2 × 1 000 MW发电机组电气专业设计优化

2 × 1 000 MW发电机组电气专业设计优化
摘要: 本文利用详细的物理图示分析，具体介绍了国华徐州电厂电气专业人员在
2 台 1 000 MW 发电机组建设过程中对设计方案的优化，其中包括检修电源系统、电除尘电源系统、500 kV 升压站交流操作电源供电网络、保安电源系统、电除尘
高压电源控制设备、高厂变与启备变冷却方式的优化。

关键词: 百万机组电气专业设计优化
前言
在计划经济时期,电力行业均由国家控制,为数不多的地方小规模电厂也是县级政府投资管
理的地方国营企业。

只有在极少数行业(煤炭、化工等)中因企业生产工艺或综合利用需要建
设有自备电厂。

20世纪90年代后期,在全国出现短时的电力富余,国家开始实施关停小火电战略。

此时对地方小火电和企业自备电厂的发电限制上网。

这种情况下,一些地方小火电迫于生存,在地方政府的协调下,开始与地方上的用电企业特别是高耗能企业联营,电力定向销售,实质
上成为变相的自备电厂。

进入21世纪后,由于社会经济的快速发展,我国出现了新一轮的电力
紧缺。

于是不少企业开始谋求自行解决电力供应的办法,与地方小火电联营为高耗能企业带来
了丰厚的经济效益,电力紧缺形式的出现又成为企业发展建设自备电厂的催化剂。

1 检修电源优化
原设计每台机组各设 1 台专用检修变压器供电检修负荷，系统接线见图 1。

1.1优化理由：
（1）因为检修用电负荷只有在机组大小修时才达到一定容量，所以专用检修变压器利
用率很低。

（2）在机组停机检修期间，向机组辅机供电的变压器负荷率很低甚至没有，此时可以取
消专用检修变压器，检修用电负荷由公用变供电
（3）节省了设备投资、简化了厂用电系统的接线，提高了厂用电源的可靠性。

1.2 优化方案( 接线见图 2)
（1）取消专用检修变压器，检修负荷由公用变供电。

（2）为保证对检修负荷供电的可靠性，每台机的检修 MCC 段均由 2 路电源供电，但考
虑检修电源可中断倒换的特点，故检修 MCC 段的电源进线可用隔离刀闸，而不需电源自动
切换装置。

（3）考虑到检修负荷的不对称性，要特别注意接于公用段上的检修 MCC 段电源馈线开
关的零序电流保护整定。

（4）为了降低检修负荷对公用段供电的影响，必须注意公用段母线电源开关与公用段上
的检修MCC 段馈线开关零序电流保护定值的配合，以防止越级跳闸。

1.3 优化效果
（1）减少 2 台 1 000 kVA 干式变、2 台 6 kV 开关柜、2 台 400 V 开关柜的投资近 60 万元。

（2）简化厂用系统接线，降低事故机率，提高厂用电运行的可靠性。

序电流保护整定。

2.电除尘电源系统优化
电除尘电源系统原设计由 4 台除尘变供电，除尘负荷较大。

每 2 台变压器之间设联络开关，接线图见图 3。

2.1优化理由
（1）从节能考虑，将电除尘高压电源控制系统改为采用 2 台 2 500 kVA 的变压器即可满
足运行要求，除尘负荷大为降低。

（2）原设计 2 台变压器互为备用，但无备自投装置，一旦某台变压器跳闸停电，电场停
止运行而影响除尘效率。

2.2 优化方案( 接线见图 4)
1）取消 1 台变压器。

2）设 1 台备用变压器，增加自投装置。

3）除尘负荷对称分布于 2 段母线，由 2 台变压器正常运行。

2.3优化效果
（1）减少 1 台 2 500 kVA 变压器及其开关柜的投资，节约近 50 万元。

（2）采用备用变压器和自投装置，保证任何一台除尘变故障跳闸，除尘设备仍能正常运行，提高了机组运行的安全性
3. 500 kV 升压站交流操作电源供电网络
3.1优化理由
原 500 kV 升压站电气设备为 H-GIS，主接线为 3 /2 接线方式。

