大机组火电厂高压厂用电接线方式的简析

大机组火电厂高压厂用电接线方式的简析摘要：介绍了大机组火力发电厂高压厂用电接线，比较了6kV，短路电流50kA和10kV，短路电流40kA两种方式的经济性，也比较了厂区是否设置公用段的经济性。关键词：高压厂用电；短路电流；公用段1、大机组火力发电厂高压厂用电接线的原则根据DL/T5153-2014《火力发电厂厂用电设计技术规程》的规定：火力发电厂可采用3kV、6kV、10kV作为高压厂用电系统的标称电压。高压厂用电电压等级的选取应遵循以下原则：（1）在高压厂用电接线形式相同的前提下，宜选择可以使高压厂用母线短路水平更低的电压等级，以便选用较低开断水平的开关设备；（2）在高压厂用电接线形式相同、高压厂用母线短路水平相同的前提下，宜选择较低的高压厂用电电压等级，以便选用较低绝缘要求的厂用电设备。单机容量为600MW级及以上的机组，每台机组的高压厂用电母线不应少于2段，并将双套辅机的电动机分接在2段母线上。2、大机组火力发电厂机组高压厂用电接线方案2.1高压厂用电接线方案高压厂用电系统接线方案选择的首要目的，是要在保证厂用电系统可靠性的前提下，节省厂用电设备的初期投资、运行维护和相应的备品备件费用。从电气接线设计的角度，这就要求与工艺设备配置原则相适应，合理简化接线、减少冗余配置，在厂用电设备的数量、容量、运行参数选择等方面，做到更加经济合理。目前600MW级及以上的机组采用各种降低厂用电的方式后，仅需设置一台分裂变即可满足厂用电的需求。以某新建2×660MW燃煤机组为例，经负荷统计计算后，每台机组设置一台容量为60/35-35MVA的高厂变（分裂变），机组的高压厂用电接线有以下两种方案：（1）方案一：采用6kV一级电压，每台设置一台高厂变（分裂变），每台机组设置2段6kV工作母线段，电源分别引自分裂变的两个分裂绕组；2台机组设置一台启备变，短路电流水平控制在50kA，冲击电流峰值控制在125kA以内。接线示意图如图2-1。图2-1

6kV接线方案示意图（2）方案二：采用10kV一级电压，每台设置一台高厂变（分裂变），每台机组设置2段10kV工作母线段，电源分别引自分裂变的两个分裂绕组，2台机组设置一台启备变，短路电流水平控制在40kA，冲击电流峰值控制在100kA以内。接线示意图如图2-2。图2-2

10kV接线方案示意图2.2短路电流计算和设备选择原则计算两种方案的短路电流、电动机起动时厂用母线电压范围，计算结果见表2-1：表2-1短路电流及起动母线电压计算表序号项目方案一方案二6kV工作段10kV工作段1短路电流周期分量有效值（kA）45.9832.952短路冲击电流峰值（kA）118.2286.513最大单台电流起动时母线电压（%）79.2186.374高低压母线串联自起动时母线电压（%）86.8493.01由表2-1可知，采用2种方案，电动机的起动电压均满足DL/T5153-2014《火力发电厂厂用电设计技术规程》中的要求；但是方案一6kV母线段的设备需满足短路电流水平和短路冲击电流水平50/125kA的要求，方案二10kV母线段的设备仅需满足短路电流水平和短路冲击电流水平40/100kA的要求。方案一的短路电流水平需按50kA控制，回路铜芯电缆的最小热稳定截面需满足不小于120mm2的要求；方案二的短路电流水平可按40kA控制，回路铜芯电缆的最小热稳定截面需满足不小于95mm2的要求。2.3方案投资比较以上两种方案的设备投资比较的原则如下：（1）仅列出设备价格，设备价格参考《火电工程限额设计参考造价指标》；（2）经统计本工程同功率的10kV电动机与6kV电动机的差价总计约437万元；（3）高压厂用电源采用共箱封闭母线；（4）暂不考虑设备的安装、维护等费用。按照以上原则，两种方案的设备投资比较见表2-2。表2-2接线方案的设备投资比较（万元）序号设备方案一方案二参数数量单价总价参数数量单价总价1高厂变60/35-35MVA,20/6.3-6.3kV2台45090060/35-35MVA,20/10.5-10.5kV2台4509002启备变60/35-35MVA,230/6.3-6.3kV1台55055060/35-35MVA,230/10.5-10.5kV1台5505503低厂变6kV25台/73810kV25台/7384共箱母线4000A，50kA560m0.77431.22500A，40kA560m0.48268.85高压进线柜4000A，50kA8面201602500A，40kA8面12966高压进线PT柜50kA8面4.636.840kA8面4.636.87母线PT柜50kA6面4.627.640kA6面4.627.68高压短路器柜1250A，50kA77面129241250A，40kA77面96939高压FC柜50kA63面956740kA63面850410电缆6kV50km31.9159510kV50km25.7128511高压电机差价437总计5929.65536.2差额-393.4由表2-2可知，方案一比方案二投资高出393.4万元，因此推荐方案二。3、厂区公用段设置比较由于大机组辅助厂房及公用负荷的高压电机较多，在厂区是否设置公用段就会不同的效果，故厂区公用段的设置有以下两种方案：方案A：厂区设置10kV公用段（A、B段），为离主厂房较远的高压负荷供电。方案B：厂区不设置10kV公用段，所有高压负荷均由主厂房工作段供电。两个方案的设备投资比较如表3-1。表3-1厂区公用段接线方案的设备投资比较（万元）序号设备方案A方案B数量单价总价数量单价总价1高压进线开关柜4面9520902高压母线PT柜2面4.6904.603高压断路器柜7面9637面9634高压FC柜15面812015面81205高压电缆差额12km//31km/390总计244573差额+329由表3-1可知，方案A设置厂区10kV公用段，虽然增加了进线柜和母线PT柜的投资，但高压电缆比方案B节约约390万，其总投资节约约329万。而且设置厂区公用10kV段，当机组停机检修时，厂区10kV段可以自动切换至另外一台机组供电，保证了公用负荷供电的可靠，故推荐方案A，在厂区设置公用段。4、总结单机容量为600MW级及以上的机组，一般厂内仅需设置一台分裂变即可满足厂用电的需求，每台机组的高压厂用电工作母线设置2段；当高压厂用电电压等级采用6kV，短路电流水平不能控制在40kA以内时