增強機組保安電源穩定性技術分析及可行性行性研究項目執行情況總結報告國電投周口燃氣熱電有限公司二〇一九年十二月目錄1.研究背景 32.研究目標 33.研究內容 44.本項目技術路線 45.本項目研發進程 86.項目所取得的研究成果 77.項目組織實施 8

1.研究背景對大容量發電機組，當電網發生事故或其他原因致使廠用電源中斷時，為確保在廠用中斷狀態下能夠安全停機，設置事故保安電源，以保證重要負荷的連續供電，如汽輪機（燃氣輪機）盤車、頂軸油泵電源、交流潤滑油泵電源等。隨著電網的發展，電源點布置的優化，輸電線路通道限制等原因，造成各個發電廠聯絡線路數量減少已基本形成發電廠單塔雙回路出線的形式，造成全廠全停的幾率增大，安全停機問題尤為突出，保安電源的可靠性越發重要。周口燃機項目原設計方案按機組全年供熱、單臺機組連續運行設計，電氣一次按照單塔雙回路出線、無起備變設計。如出線線路故障導致廠用電失電且柴油發電機重啟失敗的情況下不能保證安全停機，可能導致發生重大設備損壞事故;線路檢修或事故導致兩條線路全停時無法保證正常辦公、生活用電和調度通信電源。周口燃機現有運行方式為兩臺機組停運時必須保證有一臺燃機主變通過高廠變倒送電保證廠用電，單機運行時須有另外一臺燃機主變通過高廠變倒送電保證運行機組的備用電源。由于供熱外部環境變化，機組運行方式發生重大改變，同時受到限電的影響，按原有電廠設計方案，機組采用主變-高廠變倒送電的方式，主變及高廠變變壓器損耗，使得周口燃機電廠與同容量機組相比，廠用電率偏高，損失電量電費成本較高。2.研究目標1）提高廠用電的可靠性。如果事故情況下廠用電失電以及柴油發電機啟動失敗情況下，應急備用電源可靠投入，防止因廠用電失電導致重大設備損壞事故，保證機組安全停機。2）減少生產期運維費用。在兩臺機組停運時，兩臺燃機主變壓器可全停，用施工電源帶重要負荷和辦公、生活電源；一臺機組起停調峰時另外一臺燃機主變停運，可用施工電源做應急備用電源。3）降低廠用電率。4）減少因線路停電增加額外成本。如果線路檢修或者故障情況導致全廠停電，全廠保安電源、通信調度電源、辦公生活電源全部失去，需采取其他措施保障供電，減少額外成本。3.研究內容周口燃機2×300MW燃機發電機+2×150MW汽輪發電機均以發－變組單元接線接入廠內220kV配電裝置。機組均以發電機—變壓器組接入廠內的220kV配電裝置，電廠出線2回，同一桿塔送出，接入距電廠約2km的水寨220kV變電站的220kV配電裝置。廠內220kV配電裝置采用單母線分段接線，設專用分段斷路器。燃機發電機出口裝設斷路器，汽輪發電機出口不裝設斷路器。不設置單獨的起動/備用變壓器，兩臺機廠用母線互聯作停機備用。每臺燃機及汽機機組設1臺高壓廠用工作變壓器，變壓器電源由燃機發電機出口斷路器外側引接。每臺機組設兩段6kV工作母線，向本單元燃機及汽機機組廠用負荷供電，6kV工作母線電源從高廠變低壓側引接。每臺機組設置兩段保安電源PCA、PCB，每臺機組設置一臺800kW柴油發電機組作為事故保安電源。每臺燃輪機組配置一套容量為60kVA、50Hz、三進單出的交流不停電電源系統（UPS）。每臺汽機機組配置一套容量為80kVA、50Hz、三進單出的交流不停電電源系統（UPS）。本項目方案為拆除公司原有施工變壓器，在原有施工電源位置增加一臺箱式2000kVA變壓器，利用原有基建施工電源接入電網。在#1、2機保安段各新增開關柜一臺共四臺，廠前區配電段新增開關柜一臺，升壓站MCC增加開關柜一臺。本項目就該方案的安全性、經濟性兩個方向進行研究論證。4.本項目技術路線本項目實施分為3個階段：第1階段：項目調研和論證。通過對國內類似電氣一次系統設計電廠調查，2018年某電廠因廠用電失電柴油機啟動失敗造成設備損壞事故發生。廣泛聽取電氣專業設計人員、調試試驗人員意見，增加應急電源確有必要。第2階段：系統初步設計和費用概算測算。一、電氣一次部分原有施工電源位置增加一臺箱式2000kVA變壓器，利用原有基建施工電源接入電網。