火电厂启动备用电源引接方案比选

火电厂启动备用电源引接方案比选

任非凡习雯

（河北省电力勘测设计研究院河北石家庄050031）

摘要：启动/备用电源已是电厂一个比较敏感的问题，高压厂用启动/备用电源的引接，在满足可靠和相对独立等要求外，同时考虑合理的投资和运行费用，综合本工程的系统接线和电厂生产的要求，确定技术经济合理的并满足本工程的最佳接线方案。

关键词：启动/备用电源；大型火电厂；方案比选

1概述

火力发电厂的高压厂用启动/备用电源是为保证机组正常启动、停机及作为厂用电源的备用而设置的电源系统。关于高压厂用备用或启动/备用电源的引接方式，《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）第16.3.10条规定如下：

1）可由高压母线中电源可靠的最低一级电压母线或由联络变压器的第三（低压）绕组引接，并应保证在全厂停“机”的情况下，能从外部电力系统取得足够的电源，包括三绕组变压器的中压侧从高压侧取得电源；

2）当装设发电机断路器且机组台数为2台及以上、出线回路为2回及以上时，还可由1台机组的高压厂用工作变压器低压侧厂用工作母线引接另1台机组的高压事故停机电源。3）当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路供电；4）当全厂有2个及以上高压厂用备用或启动/备用电源时，宜引自两个相对独立的电源。

第16.3.13条规定：16.3.13高压厂用备用或启动/备用变压器的台数配置应符合下列规定：

2）600MW级及以上的机组，当装设发电机断路器或负荷开关时，应符合下列规定：

（1）当从厂内高压配电装置母线引接机组的高压厂用备用电源，并可使用同容量高压厂用备用电源的4台及以下机组，可设1台高压厂用备用变压器；可使用同容量高压厂用备用电源的5台及以上机组，除设1台高压厂用备用变压器外，可再设置1台不接线的高压厂用工作变压器。

（2）当从另一台机组的高压厂用工作变压器低压侧厂用工作母线引接本机组的高压停机电源，机组之间对应的高压厂用母线设置联络，互为事故停机电源时，则可不设专用的高压厂用备用变压器。”

高压厂用启动/备用电源的引接，除满足可靠和相对独立等要求外，同时还要考虑合理的投资和运行费用，本专题旨在综合系统接线和电厂生产的要求，确定技术经济合理的并满足本工程的最佳接线方案。参照此规定，本文以某扩建电厂为基础围绕着不同的启备变电源引接方式，本文提出三个比选模块方案，并进行技术经济比较。

2工程概况

华润电力有限公司全厂规划容量4600MW，一期工程建设2×300MW供热机组，2009年7月投产。本期拟建设2×1000MW燃煤发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施，三期工程再扩建2×1000MW超超临界燃煤发电机组，并留有再扩建的条件。

3启动/备用电源引接方案技术比较

目前，国外大容量机组高压启动/备用电源接线方式多种多样，但总的趋势是简化接线。如德国、日本普遍采用发电机出口断路器，不设备用电源或多台机组设一台小容量的备用变压器供停机使用。美国采用不从发电机出口而是从高压配电装置引接高压厂用工作变压器的方式，不设或少设备用变压器。而国内工程除一般性技术原则外，还要充分考虑到进口设备昂贵、征地面积费用高等固有的工程特点，根据现有条件本工程启备变电源的引接主要考虑以下3个方案。

3.1两台机互为停机备用电源。

本方案机组启动电源可以通过主变倒送高厂变而获得。不单独设置高压厂用备用变压器，两台机组的高压厂用工作变压器低压侧厂用工作母线互相引接高压停机电源，机组之间对应的高压厂用母线设置联络。

