（大唐彬长发电有限责任公司 陕西 咸阳 713602）
摘要：近年来，随着设备制造技术的快速发展，原本价格高昂的发电机出口断路器价格不断降低，而其因在保障机组安全稳定运行、简化运行操作、提升机组的经济竞争力等方面的优势得到了更多的关注。本文以某电厂扩建工程为例，简要对比分析几种不同的启备电源引接方式，论证了发电机出口断路器在实际应用中的优越性，在同类型工程中具有一定的参考价值。
关键字：启备电源；发电机出口断路器；优势
1 概述
发电机出口断路器一度因其高昂的价格，被大多数电厂拒之门外。近年来，随着设备制造技术的快速发展，发电机出口断路器价格不断降低，发电机出口断路器也因其在保障机组安全稳定运行、简化运行操作、提升机组运行经济性等方面的优势得到了更多的关注。某电厂扩建工程启备电源引接方案，提出了采用装设发电机出口断路器引接、外接110kV电源、750kV经两级降压引接三种不同的方案，通过比较分析，认为装设发电机出口断路器优势明显。
2 启动/备用电源引接方案论述
某电厂一期2×630MW机组采用发电机-变压器组单元接线，以750kV一级电压、2回出线接入系统，二期拟建规模2×1000MW， 750kV母线与一期升压站母线连接，不新增出线。一期启/备电源引自外部电站110kV侧配电装置，设一台70/40-40MVA三圈分裂式有载调压变压器，线路长度约7km。
2.1 规程规范的要求
关于高压厂用启动/备用变压器的高压侧接线方式，《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）有如下规定：
1)可由高压母线中电源可靠的最低一级电压母线或由联络变压器的第三（低压）绕组引接，并应保证在全厂停“机”的情况下，能从外部电力系统取得足够的电源，包括三绕组变压器的中压侧从高压侧取得电源。
2) 当装设发电机断路器且机组台数为2台及以上、出线回路为2回及以上时，还可由1台机组的高压厂用工作变压器低压侧厂用工作母线引接另1台机组的高压事故停机电源。
3) 当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路供电。
4 )当全厂有2个及以上高压厂用备用或启动/备用电源时，宜引自2个相对独立的电源。
2.2 方案说明
方案一：二期两台新建机组均设发电机出口断路器，高厂变采用有载调压，机组正常启停时从750kV配电装置通过主变压器高压厂用变压器倒送供电。设一台事故停机变压器（不设专用的高压厂用备用变压器），T接于一期已有110kV配电装置，当主变压器-高压厂用变压器回路发生故障时，则高压厂用电源丢失，由此引起的停机由事故停机变压器提供停机电源。接线图见图1。
考虑到两台机同时发生主变压器-高压厂用变压器故障导致停机概率较小，同时柴油发电机组也能提供事故保安电源，事故停机变压器容量计算时仅仅按满足一台机事故安全停机要求，经统计核定为40MVA。该电厂一期110kV架空线路导型号为LGJ-185/30，根据导线载流量计算输送容量约为100MVA。根据一期机组运行历史数据统计，单台机组满发时其厂用电负荷总和低于40MVA，因此在二期事故停机变压器投入运行时不会影响一期启/备变运行。
方案二：启/备电源由厂外110kV电源引接，发电机出口不设断路器，本期两台机组设1台分裂变作为启动/备用变压器，高压侧电源由厂外110kV电源降压至10kV厂用母线。
一期启/备电源变电站所在乡镇及线路经过区域，由于发展需要，已对原有架空线路实施了部分迁改工程，因此二期启/备电源无法利用一期线路原有路径，需要另行设计电源通道，考虑到土地征用、原有建筑拆改等多方面涉外问题协调难度较大，土地征用费用较高，在方案选择时需要谨慎考虑。
方案三：启/备电源由750kV母线经两级降压引接，降压变至750kV配电装置采用SF6管道母线连接，降压变容量选择考虑能承担本期和一期启/备变电源，容量选择150MVA，降压变低压侧通过SF6管道母线与110kV配电装置连接，启/备变与110kV配电装置采用高压电缆连接。110kV配电装置拟采用110kV室外GIS，并为一期启/备电源引接预留扩建条件。
据了解，目前国内750kV降压变在实际工程中应用案例较少，虽然设备厂家表示该类型产品在设计制造方面不存在问题，但目前尚无完全相同产品，也没有同类型产品运行业绩，产品选择需要谨慎。
