中壓發電車并網應用實踐

李佳蔚，藍 騫，趙 偉，姚雁南，閆文君，狄美華

（國網北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100071）

模擬冬季寒潮大負荷背景下，某變電站1#變壓器過載，應用10 kV中壓發電車在變電站內10 kV備用間隔接入，通過10 kV 母線實現并網，與變壓器并聯運行，實現緩解變壓器過載情況。

1 發電車選擇分析

根據發電車機組特性，分析選取發電車相關參數如下。

1.1 發電車單機分析

選取單機容量1600 kW的10 kV發電車如圖1所示，功率因數估測為0.8，則單機最大輸出電流為109.9 A，如表1所示。

圖1 10 kV中壓發電車（主車）

表1 單臺1600 kW中壓發電車參數表

1.2 發電車并機分析

發電車并機應通過并機通信線連接2臺發電車，實現數據同步。并機發電時，2 臺發電車功率分配偏差約為±7.5%。經測算，2臺1600 kW發電車并機穩定輸出功率為2700 kW，穩定輸出電流為=185.6(A)。

發電車并網運行緩解主變過載場景下，2 臺發電車分別接入不同備用間隔與變壓器并網運行，因此不涉及并機。

1.3 發電車并網分析

本次并網演練目的是為緩解變壓器過載，而非常見的發電車短暫并網帶后方負荷的作業方式，因此須要改變發電車輸出模式。通過對控制器重新編程，將發電車輸出自動調整模式（即發電車輸出隨負荷變化而變化）改為固定輸出調節控制模式，即發電車輸出功率由控制面板控制，不隨負載變化而變化。固定輸出調節控制模式是通過控制器監測實際輸出功率與設定功率的差值，并向燃油控制器發送增減燃料信號，燃料調節發電機組轉速實現固定功率輸出。固定功率輸出啟動后，可在操作面板手段調節輸出功率大小。

與并機不同的是，多臺發電車并網與單臺發電車并網原理相同，發電車之間不發生信號關聯，且無負荷分配關系，因此多臺發電車并網不須考慮容量損失。

1.4 發電車與變電站母線連接方式

中壓發電車須通過10 kV 開關柜與變電站母線連接如圖2 所示，將發電車停放在變電站內，準備期間將2302、2308 待用間隔退運轉檢修，調整2302、2308間隔保護傳動改定值、開關傳動試驗并修改臨時路名，2臺發電車輸出電纜分別接入2302、2308待用間隔，合閘后可向變電站母線送電。

圖2 發電車與變電站連接

2 實踐過程

2.1 發電車停放

經過現場勘察，發電車停放于變電站甬道內，如圖3所示。因本次工作須發電車實發，2臺1600 kW中壓發電車燃油消耗量較大，因此須安排燃油輔助車配合。結合變電站現場實際情況，安排1 臺燃油輔助車停放于2 臺發電車中間，可滿足不須挪動車輛即可向2臺發電車補充燃油，如圖4所示。

圖3 發電車停放區域

圖4 發電車、輔助車停放模擬

2.2 電纜布置

考慮到變電站開關室防小動物等封閉要求，為盡可能避免對變電站日常運維工作影響，本次發電車10 kV輸出電纜采取通過窗戶進入。為避免窗框、窗欄對10 kV輸出柔性電纜造成損傷引起接地故障，在窗欄處加墊橡膠墊；為避免因電纜走線造成小動物進入設備間，對窗戶縫隙進行填塞，如圖4所示。

圖4 電纜敷設

在設備間內，發電車輸出電纜安置于高壓馬道內，送至開關柜接入側，避免人員踩踏。

2.3 電纜接線

10 kV 電纜須在開關柜后柜門接入，現場接線后，開關柜后柜門無法關閉。為避免帶電體裸露，一次專業定制了發電車并網專用的后柜門，后柜門開孔可穿過10 kV柔性電纜接入后對縫隙進行封閉，確保無任何帶電體露出，如圖5所示。

圖5 站內電纜接入

2.4 發電車實發并網

準備工作完畢后，調度向運維許可轉自行令，運維人員將小車推至運行位置，合上開關。13:30發電車正式并網運行，至14:30分別使2臺中壓發電車向電網輸出 0、160、500、800、1000、1200 kW，每個梯度穩定輸出10 min左右，并記錄多個狀態下的負荷變化。演練過程中，AVC動作退出運行，發電車未發生跳閘。

