厂用电源切换改造与实验分析.docx

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1、厂用电源切换改造与实验分析摘要：10kV一次厂用电系统分段母线之间没有厂用电切换装置，不符合规范要求，是机组安全经济运行的隐患。分析对比备自投装置和快切装置工作原理，选用快切装置对厂用电源切换进行改造并实验，实现无扰动切换，取得理想效果，具有良好的安全效益和经济效益。同时，探讨在机组分期建设时，应统筹规划，保证新旧系统的完善性和可靠性。1设备概况徐州金山桥热电有限公司现装机规模6×90t/h循环流化床锅炉（CFB锅炉）+3×220t/hCFB锅炉+5×15MW背压式汽轮发电机组，供汽能力900t/h，承担着近60家企事业单位的供热任务，是徐州市骨干热电企业。老厂区装机6×90

2、t/hCFB锅炉+3×15MW背压机组，分三期建成。厂用电系统包含10kV一级厂用电系统和400V二级厂用电系统，10kV厂用电系统按炉分段，1、2号发电机组分别接于10kVⅠ段和Ⅱ段母线上，电厂通过两回35kV出线接入当地电网。10kVⅠ、Ⅱ段一次系统如图1所示。1号机组和2号机组由不同的设计院设计，分期建成，10kVⅠ段和Ⅱ段母线之间没有设计厂用电切换装置，1号机组或2号机组停运时，相对应的10kVⅠ段或Ⅱ段母线失去了自发电源。由于，从电网倒送电成本是0.67元/kWh，而公司自发电成本才0.22元/kWh，为减少电网倒送电量，降低用电成本，10kVⅠ段或Ⅱ段母线上的负荷

3、必须采取人工倒闸操作的方式切换到另一段母线接带。人工切换厂用电源时，正在运行的锅炉等设备不得不暂时压火停运，待完成厂用电源切换后再恢复运行。由于厂用电系统设计的不完善，无法实现厂用电源的无扰动切换，制约机组运行方式的灵活性，严重影响电厂的安全性、经济性及供热稳定性。2厂用电系统切换改造的必要性10kVⅠ段和Ⅱ段母线之间没有厂用电切换装置，存在以下问题。2.1不符合规范要求，容易引发全厂全停事故《继电保护和安全自动装置技术规程》、《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》是电力系统防范重大生产事故的强制性文件，其明确规定，重视机组厂用电切换装置的合理配置及日常维护，确保系

4、统电压、频率出现较大波动时，具有可靠的保厂用电源技术措施。2.2发电机组或主变压器故障停运时，无法保证厂用电正常情况下，1#、2#发电机组并列运行，所发的电量分别通过1#、2#主变压器并入电网，母线联络开关100开关在分闸位置。1#、2#发电机组和1#、2#主变压器运行中都有可能意外跳闸，由于10kVⅠ段和Ⅱ段母线之间没有厂用电切换装置，一旦1#、2#发电机组跳闸，就不能迅速将跳闸机组的厂用电切到另一台机组，会从电网倒送高价电维持该台机组的运行；而一旦1#、2主变压器意外跳闸，如果1#、2#发电机不能自带厂用电，会造成对应机组厂用电失电，危及设备安全，引发事故。2.3影响供热

5、的稳定性，容易引发供热中断事件由于热电生产的特殊性，从发电供热、输送到用电用热必须同时一次完成，连续进行并且还要时刻保持平衡。一旦热电厂生产不稳定，势必影响对外供电供热的连续性和稳定性，甚至中断供电供热，给下游用热单位造成巨大损失，容易引发大面供热中断的社会事件，破坏和谐局面。3厂用电切换改造要求3.1规程规范对厂用电可靠性的要求保证厂用电不中断是机组连续可靠运行，保证供热稳定的前提。为此，厂用电系统各段母线必须按照规程规范配备两路电源，无论出现何种情况，两路电源能够在最短的时间内快速切换，保证电源的连续性，避免断路器、保护装置失压保护动作。3.2用电设备对厂用电切换的要求对

6、于不同的用电负荷，在失电后所表现的物理特征也不同。对于纯阻性负荷，在失去工作电源后母线电压立即下降到0。电厂用电负荷以感性负载电动机、变压器为主，正在运行中的电动机一旦失去电源，母线电压衰减速度与电动机数量、容量及其拖动的机械特性有关，且失电后的电动机通过其剩余的动能及转子剩磁转入异步发电状态，使负荷母线上呈现出一个电压幅值和频率逐渐衰减的残压。母线残压特性曲线和切换极限如图2所示。这个残压与备用电源电压之间形成不断变化的夹角θ，在此期间，合上备用电源开关，将对惰走中的电机形成冲击，其冲击电压ΔU值与夹角θ有关，显而易见，当θ=180°时，ΔU最大，如果此时合上备用电源，对电

7、机冲击最严重，威胁电机安全和自启动。因此，必须选择合适时机才能合上备用电源，使电机既承受较小的冲击电压又能够成功自启动。备用电源切换时厂用电系统等值电路图及相量图如图3、图4所示。根据图3、图4，备用电源合闸时，ΔU一部分落在备用电源等值阻抗XB上，另一部分则落在母线上以电动机为主的等值阻抗XM上，电动机耐受电压UM：UM=UXMXB+XM（1）式中：UM———备用电源合闸时电动机耐受电压(kV)；XM———母线上电动机群和低压负荷折算后的等值阻抗(Ω)；XB———备用电源等值阻抗(Ω)；U———母线残