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1、F1449C-D01-28神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段第九卷 电气部分厂外煤炭储运中心供电方案专题报告中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司2012年12月 北京批 准：任 晓 东审 核：李 军校 核：潘 书 京编 写：张 楠目 录1 工程概述12 问题的提出13 设计原则23.1 厂用电系统设计原则23.2 储煤中心供电设计原则24 高压负荷统计25 高压厂用电压等级选择46 高压厂用电接线及储煤中心供电方案67 高压厂用电设备选择及高压厂用配电装置布置108 高压厂用电接线及储煤中心供电方案的技术经济比较118.1 各种方案技术比较118.2 各种方案经济
2、比较129 结 论15神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告【内容摘要】 本专题报告分析了本工程机组高压厂用电负荷情况及储煤中心高压负荷情况，针对负荷特点，提出两个高压厂用电接线及储煤中心供电方案，并通过技术特点分析及经济比较，提出适合本工程特点的高压厂用电接线及储煤中心供电方案。1 工程概述本工程厂址位于福建省福州市连江县境内的福州港罗源湾南岸的可门作业区1#3#码头腹地。厂址距福州市区约86km，距国家沿海主干道“沈海”高速公路连江互通口35km，距连江县城约30km。距长乐国际机场97km。本工程规划建设规模为：电厂装机41000MW等级超超临界燃煤发电机组，及包
3、括码头、堆场及火车装车楼等负荷的煤炭储备基地。本期工程建设规模为：电厂安装21000MW等级超超临界燃煤发电机组，同步安装建设烟气脱硫脱硝装置；建设煤炭储备基地(以下简称储煤中心)，经水路、铁路、公路运出(考虑电厂燃煤储备)。2 问题的提出本期工程21000MW汽轮发电机组，有如下特点：采用湿冷；采用汽动给水泵，仅设置30%容量电动启动给水泵，电动启动给水泵功率6000kW；全厂最大电动机为引风机电机9800 kW；除尘系统采用电除尘；同步安装建设脱硫脱销装置。本期工程建设的储煤中心，除满足电厂自身的用煤要求外，同时经水路、铁路、公路运出煤炭，是国家级煤炭应急储备中转基地。储煤中心提供煤炭储备
4、、中转、混配等服务，在保障电厂的安全、经济用煤需求的同时，服务罗源湾经济区及周边地区的社会及工业企业用煤需求。本工程的储煤中心为国家级煤炭应急储备中转基地，储煤中心的建设规模庞大，储煤中心(包括电厂输煤系统)的输煤皮带、斗轮机等用电设备众多，电负荷较大。同时储煤中心还负责向码头用电负荷供电，因此整个储煤中心的用电负荷非常大。本报告针对本期工程机组负荷特点及储煤中心负荷特点，提出两个高压厂用电接线及储煤中心供电方案，并通过技术特点分析及经济比较，提出适合本工程特点的高压厂用电接线及储煤中心供电方案。3 设计原则3.1 厂用电系统设计原则在正常的电源电压偏移和厂用负荷波动的情况下，厂用电各级母线的
5、电压偏移应不超过额定电压的5%。最大容量的电动机正常起动时，厂用母线的电压应不低于额定电压的80%。为了保证I类电动机的自起动，成组电动机自起动时的高压厂用电的母线电压不低于6570%，高低压母线串接自起动时，低压厂用母线的电压不低于55%。高压母线起动最大电动机和低压动力中心发生三相短路时，不应引起其它运行电动机停转和反应电压的装置误动作。3.2 储煤中心供电设计原则储煤中心的绝大部分用电负荷均为类负荷，中断供电将在经济上造成较大损失、连续生产过程被打乱，因此应保证储煤中心供电具有较高的可靠性。4 高压负荷统计本期工程21000MW机组的高压厂用负荷统计如下：序号负荷名称额定容量(kW)安装
