葜軱NG電廠(chǎng)廠(chǎng)用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn).doc

惠州LNG電廠(chǎng)廠(chǎng)用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)陳 曉 強(qiáng)Chen xiao qiang（廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司 設(shè)備管理部 惠州大亞灣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)石化工業(yè)園 郵編 516082） (Guangdong huizhou LNG power CO.LTD Equipment management Dept Petro chemical industrial park of Daya Bay E&T Development Zone Huizhou. PRC Zip code:516082 )摘 要 21世紀(jì)初，我國(guó)在東南沿海大力建設(shè)LNG一體化工程項(xiàng)目，并配套引進(jìn)建設(shè)一批環(huán)保高效的液化天然氣發(fā)電廠(chǎng)。由于大功率的燃?xì)廨啓C(jī)組三機(jī)同軸，并具有啟動(dòng)迅速的特點(diǎn)，故一般設(shè)計(jì)為電網(wǎng)調(diào)峰電廠(chǎng)、采用每天兩班制運(yùn)行方式。燃機(jī)電廠(chǎng)的廠(chǎng)用電具有哪些特點(diǎn)？本文作了一些闡述。Abstract Early 21st Century，Our country constructs the LNG integration engineering project vigorously in the southeast coast, and the necessary introduction constructs one batch of environmental protection highly effective liquefied natural gas power plant。Because high efficiency gas turbine unit which three machines are coaxial, and has the start rapid characteristic, therefore the general designed for the electrical network peakload, selects the daily double shift movement method。Which characteristics does the gas turbine power plant s factory use electricity has ?This document some elaborations.。關(guān) 鍵詞 燃機(jī)電廠(chǎng) 兩班制運(yùn)行 高阻接地 低壓控制中心 保安電源 Key word Gas turbine power plant Double shift movement High-resistance earth Low-voltage control center Security power source概 況 廣東惠州液化天然氣電廠(chǎng)一期工程建設(shè)3臺(tái)兩班制運(yùn)行390MW級(jí)的單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，發(fā)電機(jī)的額定輸出為409.7MW。是國(guó)內(nèi)目前從國(guó)外引進(jìn)在運(yùn)行的9F級(jí)機(jī)組容量最大的燃機(jī)電廠(chǎng)之一，由于單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的起動(dòng)及運(yùn)行方式有其特殊性，因此，廠(chǎng)用電系統(tǒng)既要滿(mǎn)足各單元機(jī)組和全廠(chǎng)的安全運(yùn)行，又要滿(mǎn)足各機(jī)組起動(dòng)的靈活性。一、惠州LNG電廠(chǎng)的單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組設(shè)計(jì)按兩班制運(yùn)行，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1) 與常規(guī)燃煤電廠(chǎng)相比，輔機(jī)少，廠(chǎng)用電率低，約為2%。沒(méi)有鍋爐一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、制粉系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)的負(fù)荷，6kV輔機(jī)主要有電動(dòng)給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵及工業(yè)水泵。2) 機(jī)組起動(dòng)時(shí)間短，作為兩班制運(yùn)行的電廠(chǎng)機(jī)組每天啟停，為了減少?gòu)S用電的倒換，發(fā)電機(jī)出口設(shè)置了斷路器，停機(jī)時(shí)廠(chǎng)用電可以從系統(tǒng)倒送電獲得。