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【摘要】为使超超临界机组烟气脱硫电气供配电系统设计贯彻执行国家技术经济政策，做到保障人身安全、供电可靠、技术先进和经济合理，对目前超超临界火力发电机组脱硫系统的电气接线形式进行技术经济比较，确定合理的电气接线方案。
【关键词】超超临界；电气接线；技术经济；比较
引言
火力发电厂采用超超临界技术是提高汽轮发电机组经济性的有效手段，与同容量亚临界和常规超临界火电机组比较，超超临界机组效率明显提高[1]。脱硫厂用电系统是脱硫的重要组成部分，而且随着环保要求、电厂本身对辅助系统运行可靠要求的提高，脱硫系统必须稳定、可靠运行。新上火力发电机组脱硫系统均与主体同步设计、同时施工和同时投运（“三同时”），因此安全、可靠地向脱硫设备供电是脱硫电气系统的首要任务，合理的电气主接线，对保证脱硫系统安全稳定运行、节省投资起重要作用。
1、脱硫负荷特性分析
宁夏电厂地处西北，计划建设规模为2×1000MW超超临界燃煤间冷机组，并预留扩建2×1000MW机组的条件；该工程是西北电网规划建设的“西电东送”的重点电源点，工程建设可将西北地区优质丰富的煤炭资源转变为电源，变输煤为输电，将能源优势转化为经济优势，符合国家能源产业政策，对促进西北煤炭资源开发、全国能源资源优化配置、偏远地区经济开发和促进民族安定团结将起到重要作用。
此工程采用石灰石-石膏湿法脱硫，按本期两台锅炉BMCR锅炉最大蒸发量工况下全烟气脱硫，脱硫系统可用率≥98%。脱硫工程与主厂房工程同步建设，SO2吸收系统采用单元配置。吸收塔采用逆流喷淋塔，每台炉采用双塔串联配置。脱硫系统不设置旁路烟道。增压风机与引风机合并设置，不设置GGH。
1.1电气主接线设计原则
厂用电系统是脱硫的重要组成部分，合理的电气主接线对于保证脱硫系统安全稳定运行、方便操作和维护、节省投资起重要作用。随着工艺系统改进、电气设备制造水平提高，为厂用电系统接线的优化提供了条件。通过对不同的脱硫中、低压电气主接线方案进行技术经济比较，确定最适合本工程电气主接线方案。
衡量电气主接线是否合理，主要采用以下设计原则：
a）可靠性。保证对重要负荷供电可靠，并满足对电力质量的要求；尽量避免发电厂厂用电全停的可能；设备检修时对系统供电影响最小；
b）灵活性。运行检修方便；
c）经济性。接线力求简单，以节省设备；限制短路水平，降低设备造价；二次接线尽量简洁；设备占用空间小；电能损耗小。
1.2脱硫负荷分类及供电要求
厂用电系统主要设计输入条件就是工艺等各专业负荷供电要求及相应负荷特性等。在整理和分析该工程厂用负荷后，发现厂用负荷有以下一些特性：
a）从工艺流程合理性角度出发，将引风机和增压风机合并设置，并将脱硝一并考虑在内；
b）吸收塔采用逆流喷淋塔，每台炉采用双塔串联配置，循环泵和吸收塔搅拌器、石膏排出泵、氧化风机等设备成倍增加；
c）脱硫工艺系统、SO2吸收系统采用单元配置。
可以看出，工程由于优化工艺系统及脱硫效率要求较高等相关因素，厂用负荷也随之发生变化，工程中压电动机和SO2吸收系统负荷较多。下面分别按机组启动及运行时的厂用负荷分析。
根据工艺、热控等专业厂用电提资，脱硫常用厂用负荷特性如下表1。
2、脱硫电气主接线
2.1主要设计依据
a）DL/T5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》[2]第10.1.4条：脱硫中压负荷可设脱硫中压母线段供电，也可直接接于中压厂用工作母线段。当设脱硫中压母线段时，每炉宜设1段，并设置备用电源。每台炉宜设1段脱硫低压母线。10.1.3条：脱硫低压工作电源应单设脱硫低压工作变压器供电，附录条文解释如下：每台炉宜设1段脱硫低压母线；每台炉宜设1段脱硫低压母线包括设2个半段的情况。大量脱硫工程的低压供电采用以下三种方式：（a）每两台炉设两台互为备用的脱硫低压变，每台低压变引接1段脱硫低压母线；（b）每台炉设两台互为备用的脱硫低压变，每台低压变下引接半段脱硫低压母线；（c）每台炉设一台脱硫低压变，由此引接的脱硫低压母线以刀开关分为2个半段，其备用电源从其它地方引接；
b）DL/T1340-2014《火力发电厂分散控制系统故障应急处理导则》[3]中A4.7条：厂用电系统不同母线段，应分配在不同的控制器中；
c）工艺等专业厂用电提资，脱硫系统主要由石灰石浆液供给系统、烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、工艺水及冷却水系统、浆液疏排系统、脱硫废水处理系统等负荷组成。
2.2电气主接线方案描述
2.2.1方案一
