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【摘要】：介绍了燃气电厂在升压站远离厂区布置的情况下，给发电厂电力系统安全运行带来的影响及采取的相应对策。
【关键词】：升压站；继电保护设备；电压互感器；开关量；光纤传输
概况介绍
西北热电中心京能燃气热电项目工程建设规模为3台SGT5-4000F（4）燃机组成的1套“二拖一”和1套“一拖一”燃气-蒸汽联合循环发电供热机组。其中“二拖一”机组设置3台发电机，“一拖一”机组设置2台发电机，共5台发电机组。“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组总容量873MW，“一拖一”燃气-蒸汽联合循环机组总容量434MW。北京京西燃气热电有限公司总体出力1307MW。并配有25MVA启动备用变压器一台。由于市政规划用电等原因，GIS升压站（以下简称GIS）移到厂区以外布置。从各台主变压器到GIS的平均距离约为1000米，设计采用220KV高压电缆进行连接。一次系统主接线的其它部分不变。由于传统电厂设计中GIS是紧邻机组主变压器布置的。一般从主变压器到主开关引线部分的保护包含在主变压器保护内。但目前京西燃气项目GIS距离主变距离较远约1200米。
1GIS远离厂区布置给电厂系统带来的问题
为推动京西燃气热电燃气—蒸汽联合循环发电供热机组项目GIS站外移工程的顺利实施，公司已组织设计院、电科院专业技术人员对技术疑难问题进行了调研，深入探讨GIS站外移在设计、安装、试运、运行过程中可能发生的问题。
存在的主要问题有以下几点：
1、燃机发变组220kV为高压倒送电开关，GIS外移后主要影响主变保护的CT、PT回路使相关回路负担增大电气量传输的准确度降低，同时跳合闸回路电缆过长引接困难、可靠性降低。
2、汽机发变组220kV断路器为同期并网点，若GIS外移后与机组DCS及电气自动装置距离在1公里以上，热控（DC24V）并网信号、AVR、故录、DCS等开关量接点的引接同时带来困难；电厂内部与GIS站间的电气量信息传递带来诸多安全隐患。
3、对于厂区到厂外GIS站间高压电缆的保护配置。为达到全线保护目的电缆保护与主变压器保护的配合问题。
2整体方案及需要增加的设备
为了解决线路主变保护CT二次负担过重的问题，使主变压器器和备用变压的差动保护范围高压侧保护到变压器的高压套管CT处。与GIS相连接的电缆单独设置光差电缆保护。在汽机的主变高压侧厂内再设置一组断路器作为汽机机组的同期并网点，以解决热工，电气自动化设备对于同期并网点辅助开关接点引入的需求。相应的电气一、二次设备增加如下：
1、燃机主变压器220kV电厂侧增加一组CT、PT、接地刀、避雷器成套设备，以满足电气继电保护的要求。
2、汽机主变压器220kV电厂侧设置断路器、CT、PT、接地刀、避雷器成套设备，作为同期并网点。以满足电厂DCS、继电保护、自动装置的要求。
3、启动备用变压器220电厂侧增加一组CT、PT、接地刀、避雷器成套设备，以满足电气继电保护的要求。
4、保护装置配置方案
4.1燃机机组线路保护
电厂侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧燃机220KV断路器保护柜220KV断路器操作箱
4.2汽机机组线路保护
发变组保护C柜发电机，主变，励磁变非电量保护+同期断路器操作箱+同期断路器辅助保护
电厂侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧燃机220KV断路器保护柜220KV断路器操作箱+断路器辅助保护
4.3启备变线路保护
升压站侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧燃机220KV断路器保护柜220KV断路器操作箱+断路器辅助保护
需要特别说明的是一般电厂内部保护装置的数据采集主要采用电缆连接电压、电流互感器的传统方式。由于电厂内部电气保护以原件保护为主如：发电机保护、变压器保护、母线保护等。以上设备电气距离均较短，一般不会出现传输电缆损伤和互感器负担过大等安全和技术问题。介于本工程GIS站远离厂区布置距离达1200米，在以往电厂电气部分设计中不必着重考虑的技术问题会对本工程投运后的电厂安全稳定运行造成重要影响。因此为我们考虑引入光纤通讯技术应用于厂内与GIS站之间电气模拟信量和开关量信号的交互传递。选取远距离光纤信号传输装置和光纤差动保护应用到我们的设计当中。并结合六氟化硫封闭式组合电器设备中电流、电压互感器的的排布消除原件保护与线路保护连接处的保护死区。从光纤数据通讯、电气一次设备选取、继电保护配置等方面全方位入手探索出一整套适用于GIS站远距离布置的提高电厂系统运行稳定性的技术方案。
