增强机组保安电源稳定性技术分析及可行性行性研究

增强机组保安电源稳定性技术分析及可行性行性研究项目执行情况总结报告国电投周口燃气热电有限公司二〇一九年十二月目录1.研究背景 32.研究目标 33.研究内容 44.本项目技术路线 45.本项目研发进程 86.项目所取得的研究成果 77.项目组织实施 8

1.研究背景对大容量发电机组，当电网发生事故或其他原因致使厂用电源中断时，为确保在厂用中断状态下能够安全停机，设置事故保安电源，以保证重要负荷的连续供电，如汽轮机（燃气轮机）盘车、顶轴油泵电源、交流润滑油泵电源等。随着电网的发展，电源点布置的优化，输电线路通道限制等原因，造成各个发电厂联络线路数量减少已基本形成发电厂单塔双回路出线的形式，造成全厂全停的几率增大，安全停机问题尤为突出，保安电源的可靠性越发重要。周口燃机项目原设计方案按机组全年供热、单台机组连续运行设计，电气一次按照单塔双回路出线、无起备变设计。如出线线路故障导致厂用电失电且柴油发电机重启失败的情况下不能保证安全停机，可能导致发生重大设备损坏事故;线路检修或事故导致两条线路全停时无法保证正常办公、生活用电和调度通信电源。周口燃机现有运行方式为两台机组停运时必须保证有一台燃机主变通过高厂变倒送电保证厂用电，单机运行时须有另外一台燃机主变通过高厂变倒送电保证运行机组的备用电源。由于供热外部环境变化，机组运行方式发生重大改变，同时受到限电的影响，按原有电厂设计方案，机组采用主变-高厂变倒送电的方式，主变及高厂变变压器损耗，使得周口燃机电厂与同容量机组相比，厂用电率偏高，损失电量电费成本较高。2.研究目标1）提高厂用电的可靠性。如果事故情况下厂用电失电以及柴油发电机启动失败情况下，应急备用电源可靠投入，防止因厂用电失电导致重大设备损坏事故，保证机组安全停机。2）减少生产期运维费用。在两台机组停运时，两台燃机主变压器可全停，用施工电源带重要负荷和办公、生活电源；一台机组起停调峰时另外一台燃机主变停运，可用施工电源做应急备用电源。3）降低厂用电率。4）减少因线路停电增加额外成本。如果线路检修或者故障情况导致全厂停电，全厂保安电源、通信调度电源、办公生活电源全部失去，需采取其他措施保障供电，减少额外成本。3.研究内容周口燃机2×300MW燃机发电机+2×150MW汽轮发电机均以发－变组单元接线接入厂内220kV配电装置。机组均以发电机—变压器组接入厂内的220kV配电装置，电厂出线2回，同一杆塔送出，接入距电厂约2km的水寨220kV变电站的220kV配电装置。厂内220kV配电装置采用单母线分段接线，设专用分段断路器。燃机发电机出口装设断路器，汽轮发电机出口不装设断路器。不设置单独的起动/备用变压器，两台机厂用母线互联作停机备用。每台燃机及汽机机组设1台高压厂用工作变压器，变压器电源由燃机发电机出口断路器外侧引接。每台机组设两段6kV工作母线，向本单元燃机及汽机机组厂用负荷供电，6kV工作母线电源从高厂变低压侧引接。每台机组设置两段保安电源PCA、PCB，每台机组设置一台800kW柴油发电机组作为事故保安电源。每台燃轮机组配置一套容量为60kVA、50Hz、三进单出的交流不停电电源系统（UPS）。每台汽机机组配置一套容量为80kVA、50Hz、三进单出的交流不停电电源系统（UPS）。本项目方案为拆除公司原有施工变压器，在原有施工电源位置增加一台箱式2000kVA变压器，利用原有基建施工电源接入电网。在#1、2机保安段各新增开关柜一台共四台，厂前区配电段新增开关柜一台，升压站MCC增加开关柜一台。本项目就该方案的安全性、经济性两个方向进行研究论证。4.本项目技术路线本项目实施分为3个阶段：第1阶段：项目调研和论证。通过对国内类似电气一次系统设计电厂调查，2018年某电厂因厂用电失电柴油机启动失败造成设备损坏事故发生。广泛听取电气专业设计人员、调试试验人员意见，增加应急电源确有必要。第2阶段：系统初步设计和费用概算测算。一、电气一次部分原有施工电源位置增加一台箱式2000kVA变压器，利用原有基建施工电源接入电网。