F1449C-D-028-高压厂用电接线及储煤中心供电方案专题报告.doc

F1449C D01 28F1449C D01 28 神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程 初步设计阶段 第九卷 电气部分 厂外煤炭储运中心供电方案专题报告厂外煤炭储运中心供电方案专题报告 中中国国电电力力工工程程顾顾问问集集团团 华北电力设计院工程有限公华北电力设计院工程有限公司司 20122012 年年 1212 月月 北京北京 批 准 任 晓 东 审 核 李 军 校 核 潘 书 京 编 写 张 楠 目 录 1 工程概述 1 2 问题的提出 1 3 设计原则 2 3 1 厂用电系统设计原则 2 3 2 储煤中心供电设计原则 2 4 高压负荷统计 2 5 高压厂用电压等级选择 4 6 高压厂用电接线及储煤中心供电方案 6 7 高压厂用电设备选择及高压厂用配电装置布置 10 8 高压厂用电接线及储煤中心供电方案的技术经济比较 11 8 1 各种方案技术比较 11 8 2 各种方案经济比较 12 9 结 论 15 内容摘要 本专题报告分析了本工程机组高压厂用电负荷情况及储煤中心高 压负荷情况 针对负荷特点 提出两个高压厂用电接线及储煤中心供电方案 并通过 技术特点分析及经济比较 提出适合本工程特点的高压厂用电接线及储煤中心供电方 案 1 工程概述 本工程厂址位于福建省福州市连江县境内的福州港罗源湾南岸的可门作业区 1 3 码头腹地 厂址距福州市区约 86km 距国家沿海主干道 沈海 高速公路连 江互通口 35km 距连江县城约 30km 距长乐国际机场 97km 本工程规划建设规模为 电厂装机 4 1000MW 等级超超临界燃煤发电机组 及 包括码头 堆场及火车装车楼等负荷的煤炭储备基地 本期工程建设规模为 电厂安装 2 1000MW 等级超超临界燃煤发电机组 同步 安装建设烟气脱硫脱硝装置 建设煤炭储备基地 以下简称储煤中心 经水路 铁 路 公路运出 考虑电厂燃煤储备 2 问题的提出 本期工程 2 1000MW 汽轮发电机组 有如下特点 采用湿冷 采用汽动给水泵 仅设置 30 容量电动启动给水泵 电动启动给水泵功率 6000kW 全厂最大电动机为 引风机电机 9800 kW 除尘系统采用电除尘 同步安装建设脱硫脱销装置 本期工程建设的储煤中心 除满足电厂自身的用煤要求外 同时经水路 铁路 公路运出煤炭 是国家级煤炭应急储备中转基地 储煤中心提供煤炭储备 中转 混配等服务 在保障电厂的安全 经济用煤需求的同时 服务罗源湾经济区及周边 地区的社会及工业企业用煤需求 本工程的储煤中心为国家级煤炭应急储备中转基地 储煤中心的建设规模庞大 储煤中心 包括电厂输煤系统 的输煤皮带 斗轮机等用电设备众多 电负荷较大 同时储煤中心还负责向码头用电负荷供电 因此整个储煤中心的用电负荷非常大 本报告针对本期工程机组负荷特点及储煤中心负荷特点 提出两个高压厂用电 接线及储煤中心供电方案 并通过技术特点分析及经济比较 提出适合本工程特点 的高压厂用电接线及储煤中心供电方案 3 设计原则 3 1 厂用电系统设计原则 在正常的电源电压偏移和厂用负荷波动的情况下 厂用电各级母线的电压偏移 应不超过额定电压的 5 最大容量的电动机正常起动时 厂用母线的电压应不低于额定电压的 80 为 了保证 I 类电动机的自起动 成组电动机自起动时的高压厂用电的母线电压不低于 65 70 高低压母线串接自起动时 低压厂用母线的电压不低于 55 高压母线起动最大电动机和低压动力中心发生三相短路时 不应引起其它运行 电动机停转和反应电压的装置误动作 3 2 