朱愛軍，梁廣擎，董冠良，紀連舉，田永志，王 欣

(1. 吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長春 130021；2. 長春電力集團有限公司，長春 130021 ；3. 吉林電力股份有限公司長春熱電分公司，長春 130607)

臨時電源方式下試運行是新建機組調(diào)試階段常采取的一種手段，其主要風(fēng)險包括：容量核算；系統(tǒng)不同擺布方式下的負荷計算；通風(fēng)、吹管、沖轉(zhuǎn)等3個階段的主要風(fēng)險；各專業(yè)擬采取的相應(yīng)措施等。吉林某電廠2×350 MW機組為新建工程，屬區(qū)域城市熱電廠，本期建設(shè)規(guī)模為2×350 MW國產(chǎn)燃煤超臨界供熱機組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝設(shè)施。由于電廠與電網(wǎng)連絡(luò)線不能按工期及時投入，該電廠調(diào)試臨時電源10 kV配電工程需由某66 kV變電站供電，通過臨時變壓器將10 kV降為6 kV接至啟動/備用變壓器6 kV側(cè)共箱母線，經(jīng)6 kV廠用母線備用進線開關(guān)接到廠用母線上[1-2]。

由于該電廠臨時電源容量有限，試運行過程中廠用電全停概率大、風(fēng)險高，還存在著臨時變壓器過負荷運行等諸多風(fēng)險。為確保臨時用電工作的順利開展，并為今后并網(wǎng)發(fā)電創(chuàng)造有利條件，同時亦為同類工程積累經(jīng)驗，需對該電廠臨時電源方式下試運行進行風(fēng)險分析，分階段、分專業(yè)進行臨時電源啟動風(fēng)險可控性研究，并制定相應(yīng)措施[3-4]。

1 設(shè)備概況

鍋爐型號HG-1110/25.4-HM2，為超臨界參數(shù)變壓運行直流、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 110 t/h，保證效率不小于92 %。汽輪機型號CLN350-24.2/566/566。發(fā)電機型號QFSN-350-2，為三相、二極、隱極式轉(zhuǎn)子同步型式。啟動/備用變壓器為SFFZ10-38000/220型，三相自然油循環(huán)風(fēng)冷分裂繞組有載調(diào)壓高壓啟動/備用變壓器，戶外式，額定容量為38/23-23 MVA。

2 現(xiàn)場情況與臨時電源系統(tǒng)

電廠臨時電源從某66 kV變電站接引，該變電站由2臺31 500 kVA的主變壓器組成。臨時電源取自該變電站的10 kV母線，通過大約2 km的電纜接至電廠臨時電源變壓器的10 kV側(cè)，臨時電源變壓器型號為S11-±2×2.5×10.5/6.3/15 000，容量為15 000 kVA。通過臨時變壓器將10 kV降為6 kV接至啟動/備用變壓器6 kV側(cè)共箱母線，經(jīng)6 kV廠用母線備用進線開關(guān)接到廠用母線上[5]。臨時電源變壓器容量為15 000 kVA，為保證臨時電源容量的正常運行，下面進行相關(guān)容量核算。

2.1 變電站承諾容量

變電站2臺31 500 kVA的主變總?cè)萘繛?3 000 kVA，供電公司做出承諾供給臨時電源容量為15 000 kVA(變電站主變壓器剩余容量為48 000 kVA，負荷均值為76.19%，基本滿足變電站負荷高限70%～80%的負荷要求)。

2.2 電纜容量核算

從66 kV變電站到電廠臨時變壓器采用兩回電纜送電，電纜長度大約2 km，電纜型號為YJTY22-8.7/15kV-3×400，其單回路額定載流量為680 A，兩條電纜的額定輸送容量為23 555 kVA，電纜容量可以滿足試運行要求[6]。

2.3 最大用電容量核算

臨時電源變壓器容量為15 000 kVA，為確保臨時電源容量的正常運行，在該方式條件下，需要詳細核算大負荷工況時所需負荷數(shù)，大負荷工況主要有冷態(tài)通風(fēng)及空氣動力場試驗、吹管、機組沖轉(zhuǎn)及電氣試驗等；系統(tǒng)擺布方式主要為風(fēng)機單側(cè)和雙側(cè)運行，吹管方式為汽泵或電泵等，多種運行方式經(jīng)詳細核算得出所需用電容量。