两套脱硫系统共设两台低压工作变压器，互为备用，为所有脱硫低压负荷供电；低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段，由两台低压干式变低压侧供电。380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫单元负荷分别接于脱硫A、B段，公用负荷分别接于各段。MCC均采用双回路供电，两路电源互相闭锁。脱硫系统不另设6kV脱硫段，脱硫所需6kV电源均从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式简单清晰，变压器数量少，根据负荷统计但单台变压器容量较大，需选择大容量的PC进线开关及水平母排，短路电流水平较高。
2.2.2方案二
每套脱硫系统各设两台低压工作变压器，互为备用。每套脱硫系统的低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段。四台低压干式变成对设置，380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫系统不另设6kV脱硫段，脱硫负荷所需6kV电源均从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式较方案一复杂，变压器数量成倍增加但单台变压器容量减少，短路电流水平降低，供电可靠性更高、对单元性负荷供电更有利。 2.2.3方案三
每套脱硫系统各设两台低压工作变压器，互为备用。每套脱硫系统的低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段。四台低压干式变成对设置，380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫系统设两段6kV脱硫段，之间设置联络开关；脱硫6kV段电源从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式同方案二。由于设6kV脱硫段，较方案二增加脱硫6kV开关柜、减少6kV馈线电缆，但脱硫6kV段的进线需选择较大截面的电缆，且单根进线电缆路径也比较长。
方案一、二、三电气主接线图如图1～图3。
3、技术经济比较
3.1方案一和方案二设备投资比较
脱硫系统均不设6kV脱硫段，低压电气主接线方案设备投资经济比较见表2。
由表2可知，方案一接线能满足脱硫供电可靠性要求，接线简单、清晰，投资少。方案二接线可靠性更高，接线单元性增强，但投资略高。
由于方案二的单元性更强，更有利于厂用电系统不同母线段分配在不同控制器中，便于减少故障面，增强电厂分散控制系统故障应急处理能力；由于保安MCC段采用三进线，相比方案一（双进线）可靠性更高；此方案中单体变压器容量减小，短路水平降低，但数量增多导致投资较方案一略高（约高36万元）。工程由于采用双塔串联布置比一般的采用单塔布置工艺设备负荷多，采用方案一单台变压器计算容量已达到2500kVA，如负荷增加或考虑湿电负荷，变压器容量还将进一步增大到3200kVA，而一般电厂单台变压器选择均不超过2500kVA，因此综合考虑各种因素，推荐方案二。
3.2方案三和方案二设备投资经济比较
脱硫系统设或不设6kV脱硫段接线方案设备投资经济比较见表3。
由表3可知，方案二因脱硫6kV柜与主体中压柜一同考虑，6kV柜投资相应降低，但动力电缆和控制电缆费用增加。方案三脱硫系统设6kV脱硫段，6kV柜数量增加，馈线电缆减少；综合比较6kV柜和电缆费用，从投资方面考虑方案二比方案三约省79.36万元，因此推荐方案二。另外从表3可知，由于方案二脱硫区不设中压段，主体至脱硫区的6kV电缆对总投资影响较大，比较方案二和方案三的总投资差价，当方案二中主体至脱硫区的6kV电缆长度在489.8m时方案二和方案三总价基本能持平。因此当主体至脱硫区距离较远时（暂估以500m为界），此时应综合各因素并经技术经济比较后选择适宜的电气主接线。
4、结语
针对超超临界火电厂脱硫工艺特性和电厂实际情况，脱硫中压电气主接线推荐采用脱硫不设中压段，脱硫所有中压负荷均直接从主体引接。低压每套脱硫系统各设两台互为备用的脱硫低压工作变压器，即推荐方案二。
参考文献
[1]熊立红.超超临界机组烟气净化设备及系统[M].北京：化学工业出版社，2009.01.
[2]国家电力公司华东电力设计院.DL/T50153-2002火力发电厂厂用电设计设计规定[S].北京：中国电力出版社，2002.
[3]电力规划设计总院.DL/T5455-2012火力发电厂热工电源及气源系统设计技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.