3回路设计
3.1、燃机启备变失灵启动置于集控楼，其失灵启动、解除复压闭锁信号通过光纤远传装置传到网控楼侧与相接线路保护的失灵启动信号接入母线失灵保护的同一通道内。
3.2、汽机机组保护动作首先跳开汽机主变侧开关，如开关拒动即失灵机组侧断路器辅助保护出口接入通过光纤远传装置跳开升压站侧开关。汽机主变与升压站间高压电缆故障时跳开线路两侧开关，同时机组全停。
4保护动作出口方案
4.1燃机发电机保护动作出口（跳GCB、灭磁、关主气门）如GCB失灵则通过变压器保护出口（跳主开关、切换厂用电）主变、高厂变、励磁变电气量保护全停跳升压站主开关并启动失灵。非电气量保护不启动失灵。燃机线路保护动作：燃机侧启动机组保护全停出口；升压站侧保护跳开升压站侧主开关并启动失灵。
4.2汽机发电机、主变、高厂变、励磁变电气量保护动作于全停。同时启动失灵。非电气量保护不启动失灵。汽机线路保护动作：汽机侧启动机组保护全停出口；升压站侧保护跳开升压站侧主开关并启动失灵。
4.3启备变电气量保护动作切开高低压侧开关，并启动失灵。非电气量保护动作不启动失灵。启备变线路保护动作：变压器侧启动起备变保护跳变压器高低压侧开关；升压站侧保护跳开升压站侧开关并启动失灵。
5结论
GIS站远离火力发电厂厂区布置尚属首次，因此没有项目经验可以借鉴和参考。通过对由此带来的问题进行分析和方案制定对于电厂将来的稳定运行具有重要意义。通过解决GIS站远离电厂厂区布置存在的技术难题和施工难点，我们积累了工程技术经验和科学数据，为电力系统内其他类似工程提供了宝贵的经验，起到了示范作用。
参考文献
[1]戈东方，钟大文电力工程电气设计手册（电气一次部分）。中国电力出版社，2012
[2]卓乐友，董柏林电力工程电气设计手册（电气二次部分）。中国电力出版社，2013
[3]唐涛，诸伟楠，杨仪松发电厂与变电站自动化技术及应用。中国电力出版社，2007
[4]王远璋，张全元变电站综合自动化现场技术与运行维护。中国电力出版社，2010
[5]王显平发电厂、变电站二次系统及继电保护测试技术。中国电力出版社，2013
作者简介：段宏全（1978—）男，毕业于北方交通大学，京西燃气热电股份有限公司电气工程师，主要从事电气、继电保护和自动装置现场技术工作。
【关键词】：升压站；继电保护设备；电压互感器；开关量；光纤传输
概况介绍
西北热电中心京能燃气热电项目工程建设规模为3台SGT5-4000F（4）燃机组成的1套“二拖一”和1套“一拖一”燃气-蒸汽联合循环发电供热机组。其中“二拖一”机组设置3台发电机，“一拖一”机组设置2台发电机，共5台发电机组。“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组总容量873MW，“一拖一”燃气-蒸汽联合循环机组总容量434MW。北京京西燃气热电有限公司总体出力1307MW。并配有25MVA启动备用变压器一台。由于市政规划用电等原因，GIS升压站（以下简称GIS）移到厂区以外布置。从各台主变压器到GIS的平均距离约为1000米，设计采用220KV高压电缆进行连接。一次系统主接线的其它部分不变。由于传统电厂设计中GIS是紧邻机组主变压器布置的。一般从主变压器到主开关引线部分的保护包含在主变压器保护内。但目前京西燃气项目GIS距离主变距离较远约1200米。
1GIS远离厂区布置给电厂系统带来的问题
为推动京西燃气热电燃气—蒸汽联合循环发电供热机组项目GIS站外移工程的顺利实施，公司已组织设计院、电科院专业技术人员对技术疑难问题进行了调研，深入探讨GIS站外移在设计、安装、试运、运行过程中可能发生的问题。
存在的主要问题有以下几点：
1、燃机发变组220kV为高压倒送电开关，GIS外移后主要影响主变保护的CT、PT回路使相关回路负担增大电气量传输的准确度降低，同时跳合闸回路电缆过长引接困难、可靠性降低。
2、汽机发变组220kV断路器为同期并网点，若GIS外移后与机组DCS及电气自动装置距离在1公里以上，热控（DC24V）并网信号、AVR、故录、DCS等开关量接点的引接同时带来困难；电厂内部与GIS站间的电气量信息传递带来诸多安全隐患。
3、对于厂区到厂外GIS站间高压电缆的保护配置。为达到全线保护目的电缆保护与主变压器保护的配合问题。
2整体方案及需要增加的设备