通過計算，用電容量最大可能性在于電泵吹管形式下雙側(cè)風(fēng)機運行方式。鍋爐風(fēng)機雙側(cè)運行耗電量較大的設(shè)備主要有：投運2臺引風(fēng)機、2臺送風(fēng)機、2臺磨煤機、2臺一次風(fēng)機、1臺電動給水泵、1臺凝結(jié)水泵、1臺循環(huán)水泵等。全部系統(tǒng)負荷計算統(tǒng)計值為15 406 kW，按照綜合功率因數(shù)為0.85計算，系統(tǒng)負荷為18 124 kVA。超出臨時電源承諾負荷值3 124 kVA。在此工況下，臨時變壓器電流將達到額定電流的1.21倍，如果持續(xù)運行超過24 h(吹管第一階段或第二階段)，則臨時變壓器安全性無法保證。

2.4 不同方式下6.3 kV廠用母線電壓跌落校驗

選取6.3 kV廠用母線負荷中額定功率最大設(shè)備進行電壓校驗，即引風(fēng)機的電動機正常啟動時母線電壓跌落計算，引風(fēng)機的電動機額定功率為3 800 kW，額定電流為404 A。在確定臨時變壓器容量為15 000 MVA的前提條件下，按照6種工況計算，雙側(cè)風(fēng)機工況按照可能出現(xiàn)的極限情況計算(最大基礎(chǔ)負荷下啟動第2臺引風(fēng)機，如果檔板不嚴，風(fēng)機會產(chǎn)生反轉(zhuǎn)情況下啟動，則啟動電流可能達到10倍額定電流)，單側(cè)風(fēng)機啟動引風(fēng)機按照8倍額定電流計算，6種工況下(不包括化水系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng))引風(fēng)機電機啟動時6.3 kV廠用母線電壓跌落程度如下。

a. 雙側(cè)風(fēng)機冷態(tài)通風(fēng)及空氣動力場試驗。變壓器短路阻抗設(shè)計值為6%，第2臺引風(fēng)機電動機理論啟動電流倍數(shù)為10倍額定電流，基礎(chǔ)負荷為10 128 kW(第2臺送風(fēng)機未啟動)，第2臺引風(fēng)機啟動時廠用母線電壓下降為額定電壓的84.33%，即5.31 kV。

b. 單側(cè)風(fēng)機冷態(tài)通風(fēng)及空氣動力場試驗。變壓器短路阻抗設(shè)計值為6%，引風(fēng)機電動機理論啟動電流為8倍額定電流，基礎(chǔ)負荷為3 995 kW(送風(fēng)機未啟動)，引風(fēng)機啟動時廠用母線電壓下降為額定電壓的89.13%，即5.62 kV。

c.雙側(cè)風(fēng)機運行(電泵吹管)。變壓器短路阻抗設(shè)計值為6%，第2臺引風(fēng)機電動機理論啟動電流為10倍額定電流，基礎(chǔ)負荷為10 896 kW(第2臺送風(fēng)機未啟動)，第2臺引風(fēng)機啟動時廠用母線電壓下降為額定電壓的84.1%，即5.30 kV。

d.單側(cè)風(fēng)機運行(電泵吹管)。變壓器短路阻抗設(shè)計值為6%，引風(fēng)機電動機理論啟動電流倍數(shù)為8倍額定電流，基礎(chǔ)負荷為8 757 kW(送風(fēng)機未啟動)，引風(fēng)機啟動時廠用母線電壓下降為額定電壓的87.57%，即5.52 kV。

e. 雙側(cè)風(fēng)機運行(汽泵吹管)。變壓器短路阻抗設(shè)計值為6%，第2臺引風(fēng)機電動機理論啟動電流為10倍額定電流，基礎(chǔ)負荷為8 896kW(第2臺送風(fēng)機未啟動)，第2臺引風(fēng)機起動時廠用母線電壓下降為額定電壓的84.7%，即5.33 kV。

f.單側(cè)風(fēng)機運行(汽泵吹管)。變壓器短路阻抗設(shè)計值為6%，引風(fēng)機電動機理論啟動電流為8倍額定電流，基礎(chǔ)負荷為6 757 kW(送風(fēng)機未啟動)，引風(fēng)機啟動時廠用母線電壓下降為額定電壓的88.22%，即5.56 kV。

