隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，社會對供電可靠性提出了更高的要求，電力用戶對電的依賴性越來越強(qiáng)，供電的可靠性及電能質(zhì)量成為電廠的工作重點之一，火力發(fā)電企業(yè)面對直供電客戶服務(wù)、電網(wǎng)細(xì)則考核以及發(fā)電企業(yè)間競爭形勢日趨嚴(yán)峻的問題。

火電企業(yè)機(jī)組無法起動將直接影響電廠對外供電和危及電網(wǎng)運(yùn)行安全，不僅對發(fā)電企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，還給社會帶來不良影響。

某火電廠起備變在停運(yùn)檢修后送電過程中重瓦斯保護(hù)動作，經(jīng)查起備變內(nèi)部故障需返廠檢修無法投用，檢修時間長，機(jī)組失去起/備電源，影響兩臺1050MW單元接線且發(fā)電機(jī)出口無斷路器機(jī)組正常起動。

1 單元接線機(jī)組500kV電氣接線和主設(shè)備介紹

電廠1050MW機(jī)組采用發(fā)電機(jī)-變壓器組（以下簡稱發(fā)變組）單元接線，發(fā)電機(jī)經(jīng)主變升壓后接入500kV配電裝置，500kV配電裝置采用3/2斷路器接線，電廠兩臺主變進(jìn)線、兩回500kV出線以及一臺500kV起備變，構(gòu)成兩個500kV完整串和一個不完整串（起備變?yōu)楠毩⒌牟煌暾?/p>

每串接一回進(jìn)線和一回出線，同名回路分別接入不同側(cè)母線（如圖1所示），發(fā)電機(jī)出線端和中性點每相各設(shè)四組電流互感器，發(fā)電機(jī)出線端配置三組電壓互感器和一組避雷器，發(fā)電機(jī)中性點經(jīng)單相接地變壓器（二次側(cè)接電阻）接地。

圖1 500kV一次系統(tǒng)圖

主變、起備變和高廠變均采用特變電工衡陽變壓器有限公司生產(chǎn)的油浸式變壓器。

主變采用戶外三相強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷、無載調(diào)壓升壓變壓器，變比為540±2×2.5%/27kV、三相接線組別為YNd11[8]，高壓側(cè)通過3/2接線接入500kV系統(tǒng)。

起備變采用戶外三相自然循環(huán)風(fēng)冷、有載調(diào)壓、分裂式降壓變壓器，變比為525±8×1.25%/6.3～6.3/10.5kV，接線組別為YN，yn0-yn0+d，高壓側(cè)通過500kV Ⅱ母引接，作為機(jī)組廠用6kV的備用電源。

高廠變采用戶外三相油自然循環(huán)風(fēng)冷、無載調(diào)壓、分裂式降壓變壓器，型號為SFF-CY-65000/27，變比為27/6.3～6.3kV，接線組別為Dyn1-yn1[9]，作為機(jī)組廠用6kV的工用電源。

發(fā)電機(jī)與主變之間的連接采用全連式分相封閉母線，高廠變和勵磁變由發(fā)電機(jī)與主變低壓側(cè)之間引接，發(fā)電機(jī)出口未設(shè)置斷路器，正常機(jī)組必須依靠起備變提供起/備電源起停。

2 單元接線發(fā)變組起停特點比較

目前國內(nèi)600～1000MW單元接線的大型機(jī)組中，發(fā)電機(jī)出口有不裝設(shè)斷路器和裝設(shè)斷路器兩種常規(guī)接線方式，本技術(shù)方案是基于發(fā)電機(jī)出口未設(shè)置斷路器的接線方式下實現(xiàn)機(jī)組無起備變起動。

2.1 發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器接線

優(yōu)點主要有：①機(jī)組起停時，廠用電源由電網(wǎng)經(jīng)過主變倒送，可避免廠用電源和起/備電源的切換；②可減少起/備變的數(shù)量和容量，節(jié)省變壓器投資；③有利于快速切斷發(fā)電機(jī)或變壓器等設(shè)備發(fā)生的故障。

缺點是：①大容量斷路器只能依靠進(jìn)口，其價格昂貴，每臺SF6斷路器價格高達(dá)900～1300萬元，這將明顯增加電廠投資；②發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器后降低了主回路的運(yùn)行可靠性。

2.2 發(fā)電機(jī)出口不裝設(shè)斷路器接線

優(yōu)點主要有：由于發(fā)電機(jī)出口主回路整個采用全連式分相封閉母線，結(jié)構(gòu)和布置簡單，可靠性高，更好地保護(hù)了發(fā)電機(jī)免受出口相間短路故障的危害沖擊。

