大機(jī)組火電廠高壓廠用電接線方式的簡析

大機(jī)組火電廠高壓廠用電接線方式的簡析摘要：介紹了大機(jī)組火力發(fā)電廠高壓廠用電接線，比較了6kV，短路電流50kA和10kV，短路電流40kA兩種方式的經(jīng)濟(jì)性，也比較了廠區(qū)是否設(shè)置公用段的經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：高壓廠用電；短路電流；公用段1、大機(jī)組火力發(fā)電廠高壓廠用電接線的原則根據(jù)DL/T5153-2014《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：火力發(fā)電廠可采用3kV、6kV、10kV作為高壓廠用電系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓。高壓廠用電電壓等級(jí)的選取應(yīng)遵循以下原則：（1）在高壓廠用電接線形式相同的前提下，宜選擇可以使高壓廠用母線短路水平更低的電壓等級(jí)，以便選用較低開斷水平的開關(guān)設(shè)備；（2）在高壓廠用電接線形式相同、高壓廠用母線短路水平相同的前提下，宜選擇較低的高壓廠用電電壓等級(jí)，以便選用較低絕緣要求的廠用電設(shè)備。單機(jī)容量為600MW級(jí)及以上的機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組的高壓廠用電母線不應(yīng)少于2段，并將雙套輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)分接在2段母線上。2、大機(jī)組火力發(fā)電廠機(jī)組高壓廠用電接線方案2.1高壓廠用電接線方案高壓廠用電系統(tǒng)接線方案選擇的首要目的，是要在保證廠用電系統(tǒng)可靠性的前提下，節(jié)省廠用電設(shè)備的初期投資、運(yùn)行維護(hù)和相應(yīng)的備品備件費(fèi)用。從電氣接線設(shè)計(jì)的角度，這就要求與工藝設(shè)備配置原則相適應(yīng)，合理簡化接線、減少冗余配置，在廠用電設(shè)備的數(shù)量、容量、運(yùn)行參數(shù)選擇等方面，做到更加經(jīng)濟(jì)合理。目前600MW級(jí)及以上的機(jī)組采用各種降低廠用電的方式后，僅需設(shè)置一臺(tái)分裂變即可滿足廠用電的需求。以某新建2×660MW燃煤機(jī)組為例，經(jīng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算后，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)容量為60/35-35MVA的高廠變（分裂變），機(jī)組的高壓廠用電接線有以下兩種方案：（1）方案一：采用6kV一級(jí)電壓，每臺(tái)設(shè)置一臺(tái)高廠變（分裂變），每臺(tái)機(jī)組設(shè)置2段6kV工作母線段，電源分別引自分裂變的兩個(gè)分裂繞組；2臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)啟備變，短路電流水平控制在50kA，沖擊電流峰值控制在125kA以內(nèi)。接線示意圖如圖2-1。圖2-1

6kV接線方案示意圖（2）方案二：采用10kV一級(jí)電壓，每臺(tái)設(shè)置一臺(tái)高廠變（分裂變），每臺(tái)機(jī)組設(shè)置2段10kV工作母線段，電源分別引自分裂變的兩個(gè)分裂繞組，2臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)啟備變，短路電流水平控制在40kA，沖擊電流峰值控制在100kA以內(nèi)。接線示意圖如圖2-2。圖2-2

