增強(qiáng)機(jī)組保安電源穩(wěn)定性技術(shù)分析及可行性行性研究

增強(qiáng)機(jī)組保安電源穩(wěn)定性技術(shù)分析及可行性行性研究項(xiàng)目執(zhí)行情況總結(jié)報(bào)告國電投周口燃?xì)鉄犭娪邢薰径栆痪拍晔履夸?.研究背景 32.研究目標(biāo) 33.研究內(nèi)容 44.本項(xiàng)目技術(shù)路線 45.本項(xiàng)目研發(fā)進(jìn)程 86.項(xiàng)目所取得的研究成果 77.項(xiàng)目組織實(shí)施 8

1.研究背景對(duì)大容量發(fā)電機(jī)組，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故或其他原因致使廠用電源中斷時(shí)，為確保在廠用中斷狀態(tài)下能夠安全停機(jī)，設(shè)置事故保安電源，以保證重要負(fù)荷的連續(xù)供電，如汽輪機(jī)（燃?xì)廨啓C(jī)）盤車、頂軸油泵電源、交流潤滑油泵電源等。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電源點(diǎn)布置的優(yōu)化，輸電線路通道限制等原因，造成各個(gè)發(fā)電廠聯(lián)絡(luò)線路數(shù)量減少已基本形成發(fā)電廠單塔雙回路出線的形式，造成全廠全停的幾率增大，安全停機(jī)問題尤為突出，保安電源的可靠性越發(fā)重要。周口燃機(jī)項(xiàng)目原設(shè)計(jì)方案按機(jī)組全年供熱、單臺(tái)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行設(shè)計(jì)，電氣一次按照單塔雙回路出線、無起備變?cè)O(shè)計(jì)。如出線線路故障導(dǎo)致廠用電失電且柴油發(fā)電機(jī)重啟失敗的情況下不能保證安全停機(jī)，可能導(dǎo)致發(fā)生重大設(shè)備損壞事故;線路檢修或事故導(dǎo)致兩條線路全停時(shí)無法保證正常辦公、生活用電和調(diào)度通信電源。周口燃機(jī)現(xiàn)有運(yùn)行方式為兩臺(tái)機(jī)組停運(yùn)時(shí)必須保證有一臺(tái)燃機(jī)主變通過高廠變倒送電保證廠用電，單機(jī)運(yùn)行時(shí)須有另外一臺(tái)燃機(jī)主變通過高廠變倒送電保證運(yùn)行機(jī)組的備用電源。由于供熱外部環(huán)境變化，機(jī)組運(yùn)行方式發(fā)生重大改變，同時(shí)受到限電的影響，按原有電廠設(shè)計(jì)方案，機(jī)組采用主變-高廠變倒送電的方式，主變及高廠變變壓器損耗，使得周口燃機(jī)電廠與同容量機(jī)組相比，廠用電率偏高，損失電量電費(fèi)成本較高。2.研究目標(biāo)1）提高廠用電的可靠性。如果事故情況下廠用電失電以及柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)失敗情況下，應(yīng)急備用電源可靠投入，防止因廠用電失電導(dǎo)致重大設(shè)備損壞事故，保證機(jī)組安全停機(jī)。2）減少生產(chǎn)期運(yùn)維費(fèi)用。在兩臺(tái)機(jī)組停運(yùn)時(shí)，兩臺(tái)燃機(jī)主變壓器可全停，用施工電源帶重要負(fù)荷和辦公、生活電源；一臺(tái)機(jī)組起停調(diào)峰時(shí)另外一臺(tái)燃機(jī)主變停運(yùn)，可用施工電源做應(yīng)急備用電源。3）降低廠用電率。4）減少因線路停電增加額外成本。如果線路檢修或者故障情況導(dǎo)致全廠停電，全廠保安電源、通信調(diào)度電源、辦公生活電源全部失去，需采取其他措施保障供電，減少額外成本。3.研究內(nèi)容周口燃機(jī)2×300MW燃機(jī)發(fā)電機(jī)+2×150MW汽輪發(fā)電機(jī)均以發(fā)－變組單元接線接入廠內(nèi)220kV配電裝置。機(jī)組均以發(fā)電機(jī)—變壓器組接入廠內(nèi)的220kV配電裝置，電廠出線2回，同一桿塔送出，接入距電廠約2km的水寨220kV變電站的220kV配電裝置。廠內(nèi)220kV配電裝置采用單母線分段接線，設(shè)專用分段斷路器。燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器，汽輪發(fā)電機(jī)出口不裝設(shè)斷路器。不設(shè)置單獨(dú)的起動(dòng)/備用變壓器，兩臺(tái)機(jī)廠用母線互聯(lián)作停機(jī)備用。