为了解决线路主变保护CT二次负担过重的问题，使主变压器器和备用变压的差动保护范围高压侧保护到变压器的高压套管CT处。与GIS相连接的电缆单独设置光差电缆保护。在汽机的主变高压侧厂内再设置一组断路器作为汽机机组的同期并网点，以解决热工，电气自动化设备对于同期并网点辅助开关接点引入的需求。相应的电气一、二次设备增加如下：
1、燃机主变压器220kV电厂侧增加一组CT、PT、接地刀、避雷器成套设备，以满足电气继电保护的要求。
2、汽机主变压器220kV电厂侧设置断路器、CT、PT、接地刀、避雷器成套设备，作为同期并网点。以满足电厂DCS、继电保护、自动装置的要求。
3、启动备用变压器220电厂侧增加一组CT、PT、接地刀、避雷器成套设备，以满足电气继电保护的要求。
4、保护装置配置方案
4.1燃机机组线路保护
电厂侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧燃机220KV断路器保护柜220KV断路器操作箱
4.2汽机机组线路保护
发变组保护C柜发电机，主变，励磁变非电量保护+同期断路器操作箱+同期断路器辅助保护
电厂侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧燃机220KV断路器保护柜220KV断路器操作箱+断路器辅助保护
4.3启备变线路保护
升压站侧线路保护柜双套+远传装置
升压站侧燃机220KV断路器保护柜220KV断路器操作箱+断路器辅助保护
需要特别说明的是一般电厂内部保护装置的数据采集主要采用电缆连接电压、电流互感器的传统方式。由于电厂内部电气保护以原件保护为主如：发电机保护、变压器保护、母线保护等。以上设备电气距离均较短，一般不会出现传输电缆损伤和互感器负担过大等安全和技术问题。介于本工程GIS站远离厂区布置距离达1200米，在以往电厂电气部分设计中不必着重考虑的技术问题会对本工程投运后的电厂安全稳定运行造成重要影响。因此为我们考虑引入光纤通讯技术应用于厂内与GIS站之间电气模拟信量和开关量信号的交互传递。选取远距离光纤信号传输装置和光纤差动保护应用到我们的设计当中。并结合六氟化硫封闭式组合电器设备中电流、电压互感器的的排布消除原件保护与线路保护连接处的保护死区。从光纤数据通讯、电气一次设备选取、继电保护配置等方面全方位入手探索出一整套适用于GIS站远距离布置的提高电厂系统运行稳定性的技术方案。
3回路设计
3.1、燃机启备变失灵启动置于集控楼，其失灵启动、解除复压闭锁信号通过光纤远传装置传到网控楼侧与相接线路保护的失灵启动信号接入母线失灵保护的同一通道内。
3.2、汽机机组保护动作首先跳开汽机主变侧开关，如开关拒动即失灵机组侧断路器辅助保护出口接入通过光纤远传装置跳开升压站侧开关。汽机主变与升压站间高压电缆故障时跳开线路两侧开关，同时机组全停。
4保护动作出口方案
4.1燃机发电机保护动作出口（跳GCB、灭磁、关主气门）如GCB失灵则通过变压器保护出口（跳主开关、切换厂用电）主变、高厂变、励磁变电气量保护全停跳升压站主开关并启动失灵。非电气量保护不启动失灵。燃机线路保护动作：燃机侧启动机组保护全停出口；升压站侧保护跳开升压站侧主开关并启动失灵。
4.2汽机发电机、主变、高厂变、励磁变电气量保护动作于全停。同时启动失灵。非电气量保护不启动失灵。汽机线路保护动作：汽机侧启动机组保护全停出口；升压站侧保护跳开升压站侧主开关并启动失灵。
4.3启备变电气量保护动作切开高低压侧开关，并启动失灵。非电气量保护动作不启动失灵。启备变线路保护动作：变压器侧启动起备变保护跳变压器高低压侧开关；升压站侧保护跳开升压站侧开关并启动失灵。
5结论
GIS站远离火力发电厂厂区布置尚属首次，因此没有项目经验可以借鉴和参考。通过对由此带来的问题进行分析和方案制定对于电厂将来的稳定运行具有重要意义。通过解决GIS站远离电厂厂区布置存在的技术难题和施工难点，我们积累了工程技术经验和科学数据，为电力系统内其他类似工程提供了宝贵的经验，起到了示范作用。
参考文献
[1]戈东方，钟大文电力工程电气设计手册（电气一次部分）。中国电力出版社，2012
[2]卓乐友，董柏林电力工程电气设计手册（电气二次部分）。中国电力出版社，2013
[3]唐涛，诸伟楠，杨仪松发电厂与变电站自动化技术及应用。中国电力出版社，2007
[4]王远璋，张全元变电站综合自动化现场技术与运行维护。中国电力出版社，2010
[5]王显平发电厂、变电站二次系统及继电保护测试技术。中国电力出版社，2013
作者简介：段宏全（1978—）男，毕业于北方交通大学，京西燃气热电股份有限公司电气工程师，主要从事电气、继电保护和自动装置现场技术工作。