正常运行方式：发电机组的启、停电源均可通过主变倒送电至厂用工作变压器，从机组启动一直到发电机并网发电，整个过程都无需厂用电源切换。机组正常启动时，厂用电由500kV通过主变倒送厂高变而获得6kV高压厂用电，机组启动完成，发电机通过发电机出口断路器并网发电后，厂用电仍然由高厂变供电，不需要进行厂用电源的切换。机组正常停机时（一般指计划停机），情况也是一样。机组正常停机，发电机断开出口断路器，脱离系统，但厂用电仍然由主变倒送厂高变向6kV高压厂用供电，也不需要进行厂用电源的切换。

故障运行方式：如果是由本机组发电机出口断路器，主变压器，厂高变，厂高变低压封母及500kV本回路元件故障引起的机组停机，机组将失去厂用电，这时厂用电切换装置将会自动投入另一台机组高压厂用工作变压器作为停机电源，安全停机。

从上面论述可以看出，本方案中厂用电的切换次数将会大大减少，并且不需要厂用电的同期投入并联运行方式，厂用电的可靠性大大提高了。该方案可减少启备变所需的费用、占地、运行维护工作量及电度电费，但高厂变承担正常启停机倒送电任务，需要选择有载调压变压器，且互为备用要求变压器容量增大，增加了投资。该方案下，三期工程两台百万机组的建设需考虑新建一台与高厂变同容量的高压启动备用变压器。

3.2设停机变。

本方案不单独设置高压厂用备用变压器，但设置停机备用变压器，停机变通过高压电缆从一期220kV母线引接。机组正常启动时，可以通过主变倒送高厂变而获得电源；当厂变故障或检修及出线故障时，厂用电切换到停机备变，由启备变提供停机电源安全停机。

正常运行方式与方案一一致。

故障运行方式：由锅炉和重要辅机以及发电机引起的故障，只需要跳开发电机出口断路器而停机，此时不需要切换厂用电源。如果是由本机组发电机出口断路器，主变压器，厂高变，厂高变低压封母及500kV本回路元件故障引起的机组停机，机组将失去厂用电，这时厂用电切换到备用停机变压器，从一期220kV倒送电进行安全停机。

从上面论述可以看出，本方案中厂用电的切换次数将会大大减少，厂用电的可靠性提高了。停机变仅供停机负荷使用，可靠性要求低，但高厂变承担正常启停机倒送电任务，需要选择有载调压变压器。该方案下，三期工程两台百万机组的建设仍可续用本期的设计，采用发电机出口断路器，厂用电系统与本期共同使用停机变。

3.3一期启备变兼设为二期停机变。

本方案装设了发电机出口断路器，不单独设置高压厂用备用变压器，一期启备变兼具二期停机变功能。机组正常启动时，可以通过主变倒送高厂变而获得电源；当厂变故障或检修及出线故障时，由一期的启备变提供停机电源安全停机。经计算一期启备变容量及短路水平满足二期停机负荷使用。

正常运行方式与方案一一致。

故障运行方式：由锅炉和重要辅机以及发电机引起的故障，只需要跳开发电机出口断路器而停机，机组将失去厂用电，这时厂用电切换到一期启备变，一期启备变为机组停机用负荷供电。

从上面论述可以看出，本方案中厂用电的切换次数将会大大减少，厂用电的可靠性提高了。有利于A列外设备优化布置。并且较方案一，高厂变不需要扩容，减少了部分费用。但该方案需要与老厂备用母线段相连，需增加额外改造量。该方案下，三期工程两台百万机组的建设仍可续用本期的设计，采用发电机出口断路器，厂用电系统与本期共同使用停机变。

4结束语

综上所述，方案四较方案二、三具有一定优势，厂用电的切换机会大大减少，相应的可靠性提高了。节省单独设置变压器及相关附属设备的费用以及相应的电度电费，也减少了运行维护工作量，还减少了启备变占地，减少了部分费用。投资较少。故推荐采用不单独设置高压厂用备用变压器，一期启备变兼具二期停机变功能的方案。

参考文献：

[1]《大中型火力发电厂设计规范GB-50660-2011》。