3) 機(jī)組起動(dòng)時(shí)，需由SFC起動(dòng)裝置帶發(fā)電機(jī)作為異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，由發(fā)電機(jī)帶動(dòng)燃機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2200rpm約70%正常轉(zhuǎn)速時(shí)，起動(dòng)裝置退出，整個(gè)起動(dòng)過(guò)程約20分鐘。4) 為了保證機(jī)組起動(dòng)的靈活性，全廠(chǎng)3臺(tái)機(jī)組配置了2套SFC起動(dòng)裝置，任何一套起動(dòng)裝置可以起動(dòng)任一臺(tái)發(fā)電機(jī)。二、鑒于以上特點(diǎn)，對(duì)廠(chǎng)用電接線(xiàn)及SFC的供電方式在設(shè)計(jì)時(shí)做了如下考慮。1、高壓廠(chǎng)變選用雙卷變國(guó)內(nèi)300MW燃煤機(jī)組高廠(chǎng)變多采用分裂變壓器，高壓廠(chǎng)用母線(xiàn)每機(jī)兩段，將雙套輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)分接在兩段母線(xiàn)上(圖一)。這種接線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于分裂變可以提高廠(chǎng)用變壓器容量，限制短路電流水平和電纜熱穩(wěn)定截面，當(dāng)一個(gè)低壓卷所接母線(xiàn)電壓發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，另一個(gè)低壓卷所接母線(xiàn)電壓幾乎不產(chǎn)生波動(dòng)，雙套輔機(jī)分接在兩段母線(xiàn)上，提高了可靠性。其缺點(diǎn)是分裂變結(jié)構(gòu)及制造工藝較雙卷變復(fù)雜，調(diào)壓部分在高壓卷上，當(dāng)兩個(gè)低壓卷負(fù)荷不平衡時(shí)兩段母線(xiàn)電壓有一定的偏差，其阻抗電壓較高使變壓器損耗比同容量雙卷變壓器高一些。同容量的雙卷變與分裂變相比：變壓器布置與占用的場(chǎng)地面積相等，投資費(fèi)用雙卷變較分裂變低，運(yùn)行費(fèi)用雙卷變較分裂變低。 圖一 圖二對(duì)于單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，由于輔機(jī)少、廠(chǎng)用電率低，高廠(chǎng)變?nèi)萘繙p少，選擇雙卷變較容易，鍋爐部分無(wú)雙套6kV輔機(jī)，因此在滿(mǎn)足限制短路電流水平和電纜熱穩(wěn)定截面條件下，采用圖二接線(xiàn)方式比較有利，即高廠(chǎng)變采用雙卷變。2、中壓廠(chǎng)用母線(xiàn)段設(shè)計(jì)為一段單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的廠(chǎng)用工作電源從發(fā)電機(jī)與主變之間引接。DLIT 5174-2003燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)定第13.3.5條規(guī)定“每套燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的高低壓廠(chǎng)用母線(xiàn)段數(shù)宜與輔機(jī)套數(shù)協(xié)調(diào)”，標(biāo)準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)為只要成套發(fā)電機(jī)組包括鍋爐有雙套及以上輔機(jī)就宜設(shè)二段母線(xiàn)。此條規(guī)定實(shí)際上并不適合由F級(jí)單軸機(jī)組組成的大型燃機(jī)電廠(chǎng)。第一，輔機(jī)少，每臺(tái)機(jī)組的廠(chǎng)用電率低，將輔機(jī)及配電變壓器都接于同一段母線(xiàn)，母線(xiàn)額定電流不大，不會(huì)造成設(shè)備選型困難，即不會(huì)因?yàn)槟妇€(xiàn)的額定電流過(guò)大或短路分?jǐn)嗄芰μ叨黾油顿Y。第二，雙套輔機(jī)接于兩段6kV段上是為了提高供電可靠性，可以在一段母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，由另一段母線(xiàn)帶另一套輔機(jī)運(yùn)行。目前設(shè)備的制造水平提高，設(shè)計(jì)合理，母線(xiàn)上發(fā)生短路的機(jī)率很低，由于母線(xiàn)故障造成的6kV段停電的情況很少發(fā)生。第三，兩段母線(xiàn)比一段母線(xiàn)增加了一個(gè)工作電源進(jìn)線(xiàn)柜，一個(gè)備用電源進(jìn)線(xiàn)柜、一個(gè)進(jìn)線(xiàn)PT柜、一個(gè)母線(xiàn)PT柜。增加了設(shè)備投資的同時(shí)，也增加了6kV配電裝置的面積，且不利于備用電源與6kV配電裝置之間的連接。由于單臺(tái)機(jī)組6kV柜饋線(xiàn)回路14個(gè)，加上進(jìn)線(xiàn)柜PT柜等約20個(gè)，采用一段母線(xiàn)方式，雙排布置，用母線(xiàn)橋連接。工作電源與備用電源進(jìn)線(xiàn)柜均布置在靠廠(chǎng)房A排側(cè)，便于與高廠(chǎng)變、高備變用共箱母線(xiàn)連接。