发电厂厂用电系统电气运行方式优化改造.pdf

内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 5 年第 3 3 卷第4 期 I N N E R MO N G O L I A E L E C T R I C P O WE R 5 5 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 6 2 1 8 2 0 1 5 0 4 0 0 7 发 电厂厂 用电系统 电 气运行方式优化 改造 王利 军 ( 北方联合电力有限责任公司包头第一热电厂， 内蒙古 包头0 1 4 0 1 0 ) 摘 要 ： 北方联合 电力有限责任公 司包头第一热 电厂 由于小容量机组连续退役 ， 导致 大部 分工作 变压器长期处于空载状态， 空载损耗较 大， 从而导致厂用电率升 高， 甚至出现 了外购 电 用于厂用电的情况。为 了降低厂用电率 ， 根据现场运行条件对厂用电系统电气运行方式进行 优化改造 ： 减 少空载变压器的运行数量 ， 进 而降低 了空载损耗 ， 降低 了厂用电率及避免外购 电 量； 同时通过对退役设备进行改造， 增设了厂用事故保安电源， 保证了机组的安全经济运行。 关键词： 电气运行方式； 厂用电系统； 变压器空载损耗； 厂用电率； 冷备用； 事故保安电源 文献标志码 ： B 中图分类号 ： T M6 4 5 文章编号 ： 1 0 0 8 -6 2 1 8 ( 2 0 1 5 ) 0 4 -0 0 5 5 -0 4 Op t i mi z a t i o n a n d Tr a n s f o r ma t i o n o f Au x i l i a r y Po we r S y s t e m E l e c t r i c a l Op e r a t i o n Mo d e i n P o w e r P l a n t WA N G L i j u n ( N o 1 B a o t o u T h e r ma l P o w e r P l a n t ， B a o t o u 0 1 4 0 1 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： S ma l l c a p a c i t y u n i t r e t i r e d c o n t i n u o u s l y i n No 1 Ba o t o u T h e r ma l P o w e r P l a n t ， l e d t o mo s t wo r k t r a n s f o r me r s e mp t y f o r a l o n g t i me T h e b i g g e r n o l o a d l o s s ma d e t h e s e r v i c e - po we r c o ns u mp t i o n r a t e i n c r e a s e ， a n d p u r c ha s e d e l e c t ric i t y wa s u s e d for a u x i l i a r y p o w e r I n o r d e r t o r e d u c e a u x i l i a r y p o w e r r a t e ，a c c o r d i n g t o t h e o p e r a t i o n c o n d i t i o n s ，ma d e o p t i mi z a t i o n t r a n s f o r ma t i o n o n t h e a u x i l i a r y p o we r s y s t e m，wh i c h c o n s i s t e d o f r e d uc i ng t h e n umbe r o f n o -l