储煤中心供电设计原则 储煤中心的绝大部分用电负荷均为 类负荷 中断供电将在经济上造成较大损 失 连续生产过程被打乱 因此应保证储煤中心供电具有较高的可靠性 4 高压负荷统计 本期工程 2 1000MW 机组的高压厂用负荷统计如下 序号负荷名称额定容量 kW 安装数量 台 工作数量 台 备注 1 凝结水泵 310042 变频 2 电动启动给水泵 600010 3 循环水泵 340066 4 引风机 920044 5 送风机 180044 6 一次风机 300044 7 磨煤机 10001210 8 闭式循环冷却水泵 41042 9 离心风机 22011 10 空压机 35074 11 雨水泵 31544 12 汽机变 200042 13 锅炉变 200042 14 除尘变 250064 15 照明变 63022 16 检修变 80010 序号负荷名称额定容量 kW 安装数量 台 工作数量 台 备注 17 启动锅炉房变 80021 18 低压公用变 250021 19 化学水变 160021 20 厂前区变 100021 21 循环水泵房低压变 160021 22 综合水泵房 160021 23 电解海水制氯整流变 100022 24 脱硫循环泵 130088 25 氧化风机 35064 26 真空泵 25022 27 脱硫变 200042 28 输煤变压器 200021 29 环式碎煤机 56032 30 CD1 带式输送机 25032 31 CD2 带式输送机 50032 32 CD3 带式输送机 31532 33 CD4 带式输送机 31521 从上表可以看出 本期工程的机组高压负荷中 电动机有 81 台 最大电动机 为引风机电动机 容量为 9200kW 低压变压器有 37 台 本工程储煤中心为一 二期公用系统 并负责向码头系统的高压电负荷供电 储煤中心 包括电厂输煤系统 的高压厂用负荷统计如下 序号负荷名称额定容量 kW 安装数量 台 工作数量 台 备注 储煤一期储煤一期 1 卸船机 35006 2 装船机 12502 3 门机 8001 4 斗轮堆取料机 15803 5 岸电上船 27002 6 岸电上船 18001 7 皮带机 B1 1A B 5606 序号负荷名称额定容量 kW 安装数量 台 工作数量 台 备注 8 皮带机 B2 1A B 5604 9 皮带机 B3 1A B 5604 10 皮带机 B3 2A B 4504 11 皮带机 B3 2C D 5604 12 皮带机 B3 3A B 5604 13 皮带机 B2 2A B 3552 14 皮带机 B1 2A B 5604 15 皮带机 B5 1A B 5002 16 皮带机 B4 1 5603 17 皮带机 B4 2A B 5606 18 入厂皮带机 A B C 7103 19 装车皮带机 0 7101 20 装车皮带机 1 5602 21 装车皮带机 2 7101 22 装车皮带机 3 5001 23 装车皮带机 4 8003 24 装车皮带机 5 2503 25 低压干式变压器 125042 26 装车低压干式变压器 3152 从上表可以看出 本期储煤中心的电动机有 72 台 最大电动机为卸船机 容 量为 3500kW 低压变压器有 6 台 为了兼顾储煤中心二期电动机负荷 以保证在电厂二期未上马之前 确保储煤 中心该部分皮带能有适当工作及备用电源容量 本期工程的高压储煤变按福建交规 院提供的两路总电源回路负荷容量 57000 考虑 如分两路供电 则每路电源的供电 能力为总的计算负荷的 70 码头的同时系数 考虑 下面将根据本工程的机组负荷情况及储煤中心的负荷特点 提出两个高压厂用 