600MW级机组电气主接线设计现状及特点

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６００ＭＷ级机组电气主接线　设计现状及特点　李京　，蒋晨惠　（１．北京三吉利能源股份有限公司，北京　１０００４４；２．中国电力建设工程咨询公司，北京　１０００１１）　摘要：本文根据近年来多个６００ＭＷ级以上容量等级的火电机组电气主接线设计方案，总结了这些机组　电气设计方案的特点，并提出了作者的观点。　关键词：６００ＭＷ机组；电气主接线；设计．　中图分类号：ＴＭ６２１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１－９９１３（２００６）０４—００５３—０４　Ｔｈｅ　Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍａｉｎ—ｗｉｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆ０ｒ　６００　ＭＷ　Ｇｒａｄｅ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｓｅｔｓ　ＬＩ　Ｊｉｎｇ　，ＪＩＮＧ　Ｃｈｅｎ—ｈｕｉ　（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｓａｎｊｉｌｉ　Ｅｎｇｅｒｇｙ　Ｓｔｏｃ　ｋ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４；　２．Ｃｈｉｎａ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｎｄ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｍａｉｎ—ｗｉｒｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　６００ＭＷ　ｇｒａｄｅ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｓｅｔｓ　ｒｅｃｅｎｄｙ　ｙｅａｒｓ　ａｎｄ　ａｄｖｉｃｅ　ｏｆ　ａｕｔｈｏｒ　ｏｆｆｅｒｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：６００ＭＷ　ｅ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｓｅｔｓ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｍａｉｎ－ｗｉｒｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎ．　１概述　随着电网容量的不断增大，６００ＭＷ机组电　厂的设计规模已达到４×６００ＭＷ、６×６００ＭＷ以　至于８×６００ＭＷ，虽然接人５００ｋＶ系统，但对　于主接线的接线型式、布置方式及启动／备用电　源的引接方式等都提出了更高的要求，因而出　现了更多的方案选择。笔者统计了２０００年一　２００５年超过５０个６００ＭＷ机组电厂的设计方案，　归纳近期６００ＭＷ机组电气专业主接线、备用电　源接线及主要设备选择的设计特点，介绍如下。　２电气主接线及布置　２．１主接线采用３／２接线　当单台发电机组容量选择６００ＭＷ时，除极　少数电厂采用２２０ｋＶ一级电压（如沙洲电厂）、　或采用２２０ｋＶ、５００ｋＶ两级电压（如定州电厂）　接人系统外，绝大多数电厂采用５００ｋＶ一级电　压接人系统。５００ｋＶ配电装置一般采用３／２接　线。３／２接线最常规的布置方式为３列式布置。　３列式布置具有布置紧凑、清晰、在进出线间隔　较少时占地面积最省等优点。但随着电厂设计　规模的增大，出现了设计规模达到４×６００ＭＷ、　６×６００ＭＷ以至于８×６００ＭＷ的电厂，机组与　线路的数量出现严重不匹配，出现了４进２出、　６进３出等接线。如果采用常规３列式布置方　式，则进出间隔的布置很难协调，不但占地面　积增加，原来布置清晰的特点也不明显了。而　且，由于机组增加，主厂房的长度增加，３列式　布置与主厂房的长度不对应，造成主厂房Ａ列　・收稿日期：２００６．０６．０８　作者简介：李京（１９５７一）男，北京人，高级工程师，从事发电厂电气设计、审查和咨询工作。　电力勘测设豺２　年０８月嚣４期　５３