o a d t r a n s f o rm e r o pe r a t i o n t o r e d u c e t he no -l o a d l o s s ， t he s e rvi c e - p o we r c o n s u mp t i o n r a t e a n d p u r c h a s e d e l e c t ric i t y ； a n d r e f o rm i n g t h e r e t i r e d e q u i p me n t t h r o u g h a d d i n g a u x i l i a r y s e c u ri t y p o we r s u p p l y t o e n s u r e t h e s a f e a n d e c o n o mi c o p e r a t i o n o f t h e u n i t Ke y wo r d s ： e l e c t ri c a l o p e r a t i o n mo d e ；a u x i l i a ry p o we r s y s t e m；t r a n s f o r me r n o l o a d l o s s ； a u x i l i a ry p o we r r a t e ；c o l d s t a n d b y ；s e c u ri t y p o we r s u p p l y 1 设备概况 北方联合 电力有 限责任公 司包头第一热 电厂 ( 以下简称包一 ) 始建于 1 9 5 8 年 ， 当时共建机组 8 机 8 炉 ， 锅炉编号 为 1 号一8 号 ， 汽轮发 电机编号为 0 号 一 7 号 ( 记为老厂 ) ； 2 0 0 3 年又扩建 2 台 1 2 5 MW供热 机组 ( 记为新厂) ， 锅炉编号为 9 号 、 1 O 号 ， 汽轮发 电 机编号为 8 号 、 9 号 ， 新 旧机组概况见表 1 所示 。每 台机组厂用电系统均设计为单母线分段接线， 高压 厂用变压器单独供 电， 并设有联动备用高压厂用变 【 牧稿 日期2 0 1 5 0 4 1 9 作者简介千利军( 1 9 7 4 ) ， 男， 内蒙古人， 硕士， 丁程师 ， 从事电厂运行管理T作。 5 6 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 5 年第3 3 卷第4 期 表1包 一 机 组 概 况 2 厂用 电系统运行方式 机组编号 型号 容量 M W 冷却方式 接线方式 压器。当工作变压器发生故障时， 联动备用高压厂 用变压器投入 ， 以保证机组的厂用负荷正常运行 。 由于包一老厂机组容量小 ， 锅炉主蒸汽供汽方 式 为母管制 ， 厂用变压器接于 1 0 k V电压等级母线 上 ， 因此各 高压 厂用变压器 一般处 于并联运 行状 态， 供电的可靠性较高。高压厂用变压器高压侧所 在母线通常通过主变压器与 电网系统相连 ， 以便在 机组停运时 由系统倒送 电， 用于启动电源 。随着老 厂小容量机组不断退役 ， 厂用母线实际上仅接带部 分公用系统用电 ， 造成大部分工作变压器长期处于 空载状态 ， 空载损耗较大 ， 提高 了厂用 电率 ； 同时使 得厂用 电系统运行 电压较高 ， 影 响系统的安全稳定 运行” 】 。随着扩建 机组 的投 产及 1 1 0 k V系统 的退 役 ， 单 台备用 变压器 备用容量 已不能 满足实 际要 求 ， 急需增加备用变压器容量或数量。 2 1 3 k V厂用电系统 ( 0 号一7 号机组 ) 包一老厂一次 系统接线 图如图 1 所示 。厂, 4 J 3 k V系统由 1 0 k V系统供 电， 1 0 k V系统 ( 三母分段加 备用段 ) 通过 2 台主变压器 ( 3 号 、 4 号 ) 与 l 1 0 k V系 统 ( 双母分段带旁路 ) 相 连 。