缺點是：機(jī)組起停時，廠用電源由起/備變提供，需要經(jīng)過廠用電源和起/備電源的切換操作。

2.3 基于發(fā)電機(jī)出口未設(shè)置斷路器且無起備電源的起停方式

利用相鄰機(jī)組主變倒送電或相鄰機(jī)組高廠變提供機(jī)組起/備用電源，實現(xiàn)單元接線的發(fā)電機(jī)在出口未設(shè)置斷路器且無起/備電源情況下的起動并網(wǎng)，在機(jī)組起動完成后，利用互備的方式確保機(jī)組緊急情況下無備用電源安全停機(jī)。

3 單元接線發(fā)變組無起/備電源起停技術(shù)方案

為實現(xiàn)單元接線且發(fā)電機(jī)出口未設(shè)置斷路器的火電機(jī)組在無起/備電源情況下雙機(jī)起動，改變4號發(fā)變組接線方式，利用4號主變倒送電（如圖2所示），通過4號高廠變降壓后為3號機(jī)組輔機(jī)提供6kV起動電源，進(jìn)行3號機(jī)組起機(jī)并網(wǎng)操作，3號機(jī)組起動完成后，通過3號高廠變供4號機(jī)組起動電源，最終實現(xiàn)雙機(jī)起動運(yùn)行。

3.1 3號機(jī)組起動前安全隔斷措施

因我廠發(fā)電機(jī)出口未設(shè)置斷路器，為確保主變倒送電不影響發(fā)電機(jī)安全，拆除發(fā)電機(jī)出口軟連接、發(fā)電機(jī)勵磁變高壓側(cè)連接母排和起備變低壓側(cè)A/B分支母排軟連接（如圖2所示），確認(rèn)各端口之間有足夠的安全距離，斷口處用絕緣板進(jìn)行隔斷。

3.2 4號主變、高廠變串聯(lián)全壓送電過程和注意事項

主變、高廠變串聯(lián)全壓送電時的一次系統(tǒng)運(yùn)行方式、變壓器檔位以及監(jiān)視參數(shù)如下：

圖2 4號主變倒送電起動3號機(jī)電氣回路示意圖

1）為滿足變壓器并列運(yùn)行條件，避免機(jī)組并網(wǎng)后廠用電并聯(lián)切換時環(huán)流過大，兩臺機(jī)組主變及高廠變無載調(diào)壓分接開關(guān)分別調(diào)整至相同檔位，均放置于4檔。

2）將500kV 4號主變和4號高廠變由檢修轉(zhuǎn)熱備用后，對主變和高廠變同時進(jìn)行送電沖擊，沖擊過程密切關(guān)注主變和高廠變勵磁涌流，密切關(guān)注變壓器保護(hù)告警情況。

3）4號主變、高廠變沖擊正常后要利用發(fā)電機(jī)出口電壓互感器檢查主變低壓側(cè)電壓27kV，通過工作電源進(jìn)線電壓互感器檢查高廠變低壓側(cè)電壓6.3kV正常。

3.3 4號主變、高廠變串聯(lián)全壓沖擊時保護(hù)配合調(diào)整

通過調(diào)整發(fā)變組保護(hù)定值、增設(shè)主變純過流保護(hù)以及解決勵磁涌流導(dǎo)致保護(hù)誤動的影響等手段，確保主變、高廠變?nèi)珘捍?lián)沖擊安全；利用起備變差動保護(hù)實現(xiàn)速動，有效解決兩臺機(jī)組6kV備用電源分支保護(hù)死區(qū)和防止保護(hù)越級跳閘的問題。

1）保護(hù)配置概述

（1）主變、高廠變保護(hù)均采用GE T35變壓器保護(hù)裝置，主變T35保護(hù)裝置配置有變壓器差動保護(hù)、過流保護(hù)、零序保護(hù)和非電量保護(hù)（重瓦斯保護(hù)投跳閘，輕瓦斯保護(hù)、壓力釋放、油溫高保護(hù)投信號）。高廠變T35保護(hù)裝置配置有變壓器差動保護(hù)、過流保護(hù)、分支過流保護(hù)、分支零序保護(hù)和非電量保護(hù)（重瓦斯保護(hù)投跳閘，輕瓦斯保護(hù)、壓力釋放、油溫高保護(hù)投信號）。

（2）機(jī)組6kV母線工作電源進(jìn)線及備用電源進(jìn)線開關(guān)采用四方CSC-211綜合進(jìn)線保護(hù)裝置，裝置配置有過流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，零序過流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保護(hù)。

（3）主變500kV側(cè)開關(guān)采用南瑞繼保RCS- 921A/C斷路器保護(hù)，配置有斷路器失靈保護(hù)、充電保護(hù)等。

2）4號主變倒送電起動3號機(jī)組期間，相關(guān)繼電保護(hù)定值核算及調(diào)整說明如下：

（1）為避免主變倒送電導(dǎo)致主變差動誤動，核查差動保護(hù)涌流抑制功能投入，計算差動速斷保護(hù)定值為7Ie，核算能可靠躲過主變及高廠變同時沖擊勵磁涌流。

