9F级燃机电厂电气设计特点

9F级燃机电厂电气设计特点E l ect r i c D es i gn C har a ct er i st i cs of Li que f i ed N at ur a l G as Pow er Pl a ntf or9F C l a ss G as—s t e am T ur bi ne C om bi ne d C ycl e U ni t s张岩(福建省电力勘测设计院，福建福州350003)摘要：阐述了东方电气集团与日本三菱联合生产的9F级燃机电厂电气主接线特点．主要电气设备的选型及布置．厂用电系统接线方案与设备的选择，指出r与火电厂电气设计的不同点。

关键词：9F级燃气一蒸汽联合循环机组；电气设i t-；特点‘变频启动装置(SF C)；发电机出口断路器(G C B)；电气包中图分类号：TM645}TM611．3l文献标识码：B文章编号：1009—5306(2008)05—0023—04目前9F级燃机电厂设计的数量较少．不同时期各个设计院对同一主机厂家以及同一个设计院对不同主机厂家设计各有特点，本文主要介绍东方电气集团与日本三菱联合生产的9F级燃机电厂电气设计特点。

19F级燃机电厂电气主接线特点本工程建设4台9F级350M w燃气一蒸汽联合循环机组．所有发电机组均以500kV电压送出，新建500kV出线2回、主变压器(以下简称主变)进线4回、高压备用变压器(以下简称高备变)进线1回。

500kV配电装置采用3／2断路器接线。

1号机组与出线组成完整串，2号机组与另一出线组成完整串，3号机组与4号机组组成完整串，高备变电源采用500kV单个断路器接于1条母线(电气主接线见图1．其中高压厂用变压器简称高厂变)。

1．】发电机出口及励磁电源接线为了适应燃机频繁启动的要求。

燃机电厂发电机出口一般均装设发电机出口断路器(G C B)。

每台发电机出口均采用发电机一变压器组单元接线，发电机至主变采用离相封闭母线；每台机组设l台双绕组高厂变，经厂用分支支接于主变低压侧与G C B之间的离相封闭母线回路上。

发电机出线端经离相封闭母线先接至G C B，再从G C B经离相封闭母线接至主变低压侧。

收稿日期：2008。

08—11作者简介：张岩(1965～)，女．高级工程师。

从事电气设计工作。

发电机采用静态自并励励磁．励磁电源由励磁变降压、整流后供给，励磁变高压侧接在发电机出口(某些9F级燃机电厂也可能接在高压厂用母线)，启励电源取自6kV母线。

1．2发电机启动电源的设置及接线单轴燃气一蒸汽联合循环机组在发电之前需要一个启动过程．启动方式一般采用：通过静态变频启动装置SF C给发电机供电。

在燃气轮机启动期间将发电机当作电动机运行来实现联合循环机组的启动。

全厂设置静态变频启动装置的台数取决于电网对机组的调度方式，特别是对机组逐台启动的时间以及启动装置的技术性能等各方呵的要求。

由于静态变频启动器价格昂贵、运行时间短(仅在启动过程中使用)．若每台机配置1台静态变频启动器将会增大投资，考虑到燃气蒸汽联合循环机组启动时间短，根据已有的运行经验：静态变频启动器可靠性较高、故障率低且采用模块化设计，即使出现故障，维修时间也较短，通过灵活的接线方式，不会影响机组启动。

因此，国内大部分的燃气蒸汽联合循环机组都采用“二对一”方式。

即2台机组配用1台静态变频启动器，以简化接线、降低成本(包括一次性投资成本以及运行维护成本)。

经综合考虑．本工程也采用2台机组配用l台静态变频启动器的运行方式，4台联合循环机组配2套变频启动装置，能分别供4台机组使用。

并同时启动2台机组(见图2a)，这种接线虽然选价较高。

逻辑比较复杂，电缆用量较多．但23莆田变(一)莆田变(二)圈1电气主接线图与其他9F燃机电厂采用图2b的接线相比，运行方厂设计规定》第13．3．2的要求：“当燃气电厂发电机式更可靠、更灵活．变压器组的发电机出口装设断路器时，每4台(套)l号2号发电机发电机钆用4条电缆连接l号2号3号4号发电机发电机发电机发电机b．用l条电缆连接圈24台联合循环机组配2套$FC的2种电气接线1．3备用电源接线根D I．／T5174—2003《燃气一蒸汽联合循环电24及以下机组配置1台(组、个)高压厂用启动／备用变压器(电抗器、电源)”，因此本期工程仅设1台高备变作为1到4号发电机组的厂用备用电源．在某些情况下也可以作为机组的启动电源，远景时增设1台不接线的高厂变作为备品，这与火电机组不同。

29F级燃机电厂主要电气设备选型2．1发电机选型根据D I。

／T5174—2003第13．1．2的要求：。

发电机和燃气轮机的容量选择条件应互相协调”。

选择发电机额定容量482．0M V A，额定功率409．7M W，最大连续功率442．0M W(扣除励磁系统)，额定电压20kV，额定电流13914A，额定功率因数0．85(滞后)，定子绕组采用星形接线方式，冷却方式选用全氢冷。

2．2主变选型和容量选择主变采用500kV三相双绕组升压变压器，无激磁调压，变比为(530±2×2．50A)／ZO。

本工程发电机额定功率为409．7M w，容量ST。

为482．0M V A，最小1台高厂变的计算负荷S。

为11．5M V A．因此根据规程计算出的主变容量应不小于(ST。

一S。

)=470．5M V A；但是燃气一蒸汽联合循环机组的出力和环境温度密切联系．根热平衡图，燃气一蒸汽联合循环机组最大连续出力时，发电6鼎_O 施机最大连续出力的能力可以达到442．0M W，容量5G。

