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1、厂内无母线式600MW机组电厂电气接线及运行特点探讨郝骏张伟宋益山（中国国电集团山东聊城发电厂）摘要：国电集团山东聊城发电厂为国内为数不多的厂内无母线大电厂，本文结合实践经验介绍了其一期工程两台600MW机组电气部分主接线、励磁系统和厂用电接线配置及运行方式，对其运行特点进行分析和探讨。关键词：无母线式电气接线运行特点分析探讨经验总结1聊城电厂概况聊城电厂一期工程是中外合作建设项目，投资方由中国国电集团公司、山东省国际信托投资公司、香港中电投资有限公司、法国电力国际有限公司组成。一期工程为2x600MW燃煤汽轮发电机组，其主要设备供货情况为：锅炉由英国巴布科克能源有限公司（MitsuiBabc
2、ock）提供，汽轮机、发电机由上海汽轮机发电机有限公司生产，主变压器是沈阳变压器厂生产，控制系统采用英国ABB Symphoy分散控制系统；机组主体工程设计由山东电力咨询院承担，山东电力建设二公司负责施工、安装。1、2机组分别于2002年9月11日、2003年8月2日投产发电，一期工程静态投资55亿元，动态投资66亿资元。聊城电厂一期工程电气部分主接线、励磁系统和厂用电接线等系统设计思想、空间布局、设备配置等与以往300WM机组、600MW机组相比，有其独到之处，充分体现了“布置结构紧凑、投资费用低”的特点，厂内不设升压站（母线），采取：发电机-变压器-线路组接线方式，即发电机发出的电经主变压
3、器升压后经线路直接输送到电网变电站；所有主要一次电气设备均为国产；但同时存有运营成本高、与电网联接薄弱、个别设备接线选型不够合理等缺点。根据2年多以来的实际运行经验，本文对本厂电气主接线、励磁系统和厂用电接线等设备接线特点和运行方式进行分析、总结和探讨，以供专业人员参考和新建电厂借鉴。2电气主设备技术规范聊城电厂一期工程的所有电气主设备都是国产的，其主要情况如下：2.1发电机发电机为：全封闭、自通风、强制润滑、水/氢/氢冷却、圆筒形园转子、隐极式无刷励磁同步发电机主要规范如下：额定容量：667MVA额定电压：20kV额定电流：19245A额定功率因数：0.9滞后短路比：0.54接线方式：Y型，
4、中性点经接地变接地负序电流承受能力：稳态I2：10%暂态I22*t：10s灭磁方式：发电机为自然灭磁、励磁机磁场为0.7电阻灭磁#1、2机分别这上海汽轮发电机有限公司生产的600MW发电机第三、四台产品2.2主变压器主变压器是沈阳变压器有限公司生产的户外单相油浸式强迫油循环风冷变压器，每台机三台，两机共用一台备用相。主要参数：额定容量：3x240MVA电压比：24222.5%/20kV阻抗电压：14%接线组别：Yn,d112.3高压厂用变压器和启动备用变压器每台机两台高压厂用变压器，两台机共用2台启动备用变压器，均由沈阳变压器有限公司生产。高厂变为三相分裂、无载调压、油自然循环风冷变压器；启备
5、变为三相分裂、有载调压、油自然循环风冷变压器。主要参数： 高厂变 启备变额定容量：40/25-25MVA 40/25-25MVA电压比：2022.5%/6.3-6.3kV 2306101.25%/6.3-6.3kV 阻抗电压：Dd- 16% 16.5%接线组别：D,yn1-yn1 Yn,yn0-yn02.4励磁设备励磁系统的组成由发电机转子、200HZ反枢式交流主励磁机，400HZ永磁副励磁机PMG和励磁电压调节器DAVR组成。其旋转部分包括：交流主励磁机电枢、旋转整流盘、永磁副励机转子。静止部分包括：交流主励机磁场、永磁副励磁机电枢和励磁电压调节装置，另配一套50HZ工频手动励磁调节装置。主
6、励磁机：额定功率2450KW，额定电压500V，额定电流4900A，接线方式：3相 8极 8Y副励磁机：外转子型永磁式，额定功率86KW，额定电压250V，额定电流208A，接线方式：3相 16极 4Y旋转整流盘：双盘全波桥式整流，有8个独立并联全波整流桥，每桥臂有2个二极管并联，每桥臂有2个并联的熔断器。共96个二极管和熔断器。自动电压调节器DAVR：采用日本三菱公司的用于无刷励磁系统的全双通道数字式励磁电压调节装置MEC5230，DAVR采用32位快速CPU，提供二种控制方式：发电机恒机端电压控制和恒主励磁机磁场电流控制。恒压控制电压调节范围：发电机空载工况：10-110额定电压发电机负载
7、工况：95-105额定电压恒流控制电压调节范围发电机空载工况：10-110额定电压发电机负载工况：允许达到110发电机额定磁场电压(发电机在额定负载和额定电压运行时)调压精度：1采样周期：20ms2.5发变组出口兼线路断路器220kV断路器由杭州西门子开关厂生产，瓷柱式、单断口3AQ1EG型、液压操纵SF6断路器，额定电流3150KA，开断电流40KA。3电气主接线及特点分析3.1电气主接线聊城电厂一期工程的两台600MW汽机发电机组采取发电机主变压器220kV线路组单元制接线方式接入聊城变电站，本发电厂内不设升压站（母线），即发电机发出20kV的电经主变压器升压至220kV后经13.9km的