　维普资讯 http://www.cqvip.com 鱼　塑　塑曳　圭　堡塑　垦焦点．　……………………………………………Ｉ臣重豳　Ｅ圈　外出线走廊布置困难等问题。特别是当工艺专　业优化循环水管道，将水塔布置在Ａ列外、或　采用直接空冷的机组，在Ａ列外布置空冷平台　时，如果３／２接线采用常规３列式布置方式，　将出现更多的问题。所以，近期设计采用３／２　接线的５００ｋＶ配电装置，广泛采用了平环（品　字型）布置方式和双列布置方式。这两种布置　方式的共同特点是母线在同一侧，类似与双母　线布置，开关在母线的另一侧，平环布置３个　断路器各占一个间隔的宽度，双列布置时，有２　个断路器占一个间隔的宽度，另１个断路器占１　个间隔的宽度。采用平环布置时，由于间隔拉　开，与主厂房的长度配合较好，特别当水塔布　置在Ａ列外、或直接空冷的机组在Ａ列外布置　空冷平台时，对节省整体的厂区占地面积，具　有明显的作用。同时，平环布置时，２台断路器　之间的进出线连接点在同一侧，当可靠性要求　需要进出线倒串时，仅需要调整进出线的挂线　点，没有占地及间隔排列的变化，非常方便。　双列布置与平环布置具有类似的特点，双　列布置的整体占地面积略小于平环布置，但整　体占地在进出线方向长度增加，延主厂房方向　宽度减少，但也基本与主厂房的长度相适应，　进线与出线配串配合灵活，双列布置还可采用　４／３接线型式。而且，当３／２接线采用双列布置　时，空出的一个断路器间隔可以布置出线电抗　器，进一步减少了整体占地面积。与平环布置　相比，双列布置更紧凑。双列布置与平环布置　时，两组母线在同一侧，对于启动／备用电源的　引接，还有特殊的优点，详见后述。　在一些直接空冷机组工程设计的方案比较　中，也曾出现过其他布置型式，如单列式布置、　一字型布置等。单列布置虽然也能较好地适应　主厂房的长度，但由于斜拉线线过多，布置不　简洁，因此应用很少。一字型布置在主厂房长　度方向更加延长，反而不能与主厂房适应，因　此也很少采用。　２．２主接线采用双母线接线　一般认为，在５００ｋＶ电压等级，主接线采　用３／２接线能较好地满足系统的可靠性要求。　但随着电网容量加大，系统短路容量迅速增加，　在华东电网许多区域的５０ｏｋＶ网络的短路容量　５４　电力受测设计２∞￡；年９Ｂ月第－５￣４期　已接近或超过５０ｋＡ，为限制短路容量，许多电　厂已被要求采用双母线接线，以便系统解环分　母线运行。现在看来，随着５０ｏｋＶ开关设备制　造质量的提高，国产设备，特别是国产合资品　牌的设备，其质量已达到或接近进口设备的质　量，而且，５００ｋＶ系统的网架结构在不断加强，　系统对各电源点的可靠性要求也逐步降低，使　得５００ｋＶ系统采用双母线接线也能满足可靠性　要求。相信在未来的发电厂设计中，采用双母　线接线的５００ｋＶ系统会越来越多。　２．３主接线采用两级电压接入系统　在河北南网的一些６００ＭＷ机组的电厂，采　用了２２０ｋＶ、５００ｋＶ两级电压接入系统，＃ｌ机　组接入２２０ｋＶ系统，＃２机组接入５００ｋＶ系统，　而２２０ｋＶ系统与５００ｋＶ系统在厂内不连，将来　扩建的机组继续接入５００ｋＶ系统。从接入系统　的角度，此接线方式可兼顾近期本地负荷和远　期外送负荷。从电厂本身，厂内有２２０ｋＶ电压　等级，有利于启动／备用电源的引接。缺点是本　期２台机组实际为发电机变压器线路组单元接　线，可靠性有所降低。　２．４主接线采用发电机出口装设断路器方案　发电机出口装设断路器，具有运行灵活、　采用电网倒送电启动、发电机故障无需厂用电　切换、切除及隔离机组故障迅速等显而易见的　特点。但发电机出口断路器目前只有ＡＢＢ、ＡＬ—　ＳＴＯＮ、日本三菱等少数外国公司能够生产，价　格昂贵，特别是６００ＭＷ容量等级的断路器，生　产厂家更少，在订货选择时缺少竞争对象。虽　然发电机出口装设断路器后，机组启动时通过　倒送电，不需要专用的启动电源，但机组的备　用电源还要设置，没有从根本上解决备用电源　的引接问题。而且，工艺专业在设备布置方面　大大压缩了主厂房的面积，导致发电机出口断　路器的设备布置更加困难。所以，在“大火规”　修编时，对是否装设发电机出口断路器争议较　大，最终确定了“容量为２００ＭＷ～３００ＭＷ的发　电机与双绕组变压器为单元连接时，在发电机　与变压器之间不应装设断路器、负荷开关或隔　离开关，但应有可拆连接点。技术经济合理时，　

