300MW空冷发电机组最优电气主接线方式的探索

1、300MW空冷发电机组最优电气主接线方式的探索粱兵北京龙源冷却技术有限公司ABSTRACT The main electrical wiring mode is one important part of the air cooling electrical system,selecting the best main electrical wiring mode is a simple and economic solution to harmonic problems for the air cooling system that widely using converters . Thi

2、s article lists three kinds of the main electrical wiring programs those are commonly used in 300MW unit,through the analysis and comparison of the harmonic suppression capability、the reliability、the flexibility and the economy of the three programs,to select the best main wiring mode.摘要 空冷电气主接线方式是空

3、冷电气系统的重要部分，选择最优的电气主接线方式是针对空冷系统大量使用变频器的一种简单经济的解决谐波问题的方法。本文列出三种300MW机组目前最常用的空冷系统电气主接线方案，通过对其抑制谐波的能力，及其本身的可靠性、灵活性、经济性的分析比较，选出最优主接线方案关键词：电气主接线 变频器 谐波 可靠性 灵活性 经济性1 引言发电厂空冷技术是一种节水型火力发电技术，是火力发电厂节水的有效途径，一般可节水65%以上。电气系统是空冷系统的重要组成部分，其主要包括：电气一次接线系统、电气二次接线系统、电气配电间布置、防雷接地系统、照明检修系统等。对于每台空冷机组，在空冷岛低压厂用电系统中，根据空冷风机的数

4、量不同和布置方式的区别配置不同个数的空冷干式变压器和低压PC工作母线，每台空冷风机配置一台低压变频器。每段低压PC母线段带多台132KW(或110KW)低压变频器，在空冷岛直接空冷系统中，风机使用变频器可以节约厂用电，减小散热器面积，使散热器周围的空气动力场均匀，但同时由于变频器产生的谐波会对电源造成污染，而且众多的变频器产生的谐波相互叠加，比较复杂，也会影响电动机及控制保护设备的安全运行，谐波严重时可能导致设备绝缘发热损坏，系统内部或外部的控制保护设备的拒动或误动，尤其是对电子设备会产生较大危害。正确选择空冷系统电气主接线形式，可有效抑制谐波，提高空冷电气系统稳定性，节约能源减少投资。2 三

5、种主接线方案优劣分析方案一：每台机组设3台空冷工作变压器，设1台备用变压器，联结组别均为D,yn11，采用明备用方式。变压器容量选用2000kVA。本方案为传统接线配置，保护配置简单。较早投运的空冷电厂多采用此方案，近期投运的项目有国电榆次热电厂2×330MW机组。方案二：每台机组设4台空冷工作变压器，联结组别2台为D,yn11、2台为Y,yn0，不同连接组别的2台工作变压器接于同一母线段。相同连接组别的变压器互为暗备用。变压器容量选用2500kVA。每台机组设4段380/220V低压工作母线段，其中A、C段，B、D段互为备用。目前正在建造的项目有国电长治热电有限公司2×3

6、30MW机组。方案三：每台机组设2台空冷工作变压器，设1台备用变压器，变压器均为干式整流变压器，联结组别均为D,y11，d0，采用明备用方式。变压器容量选用2500/1250/1250kVA。每台机组设4段380/220V低压工作母线段，其中相同联接组别的工作段与备用段连接。目前正在建造的项目有国投伊犁热电（2×330MW）机组。图1 方案一空冷系统电气主接线图 图2 方案二空冷系统电气主接线图图3 方案三空冷系统电气主接线图 图4 12脉波整流电路原理接线图此三种电气主接线方案是目前空冷系统最常见的电气主接线接法，下面通过列表对照的方式对其抑制谐波的能力及其本身的可靠性、灵活性、经