电接线及储煤中心供电方案 并通过技术特点分析及经济比较 提出适合本工程特 点的高压厂用电接线及储煤中心供电方案 5 高压厂用电压等级选择 根据 GB 50660 2011 大中型火力发电厂设计规范 600MW 级以上的机组 高 压厂用电压可根据工程具体条件采用 6kV 一级 10kV 一级或者 6 10kV 两级高压厂 用电电压 中国电力工程顾问集团公司发布的 1000MW 级机组厂用电设计导则 之 5 4 1 1 条说明 一般情况下 1000MW 级机组高压厂用电压等级的选取可依此遵循以下原则 进行选择 a 在相同的接线形式前提下 优先考虑选择高压厂用母线短路水平更低的方 案 以利于选用 40kA 的轻型断路器 b 在相同的接线形式及相同的高压厂用母线短路水平前提下 优先考虑选择 高压厂用电压等级更低的方案 当最大单台电动机启动满足母线电压水平要求时 则优先考虑采用 6kV 一级电压 c 当技术经济合理时 可采用 10kV 一级电压或 10kV 6kV 二级电压 d 如扩建工程的老厂已有 10kV 3kV 二级电压时 也可采用 10kV 3kV 二级 电压 发电厂高压厂用电电压的选取 与诸多因素有关 如用电负荷特点 厂用电接 线方式 短路电流水平 设备制造水平 母线电压水平等 通常各工程综合厂用电 计算负荷 开断设备参数和最大电动机容量等条件经过技术经济比较后确定 目前 国内运行的 1000MW 级机组的高压厂用电采用 6kV 或 10kV 一级电压和采用 6kV 10kV 两级电压的方式都有 经调研 目前在建和近期建成投产的 1000MW 级燃煤机组中 高压厂用电的电 压大多采用 6kV 或 10kV 一级电压 如山东邹县发电厂 华润贺州电厂采用 10kV 一级电压 如华能玉环电厂 国电谏壁电厂 国电北仑电厂三期 国电汉川电厂三 期 福建石狮鸿山热电厂二期等工程 均采用 6kV 一级电压 国电泰州电厂 天津 北疆电厂采用 6kV 10kV 两级电压 外高桥电厂三期电厂采用 3kV 10kV 两级电压 由于满足电动机正常启动和成组自启动时的母线电压水平 限制厂用母线短路 水平 这是两个相互关联又相互制约的因素 本工程为新建工程 引风机采用电动 引风机方案 机组的厂用电负荷总量较高 最大电动机为引风机电动机 容量为 9200kW 经过计算采用 10kV 电压更能在满足该电动机正常启动和成组自启动时的 母线电压水平的同时 合理地进行变压器阻抗的选择 同时 储煤中心部分负荷量较大 且需要远距离传输 面对工程场地面积较小 布置非常紧凑的特点 不难看出 采用 10kV 电压等级供电储煤基地相比采用 6kV 电压更具优势 6 高压厂用电接线及储煤中心供电方案 本工程的高压用电负荷与常规 1000MW 级机组相比 最大区别是本工程作为储 煤发电一体化工程 需要对机组厂用电系统和储煤中心的供电方案进行统筹考虑 储煤中心不同于常规的厂内输煤系统 在保证电厂用煤需求的同时 储煤中心还提 供煤炭储备 中转 混配等服务 满足周边地区的社会及工业企业用煤需求 根据业主提供信息 电厂与储煤基地运行维护人员为一套班组 执行全厂统一 运行维护管理制度 根据本工程机组的高压厂用电负荷特点及储煤中心的负荷特点 高压厂用电接 线及储煤中心供电方案考虑如下两个方案 方案一 每台机组设 1 台 75 44 44MVA 容量的高压厂用变压器 每台机组主厂 房设置 2 段 10kV 高压厂用电母线 2 台机组设置 2 段 10kV 公用段 每段公用段分 别从 1 2 号机组主厂房 10kV 母线各引接 1 路 10kV 电源 2 台机组设置 1 台 75 44 44MVA 容量的高压起动 备用变压器 储煤中心设置 