一臺發電機并兩個電網技術在火電廠的應用

楊俊杰 馮旭波

【摘 要】來賓火電廠發電機組并500 kV電壓等級電網運行，由于受上網電量限制，發電機利用小時很低，區域內220 kV電壓等級用電企業又缺電，為提高發電機利用小時，火電廠可以在500 kV電壓等級電網上網電量不受限時并該電網運行，上網電量受限后可選擇并220 kV電壓等級電網直供電給用電企業。文章主要介紹一臺火電機組如何實現靈活選擇不同電壓等級電網并網運行方法。

【關鍵詞】火電廠;電網;220 kV電壓;500 kV電壓

【中圖分類號】TM621 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-089-02

1 概述

來賓火電廠共有2臺300 MW發電機組，機端電壓為20 kV，采用發電機—變壓器單元接線方式升壓至500 kV，2臺升壓變壓器500 kV側再經擴大單元接線通過一回500 kV線路引接至南方電網來賓500 kV變電站，主接線圖如圖1所示。

2 面臨的問題

受電力產能過剩及煤炭行業去產能影響，來賓火電廠近年來上網電量持續下降，煤炭價格長期高位運行，發電機組利用小時數不斷降低，電廠經營狀況持續惡化。同時，來賓有年產50萬t電解鋁用電大戶，每年用電量約70億kW·h，受用電價格制約，電解鋁項目經營困難。為改變現狀，可考慮從火電廠新建220 kV電壓等級輸電線路至電解鋁廠，對其進行直供電。機組并500 kV電網發電量受限后可轉并220 kV電網直供電解鋁用戶。目前，發電機組常規只設計有并一個固定電壓等級電網發電，在不改變現有電網網架結構前提下，如何實現火電機組靈活選擇不同電壓等級電網并網發電成為急需解決的問題。

3 解決方案

為實現火電廠發電機組滿足同時向500 kV電壓等電網及220 kV電壓等級電網送電的目的，利用火電廠現有場地，新建一個220 kV變電站，該變電站安裝有2臺220 kV升壓變壓器、1套220 kV GIS設備。從原500 kV升壓變壓器低壓側20 kV離相封閉母線引接兩回20 kV離相封閉母線至新上的220 kV升壓變電站220 kV變壓器低壓側。未改造前火電廠主接線圖如圖1所示。

為盡可能少地涉及原500 kV升壓變壓器的改動，同時保證運行方式的靈活性，方案中采用從發電機出口將20 kV母線引接至220 kV升壓變壓器和500 kV升壓變壓器低壓側時，在各支路增加發電機出口斷路器（GCB），接線示意圖如圖2所示。

4 發電機同期

原發電機組并網同期點設在500 kV升壓變壓器高壓側，改造后，原電廠內同期裝置不能滿足機組同期并網要求，因此需更換原電廠內同期屏，每臺機組新增同期屏一面，每臺機組的同期點為220 kV主變壓器低壓側斷路器及500 kV主變壓器低壓側斷路器。每臺發電機同期裝置屏配置一套自動同步裝置和手動同步裝置，能以最快的速度調節發電機滿足設定的并網條件。

5 保護及自動裝置配置

改造后，系統需要考慮采用500 kV變壓器保護、220 kV變壓器保護、發電機保護的配置。

電廠原500 kV變壓器與發電機直接通過20 kV母線連接，變壓器與發電機之間配置有2套發變組保護設備。改造后500 kV變壓器與發電機之間增加1臺20 kV斷路器，500 kV變壓器配置雙重化的主、后備保護一體的變壓器電氣量保護和一套非電量保護，并更換原有發變組保護設備。主保護配置有2套為不同原理的主變壓器差動保護;主變壓器瓦斯保護分為載調壓瓦斯保護、變壓器通風保護、變壓器壓力釋放保護。500 kV側相間后備保護配置有復合電壓閉鎖的方向過電流保護;復合電壓閉鎖的過電流保護。500 kV零序后備保護配置有零序電壓閉鎖的零序過電流保護;零序電壓閉鎖的零序方向過電流保護;間隙接地時的零序過電流、過電壓保護。500 kV失靈保護裝置除應作用于500 kV側斷路器跳圈外，還提供一副動作接點到變壓器保護回路，直跳變壓器其他側斷路器。由單相電流元件構成500 kV、20 kV側過負荷保護。20 kV側后備保護（均按2套配置）配置有限時電流速斷保護;復合電壓閉鎖過電流保護。

220 kV變壓器配置雙重化的主、后備保護一體的變壓器電氣量保護和一套非電量保護。

發電機（含勵磁變壓器、高廠變壓器）保護采用微機型保護裝置。保護按照雙重化配置，兩套保護裝置完整、獨立，安裝在各自柜內。其中，發電機差動保護采集發電機中性點電流、220 kV主變壓器低壓側與500 kV主變壓器低壓側電流、高廠變壓器高壓側電流。改造后火電廠主接線圖如圖3所示。

6 結語

通過改造，來賓火電廠實現一臺發電機組可以選擇并500 kV及220 kV兩個不同電壓等級電網的目標。改造后的主接線圖如圖3所示，圖中黑色部分為原有500 kV變電站，淺色部分為新建的220 kV變電站，包含了2臺220 kV變壓器和1套220 kVGIS設備。目前，該改造項目已經完成，所有設備均已投入運行，發電機也分別并500 kV電網及220 kV電網長期運行，運行狀態安全、穩定，改造達到預期目標。

參 考 文 獻

[1]GB 50229—2006，火力發電廠與變電站設計防火規范[S].

[2]DL/T 5452—2012，變電工程初步設計內容深度規定[S].

[3]DL/T 5056—2007，變電站總布置設計技術規程[S].