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摘要：论证银川市生活垃圾焚烧发电项目接入系统的方案，并通过分析相关电位的状况，短路电流计算，导线校核，方案的经济分析，潮流计算，按照接入系统的原则，提出了电厂接入系统后的运行方式，系统对电厂的要求，电力系统二次设备的配置方案。
关键词：生活垃圾；焚烧发电；接入系统；短路电流；潮流计算；电力系统二次方案；
中图分类号：TM6文献标识码： A
城市生活垃圾污染及其妥善治理是我国急需解决的问题。建设垃圾焚烧发电不但可以节约土地，有效控制污染，而且可以回收用于发电，满足对环境的要求。是一项环保节能的工程。我国西部地区首个生活垃圾焚烧发电项目近日落户银川市经济技术开发区衡山工业园。项目建成后可实现日处理垃圾1200吨，年发电量约1.2亿千瓦时，彻底解决银川市的垃圾处理难题。
1 相关电网状况
银川市生活垃圾焚烧项目（简称发电厂）属于宁东电网管辖范围，宁东电网现有银川东一座660kV换流站，银川东一座750kV变电站和甜水河、蒋家南、徐家庄、盐州4座330kV变电站，距离银川市生活垃圾焚烧发电项目较近的公网变电站为黑山变、双庙变、任家庄变3座110kV变电站。任家庄变现已无未分配备用间隔，变电站不具备接入条件，双庙变位于宁东能源化工基地宝丰能源循环经济项目区内，距离本工程厂址东侧约4.5km。与宝丰能源协商，未能获得接入路径协议。黑山110kV变电站位于本项目厂址北侧约8.2km处，现有主变容量（31.5+50）MVA，预留第三台主变的场地，电压等级110/35/10kV。黑山变35kV侧设计预留有扩建场地。
2 项目接入系统
2.1接入系统原则
（1）满足电站电力的送出；
（2）接入系统方案应简洁、可靠；
（3）合理利用电网现有资源，接入系统方案经济、合理。
2.2接入电压等级
本期发电厂装机容量为2×12MW。按照单机容量和小电源分层接入电网的原则，宜接入110kV及以下电网。根据城市电力网规划设计导则分布式电源接入原则的规定，电源装机容量在8MW~30MW，并网电压等级应以35kV为宜。同时受10kV线路输电能力所限（单回10kV线路，300mm2截面导线极限输送量为10.5MW），若本期使用10kV接入系统，需要至少3回出线，总体线路造价较高，并且占用公网资源过多。综上所述，本次设计考虑35kV电压等级接入。
2.3接入系统方案
根据《银川市生活垃圾焚烧发电项目可行性研究报告》，发电厂发电机组出口电压10.5kV，需在发电厂厂区内新建1座35/10.5kV升压变电站，本期2×12MW发电机组先接入升压变，再通过35kV线路接入公网变电站。根据发电厂区周边电网现状及发展规划，提出以下唯一接入系统方案。发电厂通过升压变以单回35kV线路接入黑山110kV变电站，线路长约10km。接入系统方案示意图见图一图一
3 导线校核
发电厂厂址位于银川经济开发区横山工业园，周边线路走廊紧张，本期新建路线需要穿越开发区，其他企业厂区时可能需要铺设电缆，本次设计按全线新建架空线路考虑。35kV线路导线输送容量校验计算见表一
表一相关导线输送容量表
导线型号 LGJ-240 LGJ-300 LGJ-400
经济输送容量（MW） 10.5 13.1 17.5
长期容许电流（A） 610 690 835
持续极限输送容量（MW） 27.1 30.7 37.1
注：1.本工程年利用小时8000小时，取J=0.9；
2.功率因数取0.8，温度校正系数按0.916考虑。
根据该项目本体可研报告，垃圾焚烧发电效率约80%，本期装机2×12MW，计算发电能力19.2MW；为兼顾终期工3×12MW发电机组的接入需要，本次接入系统方案选用LGJ-400导线。
4 方案经济分析
单位造价见表二。
表二单位造价