3、高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)中性點(diǎn)采用高阻接地方式根據(jù)火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL5000-2000第13.3.1條和火力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定DL/T 5153-2002第4.2.1條規(guī)定，當(dāng)電廠(chǎng)高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)的接地電容電流小于7A時(shí)，其中性點(diǎn)宜采用高電阻接地方式，也可采用不接地方式；當(dāng)接地電容電流大于7A時(shí)，其中性點(diǎn)宜采用低電阻接地方式，也可采用不接方式。高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)的中性點(diǎn)，國(guó)內(nèi)過(guò)去都采用不接地的方式，其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)生單相接地故障時(shí)可維持2h的運(yùn)行條件，缺點(diǎn)主要是內(nèi)部過(guò)電壓倍數(shù)比較高，可達(dá)3.54倍相電壓，特別是間歇性電弧接地過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓對(duì)設(shè)備的絕緣水平破壞較大。若采用高電阻接地方式，可使流過(guò)接地點(diǎn)的電阻性電流不小于電容性電流，且總的接地電流不超過(guò)10A，以限制間歇性電弧接地時(shí)的過(guò)電壓水平在2.6倍相電壓以?xún)?nèi)。采用高電阻接地后，可以使得系統(tǒng)的接地故障檢測(cè)手段大為簡(jiǎn)單、可靠。另一方面，也可降低過(guò)電壓水平，對(duì)減少單相接地發(fā)展成相間短路的幾率大有好處。由于惠州電廠(chǎng)一期工程6kV輔機(jī)很少，且廠(chǎng)房布置緊湊，6kV電纜長(zhǎng)度短，因此高壓廠(chǎng)用電系統(tǒng)的電容性電流比同等規(guī)模燃煤機(jī)組小很多，經(jīng)計(jì)算小于4安培，在這種情況下，使用高電阻接地方式是可行的。4、不設(shè)高壓公用母線(xiàn)，公用負(fù)荷分別取自1#、2#機(jī)組6KV母線(xiàn)同等規(guī)模燃煤電廠(chǎng)常采用高壓公用母線(xiàn)段向公用負(fù)荷集中供電的方式。采用這種供電方式，有利于公用負(fù)荷的集中管理，強(qiáng)化機(jī)組的單元性，不致因一臺(tái)機(jī)組廠(chǎng)用電系統(tǒng)的故障影響其它機(jī)組的正常運(yùn)行，對(duì)配合機(jī)組檢修，停運(yùn)以及檢修本機(jī)組所屬?gòu)S用配電裝置等較為方便。公用段由高壓廠(chǎng)用備用變壓器供電，有利于減少高壓廠(chǎng)用變壓器的容量，改善重要電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和自起動(dòng)性能。其缺點(diǎn)是啟動(dòng)備用電源從電網(wǎng)引接，并帶公用負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行，增加了運(yùn)行費(fèi)用。對(duì)于惠州燃機(jī)電廠(chǎng)一期工程，3臺(tái)機(jī)組公用的負(fù)荷主要是2套SFC起動(dòng)裝置，化水、工業(yè)水、消防等水處理系統(tǒng)(約1250kVA)，廠(chǎng)區(qū)行政辦公檢修負(fù)荷(約1000kVA)。采用2套SFC裝置分別由#1、#2機(jī)6kV配電裝置供電，在負(fù)荷中心設(shè)置化水供水配電裝置及廠(chǎng)區(qū)公用配電裝置，其工作電源取自#1機(jī)6kV配電裝置，備用電源取自#2機(jī)6kV配電裝置。此種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：1) 全廠(chǎng)共有3段6kV配電裝置，每機(jī)一段，簡(jiǎn)單明了；2) 保證了對(duì)公用負(fù)荷供電的可靠性，僅在#1、#2高廠(chǎng)變及高備變同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，公用負(fù)荷才無(wú)法獲得電源。不考慮三重事故同時(shí)發(fā)生的情況下，可以保證不會(huì)因?yàn)楣秘?fù)荷失去電源致使全廠(chǎng)3臺(tái)機(jī)組任一臺(tái)機(jī)組無(wú)法正常起動(dòng)及正常運(yùn)行；3) 由于廠(chǎng)用電率很低，公用負(fù)荷從6kV配電裝置供電，對(duì)高廠(chǎng)變?nèi)萘坑绊懖淮螅?) 由于有GCB，廠(chǎng)用電系統(tǒng)可以通過(guò)系統(tǒng)倒送電方式獲得，因此高壓備用變壓器僅作為停機(jī)時(shí)的備用變壓器，這樣一臺(tái)高壓備用變壓器可以作為3臺(tái)高廠(chǎng)變的備用，備用變壓器的運(yùn)行費(fèi)用很低。因此這種接線(xiàn)簡(jiǎn)單、靈活、可靠。