3 結果分析

3.1 AVC動作退出運行分析

母線AVC動作退出運行，說明母線側無功已足夠。本次發電車并網，其有功功率、無功功率輸出可由功率因數控制決定，本次并網演練發電車功率因數設定為0.9，AVC退出原因分析為發電車向3A#母線輸送無功功率滿足已母線側須求。

3.2 發電車并網輸出分析

2臺發電車并網運行，在各自輸出0、160、500、800、1000、1200 kW 狀態下，除 160 kW 外各自輸出電流基本與理論計算相同，并網運行未對發電車輸出造成影響，且2 臺發電車之間未互相影響。160 kW輸出電流與計算值出入較大，分析為在大功率發電車在低功率輸出情況下輸出控制存在波動，如圖6所示。

圖6 發電車并網運行輸出電流

3.3 發電車并網緩解“過載”分析

2臺發電車并網運行，在各自輸出0、160、500、800、1000、1200 kW狀態下，總輸出電流逐步增長至140 A，201A 開關電流也逐步由150 A 降低至45 A。說明發電車與變壓器并網運行成功，3 A#母線部分低壓負荷由發電車出力帶出，變壓器“過載”情況有效緩解。

3.4 發電車功率流向分析

對演練期間，各開關負荷監測數據如表2所示。2臺發電車輸出功率逐漸變大，101輸出功率逐漸變小。2 臺發電車分別從 0～1200 kW 擋位內，101 功率變化為2370 kW，發電車實際輸出功率2330 kW，大體相等。分析為發電車并網有效緩解了變壓器負載率，如圖7所示。

表2 中壓發電車并網輸出電流

圖7 發電車并網緩解“過載”分析

發電車各發出500 kW 擋位時，201B 負荷變化原因應為3B#母線所帶負載發生變化。整體測試期間，201B負荷變化較為平穩，分析為發電車輸送的功率并未傳輸至3B#母線。

2臺發電車分別輸出0～1200 kW過程中，201A輸出功率自2650 kW 減少至370 kW，201A 功率變化2380 kW，與發電車實際輸出功率2330 kW，大體相等。分析為發電車輸出功率均用于減少3A#母線負荷。

測試過程中，3A#母線總輸入功率與輸出功率基本為動態平衡，功率差值不超過250 kW，差值在可接受的在統計誤差內。

3.5 發電車并網并機容量應用分析

發電車并網緩解110 kV 主變過載應用狀態下，如使用3 臺發電車（2 臺1600 kW、1 臺3000 kW）全部與110 kV 主變并網運行并輸出最大功率可提供5200 kW，緩解負載率10%（110 kV 主變壓容量50 MW）。

如表3所示，發電車并機為10 kV線路提供應急電源應用模式下，參考2臺發電車功率分配±7.5%偏差，3 臺發電車并機最大穩定輸出功率為5270 kW，最大輸出電流362 A。10 kV架空線路重過載狀態下電流約為440 A左右（線路最大電流550 A，重過載80%），預計可將重載線路80%負荷帶出。

表3 中壓發電車并網緩解“過載”分析

表4 中壓發電車不同輸出狀態下并網功率流向

4 結束語

發電車通過10 kV 備用間隔接入，使用固定功率輸出模式，實現了與在運變壓器并列運行，驗證了發電車并網緩解變壓器過載技術路線的正確，為避免主變負載率N-1 超145%面臨故障甩低壓母線負荷風險提供了可行的解決思路。

發電車并網運行，其輸出電流與理論計算電流基本相同，并網并未造成輸出電流損失。多臺發電車同時并網運行，無須同步控制數據，不涉及負荷分配，輸出功率較單機相比無變化，多臺發電車并網無損耗。目前，公司范圍內已到貨或即將到貨的中壓發電車最大可實現緩解110 kV主變負載率10%或將10 kV 架空線路重過載80%負荷帶出，中壓發電車應用將明顯提升公司應急保障能力。

發電車并網運行，發電車可同時向電網提供有功功率及無功功率，對母線AVC 投退將產生影響。在固定輸出功率模式下，功率因數可前期編程設定。

發電車在單條母線并網輸出，其輸出功率優先滿足本母線上的負載消耗，本母線負載未滿足前，不會傳導至其他母線或上級電源。

5 展望

中壓發電車可作為公司度夏、度冬保障供電的有利手段，在變電站備用間隔接，前期準備工作量大，手續煩瑣。建議中壓發電車并網、并機及孤島運行方式以線路接入方式為主，對于須并網的應用場景可與帶電作業配合完成。