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惠州LNG电厂厂用电系统的设计特点陈 晓 强Chen xiao qiang（广东惠州天然气发电有限公司 设备管理部 惠州大亚湾经济开发区石化工业园 邮编 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世纪初，我国在东南沿海大力建设LNG一体化工程项目，并配套引进建设一批环保高效的液化天然气发电厂。由于大功率的燃气轮机组三机同轴，并具有启动迅速的特点，故一般设计为电网调峰电厂、采用每天两班制运行方式。燃机电厂的厂用电具有哪些特点？本文作了一些阐述。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.。关 键词 燃机电厂 两班制运行 高阻接地 低压控制中心 保安电源 Key word Gas turbine power plant Double shift movement High-resistance earth Low-voltage control center Security power source概 况 广东惠州液化天然气电厂一期工程建设3台两班制运行390MW级的单轴燃气蒸汽联合循环机组，发电机的额定输出为409.7MW。是国内目前从国外引进在运行的9F级机组容量最大的燃机电厂之一，由于单轴燃气蒸汽联合循环机组的起动及运行方式有其特殊性，因此，厂用电系统既要满足各单元机组和全厂的安全运行，又要满足各机组起动的灵活性。一、惠州LNG电厂的单轴燃气蒸汽联合循环机组设计按两班制运行，具有以下几个特点：1) 与常规燃煤电厂相比，辅机少，厂用电率低，约为2%。没有锅炉一次风机、送风机、引风机、制粉系统、输煤系统、排渣系统、除尘系统的负荷，6kV辅机主要有电动给水泵、凝结水泵、循环水泵及工业水泵。2) 机组起动时间短，作为两班制运行的电厂机组每天启停，为了减少厂用电的倒换，发电机出口设置了断路器，停机时厂用电可以从系统倒送电获得。3) 机组起动时，需由SFC起动装置带发电机作为异步电动机起动，由发电机带动燃机转速达到2200rpm约70%正常转速时，起动装置退出，整个起动过程约20分钟。4) 为了保证机组起动的灵活性，全厂3台机组配置了2套SFC起动装置，任何一套起动装置可以起动任一台发电机。二、鉴于以上特点，对厂用电接线及SFC的供电方式在设计时做了如下考虑。1、高压厂变选用双卷变国内300MW燃煤机组高厂变多采用分裂变压器，高压厂用母线每机两段，将双套辅机的电动机分接在两段母线上(图一)。这种接线的优点在于分裂变可以提高厂用变压器容量，限制短路电流水平和电缆热稳定截面，当一个低压卷所接母线电压发生扰动时，另一个低压卷所接母线电压几乎不产生波动，双套辅机分接在两段母线上，提高了可靠性。其缺点是分裂变结构及制造工艺较双卷变复杂，调压部分在高压卷上，当两个低压卷负荷不平衡时两段母线电压有一定的偏差，其阻抗电压较高使变压器损耗比同容量双卷变压器高一些。同容量的双卷变与分裂变相比：变压器布置与占用的场地面积相等，投资费用双卷变较分裂变低，运行费用双卷变较分裂变低。 图一 图二对于单轴燃气蒸汽联合循环机组，由于辅机少、厂用电率低，高厂变容量减少，选择双卷变较容易，锅炉部分无双套6kV辅机，因此在满足限制短路电流水平和电缆热稳定截面条件下，采用图二接线方式比较有利，即高厂变采用双卷变。2、中压厂用母线段设计为一段单轴燃气蒸汽联合循环机组的厂用工作电源从发电机与主变之间引接。DLIT 5174-2003燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定第13.3.5条规定“每套燃气轮机发电机组的高低压厂用母线段数宜与辅机套数协调”，标准的出发点为只要成套发电机组包括锅炉有双套及以上辅机就宜设二段母线。此条规定实际上并不适合由F级单轴机组组成的大型燃机电厂。第一，辅机少，每台机组的厂用电率低，将辅机及配电变压器都接于同一段母线，母线额定电流不大，不会造成设备选型困难，即不会因为母线的额定电流过大或短路分断能力太高而增加投资。第二，双套辅机接于两段6kV段上是为了提高供电可靠性，可以在一段母线发生故障时，由另一段母线带另一套辅机运行。目前设备的制造水平提高，设计合理，母线上发生短路的机率很低，由于母线故障造成的6kV段停电的情况很少发生。第三，两段母线比一段母线增加了一个工作电源进线柜，一个备用电源进线柜、一个进线PT柜、一个母线PT柜。增加了设备投资的同时，也增加了6kV配电装置的面积，且不利于备用电源与6kV配电装置之间的连接。由于单台机组6kV柜馈线回路14个，加上进线柜PT柜等约20个，采用一段母线方式，双排布置，用母线桥连接。工作电源与备用电源进线柜均布置在靠厂房A排侧，便于与高厂变、高备变用共箱母线连接。3、高压厂用电系统中性点采用高阻接地方式根据火力发电厂设计技术规程DL5000-2000第13.3.1条和火力发电厂厂用电设计技术规定DL/T 5153-2002第4.2.1条规定，当电厂高压厂用电系统的接地电容电流小于7A时，其中性点宜采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式；当接地电容电流大于7A时，其中性点宜采用低电阻接地方式，也可采用不接方式。