04 外高桥二厂公用厂用电系统改造

外高桥二厂公用厂用电系统改造
张益鸣
（上海外高桥第二发电有限责任公司200137）
摘要：厂用电系统的安全稳定经济运行对公司的经济效益具有极其重要的影响。

本文对外高桥第二发电有限责任公司二台900MW机组厂用电系统的接线方式进行了分析与改进，使其更经济运行，对此提出了改进方案，使厂用电系统的接线方式更经济合理、供电更可靠。

关键词：厂用电；高备变；改造；经济效益
1公用厂用电系统改造目的
外高桥二期公用厂用电系统是从外高桥一期的220kV母线上引入，分别接入二台高备变（03高备变和04高备变），作为机组的备用电源和所有公用设备的电源。

由于电力体制的改革和厂网分开原因，对公用厂用电的计费不再按网内的收费标准，随着外购电电费的上涨，使我公司的生产成本大大地提高，面对竞争激烈的电力市场，将使我公司的经济效益受到很大的影响。

为此我们设想在不影响供电可靠的基础上，对公用厂用电系统进行改造，通过调整公用母线上负荷的供电方式，利用机组厂高变原有的备用容量供公用负荷，从而使我公司的高备变用电量降低，达到最佳的经济效益。

2改造项目的方案讨论
改造前10kV一次接线图
我公司厂高变与高备变的容量均为56MV A，其中10kV侧44MV A，3kV侧12MVA，根据厂用电负荷容量的统计计算，10kV侧最大负荷电流可达到2363A，3kV侧的最大负荷电流可达到2199A。

而改造前10kV厂用段的负荷电流远远低于额定值，在改造设计时想充分利用现有的设备资源达到改造的目的，并提出了两套改造方案。

2.1方案一
把公用#03，#04公用段上的电源部分和负荷部分隔离，在负荷部分增加二个联络开关，一个联络开关与机组厂用10kV母线相连，两段负荷部分再通过另一个联络开关连接。

将原公用03段上的负荷部分命名为10kV公用辅助A段，通过加装10kV公用辅助A段进线开关与5号机10kV厂用B 段母线相连。

原公用04段上的负荷部分命名为10kV公用辅助B段，通过加装10kV公用辅助B段进线开关与6号机10kV厂用B段母线相连。

原公用段上的电源部分，即与机组的联络开关和高备变的进线开关仍保留在公用母线上，正常运行时公用负荷通过与机组的联络开关供电，当机组检修时，公用辅助段母线在可通过公用辅助A/B段联络开关，由另一段厂用母线供电，此方案运行方式灵活，能最大限度的利用发电机带公用负荷，且不降低厂用电可靠性。

但也存在不利的地方，当通过联络开关供电时受到联络开关和厂高变的容量限制，必须控制负荷，不能超出。

但此方案可利用现有的设备，改造方式有二种：:
2.1.1利用现有的10kV#03/#04段、10kV#04/#03段联络开关作为连接新的公用A、B段进线开关，10kV厂用5B，10kV 厂用6B段上备用仓改造为联络开关，作为公用辅助A、B段联络开关。

此方式的优点是改造费用较少，改造工作相对简单。

但缺点是由于公用辅助A、B段联络开关由原备用仓改造，开关柜的额定电流为800A，在使用公用辅助A/B段联络开关供公用辅助A、B段时，必须监控负荷电流不得大于开关的额定电流，不利于运行方式的任意改变。

2.1.2把原公用段邻近母线断开点的两个仓拆除，加装新的10kV公用辅助段进线开关，厂用5B，6B段上增加2仓出线开关。

将原有的#03、#04段联络开关作为公用辅助A、B段联络开关。

此方式优点是可满足各运行方式下满负荷的运行方式，不需改动公用A、B段联络开关的电缆，但需改动仓位较多，改造投资大，改造周期长。

2.2方案二
是把原公用03、04公用段上与机组相关的负荷转移到厂用段，此方案较为简单，利用厂用段上原有的备用仓或加装新仓把原公用段上负载较重的负荷转为由厂用段供电。

例如把燃煤变，灰库变，出灰变转由厂用电供电。

此方案能部分降低公用段的用电量，且不改变运行方式也不降低厂用电的供电可靠性，但转移的公用负荷在厂用母线停用时供电可靠性降低，可能给厂用母线的检修周期和检修时间增加困难。

3改造最终方案的确定
综合考虑各种因素，我们认为对厂用电系统的改造必须确保安全可靠，对搬移后的各种运行工况进行负荷计算，得出厂高变可以满足带一段厂用母线加一段公用母线上的最大负荷需要，对以上的方案进行了讨论，认为综合以上方案一和二，决定将原10kV公用03，04段上的设备分隔成二个部分，即机组备用电源部分和负荷部分，机组备用电源部分仍由#03、#04高备变供电，该公用母线上保留03/ 04 联络开关及至两台机组备用电源的联络开关、另外考虑到对重要设备的安全性，保留雨水变和GIS变开关在原母线上。

负荷段由外围各变压器组成，采用双联络开关的方式供电。

对与机组相关的灰、煤系统设备，如燃煤变、出灰变，直接搬移到10kV厂用段。

原10kV 公用03段（01BCA）维持原来命名，由原公用03段上的公用负荷部分组成新的10kV辅助公用A段（01BCE），在该段上加装两个联络开关分别与10kV公用03段和厂用10kV5A段连接。

原10kV 公用04段（01BCC）维持原来命名，原公用04段上的公用负荷部分组成新的10kV辅助公用B段（01BCF），加装两个联络开关分别与10kV公用04段和10kV厂用6A段连接。