序号 项目 变电工程造价 送电工程造价
1 35kV间隔 32万元/个
2 35kV线路 52万元/km（单回路）
注：由于线路架设需使用110kV电压等级400mm2导线塔型和基础，本次经济分析选用110kV电压等级LGJ-400导线造价作参考。
根据现场调研，黑山变现有35kV备用出线间隔已有间隔设备，本次设计仅需考虑线路造价，本次接入系统方案造价约520万元。
5 潮流计算
5.1计算原则、条件：
（1）本项目计划于2013年内投运，计算水平年为2013年；
（2）计算内容包括正常和故障运行方式潮流计算；
（3）系统电压控制水平在年最大、最小负荷情况下其运行电压控制水平范围：0.95~1.10Ue；
（4）根据项目本体可研报告，发电机组发电效率80%。发电厂出力按19.2MW考虑。
5.2计算结果
发电厂接入系统出力计算见图二~图四
图二 图三图四
由以上潮流计算可知，2013年任意方式下均无过载线路，潮流分布合理，各变电站线路母线电压满足要求。
6 短路电流计算
短路电流计算水平年为2025年，计算程序为《国际短路计算程序》，计算网架为2025年规划网架。基准容量100MVA，基准电压788/345/230/115/37/10/6.3kV。黑山变35kV母线三相短路电流为17.08kA；发电厂升压站35kV母线三相短路电流为14.45kA。
7 系统对热电站的要求
7.1发动机励磁机相关要求
发动机励磁方式采用无刷励磁方式，可不安装PSS电力系统稳定器。
7.2同期点的设置
同期并网点设在升压站35kV出口侧，并在发动机出口断路器处设置并网点。
8电力系统二次方案
8.1系统继电保护及安全自动装置
8.1.1设计原则
（1）系统保护配置与电网远近期发展相适应
（2）系统保护配置与系统电网的结构特点和运行方式相适应。
（3）110kV、35kV线路保护按单套保护配置，线路后备保护宜采用远后备方式。
8.1.2系统保护现状
黑山~徐家庄双回110kV线路两侧均配有光差保护，但由于双庙变、红石湾变及兵沟变“T”接于徐黑双回線，故该双回线徐家庄变侧目前按距离保护运行，黑山变侧线路保护退出运行。黑山变110kV侧配置了1套备自投装置，为进线备自投方式。黑山变侧配置了1套故障录波装置，录取110kV进线、主变故障信息。
8.1.3系统继电保护及安全自动装置方案
本期为该回35kV线路配置全线速动保护，保护以光纤电流差动为主保护，以带时限电流速断保护、过电流保护为后备保护，并含遥测、遥信功能，黑山变侧采用检无压的三相一次重合闸。发电厂侧采用检有压的三相一次重合闸。线路两侧保护测控装置需满足监控系统通信要求，保护通道采用光纤专用通道。
黑山变侧现有故障录波装置满足本期垃圾发电厂35kV接入要求，发电厂侧配置一套故障录波装置，记录故障前10s到故障后60s的情况。录波量按48路模拟量，128路开关量考虑。
为防止垃圾电厂与黑山变35kV系统形成孤岛运行，同时为保证黑山变110kV进线备自投能正常运行，本期考虑在黑山变侧配置一套安全稳定控制装置，在发电厂侧配置1台安稳切机子站，当黑山变110kV进线发生故障（判据为110kV进线无压、无流）或一台主变检修，另一台主变故障时，安全稳定控制装置发出切机命令给法电厂切机子站，切除发电机组。切机时间需与110kV线路重合闸时间及备自投时间配合。
8.2对其他专业的要求
对发动机保护的要求：要求发动机保护具备低压/过压、低周/高周保护功能，保护设定值应满足《小型电源接入电网技术规定》的相关要求。
对CT的要求：供保护用的电流互感器应满足误差和稳态特性的要求。电流互感器的二次回路必须有切只能有一点接地，一般在端子箱经保护屏端子排接地。
对直流电源的要求：站内应设有1组直流蓄电池组提供独立的保护和控制电源，工35kV线路保护、跳闸回路使用。
