超超临界机组电气系统试运行中出现的问题及对策

第3l卷第3期华电技术Vo1．3lN0．32009年3月HuadianTechnol0gyMar．2009·专题综述·超超临界机组电气系统试运行中出现的问题及对策Thepr0blems0ccurredincommissioning0f660MWultra—supercriticalunitelectricsvstemanditsc0untenneasuI．es王士博，井绪成，薛斐，于文涛WANGShi—bo，JINGXu—eheng，XUEFei。YUWen—ta0，(1．安徽华电芜湖发电有限公司，安徽芜湖24l300；2．中广核风力发电有限公司内蒙古分公司，内蒙古呼和浩特01o020)(1．AnhuiHuadianWuhuElectrjcPowerC0rporationLimited，Wuhu241300，China；2．InnerM0ng0liaBmnch0mce，WindPowerGenerationCorpomtionLimited，ChinaGuangd0ngNuclearPowerGmup，Hohhot010020，China)摘要：介绍了安徽华电芜湖发电有限公司一期2x660Mw超超临界机组电气系统的设计与主要设备选型的特点，针对该设计方案调试运行中出现的问题，为今后设计和施工提出了几点建议。关键词：超超l临界机组；电气系统；设计与设备选型；问题分析；解决办法中圈分类号：TM645文献标志码：A文章编号：1674—1951(2o09)03—000l—o4Abstract：Thispaperr0undlyintr0ducesthedes培nelectricsystemandmainequipmentslectotypefeaturesof2×66OMWultra—supercriticalunitinAnhuiHuadianWuhuElectricPowerC0IporationLimitedFirst—temlPr0ject，con—currentlyaimingatthemerits＆demeritsofthisdesignscenarioandpr0blemsoccurredincommissioning，severalad—viceswhichshou1dben0ticedwereproposedfl0rthefbnhcomingdesignandworking．Keywords：ultm—supercriticalunit；electricsystem；designandequipments1ect0type；pr0b1emanalysis；res0lvent安徽华电芜湖发电有限公司建设规模按2×1电气主接线66OMw+2×100OMw超超临界燃煤机组考虑，并留有再扩建的余地。一期工程建设2台660Mw的1．1升压站系统超超临界燃煤发电机组并配套建设烟气脱硫设施。1．1．1500kV主接线该锅炉由哈尔滨锅炉厂有限公司引进日本三菱公司安徽华电芜湖发电有限公司一期工程在500kV技术进行设计和制造，锅炉为超超临界参数变压直升压站采用3／2接线，平环式布置，1机组主变压器流、一次再热、平衡通风、半露天布置、固态排渣、全和01高压启动／备用变压器构成一个变一变完整钢构架、全悬吊结构n型锅炉；汽轮机为东方汽轮串，2机组主变压器和500kV5027团当线组成一个机厂生产的TC4F一40型超超临界、一次中间再热、变一线完成串，500kV5328团涂线待二期工程建成单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机；发电机为东方电后和3机组主变压器组成一个完整的变一线串。机股份有限公司生产的水氢氢冷却、自并励静止励1．1．2高压配电装置选型磁系统QFsN一660—2—22型汽轮发电机。其中，50OkV断路器采用苏州阿海珐开关有限公司生l机组已于2008年6月24日18：18顺利通过168h产的s瓷柱双断口式断路器：额定电流4o00A；额满负荷试运。定热稳定电流63kA，3s；额定动稳定电流165kA；配纯弹簧操动机构。