确保了负荷段公用变压器的供电
可靠性。

在机组母线正常供电时，由机组母线带辅助公用段，当机组母线停电检修时，由公用段带辅助公用段。

这种运行方式灵活可靠，既保证了公用负荷的不断电运行，又大大地降低了高备变的电量。

改造后10kV一次接线图
4改造设备介绍
公用段上现有的备用开关柜容量是800A，而从每段公用段上分隔出的最大总负荷约为670A，因此可考虑利用备用开关仓作为辅助公用A、B段的联络开关，但必须对开关仓进行一系列地改造，CT需增容、加装开关小车五防的电闭锁装置和逻辑连锁的继电器。

由于原母线PT仓保留在原母线上，在辅助公用A、B段上还需增加母线压变开关柜。

另原03、04段联络开关均分布在原公用03、04母线的负荷侧，必须将其搬移至电源侧。

从一次电缆的走向看均是从A1排电缆桥架进电缆层的，虽电缆的长度是足够，但必须重新做电缆终端头。

5公用母线上的控制逻辑和各保护功能
原10kV公用段上开关的控制逻辑是日立公司的ECS系统，公用母线的改造需要修改母线的一次系统示意图，增加联络开关的故障报警信号、开关的控制逻辑、保护的跳闸，测量回路等等。

特别是母线的低电压保护，原来采用03、04公用母线的电压作为判据，启动母线低电压继电器，送至ECS控制器，根据逻辑判断，延时启动跳相应的设备。

分段以后对辅助段的低电压的选用就产生了问题，因为辅助段可以由公用03、04段供电，也可以由厂用段供电。

由于我厂的快切装置在低电压和慢切时会发loadshedding信号，该信号是跳负荷的10kV和400V开关。

为了保证在故障情况下保护能准确，可靠地动作，故在ECS系统中增加了公用辅助段独立的低电压逻辑，取消了loadshedding 信号跳辅助公用段上负荷的逻辑，这样可避免在厂用段带公用辅助段时，因高备变故障而误跳公用辅助段上的设备的情况，同时又简化了逻辑。

开关保护方面，在联络开关增加了西门子7SJ551的过流保护。

开关的联闭锁是由德国纳图斯（NATUS）公司提供设计的，有开关的五防电闭锁、保护联跳、合闸闭锁、母线飞弧保护等相关逻辑，在改造后还需要保留原有的设计，具体如下：
1）电源联络开关接地闸刀和开关小车进出的相关电闭锁功能；
2）电源联络开关与母线接点闸刀电闭锁功能；
3）电源联络开关与进线开关闭锁功能；
4）电源联络开关保护联跳功能；
5）电源联络开关飞弧保护功能；
6）电源联络开关的合闸闭锁条件；
6改造的实施
改造方案分二步实施，第一步与机组相关的灰、煤系统设备（如燃煤变、出灰变），搬移到10kV 厂用段，此项改造在以前机组检修时已相应完成。

第二步是利用机组的停役检修的机会，对公用段母线进行了分隔，此项工作改动较大，且需要一台高备变停电配合，由于每台机组的备用电源分别来至二台高备变，故一台高备变停电，将会造成运行机组没有备用电源，一旦机组跳闸母线将失电，存在很大的风险，要求改造工作在尽量短的时间内完成。

为此分二个阶段实施，第一阶段在母线没有停电的情况下，做好充分的准备工作，将备用仓位和新增加的母线压变柜进行改造，保护、联闭锁调试。

第二阶段完成母线必须停电时才能完成的工作，以此来缩短的高备变的停电时间。

我们利用6E01的检修机会，对10kV 04公用段实施了分段改造，由于工期比较紧，要在7天里完成所有的改造工作是非常的困难。

为此我们成立了项目组，根据工作情况分三个部分，一次、二次、ECS控制部分。

对这三个部分指定了专人负责，包括技术、进度、质量等方面。

为确保质量我们对改造工作大体分成四步执行，第一步拆除原来的母线和开关柜以及联络电缆，第二步连接母线拼装开关柜，第三步完成调试和保护信号的核对，最后在送电前专门组织运行验收。

在施工前，我们还对改造工作根据施工内容作了合理的安排，制定了改造工作进度表（见附页），每天必须完成计划上的任务，确保按时完成。

在施工初期由于我们对开关柜的母线连接结构的认识不够，认为拆除原来的母线很方便，结果在施工中碰到了许多问题，以至于拆除工作花费了好长时间，与原来的计划相差很多，进度受到了影响。

为了不影响进度，当天的计划当天完成，我们工作到次日凌晨4点半。

在这工作中积累了许多经验，为下一段母线的改造打好了基础。

在二次保护改造方面，由于此次增加了不少联络开关，对原来母线上联闭锁条件都有了改变，必须将所有的闭锁逻辑重新校验，确保设备的安全。

我们负责二次的同志首先对图纸上的逻辑条件熟悉消化，在校验过程中严格校验，以至于在最后运行验收时一次通过。

在这次改造中我们还发现在10kV04高备变进线开关的上桩头连接汇流母线的支撑绝缘柱的裙边有断裂现象，根据我们分析发现该断裂的地方是旧伤，为原来在安装时就损坏，为了确保设备的安全运行，我们当即决定调换处理。

7结束语
通过改造，220kV高备变的负荷电量有原来每天的15万千瓦时，降到现在的5万千瓦时，大大降低了公司厂用电（外购电部分）的开支，按每天10万千瓦时计算，每千瓦时可节约0.3元，每年可减少近1000万元的支出，是公司增收节支提高公司经济效益的成功举措。