8、220kV线路（4LGJ-400四分裂导线）直接输送到山东电网上的聊城变电站220kV母线（双母线分段接线），发电机出口不设开关；接线图如图1。规划中的二期工程的两台600MW汽轮发电机同样以发电机变压器500kV线路组接入聊城变电站500kV母线。220KV堂聊线图1聊城电厂发电机主变压器线路组单元制主接线图220KV徐堂线（从7KM外的热电公司接来）图2 聊城电厂启动备用电源接线图由于厂内不设母线，厂用电系统所需的启动备用电源必须从厂外电网引入，本厂启动备用电源采用从电网购电方式，从7KM外的聊城热电公司220kV母线上引接一路电源，经220kV线路送电至启备变，两台启备变T接，公用一台断
9、路器，每一台启备变高压侧布置一组隔离刀闸，可单独进行一台启备变检修而不影响而另一台运行，如图2。将来二期工程时，再引接一路220kV电源，两路电源做成内桥接线，提高供电的可靠性。3.2主接线的特点(1)此种主接线的优点是厂内不设升压站，厂、站分开，发电与配电分离，使得厂内接线简单。(2)投资费用低，发-变-线路组接线比设置220kV双母线的电厂减少投资3千万元，压缩了总投资，有利于项目的审批。(3)运行维护费用低，维护人员较少，占地面积少。(4)运行操作简单，尤其大机组实行全能值班，不设升压站省去许多麻烦，更不易误操作。(5)主变压器为单相式，两台机共6台主变，设一台备用相，对于国产240MV
10、A的大型变压器是有备无患；但也存在近千万元的资产浪费。(6)一期工程与将来的二期工程互不影响，不存在过渡问题。3.3主接线存在的问题(1)此种主接线方式电厂运营成本大大提高。由于本厂发出的电直接送入电网，而启动备用电源是从电网上外购的，机组正常运行时，厂用电源由本机组高厂变供电，启备变在充电空载状态，但任一台机组试运行期间、机组大小修或机组跳闸等均由启备变供电。外购电量均是工业用电计价，电价高达0.55/KWH，而本厂厂用电只计成本电价，电价低于0.20元/KWH，每年多用发电成本费用700万元（参考表1）；随着厂网关系的完全脱离,原来厂网一家时不收基本电费的承诺将有可能打破，加收基本电费(容
11、量电费)，大致年收费为8万(两台启备用变容量)0.14元/KWH/月12月=1344万元；电量电费加上基本电费，一年的发电成本将增加2000万元以上，大大提高了运营成本，降低了利润。表1：自2002年投产发电以来聊城电厂外购电量及费用表2002年2003年2004年机组总启动试运备注购电量万KWH购电费万元购电量万KWH购电费万元购电量万KWH购电费万元购电量万KWH购电费万元#1机组498.68274.271033568.15888.8488.84467.84275.312002.9.11投产#2机组780429759.9417.951299714.452003.8.2投产合计498.682
12、74.271813997.151648.7906.791766.8989.76 本表#1机组试运仅为整组启动时购电量(2)本厂机组安全可靠性差，与电网联接薄弱，受电网及对侧变电站的影响较大（参考表2）。机组直接通过线路接入电网，线路故障直接跳机，线路不能设重合闸，对于70%以上的单相瞬时接地，也要造成机组甩负荷、跳闸，对机组的危害很大，线路两侧均有开关、刀闸，检修、故障机率增加一倍，且对侧为220kV双母线接线，与厂内的母线故障机率一样。如厂内设220kV双母线，与系统通过三回线相连，任一线路跳闸不会影响到机组跳闸，可见本厂机组的可靠性差。由于对侧是500kV大型变电站由超高压公司负责运行维护
13、，线路为本厂资产委托聊城供电公司维护检修，日常的定期检修维护不好协调、工期不能严格控制；对侧变电站出现的问题或线路故障等造成的跳闸异常情况，抢修、查找问题困难，不能及时迅速彻底查明原因，不能及时消除；有时需停机配合对侧的工作，影响机组运行和发电量的完成。表2：2003年、2004年本厂受线路或对侧变电站影响的机组跳闸一览表序号机组跳机时间并网时间影响电量跳闸原因1#1机2003年7月5日18：367月6日2：46336万KWH刮大风，一塑料刮到A相线路上，线路保护动作跳机、跳线路。2#1机2004年3月8日16：243月9日0:56357万KWH线路对侧聊城变电站220kV双母线分段开关21F
14、误跳，造成本厂两台机汽机超速OPC保护动作，锅炉水位低MFT。3#2机2004年3月8日16:243月9日5:30462万KWH同上。4#2机2004年6月26日12:496月26日15:1098万KWH聊城变电站#1主变跳闸、#2机线路对侧的214开关误跳，远跳本厂机组。5#2机2004年6月28日10:457月4日13:506174万KWH聊城变电站#1主变跳闸、#2机线路对侧的214开关误跳，远跳本厂机组。6#1机2004年10月30日10:5210月30日12:4080万KWH聊城变电站五台开关误跳，稳定控制装置动作远跳本厂两台机组。7#2机2004年10月30日10:5211月1日16:40164万KWH同上。本表仅统计机组跳闸对本厂的影响，未统计配合对侧工作停机时间。(3)线路部分资产隶属与责任不清。以往厂内设母线的电厂，厂区外的线路归供电部门负责，资产与责任明确，检修维护及时高质高效，而发-变-线路组的线路资产供电部门不接收，电厂又没能力去检修维护，只能委托供电部门，责任不能明确，积极性和质量不能
