阅读说明：本技术 一种高压厂用电系统 (High-voltage station service system ) 是由 田永生 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高压厂用电系统,该系统属于一种配电系统领域。本发明公开的目的是为了解决在传统的配电系统中,平衡发电机直接与厂用母线段相连存在短路电流过大,厂用母线段负荷过重,系统无法高效使用的问题。通过本发明提出的将功率平衡发电机单独通过双卷升压变压器接至主变压器低压侧的方法,接线简单,各部分分界清晰,电厂运行控制更加方便,既减少了送往母线段的短路电流,又避免了传统方案中分裂隔离变压器两个分裂分支经常负荷不平衡的缺点。(The invention discloses a high-voltage station service system, which belongs to the field of power distribution systems. The invention aims to solve the problems that in a traditional power distribution system, a balance generator is directly connected with a plant bus section, so that the short-circuit current is overlarge, the load of the plant bus section is overlarge, and the system cannot be used efficiently. The method for connecting the power balance generator to the low-voltage side of the main transformer through the double-winding booster transformer independently has the advantages of simple wiring, clear boundary of each part, more convenient operation control of the power plant, reduction of short-circuit current sent to the bus section and avoidance of the defect of frequent unbalanced load of two split branches of the split isolation transformer in the traditional scheme.)

一种高压厂用电系统

技术领域

本发明涉及一种配电系统领域，特别是涉及一种高压厂用电系统领域。

背景技术

常规的高压厂用电系统有两种，一种是高压厂用电采用10kV一级电压，每台机设1台85/51-51MVA的***高压厂用电变压器，两台机设一台与***高压厂用电变压器同容量的***高压厂用电启动备用变压器。每台机设2段10kV工作段母线，每台机的功率平衡发电机通过一台10kV***绕组隔离变压器分别跨接到2段10kV母线。另一种是高压厂用电采用10kV一级电压，每台机设1台68/40-40MVA的***高压厂用电变压器和1台22MVA的双卷高压公用变压器，两台机设一台与***高压厂用电变压器同容量的***高压厂用电启动备用变压器，两台高压公用变压器互为备用。每台机设3段10kV母线，包含2段10kV工作段母线和1段10kV公用段母线。每台机的功率平衡发电机通过一台10kV***绕组隔离变压器分别跨接到2段10kV工作段母线。在实际工作中，前一种方案的短路电流超过50/130kA,无法选择开关柜设备，后一种方案工作段10kV开关柜选用50/125kA的设备，公用段10kV开关柜选用31.5/80kA的设备，但是厂用母线段其中一段的外变压器数量多，布置拥挤，而且10kV厂用电系统接线复杂，系统运行工况复杂，潮流流向复杂，***隔离变压器两个***分支经常会负荷不平衡，长期运行损耗较大。

对于1000MW级机组，高压厂用电负荷总容量和最大单台电动机容量均较同类600MW机组有较大幅度的提高，带来高压厂用电系统短路容量增加、电动机起动困难等诸多问题。如何将功率平衡发电机接入系统以及采用合理的厂用电接线，对于保证机组的安全连续运行、方便操作等有着重要的作用，同时电厂减员增效要求简化厂用电接线以减少运行维护工作量，而设备制造水平及其性能的不断提高、设备价格的变化，为厂用电系统设计优化创造了条件。

正常运行工况时，功率平衡发电机通过平衡发电机变压器接入厂用电系统10kV段，可作为对高压厂用电变压器容量的有效补充，也可降低高压厂用电变压器负荷率。由于功率平衡发电机本体与回热小汽轮机之间的联接为刚性连接，如果平衡发电机故障导致停转，必然会导致回热小汽轮机及汽动给水泵停转，从而引起停机。因此，为了提高机组可用率，只有在功率平衡发电机发生机械故障时机组才停机，而在功率平衡发电机发生电气故障时，相对应的发电机出口断路器及励磁开关跳闸后，功率平衡发电机应继续空转，存在极端工况，即功率平衡发电机空转运行，而1000MW机组满负荷运行时，此时厂用电系统没有来自功率平衡发电机的电力补充，所需电力全部来自高压厂用电变压器或高压厂用电启动备用变压器，因此高压厂用电变压器和高压厂用电启动备用变压器容量仍应按负荷统计的全部容量进行选取，并应考虑没有功率平衡发电机运行时的单台电动机或电动机成组自起动工况。

