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发电厂厂用电运行方式优化

发表时间：2021/8/10 来源：《中国电力企业管理》2021年4月作者：许冠辉

[导读] 随着电力企业改革不断深化，火力发电机组利用小时数不断下降，通过调整机组的厂用电运行方式，降低机组下网电力就成了减少机组停机期间运营费用的重要措施。本文分析了某厂使用运行机组供备用机组停备期间的运行方式，讨论该运行方式的优缺点及减少运营费用的实际效果。

广东能源茂名热电厂有限公司许冠辉广东茂名 525000

摘要：随着电力企业改革不断深化，火力发电机组利用小时数不断下降，通过调整机组的厂用电运行方式，降低机组下网电力就成了减少机组停机期间运营费用的重要措施。本文分析了某厂使用运行机组供备用机组停备期间的运行方式，讨论该运行方式的优缺点及减少运营费用的实际效果。
关键字：厂用电；运行方式；优化
        发电厂厂用电源是保证发电厂正常运行的基本电源，厂用电系统接线、布置及负荷分配是否合理，直接关系到发电厂汽轮机、发电机、锅炉及相关辅助设备乃至整个发电厂能否可靠、灵活、经济运行[1]。但是随着电力市场的逐渐开放，各家电厂的竞争进入了白热化阶段，降低发电厂的运营成本成了必须要考虑的问题。这就对备用机组的备用电源的使用产生了新的需求，可以使用在运机组对停运机组进行供电，可以降低备用机组的运营费用。
        1现有的厂用电接线和运行方式
        广东能源集团茂名热电厂有限公司（以下简称茂名热电厂）共装机1×200MW+1×330MW+1×600MW， 200MW机组命名为#5机组（以下简称#5机），330MW机组命名为#6机（以下简称#6机），600MW机组命名为#7机组（以下简称#7机组）。3台机组均采用发变组单元接线方式。其中，#5和#6机共用一台#5启备变，#7机单独使用#2启备变。
        #5启备变的上级电源来自110kV系统，110kV经过变压后转化成6kV电压供#5、#6机组6kV系统使用。#2启备变的上级电源来自220kV系统，经过降压后供#7机6kV系统使用。
        公用系统6kV段分为A、B两段如下图所示。正常运行时，公用系统6kVA段电源来自#5机6kVB段，公用系统6kVB段电源来自#6机6kVB段。公用系统6kVA段与公用系统6kVB通过母联开关600G与刀闸600G1连接。正常运行时，公用系统6kV分段运行，两段分别由#5、#6机6kV系统单独供电，母联开关分开作为联动备用。其中，#7机6kV系统也可通过公用系统6kVB段#7机组6kV应急电源进线开关607GB接入公用系统，但由于#5、#6机6kV系统与#7机6kV系统不同，电源处于非同期状态，绝不允许并列运行，任何切换必须先分后合。
        为了节省启备变用电量，现在茂名热电厂已经实现了#5、#6机组可以在任何一台机组运行时，通过公用系统6kV母线，向另一台备用机组提供电力即#5机厂用6kVB段—605BG—60GA—公用系统6kVA段—600G1—600G—公用系统6kVB段—60GB—606BG—#6机厂用6kVB段实现互通，最终达到#5机厂用6kVB段与#6机厂用6kVB段相互供电的目的，并经改造后实现远方不停电切换。