5、設(shè)置機(jī)島低壓就地控制中心由于F級(jí)單軸機(jī)組為快裝模塊式裝置，機(jī)島供貨范圍內(nèi)包括燃機(jī)、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)組自身的小于75kW的電動(dòng)機(jī)由隨機(jī)成套供貨的低壓電動(dòng)機(jī)控制中心柜及控制柜供電和控制，并集中布置在電氣控制模塊內(nèi)?；葜莨こ?，由三菱東方公司提供兩個(gè)電氣包(Package),分別為12000X3000X2800的集裝箱。A包內(nèi)有燃機(jī)控制系統(tǒng)、監(jiān)控盤(pán)、就地操作臺(tái)、發(fā)電機(jī)控制盤(pán)、聯(lián)鎖盤(pán)。B包內(nèi)有GT/ST MCC、GT/ST保安MCC、發(fā)電機(jī)保護(hù)盤(pán)、AVR柜、AC/DC配電盤(pán)等。這兩個(gè)集裝箱內(nèi)通風(fēng)、空調(diào)、照明均已配好。燃機(jī)、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)的輔機(jī)功率在75kW以上的電動(dòng)機(jī)由業(yè)主設(shè)計(jì)的低壓供電中心供電。由三菱重工（MHI）公司設(shè)計(jì)的GT/ST MCC為單母線(xiàn)接線(xiàn)，雙套輔機(jī)都接于同一段母線(xiàn)上。為了保證供電的可靠性，對(duì)GT/ST MCC采取雙電源供電的方式。6、每臺(tái)機(jī)組均設(shè)置一段交流保安電源根據(jù)DL/T 5153-2002火力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定第4.6條規(guī)定：容量為200MW及以上的機(jī)組，應(yīng)設(shè)置交流保安電源，交流保安電源宜采用自動(dòng)快速起動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)300MW機(jī)組宜設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組；DL/T 5174-2003燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)定第13.3.4條特別強(qiáng)調(diào)了調(diào)峰燃機(jī)廠(chǎng)如果有盤(pán)車(chē)電動(dòng)機(jī)需交流電源時(shí)，應(yīng)設(shè)置交流保安電源。因?yàn)槿绻谕C(jī)時(shí)失去盤(pán)車(chē)電動(dòng)機(jī)電源，會(huì)使熱量難以散發(fā)，容易導(dǎo)致機(jī)組損壞?；葜萑紮C(jī)電廠(chǎng)的汽機(jī)盤(pán)車(chē)電動(dòng)機(jī)功率為30kW。機(jī)組采用壓力油循環(huán)來(lái)潤(rùn)滑和冷卻軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使軸承等機(jī)構(gòu)溫度不致過(guò)熱，以保證其正常運(yùn)行，主潤(rùn)滑油泵在機(jī)組正常運(yùn)行及停機(jī)時(shí)都要長(zhǎng)期運(yùn)行?；葜軱NG電廠(chǎng)每臺(tái)機(jī)組配置了2臺(tái)主潤(rùn)滑油泵，一用一備，每臺(tái)160kW，從保安段供電。對(duì)于大型單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，由于燃機(jī)、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)聯(lián)結(jié)在同一根大軸上，該軸很長(zhǎng)，導(dǎo)致主潤(rùn)滑油泵功率很大，比600MW燃煤機(jī)組的主潤(rùn)滑油泵(約55kW)都大。這一特點(diǎn)，對(duì)選擇應(yīng)急柴油機(jī)容量有影響，一定要滿(mǎn)足帶該主潤(rùn)滑油泵起動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題?；葜軱NG電廠(chǎng)機(jī)組保安負(fù)荷主要有以下這些：主潤(rùn)滑油泵、潤(rùn)滑油抽空氣風(fēng)機(jī)、汽機(jī)盤(pán)、發(fā)電機(jī)頂軸油泵、發(fā)電機(jī)密封油泵、發(fā)電機(jī)密封油真空泵、發(fā)電機(jī)密封抽氣風(fēng)機(jī)及熱控電源、蓄電池電源等。根據(jù)防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求“消防泵的備用電源應(yīng)由保安電源供給”，保安段向消火栓消防泵及噴淋消防泵提供備用電源。故根據(jù)負(fù)荷的情況，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置保安段一段，正常電源來(lái)自?xún)蓚€(gè)工作段，事故時(shí)由應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組供電。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置為單元制，本期共設(shè)置3臺(tái)機(jī)組應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。結(jié)論 惠州LNG電廠(chǎng)