作者简介
第一作者简介：余国成，1978年，男，浙江淳安，2009年毕业于浙江大学电气工程及其自动化，电气工程师.
【关键词】超超临界；电气接线；技术经济；比较
引言
火力发电厂采用超超临界技术是提高汽轮发电机组经济性的有效手段，与同容量亚临界和常规超临界火电机组比较，超超临界机组效率明显提高[1]。脱硫厂用电系统是脱硫的重要组成部分，而且随着环保要求、电厂本身对辅助系统运行可靠要求的提高，脱硫系统必须稳定、可靠运行。新上火力发电机组脱硫系统均与主体同步设计、同时施工和同时投运（“三同时”），因此安全、可靠地向脱硫设备供电是脱硫电气系统的首要任务，合理的电气主接线，对保证脱硫系统安全稳定运行、节省投资起重要作用。
1、脱硫负荷特性分析
宁夏电厂地处西北，计划建设规模为2×1000MW超超临界燃煤间冷机组，并预留扩建2×1000MW机组的条件；该工程是西北电网规划建设的“西电东送”的重点电源点，工程建设可将西北地区优质丰富的煤炭资源转变为电源，变输煤为输电，将能源优势转化为经济优势，符合国家能源产业政策，对促进西北煤炭资源开发、全国能源资源优化配置、偏远地区经济开发和促进民族安定团结将起到重要作用。
此工程采用石灰石-石膏湿法脱硫，按本期两台锅炉BMCR锅炉最大蒸发量工况下全烟气脱硫，脱硫系统可用率≥98%。脱硫工程与主厂房工程同步建设，SO2吸收系统采用单元配置。吸收塔采用逆流喷淋塔，每台炉采用双塔串联配置。脱硫系统不设置旁路烟道。增压风机与引风机合并设置，不设置GGH。
1.1电气主接线设计原则
厂用电系统是脱硫的重要组成部分，合理的电气主接线对于保证脱硫系统安全稳定运行、方便操作和维护、节省投资起重要作用。随着工艺系统改进、电气设备制造水平提高，为厂用电系统接线的优化提供了条件。通过对不同的脱硫中、低压电气主接线方案进行技术经济比较，确定最适合本工程电气主接线方案。
衡量电气主接线是否合理，主要采用以下设计原则：
a）可靠性。保证对重要负荷供电可靠，并满足对电力质量的要求；尽量避免发电厂厂用电全停的可能；设备检修时对系统供电影响最小；
b）灵活性。运行检修方便；
c）经济性。接线力求简单，以节省设备；限制短路水平，降低设备造价；二次接线尽量简洁；设备占用空间小；电能损耗小。
1.2脱硫负荷分类及供电要求
厂用电系统主要设计输入条件就是工艺等各专业负荷供电要求及相应负荷特性等。在整理和分析该工程厂用负荷后，发现厂用负荷有以下一些特性：
a）从工艺流程合理性角度出发，将引风机和增压风机合并设置，并将脱硝一并考虑在内；
b）吸收塔采用逆流喷淋塔，每台炉采用双塔串联配置，循环泵和吸收塔搅拌器、石膏排出泵、氧化风机等设备成倍增加；
c）脱硫工艺系统、SO2吸收系统采用单元配置。
可以看出，工程由于优化工艺系统及脱硫效率要求较高等相关因素，厂用负荷也随之发生变化，工程中压电动机和SO2吸收系统负荷较多。下面分别按机组启动及运行时的厂用负荷分析。
根据工艺、热控等专业厂用电提资，脱硫常用厂用负荷特性如下表1。
2、脱硫电气主接线
2.1主要设计依据
a）DL/T5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》[2]第10.1.4条：脱硫中压负荷可设脱硫中压母线段供电，也可直接接于中压厂用工作母线段。当设脱硫中压母线段时，每炉宜设1段，并设置备用电源。每台炉宜设1段脱硫低压母线。10.1.3条：脱硫低压工作电源应单设脱硫低压工作变压器供电，附录条文解释如下：每台炉宜设1段脱硫低压母线；每台炉宜设1段脱硫低压母线包括设2个半段的情况。大量脱硫工程的低压供电采用以下三种方式：（a）每两台炉设两台互为备用的脱硫低压变，每台低压变引接1段脱硫低压母线；（b）每台炉设两台互为备用的脱硫低压变，每台低压变下引接半段脱硫低压母线；（c）每台炉设一台脱硫低压变，由此引接的脱硫低压母线以刀开关分为2个半段，其备用电源从其它地方引接；
b）DL/T1340-2014《火力发电厂分散控制系统故障应急处理导则》[3]中A4.7条：厂用电系统不同母线段，应分配在不同的控制器中；
c）工艺等专业厂用电提资，脱硫系统主要由石灰石浆液供给系统、烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、工艺水及冷却水系统、浆液疏排系统、脱硫废水处理系统等负荷组成。
2.2电气主接线方案描述
2.2.1方案一