        2厂用电切换方式研究
        （1）厂用电切换应尽量保证对当前运行设备的供电，减少对运行设备的影响，就必须采用厂用电的并环操作。（2）采取并环时，由于电源分别来自不同的变压器，环流的大小取决于环网两侧的电源电压及相位差，电压幅值差影响无功大小，相位差影响有功大小，切换时需要考虑电压及相位差。（3）根据“《DL/T1073-2007 电厂厂用电电源快速切换装置通用技术条件》4.4.1 同时满足以下三个条件，可以执行并联切换：a）频率差小于 0.2Hz；b）相位差小于15 度；c）电压幅值差小于 5V。”（4）。由于进行厂用电运行方式切换时涉及的开关有065B、60GA、600G、60GB、066B，容易误操作，上述开关状态均加上逻辑闭锁，并设置了8个切换逻辑：a）合600G分065B；b）合600G分60GA；c）合600G分066B；d）合600G分60GB；e）合065b分600G；f）合60GA分600G；g）合066B分600G；h）合60GB分600G。
        综上所诉，不停电切换装置采用了检测两侧电源的相位、电压、频率的方式，在上述3个条件都满足的情况下，并且满足相应的切换逻辑的条件，远程切换的方式才能执行，从而避免误操作。当#5、#6任一机组处于备用或检修状态时，采用不停电切换方式可以实现备用机组的负荷可以最大程度转由运行机组供电的运行方式。
        3具体优劣及分析
        3.1优点
        采用运行机组向备用机组供电的运行方式，一方面可以节省下网电费，减少备用机组的运营费用；另一方面，除了备用机组外，公用段其中一段的负荷也可以由启备变供电转为运行机组供电，同样减少了电费的支出。
        3.2缺点
        采用运行机组向备用机组供电取代启备变供电的方式，受限于公用系统6kV的可通过电流大小，备用机组在启动大型设备，如电动给水泵等，必须切换为启备变供电。机组在备用或检修期间，启动大型设备的几率不少，要多次进行厂用电的倒闸操作，操作风险较大。
        （1）当没有进行厂用电切换就启动大型设备，可能造成600G过流保护动作跳闸，造成公用系统及备用机组的失电，如果保护拒动，甚至可能越级跳闸，威胁运行机组的稳定运行。
        （2）当运行机组B段母线失电时，会造成整个公用系统6kV及下面380V系统失电，备用机组也会同时失电。
        （3）当公用系统6kV母线存在接地或故障后跳闸情况下，也会造成备用机组失电甚至整个公用系统失电。
        （4）当备用机组误合6kV母线B段备用电源开关，此时若#5启备变低压侧电压与运行机组6kV母线B段电压相差过大，会导致较大的电流环流，超过600G开关允许上限，保护动作跳开600G。
        （5）由于备用机组6kV负荷及低压侧380V母线均通过母联开关转移至运行机组供电，备用机组6kVA段的母线处于长期空载状态，因为导线的容升效应和电磁感应，会导致备用机组6kVA段母线电压不平衡。最终造成保护报警或者动作。
        4控制风险措施
        当采用运行机组向备用机组供电的运行方式时：
        （1）严格控制备用机组的总负荷，当需要启动6kV的电机时，备用机组的必须由运行机组供电改为#5启备变供电。
        （2）保持备用机组6kVA段在充电状态，当运行机组6kVB段失电时或600G动作跳闸时，可以迅速恢复备用机组的供电。
        （3）严格采用远程自动切换电源的操作方式，尽量避免就地操作或手动远程操作。
        （4）严格执行操作票制度，必须按操作票逐步执行操作。
        （5）对于A段母线的不平衡，可以通过空载母线带一台空载变压，实现三相电压的再平衡。
        5实际效果
        当前广东省上网电价0.3元/度，下网电价0.5元/度，每度电节省0.2元，此运行方式可以在一台机组运行，一台机组备用或检修时长时间运行，每天节省下网电量2.5万度，节省电费 0.5 万元，一年可节省上百万元费用。
        6结语
        在如今火力发电厂利用小时数普遍下降的趋势中，特别是在电力需求较低的月份，一台机组运行，一台机组备用的情况是较为普遍的现象。在增加节能设备或者进行节能改造的前提下，通过灵活运用上下网电费的差额，使机组的运行成本下降。使用严格的风险控制措施，可以使该运行方式的风险下降到较低水平。同时，由于切换厂用电的运行方式涉及的母线，开关及变压器较多，也对运行操作人员的操作水平及事故处理能力提出了更高的要求。
参考文献
[1]国家能源局. DL/T 5153—2014. 火力发电厂厂用电设计技术规程[S]. 北京: 中国计划出版社, 2014.