机组投产 时厂，日 _J 电系 统按机炉分段设置 ， 其中0 号-4 号发 电机 出口分别 接于 1 0 k V I、 、 段母线 ； 5 号 、 6 号 、 7 号发电机 t 变压器为 T形接线。5 号发 电机通过 5 号主变 器 接于 1 1 0 k V系统 ， 分别经 1 9 6 5 、 1 9 6 6 断路器向5号、 6 号高压厂用变压器 ( 2 5 T 、 2 6 T) 供 电； 6 号发 电机通 过 6号 主 变压 器 接 于 1 1 0 k V系 统 ， 分别 经 1 9 6 7 、 1 9 6 8 断路器向7 号 、 8 号高压厂用变压器 ( 2 7 T、 2 8 T) 供 电 ； 7 号发 电机经 7 号主变压器 接于 2 2 0 k V I段 母线 与电网系统相连 ， 并且分别经 1 9 7 1 、 1 9 7 2 断路 器向9 号 、 l 0 号高压厂用变压器( 2 9 T、 1 0 号) 供电 厂用 电系统0 号高压厂用变压器 、 1 号高压厂川 变压器( 2 1 T ) 、 2 号高压厂用变压器( 2 2 T ) 、 2 5 T、 2 6 T、 2 7 T、 2 8 T、 2 9 T及 1 0 号高压 厂用变压 器分别送 3 k V 0 、 I、 、 、 、 、 X、 、 段母线 ； 3 号高 一 川 变压器 ( 2 3 T) 送 3 k V 1 I I 、 段母线 ； 4 号高 厂川变 压器( 2 4 T ) 送 3 k VV、 段母线。1 号备用高乐厂j 】 变压器( 2 0 T ) 由 1 9 6 9 断路器受 电， 经低压侧 l 4 6 9 7 隔离开关及各分支断路器 ( 1 4 1 0 、 1 4 2 0、 1 4 3 0 、 1 4 4 0 、 图1 包一老厂厂用电一次系统接线图 2 0 1 5 年第3 3 卷第4 期 王利军： 发电厂厂用电系统电气运行方式优化改造 5 7 1 4 5 0 、 1 4 6 0 ) 作为 3 k v I一段母线 的联 动备用 电 源。2 号备用高压厂用变压器 ( 3 0 T ) 由 1 9 6 0 断路器 受电， 经低压侧 出口隔离开关 1 5 0 0 7 、 1 4 6 0 1 2 及各 分 支 断 路 器 1 4 7 0 、 1 4 8 0 、 1 4 9 0 、 1 4 0 0 、 1 5 1 0 、 1 5 2 0 、 1 5 0 0 作为 3 k V W l I X l I 段母线及供热母 线的联动备 用电源 ， 各段联动开关 均投入 。3 k V备用 电源隔离 开 关 1 4 3 4 7 、 1 4 5 6 7 、 1 4 7 8 9 0 、 1 5 1 2 7 、 1 5 1 2 9 0闭 合 ， 1 4 7 8 5 6 隔离开关作 为 3 k V备用系统解列 点断 开备用。 2 2 6 k V厂用电系统 ( 8 号、 9 号机组) 8 号发 电机组经 8 号主变压器接于 2 2 0 k V 段 母线与电网系统相连 ， 并经 1 1 号高压 厂用变压器 向 6 k V I、 段母线 供 电，9 号发 电机经 9 号 主变压 器接于 2 2 0 k V I 段母 线与 电网系统 相连 ， 并经 1 2 号高压厂用变压器向6 k V I l I 、 I V 段母线供电。 6 k V厂用电系统正常运行方式如下： 1 1 号高压 厂用变压器经 1 6 6 1 A、 1 6 6 l B断路器向 6 k V I、 段 母 线供 电 。1 2 号高 压厂用变压 器经 1 6 6 2 A、 1 6 6 2 B 断路器 向6 k V I I I 、 IV段母线供 电。3 号备用高压厂 变压器由老厂 1 1 0 k V母线供电， 经 1 1 6 9 断路器 ， 1 1 6 9 6 、 1 6 6 9 7 隔离开关 向6 k V备用母线供 电 ， 再 经 1 6 1 0 、 1 6 2 0 、 1 6 3 0 、 1 6 4 0分支 开关分 别 作为 6 k V I、 、 、 段工作母 线的备用电源。