6、数量(台)工作数量(台)备注1凝结水泵310042变频2电动启动给水泵6000103循环水泵3400664引风机9200445送风机1800446一次风机3000447磨煤机100012108闭式循环冷却水泵410429离心风机2201110空压机3507411雨水泵3154412汽机变20004213锅炉变20004214除尘变 25006415照明变6302216检修变8001017启动锅炉房变8002118低压公用变25002119化学水变16002120厂前区变10002121循环水泵房低压变16002122综合水泵房16002123电解海水制氯整流变10002224脱硫循环泵1300
7、8825氧化风机3506426真空泵2502227脱硫变20004228输煤变压器20002129环式碎煤机5603230CD1带式输送机2503231CD2带式输送机5003232CD3带式输送机3153233CD4带式输送机31521从上表可以看出，本期工程的机组高压负荷中，电动机有81台，最大电动机为引风机电动机，容量为9200kW，低压变压器有37台。本工程储煤中心为一、二期公用系统，并负责向码头系统的高压电负荷供电，储煤中心(包括电厂输煤系统)的高压厂用负荷统计如下：序号负荷名称额定容量(kW)安装数量(台)工作数量(台)备注储煤一期1卸船机350062装船机125023门机8001
8、4斗轮堆取料机158035岸电上船270026岸电上船180017皮带机B1-1A/B56068皮带机B2-1A/B56049皮带机B3-1A/B560410皮带机B3-2A/B450411皮带机B3-2C/D560412皮带机B3-3A/B560413皮带机B2-2A/B355214皮带机B1-2A/B560415皮带机B5-1A/B500216皮带机B4-1560317皮带机B4-2A/B560618入厂皮带机A/B/C710319装车皮带机0710120装车皮带机1560221装车皮带机2710122装车皮带机3500123装车皮带机4800324装车皮带机5250325低压干式变压器1
9、2504226装车低压干式变压器3152从上表可以看出，本期储煤中心的电动机有72台，最大电动机为卸船机，容量为3500kW，低压变压器有6台。为了兼顾储煤中心二期电动机负荷，以保证在电厂二期未上马之前，确保储煤中心该部分皮带能有适当工作及备用电源容量，本期工程的高压储煤变按福建交规院提供的两路总电源回路负荷容量57000考虑，如分两路供电，则每路电源的供电能力为总的计算负荷的70%(码头的同时系数)考虑。下面将根据本工程的机组负荷情况及储煤中心的负荷特点，提出两个高压厂用电接线及储煤中心供电方案，并通过技术特点分析及经济比较，提出适合本工程特点的高压厂用电接线及储煤中心供电方案。5 高压厂用
10、电压等级选择根据GB 50660-2011大中型火力发电厂设计规范，600MW级以上的机组，高压厂用电压可根据工程具体条件采用6kV一级、10kV一级或者6、10kV两级高压厂用电电压。中国电力工程顾问集团公司发布的1000MW级机组厂用电设计导则之5.4.1.1条说明：一般情况下，1000MW级机组高压厂用电压等级的选取可依此遵循以下原则进行选择：a) 在相同的接线形式前提下，优先考虑选择高压厂用母线短路水平更低的方案，以利于选用40kA的轻型断路器；b) 在相同的接线形式及相同的高压厂用母线短路水平前提下，优先考虑选择高压厂用电压等级更低的方案。当最大单台电动机启动满足母线电压水平要求时，
11、则优先考虑采用6kV一级电压；c) 当技术经济合理时，可采用10kV一级电压或10kV、6kV二级电压；d) 如扩建工程的老厂已有10kV、3kV二级电压时，也可采用10kV、3kV二级电压。发电厂高压厂用电电压的选取，与诸多因素有关，如用电负荷特点、厂用电接线方式，短路电流水平，设备制造水平，母线电压水平等。通常各工程综合厂用电计算负荷、开断设备参数和最大电动机容量等条件经过技术经济比较后确定。目前国内运行的1000MW级机组的高压厂用电采用6kV或10kV一级电压和采用6kV、10kV两级电压的方式都有。经调研，目前在建和近期建成投产的1000MW级燃煤机组中，高压厂用电的电压大多采用6k