收稿日期：20o8一ll一265o0kV隔离开关采用西电集团西安高压开关厂 ·2-华电技术第31卷生产的Gw1l一550开关和Gwl0—550开关：额定电该三相一体风冷变压器与目前600Mw系列机流40o0A；额定热稳定电流63kA，3s；额定动稳定电组普遍采用3台单相变压器组相比，安装占地面积流165kA；配超静音设计cJ一6A型电动操动机构。小、运行损耗小、运行后日常维护量少。5o0kV电流互感器为西电集团西安高压开关厂1．3厂用电系统生产的s绝缘LVQBT一500w3型互感器：额定热1．3．1厂用电电压及中性点接地方式稳定电流63kA，3s；额定动稳定电流160kA；保护级高压厂用电电压采用6kV，低压厂用电电压采变比为(2000～4000)／1；测量级变比为(10O0～用380V。高压厂用变压器6．3kV中性点采用低电20O0)／l。阻接地方式，单相接地时作用于跳闸。主厂房380V500kV电压互感器为西安西电电力电容器有限中性点经高电阻接地，单相接地时发信号。照明、检责任公司生产的TYD500／√3—0．O05H系列单相、户修、辅助车间380V系统采用中性点直接接地方式外式油浸互感器。(即380／220V系统)。500kV避雷器为西电集团西安高压开关厂生产1．3．2高压厂用电系统接线的Y20w5系列无间隙微正压氧化锌避雷器。每台机组各设l台分裂变压器和1台双卷变压1．2发电机一变压器组接线器作为高压厂用变压器，经厂用负荷统计，其中l台1．2．1发电机一变压器组接线为55／31．5—31．5MV·A分裂变压器，其高压侧从一期工程2台660MW机组均为发电机一升压发电机主回路离相封闭母线上T接。55／31．5—变压器组型式，分别经过1台800MV·A三相一体31．5MV·A分裂变压器的2个次级绕组各设一段强油导向风冷无载调压的变压器接入500kV系统。6kV母线，称为6kVA，B段，带本机组负荷，其供电发电机引出线至主变压器低压侧通过离相封闭母线范围为汽轮机、锅炉、电除尘器、照明等负荷。机组连接，封闭母线为自冷式，带微正压系统。发电机采高压厂用电动机和主厂房成对设置的低压厂用变压用静态励磁系统，由发电机机端通过励磁变压器取器分别接于2段母线上，电动给水泵接于A段。主得励磁电源，送至可控硅整流器。发电机中性点经厂房内设6kV公用01A，01B段，带全厂性公用负二次侧串接地电阻的单相配电变压器接地，以便减荷，6kV公用01A，01B段母线分别接于1，2机组少发电机定子绕组发生单相接地时电容电流对发电6kVB段，两段之问加联络开关，每一回电源进线的机造成的损害，并限制发电机单相接地故障时健全容量可满足输煤系统最大运行方式时的全部负荷相瞬时过电压不超过2．6倍额定相电压。l、2主变量。在1机投产、2机建设期间或2台机组中1台压器和启动／备用变压器500kV侧中性点采用死检修时，1、2机组6kV工作B段均可带全部的全接地。厂公用负荷。另一台20MV·A双绕组变压器带该机1．2．2设备选型组脱硫岛负荷和脱硫系统公用负荷，并互为暗备用。发电机为东方电机厂供货的三相同步汽轮发电这样设计，主要是考虑到该工程新建2台660机，是东方一日立机型的国内首台／套66OMw发电MW机组，公用负荷较多，设置公用段有利于对公用机，其主要参数如下：型号，QFSN一66O一2—22；额负荷的集中管理J。根据“厂网分开”的原则，公用定功率，660Mw；额定容量，733MV·A；功率因数负荷正常运行时都由l、2机组供电，减少购网电量(c0s)，0．9(滞后)具备满负荷0．85(滞后)～0．95费用支出。(进相)运行能力；额定电流，l9254A；额定电压，1．3．3低压厂用电接线22kV；效率，98．95％；励磁方式，静态励磁。按2o0O年示范电厂的设计思路，主厂房内低压封闭母线采用辽宁阜新封闭母线厂生产的厂用变压器按机、炉、公用分开的原则设置，便于实QLFM一27系列封闭母线，采用自冷式、带微正压现“物理分散”，节省电缆费用。采用Pc，Mcc供电系统。方式。每个380VPc均为2段单母线，正常运行主变压器采用保定天威保变电气股份有限公司时，2台变压器各带一段母线，2段单母线之间设联生产的sFP一8O0000／500型双绕组铜线圈无励磁调络开关，当其中1台变压器故障退出运行时，可手动压油浸式低损耗强迫导向油循环风冷三相一体变压投入母线联络开关。器，其主要参数为：额定电压比，(525±2)×1．3．4中低压配电设备选型2．