(1)供电范围及电压等级。
厂用电供电范围包括厂内机组自用电、全厂公用电、上水库供电、下水库供电以及厂坝区照明等。由于电站规模较大,厂用电负荷相对比较分散,其中上、下水库用电负荷又远离电站厂房,若只采用0.4kV一级电压供电,将导致许多用电负荷在供电距离、电压降等方面远超出低压供电的允许范围,无法满足全厂用电负荷的供电要求,故采用10kV和0.4kV两级电压供电的方式。
(2)厂用电源及备用厂用电源。
作为内蒙古西部电网仅有的抽水蓄能电站,机组工况的变换十分频繁,而且电站厂房又设在地下洞室内,这些因素决定着电站对厂用电接线可靠性和灵活性的要求比常规电站要高。对电站厂用电源的设置,正常情况下必须保证三个或三个以上独立电源,且在全厂机组停机时应保证有两个可靠的外来电源。
1)厂用电源。采取从发电/电动机出口引接厂用电源,正常情况下可以直接从机组获得厂用电,机组停机时又可以很方便地通过主变压器从系统倒送厂用电,这样全厂就可保证有机组厂用电和通过主变压器倒送两个稳定的厂用电源。
考虑到电站在系统中担负调峰任务,每天开停机组次数比较频繁,采用从两台发电/电动机出口各引一个厂用电分支,以保证电站运行调度时的灵活性。由于1号、3号发电/电动机出口布置有限流电抗器和断路器开关柜(用于SFC变频启动装置回路),为有利于设备布置和有效节约母线洞长度,考虑厂用电源的引接从2号、4号发电/电动机出口取得。同时,为了保证在第一台机组发电时就能通过机组获得厂用电,可以采取从1号发电/电动机出口临时引接厂用电源的过渡方法,这样做与简化母线洞设备布置和有效节约母线洞长度带来的好处相比还是值得的。
从发电/电动机出口引接厂用电源的方式有两种:一种是直接从发电/电动机出口引电源,下接厂用变压器回路负荷开关柜,再经厂用变压器降压后接至10kV厂用电母线;另一种是从发电/电动机出口引电源接一组限流电抗器,下接厂用变压器回路断路器开关柜,再经厂用变压器降压后接至10kV厂用电母线。两者的区别是:前一种引接方式对应厂用变压器回路短路电流很大,负荷开关只能正常投切负荷电流,无法开断短路电流;后者由于厂用变压器高压侧的断路器柜装设在限流电抗器之后,断路器选择要相对容易得多。综合考虑,采用后一种引接厂用电源的方式。
2)备用厂用电源。110kV中心变电站在建造时按两回110kV进线设计,其中一回引自可镇220kV变电站的110kV出线间隔(线路长41.6km),另一回由呼武线“T”接引入(线路长37.8km)。电站施工完毕后,可对中心变电站进行改造,只保留来自可镇变电站的一回110kV线路即可,并以此作为电站厂用电的一个可靠的外来电源。
由于本电站仅一回500kV出线,一旦该线路出现故障或检修,电站厂用电将同时失去机组厂用电和通过主变压器倒送两个独立的厂用电源。尽管厂用电的备用电源为110kV架空线路,但也存在停电的可能性,因此为确保厂用电供电的可靠性,考虑另设一台容量为800kW的柴油发电机组作为电站的保安电源,并以10kV电压等级直接接入高压厂用电母线,从而可以保证机组启动、消防用电、渗漏排水系统、事故照明等的正常供电。
(3)厂用电接线。
1)厂用电接线方案。对电站10kV高压厂用电接线方式,设计上考虑了如下四种接线方案。 (www.xing528.com)
方案一:从2号、4号发电/电动机出口各接一台限流电抗器,分别经一台厂用变压器降压后接至10kV厂用电母线,另从中心变电站和柴油发电机组各引一回10kV电源也接至厂用电母线上。10kV厂用电母线分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个母线段,其2号机厂用电分支接Ⅰ段,两个备用厂用电源接Ⅱ段,4号机厂用电分支接Ⅲ段,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母线之间接成环形供电方式。除一台公用变压器接在Ⅱ段外,其余两台公用变压器、机组自用变压器、照明变压器以及上、下水库供电变压器等分别接在上述Ⅰ、Ⅲ两段母线上。机组自用电、全厂公用电、地下厂房照明用电及上/下水库供电等采用分别供电方式。