12、V或10kV 一级电压，如山东邹县发电厂、华润贺州电厂采用10kV 一级电压；如华能玉环电厂、国电谏壁电厂、国电北仑电厂三期、国电汉川电厂三期、福建石狮鸿山热电厂二期等工程，均采用6kV 一级电压；国电泰州电厂、天津北疆电厂采用6kV、10kV两级电压。外高桥电厂三期电厂采用3kV、10kV两级电压。由于满足电动机正常启动和成组自启动时的母线电压水平，限制厂用母线短路水平，这是两个相互关联又相互制约的因素。本工程为新建工程，引风机采用电动引风机方案，机组的厂用电负荷总量较高；最大电动机为引风机电动机，容量为9200kW，经过计算采用10kV电压更能在满足该电动机正常启动和成组自启动时的母线电压
13、水平的同时，合理地进行变压器阻抗的选择。同时，储煤中心部分负荷量较大，且需要远距离传输，面对工程场地面积较小，布置非常紧凑的特点，不难看出，采用10kV电压等级供电储煤基地相比采用6kV电压更具优势。6 高压厂用电接线及储煤中心供电方案本工程的高压用电负荷与常规1000MW级机组相比，最大区别是本工程作为储煤发电一体化工程，需要对机组厂用电系统和储煤中心的供电方案进行统筹考虑。储煤中心不同于常规的厂内输煤系统，在保证电厂用煤需求的同时，储煤中心还提供煤炭储备、中转、混配等服务，满足周边地区的社会及工业企业用煤需求。根据业主提供信息，电厂与储煤基地运行维护人员为一套班组，执行全厂统一运行维护管理
14、制度。根据本工程机组的高压厂用电负荷特点及储煤中心的负荷特点，高压厂用电接线及储煤中心供电方案考虑如下两个方案：方案一：每台机组设1台75/44-44MVA容量的高压厂用变压器，每台机组主厂房设置2段10kV高压厂用电母线， 2台机组设置2段10kV公用段，每段公用段分别从1、2号机组主厂房10kV母线各引接1路10kV电源。2台机组设置1台75/44-44MVA容量的高压起动/备用变压器。储煤中心设置2台40MVA容量的储煤高压变，互为备用，电源由每台发电机出口引接，发电机出口不设置断路器。储煤中心共设置4个10kV配电间(本期工程2个10kV配电间)，各房间设置2段10kV储煤段，通过母联
15、开关互联，电源由储煤变提供。储煤中心不单独设置储煤起动变，储煤中心的第三路电源由电厂的高压起动/备用变压器提供。 方案一的原理接线详见附图一。中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司第 6 页中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司第 7 页神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告附图1 方案一原理接线图神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告方案一的主要电气设备技术规范如下：高压厂用变压器技术规范如下： 型式分裂变压器 额定容量75/44-44MVA 电压比2722.5%/10.5-10.5 kV 阻抗19% 接线组别D，yn1- yn
16、1 调压方式 无载调压起动/备用变压器技术规范如下： 型式分裂变压器 额定容量75/44-44MVA 电压比50081.25%/10.5-10.5 kV 短路阻抗19% 接线组别YN，yn0-yn0+d 调压方式 有载调压高压储煤变压器技术规范如下： 型式双绕组变压器 额定容量40MVA 电压比2722.5%/10.5kV 阻抗10.5% 接线组别D，yn1- yn1 调压方式 无载调压方案二：每台机组设2台58/38/20MVA容量的高压厂用变压器，每台机组主厂房设置2段10kV高压厂用电母线，2段6kV高压厂用电母线。2台机组设置1台58/38-20MVA容量的高压起动/备用变压器。储煤中