5％／22kV；额定容量，8o0／800MV·A。200kW及以上电动机采用6kV电压，2O0kW 第3期王士博，等：超超临界机组电气系统试运行中出现的问题及对策·3·以下电动机采用38OV电压。原则上75kW及以上结构，操作员工作站采用双机系统，主网采用以太电动机由380V动力中心(PC)供电，75kw以下电网，采集系统为现场总线方式，网络介质采用光纤或动机由38OV电动机控制中心(Mcc)供电。双绞线；具有数据采集处理、安全监测、控制操作、越主厂房内6kV开关柜采用中置式开关柜，原则限报警、事故顺序记录、事故追忆、统计计算、制表打上1000kw以下电动机、125OkV·A以下的变压器印、屏幕画面显示、系统自诊断等功能；具有与DCS采用“F+C”回路供电，lo00kw及以上的电动机、进行数据交换的通讯接口。1250kV·A及以上的变压器采用真空断路器供电。2．2继电保护配置6kV真空断路器开断容量为50kA(有效值)，动稳发电机变压器组及启动／备用变压器采用南瑞继定电流l25kA(峰值)和“F+c”回路开断容量为40电保护公司的微机型保护，按照双重化的主保护和双kA(有效值)，动稳定电流lo0kA(峰值)，脱硫段选重化的后备保护进行配置，从电流和电压回路、直流用40kA开断水平的开关柜。电源、保护出口继电器及电缆完全独立以形成100％主厂房动力中心变压器及辅助厂房变压器全部冗余。高压开关柜采用国电南京自动化股份有限公采用干式变压器，低压动力配电中心(Pc)和电动机司生产的NEP9800系列数字式继电保护。380V厂控制中心(Mcc)均采用抽屉柜。用电系统采用空气开关／塑壳开关智能单元保护。这种分级组合设计既可以满足设备安全可靠运2．3自动装置行需要，又可以有效降低设计造价。每台机组设一套微机型自动准同期装置，自动准同期装置与DCS，DEH之间通过硬接线连接。每2二次接线J台机组设置1套发变组故障录波器，并实现和Dcs2．1电气控制时钟同步。每台机设置1套双通道的数字式励磁调机组的控制采用双机集控的方式，电气的继电节装置，布置在汽机房运转层。高压厂用系统备用保护屏、辅助继电器屏、变送器屏、自动准同期装置、电源自动投入采用快速切换，按单元机组6kV段设发电机故障录波器屏、厂用快切装置屏、网络控制系微机式快切装置，该装置满足手动切换和自动切换统Ncs等布置在集控楼内的电子设备间内。在500的功能。6kV公用01A，01B段之间当一段电源失kV升压站内设有继电器室，室内布置有系统继电保去时通过独立的快速切换装置实现快速切换，不设护、安全自动装置、故障录波器、远动机柜、计量柜线路自动稳定控制装置。等，无人值守。3试运行过程中遇到的问题及解决办法集中控制室由分散控制系统(DCs)控制和监测的电气设备包括发变组、厂用电源系统(含启动／备(1)高压启动／备用变压器保护整定计算无法用电源)、保安电源、uPs及主厂房直流系统。主厂调平衡。该期工程采用的高压启动／备用变压器只房直流、uPS通过通信接口及硬接线与DcS进行数有55MV·A，变比5o0／6．3—6．3kV，接人500kV第据交换。l串和1主变压器组成一个完整串，因串内有穿越500kV升压站内断路器及隔离开关、母线设备电流，兼顾到二期2×100OMw机组的接人，变比选由网络控制系统NcS进行监测和控制。500kV断择了4o00／1，串内电流互感器(cT)变比不能按照高路器与相应隔离开关、接地刀闸的闭锁由专用微机压启动／备用变压器容量选择，导致了高压启动／备“五防”闭锁装置实现。Ncs采用分层分布式结构，用变压器差动保护两侧电流相差倍数超过30倍，无操作员工作站采用双机系统，主网采用以太网，采集法调节平衡，正常运行时保护装置采集电流过小将系统为现场总线方式，网络介质采用光纤或双绞线；会引起误差电流增大和保护定值提高。具有数据采集处理、安全监测、控制操作、越限报警、为解决该问题，在高压启动／备用变压器高压侧事故顺序记录、事故追忆、事故画面的自动推出、统增加一组独立cT，变压器的保护分为2部分，变压计计算、制表打印、屏幕画面显示、同期检查、系统自器的差动保护范围从变压器的低压侧CT到独立诊断以及RTu等功能；具有与保护管理机、Dcs进CT，独立CT的变比为200／1，采用5P级；从3／2串行数据交换的通讯接口。