1000 MW 機(jī)組增引合并電氣方案選型淺議

王悅耀

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽(yáng) 515223）

0 引言

1 增引合并后變壓器容量計(jì)算

增引合并后的引風(fēng)機(jī)常規(guī)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式[1]，本機(jī)組采用的是電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。在增引合并之前，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)額定功率均為6900 kW，電源分別取自機(jī)組廠用電6 kV A、B 段。機(jī)組6 kV A、B 段母線由分裂繞組的A 高廠變提供，備用電源由分裂繞組的01#啟備變提供。兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)電源取自脫硫6 kV A、B 段，兩路電源開(kāi)關(guān)均取自機(jī)組6 kV C 段。機(jī)組6 kV C 段由雙繞組的B 高廠變提供，備用電源由雙繞組的02#啟備變提供。增引合并之后，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)額定功率需增加至9700 kW，A 高廠變和01#啟備變的容量不夠，需擴(kuò)容改造。兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)額定功率3400 kW 取消后，B 高廠變和02#啟備變的容量裕度反而變大，因此容量不做改變。對(duì)機(jī)組6 kV A、B、C段容量進(jìn)行重新核算，見(jiàn)表1。

2 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)壓降的校驗(yàn)及短路電流計(jì)算

根據(jù)電氣配電設(shè)計(jì)規(guī)范要求，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)導(dǎo)致母線電壓的下降值有明確要求，配電母線上不宜安排受電壓波動(dòng)影響較大的負(fù)荷，且機(jī)組正常運(yùn)行期間母線電壓不應(yīng)低于的80%增引合并后的聯(lián)合風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)裕量選擇不宜過(guò)大，電動(dòng)機(jī)選擇啟動(dòng)電流倍數(shù)推薦在5 倍以下，以保證最大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)母線電壓造成的壓降在可控范圍之內(nèi)，對(duì)正常運(yùn)行的電機(jī)負(fù)荷影響降至最小。本機(jī)組增引合并后，廠用高壓變壓器帶一臺(tái)9700 kW 引風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)導(dǎo)致的6 kV 母線壓降采用簡(jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算[3]。

2.1 高廠變選擇容量51/30-30 MVA 時(shí)計(jì)算

2.1.1 原始數(shù)據(jù)

引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)參數(shù)：額定容量PD=9700 kW；啟動(dòng)電流倍數(shù)KQ=6；額定效率YD=0.971；功率因數(shù)cosD=0.85。

2.1.2 計(jì)算數(shù)據(jù)

廠用負(fù)荷標(biāo)幺值S1*=21 000/30 000=0.7；容量標(biāo)幺值（引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)）SQ*=69 700/（30 0000.9710.85）=2.350 5；合成負(fù)荷標(biāo)幺值S*=S1*+SQ*=0.7+2.350 5=3.050 5；變壓器電抗標(biāo)幺值X*=1.1（18/100）（30/51）=0.116 5；母線電壓標(biāo)幺值（高廠變供電時(shí)）Um*=1.05/（1+3.050 50.116 5）=77.47%；母線電壓標(biāo)幺值（啟備變供電時(shí)）Um*=1.1/（1+3.050 50.116 5）=81.15%。

2.1.3 結(jié)論

以上計(jì)算得出，根據(jù)母線電壓正常運(yùn)行時(shí)大于80%的標(biāo)準(zhǔn)，高廠變不滿足要求，啟備變滿足要求。

2.2 高廠變選擇容量58/32.7-32.7 MVA 時(shí)計(jì)算

2.2.1 原始數(shù)據(jù)

母線基準(zhǔn)電壓Uj=6 kV；高廠變高壓繞組額定容量SB=58 000 kVA；高廠變低壓繞組額定容量S2B=32 700 kVA；變壓器阻抗X'1-2=18%；母線的空載電壓（標(biāo)幺值）U0*=1.05；母線已帶負(fù)荷（引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前）SD=21 000 kVA。

引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)參數(shù)：額定容量PD=9700 kW；啟動(dòng)電流倍數(shù)KQ=6；額定效率YD=0.971；功率因數(shù)cosD=0.85。

·在各數(shù)學(xué)分支中，算術(shù)(以及初等幾何)最為簡(jiǎn)單易懂，也最貼近日常生活；從而適合小學(xué)生的智力發(fā)展水平，能夠刺激其好奇心與求知欲.

