关于某厂用调试电源启动引风机尝试杨荣

关于某厂用调试电源启动引风机尝试杨荣

杨荣

(国家电投集团协鑫滨海发电有限公司江苏盐城224000)

关键词：调试电源启动引风机

引言

某新建火力发电厂两台1000MW超超临界燃煤机组，升压站500kV电压等级3/2接线方式，两条500kV线路，启备变也是500kV电压等级，由于500kV出线进度滞后6个月，为确保现场调试用电，从就近一个100MW风电场变电站临时架设一路35kV线路至火电厂，经35kV调试变降压后接入10kV厂用电，用于机组调试使用，具体接线见下图，其中35kV调试变容量为30MVA。根据调试单位参考兄弟电厂二期工程相同状态下负荷运行情况，锅炉冷态试验及降压冲管用电负荷需求小于30MVA，调试电源基本满足需求。本文探讨了使用调试电源启动大容量辅机风险以及尝试过程，为火电工程进一步进行冷态试验及冲管试验积累经验。

引风机启动过程分析

风电场变电站出线是220kV，主变容量仅有120MVA，35kV系统容量小，一般电机调试没有影响，而火电引风机电机容量大（其参数如下表所示），引风机启动时会导致10kV电压下降较大。

备注：小方式系指风电场风机全部停运、风电场220kV线路小方式运行；大方式系指风电场风机全部满发、风电场220kV线路大方式运行。

根据计算，单独启动引风机时在小方式下风电场变电站35kV母线将降至85%左右，在大方式下风电场变电站35kV母线将降至不到90%。根据风电场、调试单位的了解，系统电压突然下降至90%时，可能会出现风力发电机运行异常。为确保风力发电机安全，引风机启动时需联系风电场停运风力发电机并进行隔离，风力发电机隔离后，此时系统运行方式将变为小方式运行，下面讨论也基于小方式运行方式下。

引风机启动时影响

今年以来，工程技术部组织监理、调试单位、电建、设计院和部分设备厂家多次就引风机启动问题进行了讨论，也和涉及到的部分设备厂家进行了电话和邮件沟通，认为引风机启动时存在以下几点影响：

1、引风机启动时电压降太大，电机能否启动

经与上海电机厂电话咨询，我公司引风机电机在启动时压降降至62%时，电动机能够启动，只是启动时间较长，达到48s（厂家要求启动时间不能超过80s）。

2、引风机启动时电流大，时间长造成保护动作

经核算和对比，引风机启动时不会造成引风机开关、10kV母线进线开关、调试变高压侧开关保护动作，但母线电压在低于65%时低电压一段保护会启动，0.5s后切除不重要负荷。故在引风机启动前需采取措施退出低电压一段保护或改变保护定值（建议将低电压一段保护定值临时由65%改为60%或55%）。

3、引风机启动时间过长对10kV开关柜造成损坏

我公司10kV开关柜设计动热稳定是40kA/4s，主要是考虑启动电流热累积效应对开关柜的影响，即Q1=40000²x4R=6.4x109R，引风机启动电流I=726Ax5.5=3993A，启动时间为48s，该期间产生的热量Q2=3993²x48xR=7.65x108R，Q1>>Q2，因此引风机启动不会对10kV开关柜本体造成影响。但根据厂家反馈，长时间过流有可能对CT有影响，但厂家也不能确定。

4、过负载对调试变影响

根据调试变厂家出厂资料，变压器在2倍过负荷的情况下可运行14min，引风机启动时间为48s，启动时变压器负荷主要以无功负荷为主，整体负荷不会超过80MVA，因此在变压器过负荷能力范围内，但是变压器过负载会导致变压器寿命严重损失，必须要严格控制。

5、低电压对高低压变频器影响

变频器属于高灵敏度产品，电压突变对变频器内部的整流元件，控制元件等都可能造成影响，且在电压降低时为确保输出功率会导致变频器的输出电流急剧增加，易导致变频器过流跳闸。因此在启动引风机前尽可能退出变频器运行，必要辅机尽可能采用工频运行方式。