对通信专业的要求：黑山变~垃圾电厂单回35kV线路需要1路光纤专用通道配合实现光纤差动保护；此外还需要1路光纤复用通道实现安稳切机。
8.3系统调度自动化
8.3.1调度管理关系
根据《宁夏电网小机组调度管理办法》规定，垃圾发电2×12MW发电机组、垃圾发电35kV升压站有宁东地调实行调度管理，垃圾电厂的发电机组、35kV升压站的远动信息直送宁东地调，电能量信息直送宁夏电力调度控制中心及宁夏电力公司营销部用电信息采集系统。
8.3.2远动系统
远动信息配置应根据《寄去地区电网调度自动化設计技术规程》、《小型电源接入电网技术规定》、《宁夏电网变电站调控数据交互规范》的要求，结合宁东地调的调度自动化系统功能要求。发电厂升压站配置两套互为主、备用远动通信装置，利用远动通信装置实现远动信息采集、处理和上传功能。
8.3.3电能量计量系统
黑山变~垃圾发电厂升压站35kV线路两侧均考虑作为计量关口点的设置条件。关口点配置主、副表，采用三相三线制多功能电子式电能表，有功精度为0.2S级，无功精度为2.0级。升压站变压器高压侧配置单表，采用三相三线制多功能电子式电能表，有功精度为0.2S级，无功精度为2.0级。
发电厂升压站配置1台电能量远方终端，实现发电厂升压站35kV线路和发电机组出口侧电能量信息采集并上传的功能。
8.3.4OMS调度信息系统
发电厂升压站配置一套OMS调度信息系统，包括1台E1协议转换器及1台主流配置计算机。发电厂升压站OMS调度信息系统至宁夏中调提供1路OMS办公管理系统信息传输通道，通道传输速率为2Mist/s。
9 结束语
本文通过阐述银川市生活垃圾焚烧发电项目接入系统可行性方案的分析，通过短路电流计算、导线校核，潮流计算，最后为保证电网及电厂的安全稳定运行提出了切实可行的运行方式和电力系统二次设备的配置方案。
【参考文献】
[1]水利电力部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册（电气一次部分）. 北京：中国电力出版社，1987.
[2]能源部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册（电气二次部分）. 北京:中国电力出版社, 1990.
[3]《银川市生活垃圾焚烧发电项目可行性研究报告》
[4]《宁夏电力公司火电项目接入电网管理实施细则》
[5]《小电源接入系统规定》
关键词：生活垃圾；焚烧发电；接入系统；短路电流；潮流计算；电力系统二次方案；
中图分类号：TM6文献标识码： A
城市生活垃圾污染及其妥善治理是我国急需解决的问题。建设垃圾焚烧发电不但可以节约土地，有效控制污染，而且可以回收用于发电，满足对环境的要求。是一项环保节能的工程。我国西部地区首个生活垃圾焚烧发电项目近日落户银川市经济技术开发区衡山工业园。项目建成后可实现日处理垃圾1200吨，年发电量约1.2亿千瓦时，彻底解决银川市的垃圾处理难题。
1 相关电网状况
银川市生活垃圾焚烧项目（简称发电厂）属于宁东电网管辖范围，宁东电网现有银川东一座660kV换流站，银川东一座750kV变电站和甜水河、蒋家南、徐家庄、盐州4座330kV变电站，距离银川市生活垃圾焚烧发电项目较近的公网变电站为黑山变、双庙变、任家庄变3座110kV变电站。任家庄变现已无未分配备用间隔，变电站不具备接入条件，双庙变位于宁东能源化工基地宝丰能源循环经济项目区内，距离本工程厂址东侧约4.5km。与宝丰能源协商，未能获得接入路径协议。黑山110kV变电站位于本项目厂址北侧约8.2km处，现有主变容量（31.5+50）MVA，预留第三台主变的场地，电压等级110/35/10kV。黑山变35kV侧设计预留有扩建场地。
2 项目接入系统
2.1接入系统原则
（1）满足电站电力的送出；