表1 6 kV 廠用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)核算

2.2.2 計(jì)算數(shù)據(jù)

廠用負(fù)荷標(biāo)幺值S1*=21 000/32 700=0.642 2；容量標(biāo)幺值（引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)）SQ*=69 700/（32 7000.9710.85）=2.156 4；合成負(fù)荷標(biāo)幺值S*=S1*+SQ*=0.642 2+2.156 4=2.798 6；變壓器電抗標(biāo)幺值X*=1.1（18/100）（32.7/58）=0.111 6；母線電壓標(biāo)幺值（高廠變供電時(shí)）Um*=1.05/（1+2.798 60.111 6）=80%；母線電壓標(biāo)幺值（啟備變供電時(shí)）Um*=1.1/（1+2.798 60.111 6）=83.81%。

2.2.3 結(jié)論

高廠變及啟備變帶引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)均滿足母線電壓大于80%的要求，但容量為32.7 MVA 變壓器進(jìn)線開(kāi)關(guān)計(jì)算電流3147 A，非常接近額定電流3150 A。

3 電氣方案對(duì)比與可行性分析

根據(jù)增引合并調(diào)整后的負(fù)荷計(jì)算，原分裂繞組高廠變45/26-26 MVA 計(jì)算負(fù)荷為50.567 5/29.206 5-29.206 5 MVA，所以改造后分裂繞組高廠變和啟備變必須增容至51/30-30 MVA 且阻抗保持不變。

新聯(lián)合引風(fēng)機(jī)功率為9700 kW，如果在高廠變51/30-30 MVA 啟動(dòng)，則計(jì)算壓降為77.47%，不滿足要求。如果在啟備變51/30-30 MVA 啟動(dòng)，則計(jì)算啟動(dòng)壓降為81.15%，滿足啟動(dòng)要求。如果在高廠變啟動(dòng)且滿足啟動(dòng)壓降不低于80%，則高廠變?nèi)萘啃?8/32.7-32.7 MVA。

如果高廠變?cè)鋈葜?8/32.7-32.7 MVA，經(jīng)計(jì)算6 kV母線短路電流為熱穩(wěn)定44.242 kA，動(dòng)穩(wěn)定109.707 kA，原6 kV 開(kāi)關(guān)柜、6 kV 封閉母線、6 kV 電力電纜都不能滿足動(dòng)熱穩(wěn)定要求。

電氣改造方案比選如下：

方案1:分裂繞組啟備變?cè)鋈葜?1/30-30 MVA 和分裂繞組高廠變?cè)鋈葜?8/32.7-32.7 MVA，不設(shè)置軟啟動(dòng)器。由于6 kV 封母及電纜設(shè)計(jì)滿足短路熱穩(wěn)定電流40 kA 和動(dòng)穩(wěn)定電流100 kA，那么這些設(shè)備均不滿足要求，因此，此方案不可行。

方案2:分裂繞組啟備變和分裂繞組高廠變均增容至51/30-30 MVA，設(shè)置軟啟動(dòng)器或者變頻器，這將導(dǎo)致投資成本高，普遍不予采用。該方案滿足高廠變和啟備變均可以啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的條件。

方案3:分裂繞組啟備變和分裂繞組高廠變均增容至51/30-30 MVA，不設(shè)置軟啟動(dòng)器或者變頻器。啟動(dòng)聯(lián)合引風(fēng)機(jī)必須在啟備變、不能在高廠變側(cè)啟動(dòng)，當(dāng)單臺(tái)引風(fēng)機(jī)因故停運(yùn)后重新啟動(dòng)，必須將母線段切換至啟備變才能啟動(dòng)，廠用電切換復(fù)雜，增大了事故隱患。

方案4:分裂繞組啟備變和分裂繞組高廠變均增容至51/30-30 MVA，高廠變?cè)鲈O(shè)有載調(diào)壓裝置，啟動(dòng)時(shí)通過(guò)有載調(diào)壓提高母線電壓，則可滿足啟動(dòng)條件，啟動(dòng)后視母線電壓情況進(jìn)行調(diào)整，滿足正常運(yùn)行需求。該方案需將啟備變、高廠變返廠改造，可實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

綜合以上分析，在所有方案變壓器均需返廠增容的前提下，方案4 在變壓器增容的同時(shí)加裝高廠變有載調(diào)壓裝置，有效解決電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求，運(yùn)行方式更加靈活可靠，改造方案在可靠、節(jié)約、利舊的原則下進(jìn)行，分裂繞組啟備變和分裂繞組高廠變返廠改造要充分利舊，節(jié)約改造費(fèi)用。因此本次增引合并改造電氣方案選擇方案4 安全經(jīng)濟(jì)可靠。