（2）因主變倒送電前主變高壓側(cè)電壓為0，為避免復(fù)壓過流保護(hù)誤動，退出主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)，增設(shè)0.5Ie、0.8s主變純過流保護(hù)，出口跳閘主變高壓側(cè)開關(guān)、起失靈和跳6kV工作電源進(jìn)線開關(guān)。

（3）主變和高廠變零序保護(hù)、高廠變差動保護(hù)以及高廠變復(fù)合電壓過流保護(hù)定值和出口方式維持不變，出口跳閘主變高壓側(cè)開關(guān)、起失靈和跳6kV工作電源進(jìn)線開關(guān)。

（4）主變和高廠變非電量保護(hù)定值和出口方式維持不變，出口跳閘主變高壓側(cè)開關(guān)和6kV工作電源進(jìn)線開關(guān)。

（5）為避免4號主變倒送電時發(fā)電機(jī)保護(hù)誤動，退出4號發(fā)電機(jī)G60保護(hù)裝置所有發(fā)電機(jī)保護(hù)。

（6）兩臺機(jī)組6kV聯(lián)絡(luò)封母段主保護(hù)，由3號起備變差動保護(hù)實現(xiàn)速動，解決兩臺機(jī)組6kV備用電源分支保護(hù)死區(qū)問題。

（7）機(jī)組6kV工作電源進(jìn)線開關(guān)綜保過流保護(hù)定值和出口方式維持不變，出口跳6kV工作電源進(jìn)線開關(guān)。

（8）為防止兩臺機(jī)組6kV工作電源進(jìn)線開關(guān)越級跳閘，上下級保護(hù)充分配合，兩臺機(jī)組6kV備用電源進(jìn)線開關(guān)綜保過流保護(hù)動作時間由0.5s改為0.3s，過流定值及出口方式不變，投跳開關(guān)。

3.4 3號機(jī)組起動時廠用電運(yùn)行方式及注意事項

4號主變、高廠變送電正常后，通過4號高廠變?yōu)?號機(jī)組6kV A段、6kV B段母線供電，進(jìn)而完成3號機(jī)組6kV廠用母線受電操作，給3號機(jī)組起動提供備用電源（如圖2所示）。

3號機(jī)組點火起動并網(wǎng)后，機(jī)組負(fù)荷升至150MW進(jìn)行廠用電切換，廠用電通過快切切至3號高廠變接帶，3號機(jī)組恢復(fù)獨立運(yùn)行方式。注意廠用電切換前要解除4號機(jī)組廠用電快切裝置出口壓板，避免因快切裝置去耦合功能導(dǎo)致廠用電切換失敗。

3.5 4號機(jī)組起動時廠用電運(yùn)行方式及注意事項

3號機(jī)組起動完成后斷開4號主變500kV側(cè)開關(guān)，4號發(fā)變組由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修，恢復(fù)4號發(fā)電機(jī)出口軟連接和4號發(fā)電機(jī)勵磁變高壓側(cè)連接母排，恢復(fù)4號發(fā)變組正常接線方式，通過3號機(jī)組6kV廠用母線完成4號機(jī)組6kV廠用母線受電操作，給4號機(jī)組起動提供備用電源（如圖3所示）。

圖3 3號高廠變接帶4號機(jī)組廠用電起動4號機(jī)電氣回路示意圖

4號機(jī)組并網(wǎng)后，廠用電通過快切切至4號高廠變接帶，4號機(jī)組恢復(fù)獨立運(yùn)行方式。注意4號機(jī)組廠用電切換前解除3號機(jī)組廠用電切換出口壓板。

3.6 4號機(jī)組起動過程中安全注意事項

3號機(jī)組起動完成后，為避免4號機(jī)組大型輔機(jī)起動過程導(dǎo)致3號高廠變過負(fù)荷或運(yùn)行電動機(jī)低電壓跳閘，采取以下措施：

1）控制運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷，避免高廠變負(fù)荷高，防止運(yùn)行機(jī)組高廠變同時帶兩臺機(jī)組輔機(jī)負(fù)載造成高廠變過負(fù)荷或分支過負(fù)荷。

2）4號機(jī)組6kV大型輔機(jī)起動（循泵、凝泵、一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)）需將3號機(jī)6kV母線電壓調(diào)整至6.3kV以上，避免大型輔機(jī)起動壓降導(dǎo)致3號機(jī)組輔機(jī)電動機(jī)低電壓動作。

