葜軱NG電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計特點.doc

惠州LNG電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計特點陳 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，我國在東南沿海大力建設(shè)LNG一體化工程項目，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。由于大功率的燃?xì)廨啓C(jī)組三機(jī)同軸，并具有啟動迅速的特點，故一般設(shè)計為電網(wǎng)調(diào)峰電廠、采用每天兩班制運行方式。燃機(jī)電廠的廠用電具有哪些特點？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 兩班制運行 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一期工程建設(shè)3臺兩班制運行390MW級的單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，發(fā)電機(jī)的額定輸出為409.7MW。是國內(nèi)目前從國外引進(jìn)在運行的9F級機(jī)組容量最大的燃機(jī)電廠之一，由于單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的起動及運行方式有其特殊性，因此，廠用電系統(tǒng)既要滿足各單元機(jī)組和全廠的安全運行，又要滿足各機(jī)組起動的靈活性。一、惠州LNG電廠的單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組設(shè)計按兩班制運行，具有以下幾個特點：1) 與常規(guī)燃煤電廠相比，輔機(jī)少，廠用電率低，約為2%。沒有鍋爐一次風(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)組起動時間短，作為兩班制運行的電廠機(jī)組每天啟停，為了減少廠用電的倒換，發(fā)電機(jī)出口設(shè)置了斷路器，停機(jī)時廠用電可以從系統(tǒng)倒送電獲得。3) 機(jī)組起動時，需由SFC起動裝置帶發(fā)電機(jī)作為異步電動機(jī)起動，由發(fā)電機(jī)帶動燃機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2200rpm約70%正常轉(zhuǎn)速時，起動裝置退出，整個起動過程約20分鐘。4) 為了保證機(jī)組起動的靈活性，全廠3臺機(jī)組配置了2套SFC起動裝置，任何一套起動裝置可以起動任一臺發(fā)電機(jī)。二、鑒于以上特點，對廠用電接線及SFC的供電方式在設(shè)計時做了如下考慮。1、高壓廠變選用雙卷變國內(nèi)300MW燃煤機(jī)組高廠變多采用分裂變壓器，高壓廠用母線每機(jī)兩段，將雙套輔機(jī)的電動機(jī)分接在兩段母線上(圖一)。這種接線的優(yōu)點在于分裂變可以提高廠用變壓器容量，限制短路電流水平和電纜熱穩(wěn)定截面，當(dāng)一個低壓卷所接母線電壓發(fā)生擾動時，另一個低壓卷所接母線電壓幾乎不產(chǎn)生波動，雙套輔機(jī)分接在兩段母線上，提高了可靠性。其缺點是分裂變結(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)兩個低壓卷負(fù)荷不平衡時兩段母線電壓有一定的偏差，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地面積相等，投資費用雙卷變較分裂變低，運行費用雙卷變較分裂變低。 圖一 圖二對于單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，由于輔機(jī)少、廠用電率低，高廠變?nèi)萘繙p少，選擇雙卷變較容易，鍋爐部分無雙套6kV輔機(jī)，因此在滿足限制短路電流水平和電纜熱穩(wěn)定截面條件下，采用圖二接線方式比較有利，即高廠變采用雙卷變。2、中壓廠用母線段設(shè)計為一段單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的廠用工作電源從發(fā)電機(jī)與主變之間引接。DLIT 5174-2003燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計規(guī)定第13.3.5條規(guī)定“每套燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的高低壓廠用母線段數(shù)宜與輔機(jī)套數(shù)協(xié)調(diào)”，標(biāo)準(zhǔn)的出發(fā)點為只要成套發(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。此條規(guī)定實際上并不適合由F級單軸機(jī)組組成的大型燃機(jī)電廠。第一，輔機(jī)少，每臺機(jī)組的廠用電率低，將輔機(jī)及配電變壓器都接于同一段母線，母線額定電流不大，不會造成設(shè)備選型困難，即不會因為母線的額定電流過大或短路分?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，可以在一段母線發(fā)生故障時，由另一段母線帶另一套輔機(jī)運行。目前設(shè)備的制造水平提高，設(shè)計合理，母線上發(fā)生短路的機(jī)率很低，由于母線故障造成的6kV段停電的情況很少發(fā)生。第三，兩段母線比一段母線增加了一個工作電源進(jìn)線柜，一個備用電源進(jìn)線柜、一個進(jìn)線PT柜、一個母線PT柜。增加了設(shè)備投資的同時，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。由于單臺機(jī)組6kV柜饋線回路14個，加上進(jìn)線柜PT柜等約20個，采用一段母線方式，雙排布置，用母線橋連接。工作電源與備用電源進(jìn)線柜均布置在靠廠房A排側(cè)，便于與高廠變、高備變用共箱母線連接。