陽水財

（東莞電力設計院，廣東 東莞 523413）

小型發(fā)電機組接入系統設計研究

陽水財

（東莞電力設計院，廣東 東莞 523413）

本文所稱小型發(fā)電機組指單機容量在 25MW及以下的同步發(fā)電機組。隨著電力體制的不斷改革和節(jié)能、環(huán)保觀念的不斷深入，各地以工業(yè)余熱、垃圾焚燒為代表的小型發(fā)電項目不斷開工建設。小型發(fā)電機組在接入電網設計時，不能僅僅考慮機組容量和送電距離，還必須從電網短路電流、線路選型、路徑可實施性等方面綜合考慮。本文結合某地區(qū)具體工程實例，對小型發(fā)電機組的接入系統進行了分析研究論證。

小型發(fā)電機組；接入系統

某地區(qū)計劃建設一座日處理生活垃圾1200噸，總裝機容量 40 MW 的垃圾焚燒發(fā)電廠，配置 2×600t/d機械爐排焚燒爐+2×20MW 凝汽式汽輪發(fā)電機組，擬于近期并入當地電網發(fā)電。

1 近區(qū)電網情況

近區(qū)電網是發(fā)電機組接入的客觀條件，在研究論證接入系統前必須摸清周邊電網情況。

根據項目業(yè)主的建設安排，在機組投產前，近區(qū)110kV及以上變電站有 3座，分別為 220kV彭洞站、110kV牛山站和畔山站，具體情況如表1所示。

周邊 110kV線路有 110kV立彭甲乙丙線、彭周甲乙線、彭石甲乙丙線以及 110kV和畔甲乙丙線。

周邊 110kV電網接線如圖1所示。

圖1 本工程電廠周邊 110kV電網接線示意圖

上述 110kV線路中，立彭甲乙丙線、和畔甲乙丙線為架空線路，導線截面均為 400mm2，彭周甲乙線、彭石甲乙丙線為電纜線路，導線截面為 1000mm2。

表1 電廠近區(qū)周邊 110kV及以上變電站情況

2 接入系統方案研究

電廠接入系統電壓等級，應根據電廠在系統中的地位和作用、送電距離、最終和分期規(guī)模、單機容量、電網運行要求和承受能力等因素綜合確定，不同規(guī)模的電廠應分別接入相應電壓等級的電網。本電廠機組容量2×20MW，屬小型、負荷側電廠，送電距離在 5公里左右，接入系統電壓等級可采用 110kV接入、也可采用 10kV接入。本文分別對接入 110kV、10kV兩種不同電壓等級方案進行綜合比較。

2.1 接入110kV系統方案

根據周邊電網實際，擬定兩個接入 110kV系統方案。（1）方案一：雙回出線，分別T接立彭甲丙線

本方案新建雙回電纜線路長度 2×0.96km，T接立彭甲丙線需要新征用地建設電纜終端場，T接點位于彭洞站圍墻外（立彭甲乙丙線 N39-N42號塔之間）。

（2）方案二：雙回出線，分別T接和畔乙丙線

本方案新建雙回電纜線路長度 2×6.5km，T接和畔乙丙線需要新征用地建設電纜終端場，T接點位于N21-N22號塔之間。

2.2 接入10kV系統方案

根據周邊的電網條件，擬定 3個接入10kV系統方案。

（1）方案一：2回出線，分別接入彭洞站10kV母線，本方案新建 2回電纜線路長度 2×1.0km。

（2）方案二：2回出線，分別接入畔山站10kV母線，本方案新建 2回電纜線路長度 2×6.5km。

（3）方案三：2回出線，分別接入牛山站10kV母線，本方案新建 2回電纜線路長度 2×2.8km，該方案需要在牛山站擴建 1回 10kV出線開關柜。

2.3 方案比較

2.3.1 接入電壓等級比較

根據以上接入 110kV和 10kV系統方案，首先對接入電壓等級進行比較，如表2所示。

表2 接入電壓等級比較

本期 2臺機組如果采用 10kV接入，雖然可避免電能多級傳輸，減少電能損失，但 10kV接入周邊 220kV彭洞站或 110kV牛山站后，10kV母線短路電流將達到28kA以上，遠超規(guī)范要求。10kV接入畔山站，畔山站10kV短路電流也將由 18kA上升到 23.7kA，接近超標；且電廠距離畔山站較遠，路徑長度約 6.5km，沿線電纜通道空間狹窄，路徑條件差，基本不具備可行性。

同時，采用 10kV接入系統，單回線路需采用 3拼3×500mm2截面電纜，實現較為困難，總體投資也不占優(yōu)勢。如果采用 110kV接入，雖然設備投資有所增加，但 110kV線路輸送容量大，單回線路能夠滿足兩臺機組的送出要求，可靠性高；且周邊 110kV電網資源較好，新建線路十分簡短。綜上，本工程電廠兩臺機組宜采用接入 110kV系統。

2.3.2 接入點比較

在確定采用接入 110kV系統后，需進一步明確具體接入點，各方案比較如表3所示。在可靠性均接近且滿足要求的情況下，方案一具有實施性好，投資少等優(yōu)勢。

綜上，本工程電廠兩臺機組宜采用雙回線路，分別 T接 110kV立彭甲丙線接入系統，如圖2所示。

2.4 導線截面選擇

本電廠發(fā)電機額定功率為 20MW，功率因數按 0.85考慮，扣除 10%的廠用電，送入電網功率約為 21MVA。

表3 接入 110kV系統方案比較（接入點比較）

圖2 本工程電廠接入系統示意圖

因 此， 本 工 程 送 出 110kV線 路 采 用 240mm2及以上截面電纜即可滿足要求，按雙回路埋管敷設，240mm2截面電纜 110kV持續(xù)輸送容量約為 60MVA，能夠滿足送出線路 N-1要求。

2.5 電氣計算

最后，對推薦方案進行潮流、穩(wěn)定以及短路電流計算，計算采用 BPA軟件 (4.0版 )工具。

經計算，推薦方案近區(qū)潮流分布合理，無重載或過載線路，各節(jié)點電壓合格；機組穩(wěn)定性較好，相關廠站 110kV母線短路電流均滿足要求。

3 相關結論

（1）本工程電廠機組容量為 2×20MW，屬地方小型發(fā)電機組，可接入 110kV電網，也可接入 10kV電網，需從技術、經濟、可實施性等方面綜合考慮。

（2）在接入電壓等級方面，單臺機組容量 20MW基本是采用接入 110kV系統，還是接入 10kV系統的臨界點。單機容量 20MW 以上（含 20MW），10kV電纜選型較為困難，一般采用110kV電壓接入更為經濟合理。

（3）隨著電網規(guī)模的擴大，系統短路電流越來越大。在某些地區(qū)，短路電流是地方小機組能否就地接入10kV電網的關鍵制約因素。

[1]電力工業(yè)部電力規(guī)劃設計總院 .電力系統設計手冊 [M]. 北京 :中國電力出版社 ,1995.

[2]水利電力部西北電力設計院 .電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）[M]. 北京 :中國電力出版社 ,1987.

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