每臺(tái)燃機(jī)及汽機(jī)機(jī)組設(shè)1臺(tái)高壓廠用工作變壓器，變壓器電源由燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口斷路器外側(cè)引接。每臺(tái)機(jī)組設(shè)兩段6kV工作母線，向本單元燃機(jī)及汽機(jī)機(jī)組廠用負(fù)荷供電，6kV工作母線電源從高廠變低壓側(cè)引接。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段保安電源PCA、PCB，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)800kW柴油發(fā)電機(jī)組作為事故保安電源。每臺(tái)燃輪機(jī)組配置一套容量為60kVA、50Hz、三進(jìn)單出的交流不停電電源系統(tǒng)（UPS）。每臺(tái)汽機(jī)機(jī)組配置一套容量為80kVA、50Hz、三進(jìn)單出的交流不停電電源系統(tǒng)（UPS）。本項(xiàng)目方案為拆除公司原有施工變壓器，在原有施工電源位置增加一臺(tái)箱式2000kVA變壓器，利用原有基建施工電源接入電網(wǎng)。在#1、2機(jī)保安段各新增開關(guān)柜一臺(tái)共四臺(tái)，廠前區(qū)配電段新增開關(guān)柜一臺(tái)，升壓站MCC增加開關(guān)柜一臺(tái)。本項(xiàng)目就該方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方向進(jìn)行研究論證。4.本項(xiàng)目技術(shù)路線本項(xiàng)目實(shí)施分為3個(gè)階段：第1階段：項(xiàng)目調(diào)研和論證。通過對(duì)國內(nèi)類似電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)電廠調(diào)查，2018年某電廠因廠用電失電柴油機(jī)啟動(dòng)失敗造成設(shè)備損壞事故發(fā)生。廣泛聽取電氣專業(yè)設(shè)計(jì)人員、調(diào)試試驗(yàn)人員意見，增加應(yīng)急電源確有必要。第2階段：系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)和費(fèi)用概算測(cè)算。一、電氣一次部分原有施工電源位置增加一臺(tái)箱式2000kVA變壓器，利用原有基建施工電源接入電網(wǎng)。在#1、2機(jī)保安段各新增開關(guān)柜一臺(tái)共四臺(tái)，廠前區(qū)配電段新增開關(guān)柜一臺(tái)，升壓站MCC增加開關(guān)柜一臺(tái)。（見附圖1）表1.1箱式變壓器負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)名稱額定功率(kW)連接臺(tái)數(shù)運(yùn)行臺(tái)數(shù)工作容量(kW)1#1機(jī)保安電源663.911663.92#2機(jī)保安電源599.911599.93廠前區(qū)段459114594升壓站MCC120111205工程樓負(fù)荷12011120∑P(1~5)1962.8Sjs=0.7∑P（kVA）1374選擇2000kVA的箱式變壓器,滿足要求二、電氣二次部分1、直流系統(tǒng)兩臺(tái)機(jī)組保安段4個(gè)進(jìn)線開關(guān)、廠前區(qū)PC段和升壓站MCC進(jìn)線2個(gè)開關(guān)為框架式開關(guān)，需直流DC110V電源操作，由#1和#2機(jī)保安段PC用直流分盤、廠前區(qū)PC段用直流分盤、升壓站DC110V直流盤分別向各開關(guān)供電，直流回路有足夠的備用回路，新增加的負(fù)荷不影響直流系統(tǒng)的穩(wěn)定和蓄電池的大小。2、控制.保護(hù).信號(hào)系統(tǒng)箱式變壓器內(nèi)所有開關(guān)均為就地柜上操作，不進(jìn)DCS。兩臺(tái)機(jī)組保安段4個(gè)進(jìn)線開關(guān)采取DCS手動(dòng)合閘方式，并單獨(dú)操作，與其他開關(guān)沒有自動(dòng)投切邏輯關(guān)系，DCS僅送開關(guān)信號(hào)和合跳命令，廠前區(qū)PC段和升壓站MCC進(jìn)線2個(gè)開關(guān)采用就地開關(guān)柜上手動(dòng)合跳閘方式。保安段4個(gè)進(jìn)線開關(guān)采取DCS手動(dòng)合閘時(shí)，在DCS中應(yīng)有先檢測(cè)此段保安段其它進(jìn)線開關(guān)均在跳開位置或母線無電壓時(shí)才允許合閘。