正常运行情 况下 ， 3 号备用高压厂用变压器 l 1 6 9 断路器在合位 保持热备用 ， 1 6 1 0 、 1 6 2 0 、 1 6 3 0 、 1 6 4 0 分支开关断开 备用 ( 见图 1 ) 。 2 。 3 3 8 0V系统 照明段变压器 、 化学段变压器 、 0号一 8 号低压 厂用变压器及蒸发站工作变压器分别向照 明段 、 化 学段母线 、 3 8 0 V 0 段一段母线及蒸发站母线供 电， 各段母线的分段隔离开关闭合。1 号备用低压 厂用变压器 ( 4 0 T ) 由3 0 4 断路器受电 ， 经低压侧出 口 3 0 4 7隔离开关及 3 8 0 、 3 8 1 、 3 8 2 、 3 8 3 、 3 8 8 各分 支断 路器作 为化 学段母线及 3 8 0 V I一 段 、 段母线 的联动备用 电源 ， 并经 3 8 9 7 I隔离开关作 为包头 钢铁集 团公 司鼓 风站备用 电源 ， 3 8 9 7 I隔离开关 断开备用。2 号备用低压厂用变压器 ( 5 0 T ) 由8 0 9 断 路器受 电 ， 经低 压侧 出口8 0 9 7 隔离开关及 3 8 照 、 3 8 4 、 3 8 5 、 3 8 6 、 3 8 7 、 3 8 热各分支开关作为 3 8 0 V I V 一 段母线 、 照明段母线及 0 段母线 的联动备用电源 ， 各段联动开关均投入 。蒸发站备用变压器由6 1 3 断 路器受电 ， 经 3 8 蒸开关作为蒸发站母线的联动备用 电源， 各段联动开关均投入。1 号、 2 号中央煤库变 压器分别向中央煤库 2 段母线供电， 其母联隔离开 关断开备用 。修配变压器及 3 号深井变压器分别 向 修配母线及 3 号深井变母线供电。 3 运行方式优化改造 随着国家节能减排政策 的不断深入 ， 华能集团 公 司对高能耗 、 小容量机组逐步实行关停政策 ， 包 一 0 号一6 号发电机及 1 号一7 号锅炉相继退役 ， 原 供包头钢铁集团公司的 1 9 条直配 1 0 k V线路全部拆 除( 由其供电厂 自带 ) ， 老厂 0 号一6 号机组所带 I 供 热站退役。运行设备 的退役造成 1 0 k V系统除带老 厂厂用 3 k V 0 段X段部分小容量公用负荷外( 输 煤 、 化学 、 排灰 、 照 明等) ， 已无电气 I、 类负荷 ， 高 压厂用变压器基本处于空载运行状态 ， 空载损耗极 大 ； 同时由于 1 1 0 k V系统已无 电厂发 电电源运行 ， 3 k V厂用 电系统用 电为外购用 电 ， 使 得运行成本增 大。 针对上述问题 ， 通过专业论证 ， 决定对电气运 行方式进行优化调整 ， 减少不必要的损耗， 具体方 案如下。 3 1 老厂 3 k V厂用电系统 闭合老厂 3 k V厂用备用 段 1 4 7 8 5 6 隔离开关 ( 解列点 ) ， 将 3 k V 0 段一段备用段整体串联 ； 对于 0 号一 _ 4 号高压厂用变压器及 1 号 、 2 号备 用高 压厂 用变压器， 仅保留1 台供电， 3 k V 0 段一X段备用分 支开关合上， 同时作为7 号机组厂用备用电源， 其他 高压厂用变压器高、 低压侧断路器断开， 转为热备 用； 备用高压厂用变压器由热备用转为冷备用， 即 高压侧 断路器及低压侧 出口隔离开关断开 。按上 述方法对低压厂用变压器进行整合优化 ， 仅保留1 台供电， 其他工作变压器转为热备用 ， 备用低压厂 用变压器冷备用 。2 台主变压器保留1 台运行， 另 1 台转为高低压侧断路器断开的热备用状态。 3 2 新厂 6 k V厂用电系统 由于扩 建 2台 1 2 5 MW机组时 ， 其 6 k V厂用备 用 电源也是 由 1 1 0 k V系统接人 ， 因此双机停运 时同 样存在外购电用于厂用电的情况( 单机运行时， 可 将运行机组 厂用备用开关投入 ， 接带停机机组 厂用 电系统 ) 。