17、心负荷分摊在机组高压厂用变压器10kV段上。储煤中心的10kV母线设置同方案一。方案二的原理接线详见附图2。中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司第 8 页中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司第 9 页神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告附图2 方案二原理接线图神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告方案二的主要电气设备技术规范如下：高压厂用变压器技术规范如下： 型式分裂变压器 额定容量60/40/22MVA 电压比2722.5%/10.5/6.3 kV 阻抗Ud1-2=16%，Ud1-3=20% 接线组别D，yn1/ yn1
18、调压方式 有载调压起动/备用变压器技术规范如下： 型式分裂变压器 额定容量60/40/22MVA 电压比50081.25%/10.5/6.3kV 短路阻抗Ud1-2=16%，Ud1-3=20% 接线组别YN，yn0/yn0+d 调压方式 有载调压7 高压厂用电设备选择及高压厂用配电装置布置10kV开关柜采用抽出式真空开关柜或F+C回路柜。对于额定功率小于等于1000kW的电动机和小于1250kVA以下的变压器，使用接触器加熔断器的方案；大于1000kW的电动机和大于等于1250kVA的变压器，采用真空断路器。方案一：高压厂用工作段电源进线柜额定电流为3150A，馈线柜额定电流为1250A，F+
19、C回路额定电流为400A。断路器额定开断电流为40kA，动稳定电流为100kA。电厂侧储煤10kV段的电源进线柜额定电流为3150A，馈线柜额定电流为1250A。断路器额定开断电流为40kA，动稳定电流为100kA。结合热机专业对主厂房布置的优化，高压厂用工作10kV段布置在汽机房A4/A轴8.6m层。公用10kV段布置在集控楼5.5m层电气配电间内。电厂侧储煤10kV段布置在集控楼0.00m层电气配电间内。码头侧储煤10kV段布置在码头侧储煤10kV配电间。方案二：高压厂用工作段电源10kV及6kV进线柜额定电流均为2500A，机组的馈线柜额定电流为1250A，F+C回路额定电流为400A。
20、断路器额定开断电流为40kA，动稳定电流为100kA。结合热机专业对主厂房布置的优化，高压厂用工作10kV段分别布置在汽机房A4/A轴8.6m层。码头侧储煤10kV段布置在码头侧储煤10kV配电间。8 高压厂用电接线及储煤中心供电方案的技术经济比较8.1 各种方案技术比较8.1.1 方案一(1) 机组高压厂用电系统和储煤中心的高压用电系统独立较强，供电可靠性较高，能够较好满足两个系统各种运行工况的供电要求。机组正常运行时，机组高压厂用电系统通过机组高厂变供电，起备变提供备用电源，储煤中心的高压厂用电系统通过储煤高压变供电，两台储煤高压变容量互备。1台机组起/停机，不影响储煤中心的供电。在建设初
21、期只有1号机投产的过渡阶段，当1号机组起/停机时，储煤中心通过起备变供电，并可通过全厂调度中心合理安排机组起/停机和储煤中心供电时间和顺序。在2台机组全停的事故情况下，储煤中心通过起备变供电。(2) 本接线方案电气元件最少，接线简单清晰。相比2级电压，可靠性略高。(3) 储煤中心设置2台储煤高压变，互相备用，储煤起动电源与机组起动电源共用一台起备变。(4) 本接线方案电气设备布置方便，高厂变、储煤变、起备变均布置在A列外变压器区域。(5) 由于储煤中心由起备变提供起动电源，储煤中心10kV段的短路电流水平与主厂房10kV段取得一致，为40kA。8.1.2 方案二(1) 为了满足引风机的起动，并
22、使起动时母线电压留有裕量，则要求高压厂用变压器的容量大，阻抗小。如果高压厂用电系统采用6kV电压，那么，6kV母线的短路电流水平将提高，大大增加6kV设备的投资；如果引风机采用10kV电压供电，则比较合适，另外，每台机组的厂用电负荷具有大量的容量小于1000kW且大于200kW的电动机，为了提高电动机的经济性，储煤中心的负荷均摊在机组高压厂用电系统，选择10kV及6kV两级电压接线。(2) 由于储煤中心部分负荷量较大，且需要远距离传输，面对工程场地面积较小，布置非常紧凑的特点，不难看出，采用10kV电压等级供电储煤基地相比采用6kV电压更具优势。因此储煤中心负荷由厂用10kV母线段供电。(3)