2 台 40MVA 容量的储煤高 压变 互为备用 电源由每台发电机出口引接 发电机出口不设置断路器 储煤中 心共设置 4 个 10kV 配电间 本期工程 2 个 10kV 配电间 各房间设置 2 段 10kV 储 煤段 通过母联开关互联 电源由储煤变提供 储煤中心不单独设置储煤起动变 储煤中心的第三路电源由电厂的高压起动 备用变压器提供 方案一的原理接线详见附图一 附图 1 方案一原理接线图 方案一的主要电气设备技术规范如下 高压厂用变压器技术规范如下 型式分裂变压器 额定容量75 44 44MVA 电压比27 2 2 5 10 5 10 5 kV 阻抗19 接线组别D yn1 yn1 调压方式 无载调压 起动 备用变压器技术规范如下 型式分裂变压器 额定容量75 44 44MVA 电压比500 8 1 25 10 5 10 5 kV 短路阻抗19 接线组别YN yn0 yn0 d 调压方式 有载调压 高压储煤变压器技术规范如下 型式双绕组变压器 额定容量40MVA 电压比27 2 2 5 10 5kV 阻抗10 5 接线组别D yn1 yn1 调压方式 无载调压 方案二 每台机组设 2 台 58 38 20MVA 容量的高压厂用变压器 每台机组主厂 房设置 2 段 10kV 高压厂用电母线 2 段 6kV 高压厂用电母线 2 台机组设置 1 台 58 38 20MVA 容量的高压起动 备用变压器 储煤中心负荷分摊在机组高压厂用变压 器 10kV 段上 储煤中心的 10kV 母线设置同方案一 方案二的原理接线详见附图 2 附图附图 2 2 方案二原理接线图方案二原理接线图 方案二的主要电气设备技术规范如下 高压厂用变压器技术规范如下 型式分裂变压器 额定容量60 40 22MVA 电压比27 2 2 5 10 5 6 3 kV 阻抗Ud1 2 16 Ud1 3 20 接线组别D yn1 yn1 调压方式 有载调压 起动 备用变压器技术规范如下 型式分裂变压器 额定容量60 40 22MVA 电压比500 8 1 25 10 5 6 3kV 短路阻抗Ud1 2 16 Ud1 3 20 接线组别YN yn0 yn0 d 调压方式 有载调压 7 高压厂用电设备选择及高压厂用配电装置布置 10kV 开关柜采用抽出式真空开关柜或 F C 回路柜 对于额定功率小于等于 1000kW 的电动机和小于 1250kVA 以下的变压器 使用 接触器加熔断器的方案 大于 1000kW 的电动机和大于等于 1250kVA 的变压器 采 用真空断路器 方案一 高压厂用工作段电源进线柜额定电流为 3150A 馈线柜额定电流为 1250A F C 回路额定电流为 400A 断路器额定开断电流为 40kA 动稳定电流为 100kA 电厂侧储煤 10kV 段的电源进线柜额定电流为 3150A 馈线柜额定电流为 1250A 断路器额定开断电流为 40kA 动稳定电流为 100kA 结合热机专业对主厂房布置的优化 高压厂用工作 10kV 段布置在汽机房 A 4 A 轴 8 6m 层 公用 10kV 段布置在集控楼 5 5m 层电气配电间内 电厂侧储煤 10kV 段布置在集控楼 0 00m 层电气配电间内 码头侧储煤 10kV 段布置在码头侧储 煤 10kV 配电间 方案二 高压厂用工作段电源 10kV 及 6kV 进线柜额定电流均为 2500A 机组的 馈线柜额定电流为 1250A F C 回路额定电流为 400A 断路器额定开断电流为 40kA 动稳定电流为 100kA 结合热机专业对主厂房布置的优化 高压厂用工作 10kV 段分别布置在汽机房 A 4 A 轴 8 6m 层 码头侧储煤 10kV 