发明内容

为了解决发电机的瞬时电流过大，厂用母线段负荷过重的问题，本发明提出了一种可以通过将功率平衡发电机单独通过双卷升压变压器接至主变压器低压侧的方法，主要的发明内容为：

本发明提出的一种高压厂用电系统，其特征在于：包括：两组发电机组、***绕组高压启动备用变压器；两组发电机组分别为一号发电机组和二号发电机组，每组发电机组包括主变压器、发电机、高压厂用工作变压器、平衡发电机变压器；发电机通过主变压器连接至外部配电装置，发电机通过高压厂用工作变压器连接有若干段厂用母线段，平衡发电机变压器通过平衡发电机段连接有功率平衡发电机，每组所述发电机组的厂用母线段均引有第一输电段与***绕组高压启动备用变压器连接构成回路。

优选地，***绕组高压启动备用变压器连接至外部配电装置，为外接设备供电。

优选地，外部配电装置为500kv配电装置。

优选地，厂用母线段连接有厂用电设备，平衡发电机段连接有给水泵,避免传统连接方式中给水泵与厂用母线段的连接，减少了短路电流，维护了设备与系统的安全。

优选地，平衡发电机变压器为46MVA双绕组平衡发电机变压器，所述高压厂用电工作变压器为85/51-51MVA***绕组高压厂用电工作变压器。

优选地，平衡发电机与平衡发电机变压器连接线上设有开关，厂用母线段与高压厂用工作变压器之间设有开关，厂用母线段与***绕组高压厂用电启动备用变压器连接的第一输电段设有开关。

优选地，平衡发电机变压器与高压厂用工作变压器通过第二输电段相连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

由于厂用母线段电压采用10kV一级，每台机组设2段10kV厂用母线段，10kV发电机段接功率平衡发电机，10kV开关柜选用50/130kA的设备，功率平衡发电机出口需要采用专用发电机出口断路器柜。每台机组设1台***高压厂用电变压器和1台双卷平衡发电机变压器，两台机组设1台***绕组启动/备用变压器，其中一段厂用母线段外变压器数量少，占地小，运行维护工作量小。

本方案接线方案简单，各部分分界清晰，电厂运行控制更方便。而功率平衡发电机通过双卷平衡发电机变压器接入27kV系统，既减少了送往10kV厂用母线段的短路电流，又避免了传统方案中***隔离变压器两个***分支经常负荷不平衡的缺点。

附图说明

附图1为功率平衡发电机及高压厂用电系统的示意图。

图中1为配电装置，2为主变压器，3为平衡发电机变压器，4为开关，5为配电段，6为平衡发电机，7为给水泵，8为发电机，9为第一输电段，10为高压厂用电变压器，11为厂用母线段，12为厂用电设备，13为高压厂用电启动备用变压器，14为第二输电段，15为一号发电机组，16为二号发电机组。

具体实施方式

为使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述，一种高压厂用电系统，包括：两组发电机组、***绕组高压启动备用变压器13，两组发电机组分别为一号发电机组15和二号发电机组16；每组发电机组包括主变压器2、发电机8、高压厂用工作变压器10、平衡发电机变压器3；所述发电机8通过主变压器2连接至外部配电装置1，所述发电机8通过高压厂用工作变压器10连接有两段厂用母线段11，所述平衡发电机变压器3通过平衡发电机段5连接有功率平衡发电机7，每组所述发电机组的厂用母线段11均引有第一输电段9与***绕组高压启动备用变压器13连接构成回路，***绕组高压启动备用变压器13连接至外部配电装置1，外部配电装置1为500kv配电装置，厂用母线段11连接有厂用电设备12，平衡发电机段5连接有给水泵7，平衡发电机变压器3为46MVA双绕组平衡发电机变压器，所述高压厂用电工作变压器10为85/51-51MVA***绕组高压厂用电工作变压器，平衡发电机6与平衡发电机变压器3连接线上设有开关4，所述厂用母线段11与高压厂用工作变压器10之间设有开关，所述厂用母线段11与***绕组高压启动备用变压器13连接的第一输电段9设有开关4，平衡发电机变压器3与高压厂用工作变压器10通过第二输电段14相连接。