方案二:从2号、4号发电/电动机出口各接一台限流电抗器,分别经一台厂用变压器降压后接至10kV厂用电母线,另从中心变电站和柴油发电机组各引一回10kV电源也接至厂用电母线上。10kV厂用电母线分为Ⅰ、Ⅱ两个母线段,其中2号机厂用电分支和中心变电站10kV电源接Ⅰ段,4号机厂用电分支和柴油发电机组接Ⅱ段,Ⅰ、Ⅱ两段母线之间互为联络。机组自用变压器、公用变压器、照明变压器以及上/下水库供电变压器等分别接在上述Ⅰ、Ⅱ两段母线上。机组自用电、全厂公用电、地下厂房照明用电及上/下水库供电等采用分别供电方式。
方案三:从2号、4号发电/电动机出口各接一台限流电抗器,分别经一台厂用变压器降压后接至10kV厂用电母线,另从可镇变电站110kV出线间隔和呼武线“T”接各引入一回110kV线路降压到10kV后也接至厂用电母线上。10kV厂用电母线分为Ⅰ、Ⅱ两个母线段,其中2号机厂用电分支和来自可镇的10kV电源接Ⅰ段,4号机厂用电分支和来自呼武线的10kV电源接Ⅱ段,Ⅰ、Ⅱ两段母线之间互为联络。机组自用变压器、公用变压器、照明变压器以及上、下水库供电变压器等分别接在上述Ⅰ、Ⅱ两段母线上。机组自用电、全厂公用电、地下厂房照明用电及上/下水库供电等采用分别供电方式。
方案四:从2号、4号发电/电动机出口各接一台限流电抗器,分别经一台厂用变压器降压后接至10kV厂用电母线,另从中心变电站和柴油发电机组各引一回10kV电源也接至厂用电母线上。10kV厂用电母线分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个母线段,其中2号机厂用电分支接Ⅰ段,两个备用厂用电源接Ⅱ段,4号机厂用电分支接Ⅲ段,Ⅰ、Ⅱ段之间以及Ⅱ、Ⅲ段之间均设联络。除一台公用变压器接在Ⅱ段外,其余两台公用变压器、机组自用变压器、照明变压器以及上、下水库供电变压器等分别接在上述Ⅰ、Ⅲ两段母线上。机组自用电、全厂公用电、地下厂房照明用电及上/下水库供电等采用分别供电方式。
2)接线方案比较。
方案一:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母线之间接成环形供电方式,一旦Ⅰ或Ⅲ段母线上端失电,两段之间首先能够互为备投,两个备用厂用电源一回取自可镇变电站的110kV出线间隔,另一回从10kV柴油发电机组取得,其对应的Ⅱ段又能作为Ⅰ或Ⅲ段的备用,运行灵活,可靠性也较高。
方案二:两个备用厂用电源一回取自可镇变电站的110kV出线间隔,另一回从10kV柴油发电机组取得。在电站500kV出线故障或检修时,若遇取自可镇变电站110kV出线间隔的Ⅰ段母线同时故障,只能靠柴油发电机组来保证重要负荷的供电。
方案三:不单设柴油发电机组,两个备用厂用电源一回取自可镇变电站的110kV出线间隔,另一回从呼武线110kV线路“T”接引入,可靠性可以满足要求,但缺点是运行成本比较高。
方案四:仅Ⅰ、Ⅱ段及Ⅱ、Ⅲ段之间互联,Ⅰ、Ⅲ段之间不设联络,一旦Ⅰ段或Ⅲ段母线上端失电,两段之间不能首先互为备投,只能依靠Ⅱ段上的两个备用厂用电源,运行不灵活,可靠性也较差。
从上述对四个接线方案的比较分析,方案四可靠性明显较差,方案三运行成本较高,方案二接线简单、投资低,但不如方案一灵活可靠。综合考虑选择方案一。
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