10kV接線方案示意圖2.2短路電流計(jì)算和設(shè)備選擇原則計(jì)算兩種方案的短路電流、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)廠用母線電壓范圍，計(jì)算結(jié)果見表2-1：表2-1短路電流及起動(dòng)母線電壓計(jì)算表序號(hào)項(xiàng)目方案一方案二6kV工作段10kV工作段1短路電流周期分量有效值（kA）45.9832.952短路沖擊電流峰值（kA）118.2286.513最大單臺(tái)電流起動(dòng)時(shí)母線電壓（%）79.2186.374高低壓母線串聯(lián)自起動(dòng)時(shí)母線電壓（%）86.8493.01由表2-1可知，采用2種方案，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電壓均滿足DL/T5153-2014《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中的要求；但是方案一6kV母線段的設(shè)備需滿足短路電流水平和短路沖擊電流水平50/125kA的要求，方案二10kV母線段的設(shè)備僅需滿足短路電流水平和短路沖擊電流水平40/100kA的要求。方案一的短路電流水平需按50kA控制，回路銅芯電纜的最小熱穩(wěn)定截面需滿足不小于120mm2的要求；方案二的短路電流水平可按40kA控制，回路銅芯電纜的最小熱穩(wěn)定截面需滿足不小于95mm2的要求。2.3方案投資比較以上兩種方案的設(shè)備投資比較的原則如下：（1）僅列出設(shè)備價(jià)格，設(shè)備價(jià)格參考《火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價(jià)指標(biāo)》；（2）經(jīng)統(tǒng)計(jì)本工程同功率的10kV電動(dòng)機(jī)與6kV電動(dòng)機(jī)的差價(jià)總計(jì)約437萬元；（3）高壓廠用電源采用共箱封閉母線；（4）暫不考慮設(shè)備的安裝、維護(hù)等費(fèi)用。按照以上原則，兩種方案的設(shè)備投資比較見表2-2。表2-2接線方案的設(shè)備投資比較（萬元）序號(hào)設(shè)備方案一方案二參數(shù)數(shù)量單價(jià)總價(jià)參數(shù)數(shù)量單價(jià)總價(jià)1高廠變60/35-35MVA,20/6.3-6.3kV2臺(tái)45090060/35-35MVA,20/10.5-10.5kV2臺(tái)4509002啟備變60/35-35MVA,230/6.3-6.3kV1臺(tái)55055060/35-35MVA,230/10.5-10.5kV1臺(tái)5505503低廠變6kV25臺(tái)/73810kV25臺(tái)/7384共箱母線4000A，50kA560m0.77431.22500A，40kA560m0.48268.85高壓進(jìn)線柜4000A，50kA8面201602500A，40kA8面12966高壓進(jìn)線PT柜50kA8面4.636.840kA8面4.636.87母線PT柜50kA6面4.627.640kA6面4.627.68高壓短路器柜1250A，50kA77面129241250A，40kA77面96939高壓FC柜50kA63面956740kA63面850410電纜6kV50km31.9159510kV50km25.7128511高壓電機(jī)差價(jià)437總計(jì)5929.65536.2差額-393.4由表2-2可知，方案一比方案二投資高出393.4萬元，因此推薦方案二。3、廠區(qū)公用段設(shè)置比較由于大機(jī)組輔助廠房及公用負(fù)荷的高壓電機(jī)較多，在廠區(qū)是否設(shè)置公用段就會(huì)不同的效果，故廠區(qū)公用段的設(shè)置有以下兩種方案：方案A：廠區(qū)設(shè)置10kV公用段（A、B段），為離主廠房較遠(yuǎn)的高壓負(fù)荷供電。方案B：廠區(qū)不設(shè)置10kV公用段，所有高壓負(fù)荷均由主廠房工作段供電。兩個(gè)方案的設(shè)備投資比較如表3-1。表3-1廠區(qū)公用段接線方案的設(shè)備投資比較（萬元）序號(hào)設(shè)備方案A方案B數(shù)量單價(jià)總價(jià)數(shù)量單價(jià)總價(jià)1高壓進(jìn)線開關(guān)柜4面9520902高壓母線PT柜2面4.6904.603高壓斷路器柜7面9637面9634高壓FC柜15面812015面81205高壓電纜差額12km//31km/390總計(jì)244573差額+329由表3-1可知，方案A設(shè)置廠區(qū)10kV公用段，雖然增加了進(jìn)線柜和母線PT柜的投資，但高壓電纜比方案B節(jié)約約390萬，其總投資節(jié)約約329萬。而且設(shè)置廠區(qū)公用10kV段，當(dāng)機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，廠區(qū)10kV段可以自動(dòng)切換至另外一臺(tái)機(jī)組供電，保證了公用負(fù)荷供電的可靠，故推薦方案A，在廠區(qū)設(shè)置公用段。4、總結(jié)單機(jī)容量為600MW級(jí)及以上的機(jī)組，一般廠內(nèi)僅需設(shè)置一臺(tái)分裂變即可滿足廠用電的需求，每臺(tái)機(jī)組的高壓廠用電工作母線設(shè)置2段；當(dāng)高壓廠用電電壓等級(jí)采用6kV，短路電流水平不能控制在40kA以內(nèi)時(shí)