容量为６００ＭＷ机组的发电机出口可装设断路器　维普资讯 http://www.cqvip.com ：６００ＭＷ级机组电气主接线设计现状及特点　．一一一一．一．一一一一．一．一一一．．．一．．．．．一．．一．．．Ｌ一．　一．．一．．一一．．．．．．．一．．．．．．．．．．．．．．．．．．一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　或负荷开关，此时，主变压器或高压厂用工作　变压器应采用有载调压方式”的条文。事实上，　经过几个６００ＭＷ机组电厂发电机出口装设断路　器的工程实践，在常规电厂机组上装设发电机　出口断路器，技术经济比较不甚合理。但随着　西气东输工程的实施，国家采用设备换技术的　方式，第一批打捆招标引进了２１台Ｆ级单轴燃　气联合循环机组，国内燃气联合循环机组电厂　的建设大规模展开。燃机电厂的特点时调峰运　行，启停频繁，在引进国外机组时，大部分国　外公司的参考设计推荐发电机出口装设断路器，　其理由为：１）机组频繁启停，每次启停无需切　换厂用电；２）燃机发电机机组均通过变频方式　启动，启动时发电机为电动机运行状态，如果　没有发电机出口断路器，发电机机端静态励磁　系统必须从厂用电提供电源，启动后再切换到　发电机机端，运行及操作均非常复杂；３）发电　机装设出口断路器后，断路器本身是封闭母线　连接的断开点，变频启动装置从此处通过隔离　开关和电缆接人非常简单，否则，隔离开关和　电缆直接连接到封闭母线上比较困难。因此，　目前设计的燃机发电机机组均装设出口断路器。　在多轴燃气联合循环机组中，燃机发电机也装　设出口断路器，而汽机发电机机组则按通常的　发电机变压器组单元接线不装发电机出口断　路器。　随着电厂规划容量的增加和主接线特殊型　式的出现，使发电机出口断路器的安装条件也　发生了变化，例如：如果电厂的规划容量为６×　６００ＭＷ或８×６００ＭＷ，本期建设４×６００ＭＷ机　组，则考虑每台机组装设发电机出口断路器，　且最终６—８台机组时，可仅考虑公用１台停机　变压器作为停机电源，停机变压器容量约为２５　—３５ＭＷ。机组的启动时，由５００ｋＶ系统通过主　变压器倒送电供给厂用电。此方案虽然装设发　电机出口断路器增加了投资，但最终６—８台机　组公用１台停机变压器，备用电源的投资大大　减少，与前面技术经济比较的结果将可能完全　相反。其他一些特殊的主接线型式，如扩大单　元接线、长距离的发电机变压器组单元接线、　跨区域电网送电，且从当地低一级电源引接启　动电源无法满足启动切换同步相位时，都具备　装设发电机出口断路器的技术条件，经过技术　经济比较后，都可能成为装设发电机出口断路　器理由。　３机组启动／备用电源的引接　６００ＭＷ机组通常采用５００ｋＶ电压接入系　统，由于厂网分开等原因，机组的启动／备用电　源的引接方式，成为影响主接线接线的重要因　素。目前有主要有以下三种方案。　３．１从电网２２０ｋＶ系统引接　机组采用５００ｋＶ一级电压接入系统，启动／　备用电源从电网２２０ｋＶ系统引接。这是最直接、　最简单的引接方式，采用此种方式，在目前厂　网分开的前提下，所考虑问题包括：２２０ｋＶ线　路的引接距离及对侧变电站间隔费用；从　２２０ｋＶ系统引接是否收取容量（基本）电费以　及容量电费的价格水平；厂内２２０ｋＶ升压站的　布置等。从技术角度，启动／备用电源从电网　２２０ｋＶ系统引接没有困难，从技术经济的角度，　基建初投资要考虑２２０ｋＶ线路投资（单回线路　约７０—１３０万　ｋｍ）；对侧变电站扩建间隔投　资（２４０万　间隔）；２２０ｋＶ线路二次系统投　资（包括调度、通信及保护）；本侧新建２２０ｋＶ　配电装置投资（平均２００万　间隔）及启动／　备用变压器投资等，运行费用要考虑本地区的　供电容量电费（国内一般水平为１４—１８　月／　ｋＶＡ）、电量电费及２２０ｋＶ线路的运行检修维护　费用等。在上述需要考虑的问题中，基建投资　变得相对次要，而长期运行中的容量电费，成　为影响此方案成立的关键。例如：考虑２２０ｋＶ　线路距离为１０ｋｍ单回线，本侧新建２２０ｋＶ配电　装置为单母线（１线２变１ｔｒＩ＇），则基建投资为　（线路＋对侧扩建间隔＋二次系统＋本侧新建间　隔）。　１０ｋｍ×７０—１３０万　己／ｋｍ＋１×２４０万　亡／Ｉ司　隔＋３００万元（二次系统）＋４×２００万　间隔　＝２０４０—２６４０万元；　１０年长期运行中的容量电费为（启动／备用　变压器容量按６０ＭＷ计）：６００００ｋｗ×１４—１８元／　月／ｋＶＡ×１２月×１０年＝１００８０—１２９６０万元＝　１．００８—１．２９６亿元，平均每年１００８—１２９６万元。　仅容量电费一项，对于电厂来讲，就将是　电力勘测设计２０９ｇ：￣　ｏ￣ｆ－Ｊ第４期　５５