7、济性的分析比较，选出最优主接线方案。接线方案谐波分析高压侧低压侧方案一无法满足国家规定的谐波标准无法满足国家规定的谐波标准方案二满足国家规定的谐波标准无法满足国家规定的谐波标准方案三满足国家规定的谐波标准满足国家规定的谐波标准表一 空冷系统电气主接线方案抑制谐波能力对照表方案一中所有空冷变压器均采用D,yn11接线形式，可有效抑制3n次谐波，但对于高压侧影响较大的5、7次谐波仍无法有效抑制，故高低压侧均不符合要求，此种方法需加装有源滤波器和无源滤波器，方能符合国标要求。方案二对于每段6kV母线，都有一台D,yn11和一台Y,yn0变压器在工作中，在高压侧形成30度相角差，可以将谐波分量中的5、

8、7次谐波（高次谐波的主要成分）滤除掉，高压侧满足国家标准的要求，但低压侧仍无法满足国家标准的要求，需加装有源滤波器。方案三选用干式整流变压器，连接组别为D,y11,d0，变压器两低压分支间存在30度相角差，形成12脉整流回路，正常运行时两段分支上相同负荷变频器产生的5、7，17、19次谐波就可以相互抵消，能很好的降低高次谐波对高压侧的影响，对低压侧母线的谐波也有一定的抑制作用，此时在变频器上下口分别加装输入输出电抗器可有效抑制谐波，低压侧不需加装有源滤波器。（见图四）接线方案接线方案可靠性、灵活性分析方案一采用单母线分段接线方式，变压器高低压侧均装设断路器。一台工作变压器因故障退出运行时，备用

9、变压器自动投入，保证机组能够连续平稳运行如故障为400V母线三相短路，则备用低压进线开关无法合闸，此时空冷岛三分之一的风机负载退出运行，相应汽轮机负荷减少17.6%。方案二采用单母线分段接线方式，变压器高低压侧均装设断路器。不装设备自投装置，以避免事故范围扩大，当一段PC进线电源失去后，经运行人员现场检查后，方可投入备用变压器。当一台变压器因故障退出运行时，相应高压侧母线谐波分量增大。此时空冷岛四分之一的风机负载退出运行，相应汽轮机负荷减少4%。方案三采用单母线分段接线方式，变压器高低压侧均装设断路器。一台工作变压器故障退出运行时，备用变压器自动投入，由备用变压器投入工作，保证机组能够连续平稳

10、运行表二 空冷系统电气主接线方案可靠性、灵活性对照表由于三种方案均有有效地备用装置，故三种方案均能保证机组连续平稳运行，由于方案二不装设备自投装置故灵活性稍逊于方案一和方案三。接线方案变压器（台） 开关柜（面）占地面积（平方米）变压器损耗（KW）有源滤波器(台)方案一4 10231643方案二4 6200864方案三3 8189410表三 空冷系统电气主接线方案经济性对照表（三个方案的数据依次取自国电榆次热电厂2×330MW机组。国电长治热电有限公司2×330MW机组。国投伊犁热电2×330MW机组。）方案一和方案二在每段低压母线段安装1台200A的有源滤波器即能

11、较好的解决谐波的影响，但每台价格在50万左右，投资较大。方案三在变压器数量、占地面积、变压器损耗方面均占有一定优势，尤其此种方案不许装设有源滤波器更大大减少投资。3 结论由于方案三的变压器连接方式在低压侧形成12脉整流回路，能有效抑制电网中危害较大的5、7次，17、19次谐波，且在灵活性和经济性方面占有一定优势，故每台机组设2台干式整流工作变压器，设1台备用变压器，联结组别均为D,y11，d0，采用明备用方式的接线方案是三种接线方案中的最优主接线方案。参 考 文 献1 顾学宏 刘丽影 1000MW超超临界空冷机组厂用电系统谐波分析J 长春 东北电力设计院20102 熊信银 发电厂电气部分M 北京 四川联合大学 20043 张文斌 勒希 12脉波整流电路MATLAB-Simulink 仿真及谐波分析J 上海 上海大学20074 高逸峰 张九根 徐靓 变电所电气主接线可靠性分析J 南京 南京工业大学