在#1、2機保安段各新增開關柜一臺共四臺，廠前區配電段新增開關柜一臺，升壓站MCC增加開關柜一臺。（見附圖1）表1.1箱式變壓器負荷計算表序號名稱額定功率(kW)連接臺數運行臺數工作容量(kW)1#1機保安電源663.911663.92#2機保安電源599.911599.93廠前區段459114594升壓站MCC120111205工程樓負荷12011120∑P(1~5)1962.8Sjs=0.7∑P（kVA）1374選擇2000kVA的箱式變壓器,滿足要求二、電氣二次部分1、直流系統兩臺機組保安段4個進線開關、廠前區PC段和升壓站MCC進線2個開關為框架式開關，需直流DC110V電源操作，由#1和#2機保安段PC用直流分盤、廠前區PC段用直流分盤、升壓站DC110V直流盤分別向各開關供電，直流回路有足夠的備用回路，新增加的負荷不影響直流系統的穩定和蓄電池的大小。2、控制.保護.信號系統箱式變壓器內所有開關均為就地柜上操作，不進DCS。兩臺機組保安段4個進線開關采取DCS手動合閘方式，并單獨操作，與其他開關沒有自動投切邏輯關系，DCS僅送開關信號和合跳命令，廠前區PC段和升壓站MCC進線2個開關采用就地開關柜上手動合跳閘方式。保安段4個進線開關采取DCS手動合閘時，在DCS中應有先檢測此段保安段其它進線開關均在跳開位置或母線無電壓時才允許合閘。#1和#2機已有電氣DCS機柜有相應的備用點可以滿足上述開關進DCS的功能要求，不需增加新的DCS測點機柜。3、關口計量點設在電網10kV出線側，廠內箱式變壓器內高壓側設電度表，此表計僅作為電廠側觀測對比關口表之用；箱式變壓器內低壓側設電流表，出線開關設電流表。兩臺機組保安段4個進線開關、廠前區PC段和升壓站MCC進線2個開關出線，就地開關柜上均設6kV饋線綜合保護；除保安段4個進線開關電流由綜合保護AI送至DCS外，其它所有表計采用就地顯示，不進DCS。10kV進線保護采用跌落保險，廠內箱式變壓器內配相應的設備保護，由箱變廠家完成。三、經濟性分析測算本工程經濟性體現在節省機組備用期間電量損耗，減少購電費用。根據周口燃機備用期間用電量情況，分為以下兩種情況：1）按年度發電量5～10億度預測，雙機停運時間比較長，預計一年將有150～200天時間減少一臺燃機主變和一臺高廠變運行。燃機主變空載損144.29kW，2000kW負載損耗149.7kW。高廠變空載損耗20.7kW，2000kW負載損耗28.35kW。燃機主變兩組風扇+油泵功率15kW，負載2000kW時一臺燃機主變倒送電總的功率損耗193.05kW。一年可節約用電694980～926640度，按每度電0.7元（含稅）計算，每年可節約購電費64.9～81.1萬元。本工程靜態投資為668萬元（減去電纜橋架和控制電纜），將每年可節約購電費64.9～81.1萬元視為項目投資年收益，則8～10年可回收全部投資。2)根據氣量氣價情況，冬季采暖季因氣價高且氣量不足的情況下雙機全停，至少有150天時間雙機全停。一年可節約用電694980度，每年可節約購電費48.6萬元。本工程靜態投資為668萬元（減去電纜橋架和控制電纜，利用基建剩余材料），每年可節約購電費48.6萬元視為項目投資年收益，14年可回收全部投資。3）按一年節約用電694980～926640度計算，可降低廠用電率0.3到0.5個百分點。第3階段：實施階段：目前該項目已通過可行性設研究，由河南省電力勘測設計院出具可研設計總報告并報河南公司，方案和可研報告得到河南公司認可。根據公司經營情況和河南公司整體考慮，本項目暫不實施，待條件成熟時實施。5.本項目研發進程第一階段，本項目于2019年1月立項，研究調研周期：2019年1月-2019年5月。第二階段，系統初步設計和費用概算測算周期：2019年6月-2019年8月,8月份河南省電力勘測設計院出具可研設計總報告。第三階段，項目實施階段：本項目暫不實施，待條件成熟時實施。6.項目所取得的研究成果本項目所取得的階段性成果如下：通過項目調研和論證，項目已通過可行性設研究，由河南省電力勘測設計院出具可研設計總報告。項目