23、 该方案机组和储煤中心的高压用电系统混接，独立性稍逊。(4) 该方案采用了10kV和6kV两级电压，接线较复杂，相比一级电压，此接法给运行检修人员在日后的运行维护工作中增加一定的工作量。(4) 在布置方案上：方案一和方案二在变压器设备布置上大概近似，只是在封闭母线的布置及走向及上文提到的配电间布置略有不同，结合工程情况，方案二的共箱封闭母线布置更为复杂。另外，由于储煤基地距主厂房距离较远，且负荷均摊在每台机组高压厂用变压器的10kV段上，物理位置相对分散。根据总图专业总平布置，厂区电缆主通道位置只能沿布置于电厂固定端侧的综合管架敷设至储煤基地，因此在对储煤基地的电源送出上，方案二电缆较长，可靠
24、性相对较差。(5) 本方案采用每台机组设置2台60/40/22的高压厂用变压器，2台机组设置1台同容量的起/备变，不考虑多台变压器同时故障情况。在#1机组投运，#2机组安装的过渡阶段，储煤中心负荷在供给电厂用煤量减半的前提下，也有相应减少，此时，接于#2机高压厂用段的储煤中心负荷由起备变供电；由于机组启动时约在负荷率30%左右，便可切至发电机，因此在#1机组投运，#2机组调试及启动时段，该方案的起备变容量选择也可满足工程需要。8.2 各种方案经济比较各种接线方案经济比较(仅比较不同部分)详见下表：中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司第 12 页中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有
25、限公司第 14 页神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告序号项 目单价(万元)数量单位方案一(推荐方案)方案二数量费用(万元)数量费用(万元)1储煤变27/10.5kV，40MVA,无载调压300台26002高厂变27/10.5-10.5kV，75/44-44MVA，无载调压430台28603起备变500/10.5-10.5kV，75/44-44MVA，有载调压900台19004高厂变27/10.5-6.3kV，60/40-22MVA，无载调压420台416805起备变500/10.5-6.3kV，60/40-22MVA，有载调压500台1500610kV断路器开关柜3
26、150A,40kA15面131958120710kV断路器开关柜1250A,40kA12面94112842504810kV断路器开关柜F-C,40kA9面53477910kV断路器开关柜母线PT，40kA5面8404201010kV插头开关柜3150A，40kA5面210116kV断路器开关柜2500A,40kA15面8120116kV断路器开关柜1250A,40kA12面46552126kV断路器开关柜F-C,40kA9面55495136kV断路器开关柜母线PT，40kA5面4201410kV 共箱封闭母线 3150A7.8m69554212401872156kV 共箱封闭母线 2500A6
27、.6m46030361610kV 电力电缆 3x1500.27m00+2800756汇总价(万元)96319657通过上表比较，可知在经济性方面：两个方案基本持平，方案二设备投资略高。神华福建罗源湾储煤发电一体化项目发电厂工程初步设计阶段专题报告9 结 论综上所述，经过技术经济综合分析比较，在经济方面方案一设备投资最低，方案二略高，在技术方面两个方案均能满足厂用电系统和储煤中心的各种运行工况的供电要求，但方案一相比方案二独立性更强，接线更加清晰简洁。但为了保证电厂的厂用电系统和储煤基地供电的相对独立性，使两者之间的相互影响尽量最小，本高压厂用电接线及储煤中心供电方案推荐采用方案一。中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司第 15 页