3、高壓廠用電系統(tǒng)中性點采用高阻接地方式根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程DL5000-2000第13.3.1條和火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定DL/T 5153-2002第4.2.1條規(guī)定，當(dāng)電廠高壓廠用電系統(tǒng)的接地電容電流小于7A時，其中性點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，其中性點宜采用低電阻接地方式，也可采用不接方式。高壓廠用電系統(tǒng)的中性點，國內(nèi)過去都采用不接地的方式，其優(yōu)點是發(fā)生單相接地故障時可維持2h的運行條件，缺點主要是內(nèi)部過電壓倍數(shù)比較高，可達(dá)3.54倍相電壓，特別是間歇性電弧接地過電壓和諧振過電壓對設(shè)備的絕緣水平破壞較大。若采用高電阻接地方式，可使流過接地點的電阻性電流不小于電容性電流，且總的接地電流不超過10A，以限制間歇性電弧接地時的過電壓水平在2.6倍相電壓以內(nèi)。采用高電阻接地后，可以使得系統(tǒng)的接地故障檢測手段大為簡單、可靠。另一方面，也可降低過電壓水平，對減少單相接地發(fā)展成相間短路的幾率大有好處。由于惠州電廠一期工程6kV輔機(jī)很少，且廠房布置緊湊，6kV電纜長度短，因此高壓廠用電系統(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，公用負(fù)荷分別取自1#、2#機(jī)組6KV母線同等規(guī)模燃煤電廠常采用高壓公用母線段向公用負(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，不致因一臺機(jī)組廠用電系統(tǒng)的故障影響其它機(jī)組的正常運行，對配合機(jī)組檢修，停運以及檢修本機(jī)組所屬廠用配電裝置等較為方便。公用段由高壓廠用備用變壓器供電，有利于減少高壓廠用變壓器的容量，改善重要電動機(jī)起動和自起動性能。其缺點是啟動備用電源從電網(wǎng)引接，并帶公用負(fù)荷長期運行，增加了運行費用。對于惠州燃機(jī)電廠一期工程，3臺機(jī)組公用的負(fù)荷主要是2套SFC起動裝置，化水、工業(yè)水、消防等水處理系統(tǒng)(約1250kVA)，廠區(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)計的特點是：1) 全廠共有3段6kV配電裝置，每機(jī)一段，簡單明了；2) 保證了對公用負(fù)荷供電的可靠性，僅在#1、#2高廠變及高備變同時發(fā)生故障時，公用負(fù)荷才無法獲得電源。不考慮三重事故同時發(fā)生的情況下，可以保證不會因為公用負(fù)荷失去電源致使全廠3臺機(jī)組任一臺機(jī)組無法正常起動及正常運行；3) 由于廠用電率很低，公用負(fù)荷從6kV配電裝置供電，對高廠變?nèi)萘坑绊懖淮螅?) 由于有GCB，廠用電系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)倒送電方式獲得，因此高壓備用變壓器僅作為停機(jī)時的備用變壓器，這樣一臺高壓備用變壓器可以作為3臺高廠變的備用，備用變壓器的運行費用很低。因此這種接線簡單、靈活、可靠。5、設(shè)置機(jī)島低壓就地控制中心由于F級單軸機(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的電動機(jī)由隨機(jī)成套供貨的低壓電動機(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、就地操作臺、發(fā)電機(jī)控制盤、聯(lián)鎖盤。B包內(nèi)有GT/ST MCC、GT/ST保安MCC、發(fā)電機(jī)保護(hù)盤、AVR柜、AC/DC配電盤等。這兩個集裝箱內(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以上的電動機(jī)由業(yè)主設(shè)計的低壓供電中心供電。由三菱重工（MHI）公司設(shè)計的GT/ST MCC為單母線接線，雙套輔機(jī)都接于同一段母線上。為了保證供電的可靠性，對GT/ST MCC采取雙電源供電的方式。6、每臺機(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)電廠廠用電設(shè)計技術(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快速起動的柴油發(fā)電機(jī)組，每臺300MW機(jī)組宜設(shè)置一臺柴油發(fā)電機(jī)組；DL/T 5174-2003燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計規(guī)定第13.3.4條特別強(qiáng)調(diào)了調(diào)峰燃機(jī)廠如果有盤車電動機(jī)需交流電源時，應(yīng)設(shè)置交流保安電源。因為如果在停機(jī)時失去盤車電動機(jī)電源，會使熱量難以散發(fā)，容易導(dǎo)致機(jī)組損壞?；葜萑紮C(jī)電廠的汽機(jī)盤車電動機(jī)功率為30kW。機(jī)組采用壓力油循環(huán)來潤滑和冷卻軸承與轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，使軸承等機(jī)構(gòu)溫度不致過熱，以保證其正常運行，主潤滑油泵在機(jī)組正常運行及停機(jī)時都要長期運行。惠州LNG電廠每臺機(jī)組配置了2臺主潤滑油泵，一用一備，每臺160kW，從保安段供電。對于大型單軸燃?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，導(dǎo)致主潤滑油泵功率很大，比600MW燃煤機(jī)組的主潤滑油泵(約55kW)都大。這一特點，對選擇應(yīng)急柴油機(jī)容量有影響，一定要滿足帶該主潤滑油泵起動的有關(guān)問題?；葜軱NG電廠機(jī)組保安負(fù)荷主要有以下這些：主潤滑油泵、潤滑油抽空氣風(fēng)機(jī)、汽機(jī)盤、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重點要求“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，每臺機(jī)組設(shè)置保安段一段，正常電源來自兩個工作段，事故時由應(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臺機(jī)組應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。結(jié)論 惠州LNG電廠