在#1、2机保安段各新增开关柜一台共四台，厂前区配电段新增开关柜一台，升压站MCC增加开关柜一台。（见附图1）表1.1箱式变压器负荷计算表序号名称额定功率(kW)连接台数运行台数工作容量(kW)1#1机保安电源663.911663.92#2机保安电源599.911599.93厂前区段459114594升压站MCC120111205工程楼负荷12011120∑P(1~5)1962.8Sjs=0.7∑P（kVA）1374选择2000kVA的箱式变压器,满足要求二、电气二次部分1、直流系统两台机组保安段4个进线开关、厂前区PC段和升压站MCC进线2个开关为框架式开关，需直流DC110V电源操作，由#1和#2机保安段PC用直流分盘、厂前区PC段用直流分盘、升压站DC110V直流盘分别向各开关供电，直流回路有足够的备用回路，新增加的负荷不影响直流系统的稳定和蓄电池的大小。2、控制.保护.信号系统箱式变压器内所有开关均为就地柜上操作，不进DCS。两台机组保安段4个进线开关采取DCS手动合闸方式，并单独操作，与其他开关没有自动投切逻辑关系，DCS仅送开关信号和合跳命令，厂前区PC段和升压站MCC进线2个开关采用就地开关柜上手动合跳闸方式。保安段4个进线开关采取DCS手动合闸时，在DCS中应有先检测此段保安段其它进线开关均在跳开位置或母线无电压时才允许合闸。#1和#2机已有电气DCS机柜有相应的备用点可以满足上述开关进DCS的功能要求，不需增加新的DCS测点机柜。3、关口计量点设在电网10kV出线侧，厂内箱式变压器内高压侧设电度表，此表计仅作为电厂侧观测对比关口表之用；箱式变压器内低压侧设电流表，出线开关设电流表。两台机组保安段4个进线开关、厂前区PC段和升压站MCC进线2个开关出线，就地开关柜上均设6kV馈线综合保护；除保安段4个进线开关电流由综合保护AI送至DCS外，其它所有表计采用就地显示，不进DCS。10kV进线保护采用跌落保险，厂内箱式变压器内配相应的设备保护，由箱变厂家完成。三、经济性分析测算本工程经济性体现在节省机组备用期间电量损耗，减少购电费用。根据周口燃机备用期间用电量情况，分为以下两种情况：1）按年度发电量5～10亿度预测，双机停运时间比较长，预计一年将有150～200天时间减少一台燃机主变和一台高厂变运行。燃机主变空载损144.29kW，2000kW负载损耗149.7kW。高厂变空载损耗20.7kW，2000kW负载损耗28.35kW。燃机主变两组风扇+油泵功率15kW，负载2000kW时一台燃机主变倒送电总的功率损耗193.05kW。一年可节约用电694980～926640度，按每度电0.7元（含税）计算，每年可节约购电费64.9～81.1万元。本工程静态投资为668万元（减去电缆桥架和控制电缆），将每年可节约购电费64.9～81.1万元视为项目投资年收益，则8～10年可回收全部投资。2)根据气量气价情况，冬季采暖季因气价高且气量不足的情况下双机全停，至少有150天时间双机全停。一年可节约用电694980度，每年可节约购电费48.6万元。本工程静态投资为668万元（减去电缆桥架和控制电缆，利用基建剩余材料），每年可节约购电费48.6万元视为项目投资年收益，14年可回收全部投资。3）按一年节约用电694980～926640度计算，可降低厂用电率0.3到0.5个百分点。第3阶段：实施阶段：目前该项目已通过可行性设研究，由河南省电力勘测设计院出具可研设计总报告并报河南公司，方案和可研报告得到河南公司认可。根据公司经营情况和河南公司整体考虑，本项目暂不实施，待条件成熟时实施。5.本项目研发进程第一阶段，本项目于2019年1月立项，研究调研周期：2019年1月-2019年5月。第二阶段，系统初步设计和费用概算测算周期：2019年6月-2019年8月,8月份河南省电力勘测设计院出具可研设计总报告。第三阶段，项目实施阶段：本项目暂不实施，待条件成熟时实施。6.项目所取得的研究成果本项目所取得的阶段性成果如下：通过项目调研和论证，项目已通过可行性设研究，由河南省电力勘测设计院出具可研设计总报告。项目