6、对低压元器件的影响

我公司低压元器件主要采用GE（低压开关柜）、ABB（脱硫脱硝低压柜、启动锅炉低压柜、部分厂家配套就地控制箱等）、施耐德（大部分厂家配套就地控制箱）、西门子（少量厂家配套就地控制箱）品牌的产品，经与以上厂家技术人员沟通和查看厂家资料，各厂家元器件的释放电压如下表所示：

从上表所示，GE和施耐德元器件释放电压在60%以下，在系统电压降至62%时，其元器件能可靠吸合，触点不会释放。ABB元器件的的释放电压为40%-65%，在系统电压降至62%时，其元器件不能可靠吸合，触点有可能会释放造成设备跳闸。西门子元器件释放电压暂未查到，考虑到我公司用西门子元器件数量较少，暂不考虑，后期再详细调查补充。

另现场还可能存在少量其他品牌的元器件，需后期调查补充。

7、对DCS系统影响

我公司外围辅控DCS无UPS电源，引风机启动时电压降低可能会造成DCS系统故障。引风机启动前建议将辅控UPS电源切至临时电源带。

8、其他影响

系统电压突然降低以后，会使电动机的瞬时输出功率降低，其瞬时输出值与电压的平方成正比，如电压突降至62%，电机瞬时输出功率将降至38.44%，但持续时间极短，然后电机电流会增大使输出功率恢复。但可能会在电压突降瞬间因电机输出功率降低而导致机务系统的油压、水压突降而使主设备跳闸，此部分影响需要机务专业详细论证。

9、对风电场变电站影响

根据计算，我公司引风机启动时，风电场变电站35kV母线电压将降至85%左右，此电压对一般设备理论上来说没有影响，但对站内的电子元器件（如SVG装置的输出元件）可能会有一定影响。

以上几点影响仅是从理论上分析存在的可能，具体需要进一步试验确认。

为减少引风机启动对系统及设备的影响采取以下措施

1、安排专人重新核对保护定值，防止由于定值输入错误，在异常工况下误动或者拒动。

2、联系风电场人员，引风机启动前停运所有风机及集电线路，防止对风机及变频器造成损伤。

3、联系风电场人员，将风电SVG停运，防止对SVG电子元件造成伤害。

4、联系风电场人员，将主变的分接头档位通过有载调压装置上调一个档位，在电压允许值的上限，尽量减少母线的电压降。

5、联系风电场人员，将UPS、直流母线的电源切至蓄电池供电，避免由于电压突降造成电源设备损坏。

6、火电将10kV母线上所有可以停用辅机均停用，减少母线的负载电流。

7、火电将10kV变频器设备停运，凝泵切换至工频运行，将400V变频设备停运，避免对变频器造成损坏。

8、火电将现场调试电源接行车、电梯等设备停运，防止造成人员伤害。

9、火电将UPS、直流母线的电源切至蓄电池供电，避免由于电压突降造成电源设备损坏。

10、火电检查并将所有DCS电源切换至UPS或者施工电源供电。

11、火电检查人员确认引风机油站电源已经切换至施工电源，防止调试电源异常造成引风机油站故障。

12、调试人员分别在火电和风电场的母线上加装故障录波器，监视记录母线电压、电流等参数的变化情况。

13、火电运行人员在操作员站做好准备引风机启动后50S，母线电压未返回，不待命令即可拉开引风机开关。

14、引风机电机现场留有专人负责，有任何异常情况立即按事故按钮，并和控制室联系。

15、火电完成其它引风机调试启动前的验收、检查、签字等工作。

结论

通过实验证明火电引风机等大电机负载启动不会对调试电源风电场的系统安全造成直接危害，我公司调试电源系统可以承受大电机启动引起的电压瞬时下降。有了这次成功的尝试，为火电厂的进一步调试工作提供非常好的必要条件，按照调试进度，经过充分准备，又相继完成六大风机的单体试转、引风机的带负荷试验、锅炉动力场试验、机组冲管试验，在升压站线路工程滞后的情况下按期完成了机组的相关试验，为保证机组首次并网等工程节点提供必要的保证。本次使用风电场临时电源做火电调试电源也为其它存在类似困难的火电等企业提供很好的范例。

参考：

《电能质量供电电压允许偏差》（GB12325-08）

《防止电力生产事故的二十五项重点要求》

作者：杨荣（1978-）工程师国家电投集团协鑫滨海发电有限公司，发电部，电气专工。