高压厂用电系统的中性点，国内过去都采用不接地的方式，其优点是发生单相接地故障时可维持2h的运行条件，缺点主要是内部过电压倍数比较高，可达3.54倍相电压，特别是间歇性电弧接地过电压和谐振过电压对设备的绝缘水平破坏较大。若采用高电阻接地方式，可使流过接地点的电阻性电流不小于电容性电流，且总的接地电流不超过10A，以限制间歇性电弧接地时的过电压水平在2.6倍相电压以内。采用高电阻接地后，可以使得系统的接地故障检测手段大为简单、可靠。另一方面，也可降低过电压水平，对减少单相接地发展成相间短路的几率大有好处。由于惠州电厂一期工程6kV辅机很少，且厂房布置紧凑，6kV电缆长度短，因此高压厂用电系统的电容性电流比同等规模燃煤机组小很多，经计算小于4安培，在这种情况下，使用高电阻接地方式是可行的。4、不设高压公用母线，公用负荷分别取自1#、2#机组6KV母线同等规模燃煤电厂常采用高压公用母线段向公用负荷集中供电的方式。采用这种供电方式，有利于公用负荷的集中管理，强化机组的单元性，不致因一台机组厂用电系统的故障影响其它机组的正常运行，对配合机组检修，停运以及检修本机组所属厂用配电装置等较为方便。公用段由高压厂用备用变压器供电，有利于减少高压厂用变压器的容量，改善重要电动机起动和自起动性能。其缺点是启动备用电源从电网引接，并带公用负荷长期运行，增加了运行费用。对于惠州燃机电厂一期工程，3台机组公用的负荷主要是2套SFC起动装置，化水、工业水、消防等水处理系统(约1250kVA)，厂区行政办公检修负荷(约1000kVA)。采用2套SFC装置分别由#1、#2机6kV配电装置供电，在负荷中心设置化水供水配电装置及厂区公用配电装置，其工作电源取自#1机6kV配电装置，备用电源取自#2机6kV配电装置。此种设计的特点是：1) 全厂共有3段6kV配电装置，每机一段，简单明了；2) 保证了对公用负荷供电的可靠性，仅在#1、#2高厂变及高备变同时发生故障时，公用负荷才无法获得电源。不考虑三重事故同时发生的情况下，可以保证不会因为公用负荷失去电源致使全厂3台机组任一台机组无法正常起动及正常运行；3) 由于厂用电率很低，公用负荷从6kV配电装置供电，对高厂变容量影响不大；4) 由于有GCB，厂用电系统可以通过系统倒送电方式获得，因此高压备用变压器仅作为停机时的备用变压器，这样一台高压备用变压器可以作为3台高厂变的备用，备用变压器的运行费用很低。因此这种接线简单、灵活、可靠。5、设置机岛低压就地控制中心由于F级单轴机组为快装模块式装置，机岛供货范围内包括燃机、汽机、发电机组自身的小于75kW的电动机由随机成套供货的低压电动机控制中心柜及控制柜供电和控制，并集中布置在电气控制模块内。惠州工程，由三菱东方公司提供两个电气包(Package),分别为12000X3000X2800的集装箱。A包内有燃机控制系统、监控盘、就地操作台、发电机控制盘、联锁盘。B包内有GT/ST MCC、GT/ST保安MCC、发电机保护盘、AVR柜、AC/DC配电盘等。这两个集装箱内通风、空调、照明均已配好。燃机、汽机、发电机的辅机功率在75kW以上的电动机由业主设计的低压供电中心供电。由三菱重工（MHI）公司设计的GT/ST MCC为单母线接线，双套辅机都接于同一段母线上。为了保证供电的可靠性，对GT/ST MCC采取双电源供电的方式。6、每台机组均设置一段交流保安电源根据DL/T 5153-2002火力发电厂厂用电设计技术规定第4.6条规定：容量为200MW及以上的机组，应设置交流保安电源，交流保安电源宜采用自动快速起动的柴油发电机组，每台300MW机组宜设置一台柴油发电机组；DL/T 5174-2003燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定第13.3.4条特别强调了调峰燃机厂如果有盘车电动机需交流电源时，应设置交流保安电源。因为如果在停机时失去盘车电动机电源，会使热量难以散发，容易导致机组损坏。惠州燃机电厂的汽机盘车电动机功率为30kW。机组采用压力油循环来润滑和冷却轴承与转动机构，使轴承等机构温度不致过热，以保证其正常运行，主润滑油泵在机组正常运行及停机时都要长期运行。惠州LNG电厂每台机组配置了2台主润滑油泵，一用一备，每台160kW，从保安段供电。对于大型单轴燃气蒸汽联合循环机组，由于燃机、汽机、发电机联结在同一根大轴上，该轴很长，导致主润滑油泵功率很大，比600MW燃煤机组的主润滑油泵(约55kW)都大。这一特点，对选择应急柴油机容量有影响，一定要满足带该主润滑油泵起动的有关问题。惠州LNG电厂机组保安负荷主要有以下这些：主润滑油泵、润滑油抽空气风机、汽机盘、发电机顶轴油泵、发电机密封油泵、发电机密封油真空泵、发电机密封抽气风机及热控电源、蓄电池电源等。根据防止电力生产重大事故的二十五项重点要求“消防泵的备用电源应由保安电源供给”，保安段向消火栓消防泵及喷淋消防泵提供备用电源。故根据负荷的情况，每台机组设置保安段一段，正常电源来自两个工作段，事故时由应急柴油发电机组供电。应急柴油发电机组的设置为单元制，本期共设置3台机组应急柴油发电机组。结论 惠州LNG电厂