨在等離子運行模式，F磨在正常運行模式；廠用6kV 1A、6kV 1B段由啟備變供電，其中D磨等離子點火變接在6kV 1A段，B引、送風機接在6kV 1B段；#2機組此時已停止運行，考慮到單側風組運行高負荷時并列風機風險較大，決定啟動A側風組。18：12：47，運行人員啟動A引風機，啟動后電流表計頂表， A引風機啟動后1S內，6kV 1A段母線電壓降低到額定電壓的84.1%（二次48.6V），理論折算，在A引風機啟動時低壓380V母線電壓最低降低到84.2%額定值（320V），甚至更低。查閱廠家提供的等離子說明書對電源的相關的要求：等離子正常工作電源要求380±10%V。超過額定值的±15%將保護跳閘。18：13：02，接于6KVA段的D層等離子由于欠壓跳閘，聯關D磨煤機出口門；D磨煤機跳閘，首出為磨煤機D運行時磨煤機出口門關閉。18：17：14，全爐膛火焰喪失條件成立，導致F磨煤機跳閘，鍋爐MFT動作跳閘，聯跳汽機、發電機。

該廠引風機為6kV最大容量的電機，容量為7300kW。按照《火力發電廠廠用電設計技術規定DL/T 5153-2002》中“5.4.1最大容量的電動機正常起動時，廠用母線的電壓應不低于額定電壓的80%”滿足要求，但是廠用低壓等離子電壓不滿足工作要求額定電壓±15%波動要求，是導致這次跳機事件的主要原因。

二、現狀分析

某廠廠用電概況如下：兩臺發電機總裝機容量為2×660MW，均為上海汽輪發電機廠產品，采用自并勵靜止勵磁方式，發電機定子電壓為20kV。主變采用三相雙繞組強油風冷無勵磁調壓變壓器，750MVA/220kV。發電機出口不裝設斷路器，以發電機—變壓器單元接線接入220kV配電裝置。每臺機組配置一臺高廠變，三相分裂油浸式，單臺容量為50MVA/31.5MVA/31.5MVA。兩臺機組共配置一臺啟備變，為三相分裂油浸式， 容量為50MVA/31.5MVA/31.5MVA。

正常情況下，機組6kV廠用電自帶，發電機與系統解列前，由啟備變接帶6kV廠用電運行。啟備變作為6kV廠用1A段、6kV廠用1B段、6kV廠用2A段、6kV廠用2B段的調試及檢修電源；當滿足廠用備自投的條件時，上述4段可手動或自動由工作電源與備用電源互切。其中機組等離子變電源取自6KV 1A段。

由于近幾年經濟技術發展迅速，電廠燃油消耗比較大，油價攀升嚴重，導致電廠運營成本上升，為降低企業經營成本，新建電廠已較多改為等離子點火方式。等離子點火方式具備經濟、環保、高效、簡單、安全等突出特點，最近幾年國內發展使用比較廣泛。而設備正常運行時對廠用電壓穩定性提出了更高的要求。影響母線的帶負荷能力因素有開關設備的額定開斷電流，高壓廠用變壓器的電抗和最大電動機容量。由于開關設備額定開斷電流及高壓廠用變壓器的電抗在電廠設計時已經考慮進去，滿足要求，但是三相電動機的瞬時啟動電流較大，一般是電機額定電流的5-7倍，這么大電流瞬間作用于母線上，必然會造成線路電壓降低，從而拉低電網電壓和周波。而目前大機組電機容量更大，啟動時對電壓和周波的影響將會更加明顯。目前電廠中容量最大的電動機是A/B引風機和電動給水泵。

機組正常中可能啟動容量較大電機情況有以下幾種：

1）引風機RB后重新啟動；

2）滑參數停機過程中需啟動電動給水泵，穩定給水流量；

3）機組采用單側風組啟動方式時另一側風組并列時的情況。

三、應對措施

（一）提高6KV電壓水平

分兩種方式，其一，將#1、#2機組主變分接頭由第III檔（242/22kV）調整至第IV檔（235.95/22kV），經中調審批后實施，以提高穩定廠用電電壓水平；其二，若用啟備變帶載，可通過調節啟備變分接頭位置達到調節電壓的目的。當電源頻率一定時.電源電壓的高低將直接影響電動機的啟動特性。當電源電壓過低時，電動機定子繞組所產生的旋轉磁場減弱。由于電磁轉矩與電源電壓的平方成正比，所以，電動機啟動轉矩不夠，造成電動機啟動困難將引起負載電流分量增大的數值大于激磁電流分量減少的數值。所以，在額定電壓 士5%范圍內，維持略高電壓水平有助于降低啟動電流，增加電動機啟動轉矩，有效降低啟動電流對母線電壓的影響。

（二）優化運行方式，做好風險預控

運行人員在啟動大設備時，加強廠用電6kV、380V母線電壓監視，確保電壓在正常運行范圍內；預先評估對于可能造成電壓過低而影響到機組安全運行的設備，如有必要應先進行設備轉移安全措施，調整運行方式后，再啟動大功率設備。

（三）優化開機流程

如果機組啟動時是以單側風組運行方式，可先啟動與等離子變同側風組，從而避免另一組風機啟動時影響到等離子運行。

（四）通過技改滿足電壓要求

如果以上方法均不能滿足設備安全運行電壓要求，那么通過技術改造比如改變電動機為星三角Y-Δ啟動方式，降低額定電壓啟動將大幅降低啟動過程對母線電壓的沖擊，從而使廠用電壓穩定性增強。

參考文獻：

[1] 火力發電廠廠用電設計技術規定DL/T.5153-2002.

作者簡介：胡金龍（1989-），男，漢族，河南人，本科，助理工程師，副操作員，研究方向：電廠安全運行。