2.3 装设发电机出口断路器的优缺点
2.3.1 装设发电机出口断路器的优点
1）能够快速切除故障，对发电机有保护作用；
2）在变压器发生故障时，能够切除发电机与变压器之间的联系，使发电机与故障变压器迅速隔离，防止发电机灭磁前仍连续不断的提供电弧电流，造成变压器遭受严重损坏；
3）提高机组保护的选择性；
4）避免机组启、停时厂用电源的切换，提高厂用电系统的可靠性；
5）利于机组同期或并网操作；
6）方便机组的试验、调试和维护；
7）对启/备变的可靠性要求降低。
2.3.2 装设发电机出口断路器的缺点
1）增加了故障点
发电机与主变之间串接发电机出口断路器后，发电机变压器回路的可靠性要比无发电机出口断路器时下降，发电机出口断路器故障或检修时将影响整个机组的运行。
2）变压器有载调压问题
主变压器既要满足倒送厂用起动、停机电源的要求，又需有升压变压器的功能，两种不同情况时主变压器高压侧母线的电压波动较大，为了保证厂用电动机起动时高压厂用母线的电压水平，主变或高厂变需采用有载调压型，有载调压开关本身结构较无载调压开关复杂，投资较大，而且频繁操作有可能发生故障，既增加了投资，也降低了可靠性，对机组的安全安全稳定运行带来一定的不利影响。
3）发电机出口断路器价格及运行维护的问题
经与设备厂家咨询了解，目前发电机出口断路器预算价格为100万美元（CIF到港价，不含进口税费及国内运输费用），设备本身投资较大，采购周期较长，备品备件的采购也不是非常方便，有可能因备品备件采购的不及时影响到整个机组的运行，另外也增加了维护工作量。
3方案对比
3.1启动/备用电源引接方案技术比较
1）启动/备用电源可靠性比较
方案一在正常启停机时由主变压器倒送电，不需要电源切换，而且利用一期已有110kV线路的冗余容量提供事故停机电源，可靠性较高。
方案二启/备电源由厂外110kV配电装置引接，与电厂送出线路没有直接联系，电源的独立性好，电源的可靠性较高，接线比较简单。启/备电源只有一回线与系统连接，启/备变通常为空载状态，带负荷运行的时间很少，但存在线路故障的可能性，当110kV线路故障（包括对侧停电）时，厂内将无启/备电源。
方案三启/备电源由厂内750kV母线倒送，电厂有两回750kV线路与系统连接，电源支撑点较多，电源可靠性较高，但是接线较复杂。
2）启动/备用变电源灵活性比较
方案一在电源切换时不存在相角差等问题，灵活性较好。
方案二启/备电源由厂外变电站110kV母线引接，因110kV启/备电源与本工程有一定距离，备用电源和厂用电源之间电压和相角都存在一定的差值，使厂用电切换的时间延长，并会增加切换时的冲击电流。考虑到该电厂一期已有相关运行经验，此方案的负面影响不会影响到备用电源的切换。
方案三不需外引备用电源，而由厂内750kV配电装置经两级降压引接，备用电源与正常工作的厂用电系统之间不存在电压和相角差，但厂用电切换时间因需要经过两级操作而延长。且方案三在检修时需要考虑因素较多，其设备维护量也较大，在停运断路器、变压器及其继电保护设备方面操作便利性上略逊于其他方案。
3）启动/备用变电源经济性比较
经过初步调研，三个方案中，方案二设备一次性投资最少，但考虑到征地、迁改等其它因素发生的费用，方案一与方案二初投资相当；方案一空载损耗最低，年度运行费用最低，综合比较，方案一投资最少。
4结论
在保证机组安全可靠、满足机组启动/备用电源要求的情况下，既要考虑节约建设投资，又要综合考虑减少以后的年运行费用，经过综合比较：方案一电源可靠、方式灵活，投资最低，宜优先选用。
参考文献
[1]《大中型火力发电厂设计规范GB50660-2011》中国计划出版社2011年．
[2]刘长晓，李飞．大型火电厂高压起动/备用变压器设置原则及容量选择的讨论．电源技术应用，2013（09）．
[3]姚红毅．事故状态安全停机及备用变压器容量设置．山西电力，2012（1）．
论文作者:赵万江
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/7
标签：电源论文; 变压器论文; 发电机论文; 断路器论文; 机组论文; 方案论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第2期论文;