为520．0M V A，此时，根据规程计算出的主变容量应不小于(5c；。

，一5。

)=508．5M V A，但实际发电机最大连续出力才400．4M w。

容埴50。

为471．0M V A。

根据规程计算出的主变容量应不小于(S0。

一S一。

)=459．5M V A。

考虑到电厂所在区域历史七的极端最低气温为1．3C，根据燃气．蒸汽联合循环机组的运行特点并考虑一定的裕度，选择主变的容量为480M V A。

2．3高厂变及高备变选型根据对6kV厂用电负荷计算的结果：虽然1～4号高厂变在机组全部投产后，负荷分配均匀，可以选择容量为16M V A的双绕组变压器．但2、3、4号机组没投产前。

1号高厂变由于带变频启动器和公用负荷，计算总容量将达到17．7M V A。

为了不使变压器过负荷，将1号高厂变容量选择为20M V A的双绕组变压器，3号高厂变由于带变频启动器，选择容量与1号高厂变一致，2、4号高厂变容遗可以选16M V A。

考虑到16M V A和20M V A变压器价格相当，2、4号高厂变容量选20M V A。

高备变的容量按照100％最大高厂变的容量选择，也选为20M V A。

变频隔离变正常容量8750kV A。

最大容量11600kV A。

1号高厂变厂用6kV I A段容量5．一为14622．75kV A．厂用6kV I B段容量5。

B为7822．75kV A，重复容量5．为4752．75kV A；2号高厂变厂用6kV I A段容量5。

A为8584．25kV A．厂用6kV I B段容量5I B为9735．25kV A，重复容量S。

为4752．75kV A；1号高厂变容量17692．75kV A。

2号高厂变容量13566．75kV A。

2．4G C B选型按照东方电气集团机组的特点，G C B可布置在主厂房内(某些燃机电厂将G C B布置在A排前)。

因此G C B选择户内型；根据发电机额定容量P。

为482．0M V A、额定电压U。

为20kV、额定电流J。

为13914A，考虑到发电机出口电压允许在±5％以内波动。

则此时发电机电流将增加到1．051。

即14610A，另外，发电机的最大出力可以达到442．0M W520．0M V A、最大电流，。

，可以达到15012A，若此时再考虑出口电压的波动。

最大电流可以达到1．05j玎塘。

，即15762A。

所以选择额定电流为l7000A的G C B；根据计算，选择开断电流为80kA的G C B。

39F级燃机电厂电气设备布置发电机出口设备布置：主回路离相封闭母线中心标高相对于主厂房为8．0i n，发电机G C B、发电机出口电压互感器及避雷器柜、发电机中性点柜、励磁变压器及励磁设备柜、变频启动器装置(含变频器隔离变等)均布置在主厂房6．5m层，方便运行管理。

本工程以500kV电压送出，其特点为机组跨距小，但500kV配电装置跨距大，A排外电气设备布置上要满足进线角度的要求。

主厂房A排外布置高厂变、主变和高备变。

由于燃机的特点，主变油坑中心线离A列柱轴线27I n、高厂变和高备变油坑中心线离A列柱轴线15．5I TI，以满足油浸变压器与汽机房的间距不应小于12I T I要求，这点比火电厂要大2m；由于不满足最小防火间距，主变和高厂变之间用防火隔墙隔开。

高备变布置在固定端，油坑中心线离A列柱轴线27m。

由于燃机电厂高厂变采用双绕组变压器．6kV 共箱母线得以悬挂于汽机房A排柱侧布置，布置比火电厂在A排前设置支架要简洁美观。

．●49F级燃机电厂厂用电系统4．1厂用电接线厂用电系统采用6kV和0．4kV2级电压。

这与火电厂设计没有区别。

4．1．16kV高压公用负荷引接由于燃机公用负荷较少，不设置6kV公用段，全厂公用负荷分接于2、4号机组．但当4号机组未建成时。

部分公用负荷暂接于l号机组，当4号机组建成时。

再改接4号机组。

4．1．26kV工作段设置在目前已经运行的同容量燃机电厂中，6kV高压厂用电接线有以下2个方案。

方案1：每台机6kV 厂用母线采用2段单母线接线；方案2：每台机6kV 厂用母线采用1段单母线接线。

两者的主要区别为：2套同样的辅机在方案1时，分别接在不同母线段，当某一段母线故障，2套同样的辅机中的1套失电，另一套正常工作，机组正常运行发电；而2套同样的辅机在方案2时，只能接在同～段，当这一段母线故障，2套同样的辅机同时失电，机组无法正常运行，只能停机，造成无法发电25的损失。

方案1中，6kV母线设2段的理由主要是根据规程要求。

设2段的优点为：接于6kV母线上的成对负荷接于不同母线段上，母线分成2段可提高可靠性；单台的负荷(变频启动装置SF C)由于只在启机时用，不考虑跨接于2段母线，仅接于其中的1段母线。

设2段的缺点为：分成2段母线后，进线开关柜数量多3面，共箱母线增长，投资略增大；6kV配电室占地长度比方案2多1m，从这个意义上讲，不利于布置；但实际上由于主厂房其他设备布置不困难的原因，并没有由此引起布置困难。

方案2中，6kV母线设置1段母线的理由：由于目前6kV供电设备可靠性较高，6kV母线发生故障的概率较小，可考虑采用1段；燃机起停比较方便．即使6kV母线故障造成停机，重新启机的速度比较快，启机费用也不高；国外燃机电厂和国内某些燃机电厂一般采用1段母线方式，运行情况良好。