因此设计从 2 2 0 k V变 电站新 接 1 台高压 备用变压器， 即0 号备用高压厂用变压器， 由2 2 0 k V 母线供 电 ， 经 2 0 0 、 1 4 6 9断路器 向 3 k V备用母 线供 电 ， 再经 1 5 1 0 、 1 5 2 0 分支断路器分别作 为 3 k V X I 、 段工作母线 的备用 电源 ； 1 6 6 9 断路器向 6 k V备用 母线供电， 再经 1 6 1 0 、 1 6 2 0 、 1 6 3 0 、 1 6 4 0 分支断路器 5 8 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 l 5 年第3 3 卷 4 j 9 J 分别 作为 6 k V I、 、 、 段工作母 线的备用 电 源 。正常情 况下 ， 0 号 备用 高压 变压 器 2 2 0 k V侧 2 0 0 、 1 6 6 9 、 1 4 6 9断路 器 闭合处 于热 备用状 态 ( 1 1 0 k V系统全部退役后 ， 投入 3 k V备用分支开关供各 段 ) 。1 6 1 0 、 1 6 2 0 、 1 6 3 0 、 1 6 4 0 、 1 5 1 0 、 1 5 2 0断路器断 开备用。 0 号备用高压变压器保护装置为双套配置 ， 由 北京四方继保 自动化股份有限公司生产 的微机保 护柜组 成 ， 分 A、 B柜 。其 中A柜包括 J F T 一 1 2 T型分 相操作箱 1 个 ， 微机 C S C 一 3 1 6 B型变压器保护装置 1 套( 0 号备用高压厂用变压器本身保护 I) 、 C S C 一 2 1 l 型保护测控装置 2 套 ( 1 6 1 0 、 1 6 2 0 备用分支过流) ； B 柜包括微机 C S C 一 3 3 6 C型非电量保护 1 套 ( 0 号备用 高压厂用变压器本 身非 电量保护 ) 、 微机 C S C 一 3 1 6 B 型变压器保护装置 1 套 ( 0 号备用高压厂用变压器本 身保护 ) ， 微机 C S C 一 2 0 0 型测控装置 2 套 。0 号备 用高压 厂用变压器 的投入 ， 可解决在特殊情况下外 购 电用于厂用电的问题。 3 3 增设事故保安电源 随着 1 1 0 k V系统全部退役 ， 包一 全厂仅剩 2 2 0 k V系统 1 个 电源点与 电网系统相连 。从设备安全 运行方面考虑 ， 当发生全厂失电时 ， 为保证停机保 安电源可靠， 将原供包头钢铁集团公司的1 条 1 0 k V 电缆线路 ( 已退役 ) 重新利用 ， 由包头钢铁集团公 司 供 厂用 电 ， 将其接 至 2 5 T 、 2 6 T高压侧 ， 供 老厂 3 k V 厂用系统 ； 保护装置仍采用原配套设施 ， 正常情况 下 2 5 T、 2 6 T 高低压侧断路器断开 ， 隔离开关闭合 ， 处 于热备用状态； 同时从 3 8 0 V V II 段连接2 路电缆供 8 号 、 9号机组 ， 作 为 2 台 1 2 5 MW机组 的事故保安 电 源 。 4 优化改造效果 4 1 系统运行状况 通过对包一厂用 电系统电气运行方式的3 次调 整 ， 在0 号高压厂用备用变压器投运前， 共停运5 台 高压厂用变压器 ( 包括备用高压厂用变压器 ) 、 1 台 主 变 压器 、 5台低 压 厂 用变 压 器 ( 包 括 备用 变 压 器 ) 。0 号高压 厂用备用变压器投运后 ， 由其接带 3 k V 厂用电系统， 老厂1 0 k V系统全停退役， 剩余运行 的 1 台高压厂用 变压器及 1 台主变压器也随之停运 退役 。厂用电系统改造后运行至今 ， 未出现安全问 题 。 4 2 经济效益 在保证设备安全运行的前提下 ， 本次改造 量 降低了变压器空载损耗， 避免了厂用电外购现象 ， 提高 了电厂的经济效益 。 ( 1 )通过对 3 k V厂用电系统的优化改造 ， 每天 可节约厂用 电量 6 6 3 2 8 k wh 。若 运行时 间按 1 5 a 计 ( 0 号高压厂用备用变压器投运前 ) ， 总计节约 厂 用 电量约 3 6 3 0 MWh 。按 外 购 电价 0 5 4元