有 2 个完整串及 1 个启备
变间隔，共 7 个单元。

H-GIS 单元、敞开式隔离开关和接地刀闸均为交流操作，电源电压为380 V。

原设计每个单元的交流操作电源均从继电器楼 400V MCC 段上各引接 1 路电源至该单
元的就地控制柜，见图 5。

3.2 优化理由
（1）虽然供电路数很多，但可靠性很差。

因为每个单元仅 1 路操作电源，一旦出现故障
或 MCC段停电检修，设备不能操动将非常危险。

（2）占用开关间隔多，敷设电缆长，投资大。

3.3优化方案（见图 6）
（1）每个单元控制柜，增加 1 路供电小开关。

（2）交流供电网络改为双环路供电。

（3）环路设计，开环运行。

3.4优化效果
1）节省 400 V MCC 段上 8 个开关间隔。

2）节省 400 V 电缆近 1 000 m。

3）每个间隔单元取得 2 路操作电源。

如某路电源出现故障时，立即可从另 1 路电源供电，可靠性提高。

4）提高了 500 kV 升压站设备操作的可靠性、电厂和电网的安全性。

4.保安电源系统设计优化
2 × 1 000 MW 机组的保安电源系统原设计为每台机组各配置 2 台 2 000 kVA 的保安变压器，各带保安 MCC 段，保安负荷全部接于 2 段母线上。

正常运行中，由 2 台保安电源变为工作电
源供电，当厂用电源全部失电后，由柴油发电机启动对保安负荷供电。

原机组保安电源系统
见图 7。

1）优化理由
2）机组的保安辅机运行很少，保安负荷几乎为零，2 台2 000 kVA 的保安变利用率太低。

3）保安负荷集中接于 2 段母线上，如故障或保安电源切换不成功，将使一半的保安辅机
不能起动，这对机组安全的影响将是致命的。

4.1优化方案（见图 8）
1）取消 2 台专用保安电源变压器，保安工作电源改由机、炉变供电。

2）将机组保安负荷按机、炉分类，分别接在
5.段保安段母线上。

5.1优化效果
1) 节省 2 台 2 000 kVA 变压器及相配套的 6 kV 开关柜等设备的投资约 60 万元。

2) 保安电源是机组的“保命”电源。

经优化后的保安电源系统能大大地提高机组运行的安
全性，减少主设备损坏事故的发生。

5电除尘高压电源控制设备选型优化
5.2化理由
原 2 台电除尘高压控制系统的能耗约为 600 kW。

通过调研得知新电除尘高压控制系统能
耗约为 480 kW，实际试验实绩为 232． 3 kW。

从节能方面考虑，改原电除尘高压控制系统为南自公司的电除尘高压控制系统。

5.3优化效果
原系统能耗为 600 kW，南自高压控制系统的能耗为 480 kW。

以机组年运行 7 000 h 计算，在除尘效率相同情况下，2 台炉电除尘每年可节约电能 168 万 kW·h，效益相当可观。

6. 自备电厂发展现状
从近几年自备电厂发展形势趋热分析,受国家节能减排、能源综合利用等政策鼓励和产业
结构调整步伐的加快,自备电厂建设呈快速增长趋势。

企业自备电厂一般是直接并入企业内部
供电系统,并W间接方式并入电网运行,企业自备电厂的并网运行,虽然有利于自备电厂自身的
安全稳定和提高企业生产用电的可靠性,但同时对电网的调峰和供电可靠性等方面又增加了管
理难度和安全风险。

自备电厂按照其容量和地理位置的不同,大部分都接入了110千伏及以下
的电网中。

大多数自备电厂机组单机容量小,发电负荷曲线变动大,调峰能力弱,负荷调节过FF
程中产生的低频谐波对电网的电能质量构成污染。

电网为自备电厂企业无偿提供了调FF峰、调频、备用电源等辅助服务。

从供电可靠性考虑,电网在做规划和网架建设时按用电市场需求
己经留有备用容量,企业自备电厂的投入会占用电网备用容量,影响容载比,浪费电网资源。

同时,部分行业的荣衰受国家宏观经济的影响较大。

如;水泥行业,当电网企业为满足这些行业的
用电需求,对电网建设投入了大量的建设资金,一旦这些行业衰退,电网的设备将出现空置,国家
资源将出现浪费。

7.结语
发电机组电气控制系统将电气系统实现了不同程度、不同范围的联网,实现了电力数据的
共享,消除了数据交换的瓶颈。

通过通信接口向分散控制系统(DCS)传送监控信息,提高了发电
厂电气系统的自动化水平。

随着电子技术和通信技术的不断进步,及电气系统的控制、保护等
设备的不断发展,在不久的将来,通信速度按和系统可靠性将得到更大程度上的提高,电气监控
系统的控制完全由通信方式实现,彻底取代传统的硬接线方式,从而真正提高电气系统的自动
化水平,实现机、炉、电一体化协同发展。

参考文献
[1] 郭小程, 张国友, 苏广东,等. 直流脉冲发电机控制系统的优化设计与仿真[J]. 船电技术, 2008, 28(6):324-327.
[2] 耿国. 浅析电气调试事故成因及其防范措施[J]. 科技与企业, 2012(15):321-321.。