内cT到独立cT装设“T”区保护，CT变比采用厂用电系统采用北京四方继保自动化股份有限20oo／1，采用TPY级与串内CT一致。公司生产的厂用电监控ECS系统，采用分层分布式自2008年5月24日投入运行以来，其运行状 ··华电技术第31卷况表明该方法正确、可行。核对系统保护涉及电流互感器的极性，而是在电流(2)脱硫岛无法与机组同步调试。脱硫岛设置互感器端子箱内简单地倒接了一组cT的二次线独立的6kV高压配电装置，下设380VPc和Mcc头，没有从系统的角度考虑，结果整组启动调试时，段，6kV脱硫A，B段电源分别取自2台机组的高压发电机差动保护与发变组差动保护电流互感器极性脱硫变压器，高压脱硫变压器“T”接于发电机组封相反，整整耽误了3h。这说明基建过程中也应从系闭母线上，中问设联络断路器，互为暗备用，机组不统的角度充分考虑、分析、解决问题。发电脱硫系统没有电源，脱硫系统的调试无法正常(6)380V汽轮机MCC电源单相接地导致主变进行。压器冷却器全停。1主变压器冷却器电源A取自为了实现脱硫系统调试与机组主体“同步”，机380V汽轮机MCCA1段，l机组l68h试运的第4组倒送厂用电后，从机组6kV工作B段备用馈线回天，380V汽机MCCA1段A相接地，导致主变压器路临时电缆接至6kV脱硫A段，受开关容量的限冷却器控制箱内380／220V隔离变压器停电，控制制，采用限制脱硫系统调试负荷的措施，与机组主体电源消失，造成了6组冷却器全停，及时采取了外接同步完成了除增压风机(5500kw)之外的分步电源强制冷却器运转的措施，避免了因变压器停运调试。、，而导致168h试运中断。经验：供给冷却器控制箱(3)380V厂用电接地与不接地混用导致大量的电源要么采用外接直流电源控制，要么采用三相使用小型隔离变压器。由于380VPc段和大部分四线制交流电源控制。Mcc段采用高电阻接地，少部分Mcc加装隔离变(7)励磁系统发电机转子接地保护与发变组保压器，但是在设备的招标采购中又没有给予重视，导护装置发电机转子接地保护并存导致跳机。在机组致凝结水泵电机、六大风机电机的驱潮加热器等许的设计阶段，原定发电机转子接地保护采用“励磁多部位没有220V电源，A排外路灯电源也不得不系统发电机转子接地保护”，然而在施工阶段根据“舍近求远”。华电国际电力股份有限公司技术规定的要求，修改不少机务设备厂家成套供货的电气控制箱也没为“发变组保护发电机转子接地保护”。在变更施有采用三相三线不接地系统设计，没有设计隔离变工过程中解除“励磁系统发电机转子接地保护”的压器供给220V电源，设备一经投入运行，导致了多回路没有彻底解除，结果导致一次“发电机转子接次380V系统单相接地、中性点漂移，严重影响了辅地”，发变组保护装置转子接地保护动作出口跳机。机系统的稳定运行。(8)部分辅机备用系数降低。锅炉捞渣机下排(4)AVC装置调节发电机出口电压跟进超限。渣水泵厂家成套供应的就地控制电源箱设计为1台机组电压自动调整装置(AVc)调整电压的设计思控制箱供给2台排渣水泵，互为备用，单电源接入。路：AVC发出的跳压指令先到分散控制系统如果电源故障，2台排渣水泵将全部不能工作，设备(DCS)，然后由DCS再到励磁调节器。AVC根据网备用系数严重降低，不能满足厂用电设计规程关于调中心系统指令发出大约l5～100ms的可调指令设备可靠性的要求。除灰水泵、除灰沉淀池排泥脉冲，以实现对电压不同步辐的调整，而DCs发出泵存在同样的问题。对电源箱内控制回路进行了重的调压脉冲是150ms的固定宽度脉冲，只要AVc发新设计，另又补充了一路电源。增加了施工工作量，出调压指令，Dcs发出的指令总是固定时长的指令，影响了施工进度。励磁系统无法按照AVc指令调节发电机出口电压。(9)1发电机定子铁心“过热”。l机组2008重新设计回路取消了DCs中转，AVc装置发出的指年6月7日13：5O左右负荷升至500Mw，Dcs(CRT令直接到励磁调节器。画面)显示：发电机定子励端铁心9测点温度达到(5)发电机差动保护与发变组差动保护电流互1060C，其附近7测点的温度达到91．2cc，1测点感器极性接反。原设计发电机定子绕组首(定子出温度只有36．9℃；发电机定子汽端铁心7测点温度线)、末(中性点出线)端的cT安装方向均是由P1达到99．8；发电机定子铁心汽端磁屏蔽3测点温端指向发电机，然而施工人员却误认为定子出线和度达到96．