#1和#2機(jī)已有電氣DCS機(jī)柜有相應(yīng)的備用點(diǎn)可以滿足上述開關(guān)進(jìn)DCS的功能要求，不需增加新的DCS測(cè)點(diǎn)機(jī)柜。3、關(guān)口計(jì)量點(diǎn)設(shè)在電網(wǎng)10kV出線側(cè)，廠內(nèi)箱式變壓器內(nèi)高壓側(cè)設(shè)電度表，此表計(jì)僅作為電廠側(cè)觀測(cè)對(duì)比關(guān)口表之用；箱式變壓器內(nèi)低壓側(cè)設(shè)電流表，出線開關(guān)設(shè)電流表。兩臺(tái)機(jī)組保安段4個(gè)進(jìn)線開關(guān)、廠前區(qū)PC段和升壓站MCC進(jìn)線2個(gè)開關(guān)出線，就地開關(guān)柜上均設(shè)6kV饋線綜合保護(hù)；除保安段4個(gè)進(jìn)線開關(guān)電流由綜合保護(hù)AI送至DCS外，其它所有表計(jì)采用就地顯示，不進(jìn)DCS。10kV進(jìn)線保護(hù)采用跌落保險(xiǎn)，廠內(nèi)箱式變壓器內(nèi)配相應(yīng)的設(shè)備保護(hù)，由箱變廠家完成。三、經(jīng)濟(jì)性分析測(cè)算本工程經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在節(jié)省機(jī)組備用期間電量損耗，減少購電費(fèi)用。根據(jù)周口燃機(jī)備用期間用電量情況，分為以下兩種情況：1）按年度發(fā)電量5～10億度預(yù)測(cè)，雙機(jī)停運(yùn)時(shí)間比較長，預(yù)計(jì)一年將有150～200天時(shí)間減少一臺(tái)燃機(jī)主變和一臺(tái)高廠變運(yùn)行。燃機(jī)主變空載損144.29kW，2000kW負(fù)載損耗149.7kW。高廠變空載損耗20.7kW，2000kW負(fù)載損耗28.35kW。燃機(jī)主變兩組風(fēng)扇+油泵功率15kW，負(fù)載2000kW時(shí)一臺(tái)燃機(jī)主變倒送電總的功率損耗193.05kW。一年可節(jié)約用電694980～926640度，按每度電0.7元（含稅）計(jì)算，每年可節(jié)約購電費(fèi)64.9～81.1萬元。本工程靜態(tài)投資為668萬元（減去電纜橋架和控制電纜），將每年可節(jié)約購電費(fèi)64.9～81.1萬元視為項(xiàng)目投資年收益，則8～10年可回收全部投資。2)根據(jù)氣量氣價(jià)情況，冬季采暖季因氣價(jià)高且氣量不足的情況下雙機(jī)全停，至少有150天時(shí)間雙機(jī)全停。一年可節(jié)約用電694980度，每年可節(jié)約購電費(fèi)48.6萬元。本工程靜態(tài)投資為668萬元（減去電纜橋架和控制電纜，利用基建剩余材料），每年可節(jié)約購電費(fèi)48.6萬元視為項(xiàng)目投資年收益，14年可回收全部投資。3）按一年節(jié)約用電694980～926640度計(jì)算，可降低廠用電率0.3到0.5個(gè)百分點(diǎn)。第3階段：實(shí)施階段：目前該項(xiàng)目已通過可行性設(shè)研究，由河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院出具可研設(shè)計(jì)總報(bào)告并報(bào)河南公司，方案和可研報(bào)告得到河南公司認(rèn)可。根據(jù)公司經(jīng)營情況和河南公司整體考慮，本項(xiàng)目暫不實(shí)施，待條件成熟時(shí)實(shí)施。5.本項(xiàng)目研發(fā)進(jìn)程第一階段，本項(xiàng)目于2019年1月立項(xiàng)，研究調(diào)研周期：2019年1月-2019年5月。第二階段，系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)和費(fèi)用概算測(cè)算周期：2019年6月-2019年8月,8月份河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院出具可研設(shè)計(jì)總報(bào)告。第三階段，項(xiàng)目實(shí)施階段：本項(xiàng)目暫不實(shí)施，待條件成熟時(shí)實(shí)施。6.項(xiàng)目所取得的研究成果本項(xiàng)目所取得的階段性成果如下：通過項(xiàng)目調(diào)研和論證，項(xiàng)目已通過可行性設(shè)研究，由河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院出具可研設(shè)計(jì)總報(bào)告。項(xiàng)目