两套脱硫系统共设两台低压工作变压器，互为备用，为所有脱硫低压负荷供电；低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段，由两台低压干式变低压侧供电。380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫单元负荷分别接于脱硫A、B段，公用负荷分别接于各段。MCC均采用双回路供电，两路电源互相闭锁。脱硫系统不另设6kV脱硫段，脱硫所需6kV电源均从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式简单清晰，变压器数量少，根据负荷统计但单台变压器容量较大，需选择大容量的PC进线开关及水平母排，短路电流水平较高。
2.2.2方案二
每套脱硫系统各设两台低压工作变压器，互为备用。每套脱硫系统的低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段。四台低压干式变成对设置，380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫系统不另设6kV脱硫段，脱硫负荷所需6kV电源均从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式较方案一复杂，变压器数量成倍增加但单台变压器容量减少，短路电流水平降低，供电可靠性更高、对单元性负荷供电更有利。 2.2.3方案三
每套脱硫系统各设两台低压工作变压器，互为备用。每套脱硫系统的低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段。四台低压干式变成对设置，380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫系统设两段6kV脱硫段，之间设置联络开关；脱硫6kV段电源从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式同方案二。由于设6kV脱硫段，较方案二增加脱硫6kV开关柜、减少6kV馈线电缆，但脱硫6kV段的进线需选择较大截面的电缆，且单根进线电缆路径也比较长。
方案一、二、三电气主接线图如图1～图3。
3、技术经济比较
3.1方案一和方案二设备投资比较
脱硫系统均不设6kV脱硫段，低压电气主接线方案设备投资经济比较见表2。
由表2可知，方案一接线能满足脱硫供电可靠性要求，接线简单、清晰，投资少。方案二接线可靠性更高，接线单元性增强，但投资略高。
由于方案二的单元性更强，更有利于厂用电系统不同母线段分配在不同控制器中，便于减少故障面，增强电厂分散控制系统故障应急处理能力；由于保安MCC段采用三进线，相比方案一（双进线）可靠性更高；此方案中单体变压器容量减小，短路水平降低，但数量增多导致投资较方案一略高（约高36万元）。工程由于采用双塔串联布置比一般的采用单塔布置工艺设备负荷多，采用方案一单台变压器计算容量已达到2500kVA，如负荷增加或考虑湿电负荷，变压器容量还将进一步增大到3200kVA，而一般电厂单台变压器选择均不超过2500kVA，因此综合考虑各种因素，推荐方案二。
3.2方案三和方案二设备投资经济比较
脱硫系统设或不设6kV脱硫段接线方案设备投资经济比较见表3。
由表3可知，方案二因脱硫6kV柜与主体中压柜一同考虑，6kV柜投资相应降低，但动力电缆和控制电缆费用增加。方案三脱硫系统设6kV脱硫段，6kV柜数量增加，馈线电缆减少；综合比较6kV柜和电缆费用，从投资方面考虑方案二比方案三约省79.36万元，因此推荐方案二。另外从表3可知，由于方案二脱硫区不设中压段，主体至脱硫区的6kV电缆对总投资影响较大，比较方案二和方案三的总投资差价，当方案二中主体至脱硫区的6kV电缆长度在489.8m时方案二和方案三总价基本能持平。因此当主体至脱硫区距离较远时（暂估以500m为界），此时应综合各因素并经技术经济比较后选择适宜的电气主接线。
4、结语
针对超超临界火电厂脱硫工艺特性和电厂实际情况，脱硫中压电气主接线推荐采用脱硫不设中压段，脱硫所有中压负荷均直接从主体引接。低压每套脱硫系统各设两台互为备用的脱硫低压工作变压器，即推荐方案二。
参考文献
[1]熊立红.超超临界机组烟气净化设备及系统[M].北京：化学工业出版社，2009.01.
[2]国家电力公司华东电力设计院.DL/T50153-2002火力发电厂厂用电设计设计规定[S].北京：中国电力出版社，2002.
[3]电力规划设计总院.DL/T5455-2012火力发电厂热工电源及气源系统设计技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.
作者简介
第一作者简介：余国成，1978年，男，浙江淳安，2009年毕业于浙江大学电气工程及其自动化，电气工程师.