其中，厂用电设备包括引风机、循环水泵、送风机、一次风机等等，具体厂用电设备名称、额定功率、安装台数与运行台数如附表1所示，系统在运行过程中，选择厂用电系统的设备短路水平，既要使母线或馈线上发生短路时，母线和设备能够承受其短路冲击电流，且其三相短路电流水平能被限制在断路器的额定遮断电流能力以下，又要使母线上最大电动机或成组电动机自起动时母线电压在允许值以上，并且当电源电压和厂用电负荷正常变动时厂用母线的电压偏移满足要求。从目前的高压厂用开关的生产能力来看，高压厂用母线的短路电流应被限制在50kA以下是比较合理的，被限制在40kA以下对开关设备来说最经济，满足机组安全运行的前提下，厂用电系统力求简洁清晰。

《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153-2014)4.3.1条规定：在正常厂用电源电压偏移和厂用电负荷波动的情况下，厂用电各级母线电压偏移不宜超过额定电压的±5％。

《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153-2014)4.3.3条规定：当发电机出口无断路器或负荷开关时，为了提高单元机组运行的可靠性，出口引接的高压厂用工作变压器不应采用有载调压变压器。

《火力发电厂厂用电技术规定》(DL/T5153-2014)4.5节规定：最大容量电动机正常起动时，厂用母线的电压应不低于额定电压的80％，容易起动的电动机的端电压应不低于70％。

本发明给水泵为汽动给水泵，给水泵调速装置采用行星齿轮+变频调速装置时，其伺服电机额定容量为10200kW，并配置变频器，可不考虑其启动时对厂用电母线的影响。给水泵调速装置采用行星齿轮与液偶调速装置配合使用时，给水泵前置泵额定容量8000kW，也配置变频器，可不考虑其启动时对厂用电母线的影响。

本发明工频起动的最大单台电机为引风机，其额定容量为8700kW。

《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153-2014)4.6.1条规定：为了保证I类电动机的自起动，应对成组电动机自起动时的厂用母线电压进行校验。自起动时，厂用母线电压应不低于附表2的规定。

本发明所提出的一种高压厂用电系统在运行过程中的工作负荷如附表3所示，从表中可以看出，在系统的正常运行工作中，各个设备的厂用电负荷能够满足《火力发电厂厂用电设计技术规定》，并且，由于正常运行时功率平衡发电机与厂用电没有直接连接，而是通过双卷平衡发电机变压器接入27kV系统对电厂运行影响很少，既减少了送往10kV厂用段的短路电流，又避免了传统方案中***隔离变两个***分支经常负荷不平衡的缺点。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

附表1:本发明两台1000MW机组高压厂用电设备负荷统计：

表1：厂用电设备负荷列表

备注：括号内为二号发电机组数量。

其中变频伺服电机为本发明最为特殊的一个电负荷，其在机组75％负荷以上为电动机，在75％负荷以下为发电机，在机组约30％负荷时发出电功率约3200kW，通过四象限变频器至厂用电系统。

调速装置变频伺服电机部分轴功率如下：

1)选型工况轴功率10988kW；

2)VWO工况轴功率9186kW；

3)THA工况轴功率8171kW。

附表2为本发明提出的系统中自起动要求的最低母线电压：

表2:自启动要求的最低母线压

附表3为本发明所提出的系统中的高压厂用工作负荷统计：

表3：高压厂用电工作负荷统计表