2℃。整体而言，顶子线棒温度、定子线中性点出线的CT安装方向极性相反：一个由P1端棒冷却出水温度、氢冷器出口温度均正常，且温度比指向发电机，一个由P2端指向发电机。调试单位静较均匀。经过对汽端和励端2个“过热点”及其附态调试时发现了该问题，施工人员纠错时没有认真近测点温度随负荷变化曲线的仔细(下转第8页) ·8·华电技术第31卷合启动方式，中压缸启动方式具有许多优点，有利于参考文献：适应各种状态下的快速启动，有利于锅炉迅速达到冲转参数。同时，中压缸启动方式对旁路系统控[1]石景．华电长沙发电厂6o0Mw机组汽机整套启动调试报告[R]．长沙：湖南省电力试验研究院，2o07．制要求更高；另外，中压缸启动方式要与锅炉的启动[2]D【／T863—2004，汽轮机启动调试导则[s]．循环系统相互配合，使机组启动安全、经济。对调试[3]程贵兵，石景，郭卫华．60oMw超临界汽轮机中压缸启动过程中发现的问题，经改进已得到很好的解决。在及故障分析处理[J]．湖南电力，2o05，25(Z2)：10—12．(编辑：刘芳)机组高、中压缸的金属温升率和高、中压转子的热应力控制在设计要求范围内，以及汽轮发电机组缸体作者简介：和转子寿命影响在满足要求的前提下，冷态和温态何辉(1972一)，男，湖南宁乡人，湖南华电长沙发电有限公司副总工程师，工程师，工学硕士，从事火电厂生产管理方面的工作。启动时，如何缩短机组的启动时间、降低启动中的吴强(1978一)，男，江西丰城人，湖南华电长沙发电有限公司助燃油量、提高经济性等问题，有待进一步探索。理工程师，从事火电厂运行方面的工作。<>●<>●<>●0●-<>●0●<>●0●0●0●0●0●<>●o●◇●<>●o●0●o●<>●<>●()●0●<>●<>●<>●<>●<>●<>●-<>●<>●<>●<>●<>●<>●-<>●<>●0●0●0●0●0●0●0●o●0●(上接第4页)研究后发现，温度曲线没有应有的“滞工艺质量控制难度加大，增加了运行维护的工作量后”效应，于是采用电容滤波的排除方式检查测量回和管理难度。路中是否有电磁干扰。结果：励端9测点并330(4)脱硫岛没有备用电源的孤岛式电源结构设电容后，温度由90。【=降至64℃，且热电偶输出电压毫计方案不可取。伏数不变；汽端7测点并330电容后，温度由81．5高压启动／备用变压器保护整定计算无法调平℃降至77℃，且热电偶输出电压不变。2机组发电机衡问题的处理，为高电压等级、小容量、大变比变压存在同样的问题，也进行了同样的处理。器接入3／2接线串内的保护及电流互感器的配置提4结论供了一条新颖、可行的思路。1机组已于20o8年6月24日顺利通过l68h试参考文献：运行，2机组于20o8年9月30日J顿利并网，从目前机组的运行状况看，电气系统的设计较为合理，基本[1]戈东方，钟大文．电力电气设计手册·电气一次部分能够满足66oMw超超临界火电机组安全、可靠运行[M]．北京：中国电力出版社，2005．[2]DL／T5153—2O02，火力发电厂厂用电设计技术规定的需要，主要电气设备选型也是合适的、正确的。在[s]．设计阶段，以下4个方面应引起足够的重视。(编辑：白银雷)(1)380V厂用电系统接地与不接地方式并用，在设计过程中并没有得到充分的注意和贯彻。施工过程中作为补救措施增加了几十台小型隔离变压作者简介：王士博(1973一)，男，山东郓城人，安徽华电芜湖发电有限公司器，无疑增加了故障的几率和维护工作量。生产管理部副主任，工程师，从事电厂生产技术管理和电厂基建管理(2)在机务成套供货范围内的电气设备，设计方面的工作。院和业主的专业工程师也应给予足够的重视，必须井绪成(1966一)，男，山东济宁人，安徽华电芜湖发电公司工程和主体部分的设计原则保持一致，不得降低标准或部主任，高级工程师，从事电厂基建工程管理和技术管理方面的工作。标准不一致。薛斐(1972一)，男，内蒙古呼和浩特人，中广核风力发电有限公司(3)该期工程使用了大量的设备厂家成套供货内蒙古分公司工程师，从事电气技术方面的工作。配电箱，电动机控制中心MCc的优势没有得到充分于文涛(1979一)，男，山东德州人，安徽华电芜湖发电有限公司工应用，电机控制箱遍布各个角落，现场施工工作量和程师，从事电气二次设备的调试、维护、检修、改造方面的工作。