3）兩臺機(jī)組、輔控以及輸煤程控之間要加強(qiáng)聯(lián)系，避免同時起動6kV電動機(jī)。

4）4號機(jī)組6kV廠用電切換時，可通過調(diào)整兩臺機(jī)組無功功率，控制兩臺機(jī)組6kV母線電壓差小于10%，并確認(rèn)4號機(jī)組6kV廠用電快切裝置角差（＜20°）、頻差（＜0.2Hz），避免廠用電切換失敗。

5）為保障4號機(jī)組起動時運(yùn)行機(jī)組廠用電安全，4號機(jī)組6kV備用電源進(jìn)線開關(guān)增設(shè)零序過流保護(hù)，出口動作跳閘，保護(hù)定值設(shè)置應(yīng)與運(yùn)行機(jī)組高廠變零序保護(hù)匹配。

4 雙機(jī)并網(wǎng)后廠用電互備運(yùn)行方式調(diào)整

因起備變檢修周期長，在機(jī)組起動完成后，兩臺機(jī)組均無備用電源，通過調(diào)整兩臺機(jī)組廠用電運(yùn)行方式，利用互備的方式提高機(jī)組運(yùn)行可靠性，并確保單臺機(jī)組緊急情況下安全停機(jī)（如圖4所示）。

圖4 雙機(jī)并網(wǎng)后廠用電互備電氣回路示意圖

1）退出兩臺機(jī)組6kV廠用電快切裝置同捕、殘壓和長延時功能，保持廠用電快速并聯(lián)切換功能，若并聯(lián)切換不成功，則不再進(jìn)行廠用電切換，防止跳閘機(jī)組影響運(yùn)行機(jī)組安全。

2）調(diào)整廠用電運(yùn)行方式，實現(xiàn)兩臺機(jī)組各有一段6kV母線有備用電源運(yùn)行，保障機(jī)組緊急情況下可安全停運(yùn)。注意廠用電快切裝置投/退調(diào)整，避免因兩臺機(jī)組快切裝置同時投入，裝置去耦合功能存在導(dǎo)致廠用電切換失敗。

3）機(jī)組各輔機(jī)運(yùn)行方式分開交叉布置（如A磨A油泵運(yùn)行，D磨應(yīng)B油泵運(yùn)行等），避免所有輔機(jī)電動機(jī)均運(yùn)行在同一段母線上，尤其機(jī)組公用負(fù)荷（如除灰空壓機(jī)、主廠房空壓機(jī)等）。

4）為保證機(jī)組跳閘時能安全停運(yùn)，運(yùn)行機(jī)組有備用電源的6kV廠用母線上的凝泵、閉冷泵、循泵和空壓機(jī)保持連續(xù)運(yùn)行，備用輔機(jī)執(zhí)行定期起動試驗，不進(jìn)行切換。

5）機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)嚴(yán)格執(zhí)行定期試運(yùn)，確保發(fā)生全廠停電情況下兩臺機(jī)組能安全停運(yùn)。

6）為防止單臺機(jī)組跳閘廠用電切換導(dǎo)致運(yùn)行機(jī)組高廠變或分支過負(fù)荷，調(diào)整備用電源進(jìn)線開關(guān)過流動作值和動作時間，使之與工作電源進(jìn)線開關(guān)匹配，防止越級跳閘，影響運(yùn)行機(jī)組安全。

7）為避免跳閘機(jī)組廠用6kV母線接地故障影響正常運(yùn)行機(jī)組安全，互備的兩臺機(jī)組備用電源進(jìn)線開關(guān)增設(shè)零序過流保護(hù)，動作出口跳閘，保護(hù)定值與高廠變零序保護(hù)匹配。

5 結(jié)論

目前國內(nèi)大型火電機(jī)組為節(jié)約投資和提高機(jī)組運(yùn)行可靠性，更好地保護(hù)發(fā)電機(jī)免受出口相間短路故障的危害沖擊，大都采用發(fā)變組單元接線，發(fā)電機(jī)出口未設(shè)置斷路器，發(fā)電機(jī)出口主回路整個采用全連式分相封閉母線，機(jī)組起停必須依靠起備變提供起/備電源，起備變損壞或檢修情況下，停運(yùn)機(jī)組將無法起動。

無起/備電源起停技術(shù)方案有效解決單元接線且發(fā)電機(jī)出口未設(shè)置斷路器的火電機(jī)組在無起/備電源情況下起動，并且在機(jī)組起動完成后利用互備的方式確保機(jī)組緊急情況下無備用電源安全停機(jī)，避免企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，提升企業(yè)良好的社會形象，成功經(jīng)驗可向整個發(fā)電行業(yè)推廣，從而推動提升發(fā)電行業(yè)供電可靠性，為國內(nèi)外同類型機(jī)組提供很好的示范、指導(dǎo)和借鑒意義。