段布置在码头侧储煤 10kV 配电间 8 高压厂用电接线及储煤中心供电方案的技术经济比较 8 1 各种方案技术比较 8 1 1 方案一 1 机组高压厂用电系统和储煤中心的高压用电系统独立较强 供电可靠性 较高 能够较好满足两个系统各种运行工况的供电要求 机组正常运行时 机组高 压厂用电系统通过机组高厂变供电 起备变提供备用电源 储煤中心的高压厂用电 系统通过储煤高压变供电 两台储煤高压变容量互备 1 台机组起 停机 不影响储 煤中心的供电 在建设初期只有 1 号机投产的过渡阶段 当 1 号机组起 停机时 储煤中心通过起备变供电 并可通过全厂调度中心合理安排机组起 停机和储煤中 心供电时间和顺序 在 2 台机组全停的事故情况下 储煤中心通过起备变供电 2 本接线方案电气元件最少 接线简单清晰 相比 2 级电压 可靠性略高 3 储煤中心设置 2 台储煤高压变 互相备用 储煤起动电源与机组起动电 源共用一台起备变 4 本接线方案电气设备布置方便 高厂变 储煤变 起备变均布置在 A 列 外变压器区域 5 由于储煤中心由起备变提供起动电源 储煤中心 10kV 段的短路电流水平 与主厂房 10kV 段取得一致 为 40kA 8 1 2 方案二 1 为了满足引风机的起动 并使起动时母线电压留有裕量 则要求高压厂 用变压器的容量大 阻抗小 如果高压厂用电系统采用 6kV 电压 那么 6kV 母线 的短路电流水平将提高 大大增加 6kV 设备的投资 如果引风机采用 10kV 电压供 电 则比较合适 另外 每台机组的厂用电负荷具有大量的容量小于 1000kW 且大 于 200kW 的电动机 为了提高电动机的经济性 储煤中心的负荷均摊在机组高压厂 用电系统 选择 10kV 及 6kV 两级电压接线 2 由于储煤中心部分负荷量较大 且需要远距离传输 面对工程场地面积 较小 布置非常紧凑的特点 不难看出 采用 10kV 电压等级供电储煤基地相比采 用 6kV 电压更具优势 因此储煤中心负荷由厂用 10kV 母线段供电 3 该方案机组和储煤中心的高压用电系统混接 独立性稍逊 4 该方案采用了 10kV 和 6kV 两级电压 接线较复杂 相比一级电压 此接 法给运行检修人员在日后的运行维护工作中增加一定的工作量 4 在布置方案上 方案一和方案二在变压器设备布置上大概近似 只是在 封闭母线的布置及走向及上文提到的配电间布置略有不同 结合工程情况 方案二 的共箱封闭母线布置更为复杂 另外 由于储煤基地距主厂房距离较远 且负荷均 摊在每台机组高压厂用变压器的 10kV 段上 物理位置相对分散 根据总图专业总 平布置 厂区电缆主通道位置只能沿布置于电厂固定端侧的综合管架敷设至储煤基 地 因此在对储煤基地的电源送出上 方案二电缆较长 可靠性相对较差 5 本方案采用每台机组设置 2 台 60 40 22 的高压厂用变压器 2 台机组设 置 1 台同容量的起 备变 不考虑多台变压器同时故障情况 在 1 机组投运 2 机 组安装的过渡阶段 储煤中心负荷在供给电厂用煤量减半的前提下 也有相应减少 此时 接于 2 机高压厂用段的储煤中心负荷由起备变供电 由于机组启动时约在负 荷率 30 左右 便可切至发电机 因此在 1 机组投运 2 机组调试及启动时段 该 方案的起备变容量选择也可满足工程需要 8 2 各种方案经济比较 各种接线方案经济比较 仅比较不同部分 详见下表 方案一 推荐方案 方案二 序号项 目单价 万元 数量单位 数量费用 万元 数量费用 万元 1 储煤变 27 10 5kV 40MVA 无载调压 300 台 2600 2 高厂变 27 10 5 10 5kV 75 44 44MVA 无载调压 43