DL/T5153-2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》要求最大容量(功率)的電動機正常啟動時，廠用母線的電壓應(yīng)不低于額定電壓80%，綜上可見，母線電壓跌落最嚴重的工況為雙側(cè)風(fēng)機運行(電泵吹管)，第2臺引風(fēng)機啟動時廠用母線電壓下降為額定電壓的84.1%，即5.30 kV，當(dāng)考慮10 kV電纜壓降疊加效應(yīng)，在電壓下降84.1%的基礎(chǔ)上再次下降約1%，即母線電壓下降為額定電壓的83.1%，降到5.235 kV，母線電壓下降校驗結(jié)果滿足DL/T 5153-2002要求，以上計算存在一些假定因素，具體啟動時的電壓下降還需進行實際測試。

3 機組各階段試運行風(fēng)險

3.1 通風(fēng)階段風(fēng)險

通風(fēng)試驗的主要目的是標(biāo)定煙風(fēng)系統(tǒng)流量裝置，考驗風(fēng)機工作能力；并在調(diào)平一次及二次風(fēng)后進行冷態(tài)?；碌臓t膛內(nèi)氣流流態(tài)測試。主要內(nèi)容包括冷態(tài)通風(fēng)試驗檢查、風(fēng)量測量裝置標(biāo)定、阻力特性試驗、風(fēng)量均勻性檢查等。臨時電源方式下存在的主要風(fēng)險有六大風(fēng)機同時運行，在最大風(fēng)量工況下容量計算為14 638 kW，超出臨時變壓器容量；第2臺引風(fēng)機啟動時可能發(fā)生風(fēng)機反轉(zhuǎn)，造成風(fēng)機啟動時間過長等。

3.2 吹管階段風(fēng)險

吹管試驗的主要目的是由于鍋爐受熱面在制造、儲存及安裝過程中,其內(nèi)部不可避免地存在焊渣、砂石等雜物，在啟動投運之前必須通過蒸汽吹管，將其內(nèi)部吹掃干凈，以保證合格的蒸汽品質(zhì)。主要內(nèi)容包括第一階段過熱器、主蒸汽管道及高壓旁路吹掃等；第二階段過熱器、再熱器串聯(lián)吹掃等。臨時電源方式下存在的主要風(fēng)險有廠用電全停、頻繁點爐、鍋爐爆燃、母線電壓過低導(dǎo)致鍋爐斷水等。

3.3 沖轉(zhuǎn)階段風(fēng)險

沖轉(zhuǎn)試驗的主要目的是沖轉(zhuǎn)暖機。沖轉(zhuǎn)對于機組來講是避免使機組因加載過快而損壞機組，綜合各方面而言，沖轉(zhuǎn)就是為了讓機組更健康更安全地啟動。主要內(nèi)容包括利用高壓蒸汽將汽輪機轉(zhuǎn)子沖動起來，蒸汽在進入汽輪機后，沖擊轉(zhuǎn)子上的葉片，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。臨時電源方式下存在的主要風(fēng)險有：廠用電全停、鍋爐爆燃、汽輪機斷油、氫氣泄漏、臨時變壓器超載等風(fēng)險。

4 結(jié)論

按照現(xiàn)有容量的臨時電源方式可以用于機組試運行，但存在較多風(fēng)險因素，尤其是在機組整套試驗階段，風(fēng)險尤為突出。各單位相關(guān)專業(yè)應(yīng)制定詳細措施，并最終由運行總負責(zé)，其他單位各司其職，確保電廠試運行工作的順利完成。

a.生產(chǎn)單位負責(zé)試運行階段的運行操作，各專業(yè)編制詳細的操作措施、事故預(yù)案并進行演練。協(xié)助安裝單位進行重要設(shè)備的監(jiān)護，負責(zé)臨時電源方式下的對外溝通協(xié)調(diào)工作。嚴格執(zhí)行工作票制度，防止設(shè)備誤操作及人身觸電事故，做好變壓器10 kV電纜的防外力破壞工作。

b.調(diào)試單位負責(zé)試運行階段的技術(shù)指導(dǎo)、試運行指揮工作，將各專業(yè)編制的操作措施融入到調(diào)試方案中。

c.安裝單位負責(zé)試運行設(shè)備的現(xiàn)場監(jiān)護。

d.監(jiān)理單位檢查臨時電源方式下試運行的各項工作落實完善情況，負責(zé)調(diào)試設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)督檢查工作并對調(diào)試全過程進行監(jiān)控。

e.設(shè)備生產(chǎn)廠家針對設(shè)備頻繁啟停及臨時電源方式下相關(guān)設(shè)備問題提供支撐。