（2）接入系统方案应简洁、可靠；
（3）合理利用电网现有资源，接入系统方案经济、合理。
2.2接入电压等级
本期发电厂装机容量为2×12MW。按照单机容量和小电源分层接入电网的原则，宜接入110kV及以下电网。根据城市电力网规划设计导则分布式电源接入原则的规定，电源装机容量在8MW~30MW，并网电压等级应以35kV为宜。同时受10kV线路输电能力所限（单回10kV线路，300mm2截面导线极限输送量为10.5MW），若本期使用10kV接入系统，需要至少3回出线，总体线路造价较高，并且占用公网资源过多。综上所述，本次设计考虑35kV电压等级接入。
2.3接入系统方案
根据《银川市生活垃圾焚烧发电项目可行性研究报告》，发电厂发电机组出口电压10.5kV，需在发电厂厂区内新建1座35/10.5kV升压变电站，本期2×12MW发电机组先接入升压变，再通过35kV线路接入公网变电站。根据发电厂区周边电网现状及发展规划，提出以下唯一接入系统方案。发电厂通过升压变以单回35kV线路接入黑山110kV变电站，线路长约10km。接入系统方案示意图见图一图一
3 导线校核
发电厂厂址位于银川经济开发区横山工业园，周边线路走廊紧张，本期新建路线需要穿越开发区，其他企业厂区时可能需要铺设电缆，本次设计按全线新建架空线路考虑。35kV线路导线输送容量校验计算见表一
表一相关导线输送容量表
导线型号 LGJ-240 LGJ-300 LGJ-400
经济输送容量（MW） 10.5 13.1 17.5
长期容许电流（A） 610 690 835
持续极限输送容量（MW） 27.1 30.7 37.1
注：1.本工程年利用小时8000小时，取J=0.9；
2.功率因数取0.8，温度校正系数按0.916考虑。
根据该项目本体可研报告，垃圾焚烧发电效率约80%，本期装机2×12MW，计算发电能力19.2MW；为兼顾终期工3×12MW发电机组的接入需要，本次接入系统方案选用LGJ-400导线。
4 方案经济分析
单位造价见表二。
表二单位造价
序号 项目 变电工程造价 送电工程造价
1 35kV间隔 32万元/个
2 35kV线路 52万元/km（单回路）
注：由于线路架设需使用110kV电压等级400mm2导线塔型和基础，本次经济分析选用110kV电压等级LGJ-400导线造价作参考。
根据现场调研，黑山变现有35kV备用出线间隔已有间隔设备，本次设计仅需考虑线路造价，本次接入系统方案造价约520万元。
5 潮流计算
5.1计算原则、条件：
（1）本项目计划于2013年内投运，计算水平年为2013年；
（2）计算内容包括正常和故障运行方式潮流计算；
（3）系统电压控制水平在年最大、最小负荷情况下其运行电压控制水平范围：0.95~1.10Ue；
（4）根据项目本体可研报告，发电机组发电效率80%。发电厂出力按19.2MW考虑。
5.2计算结果
发电厂接入系统出力计算见图二~图四
图二 图三图四
由以上潮流计算可知，2013年任意方式下均无过载线路，潮流分布合理，各变电站线路母线电压满足要求。
6 短路电流计算
短路电流计算水平年为2025年，计算程序为《国际短路计算程序》，计算网架为2025年规划网架。基准容量100MVA，基准电压788/345/230/115/37/10/6.3kV。黑山变35kV母线三相短路电流为17.08kA；发电厂升压站35kV母线三相短路电流为14.45kA。
7 系统对热电站的要求
7.1发动机励磁机相关要求
发动机励磁方式采用无刷励磁方式，可不安装PSS电力系统稳定器。
7.2同期点的设置
同期并网点设在升压站35kV出口侧，并在发动机出口断路器处设置并网点。
8电力系统二次方案
8.1系统继电保护及安全自动装置
8.1.1设计原则
（1）系统保护配置与电网远近期发展相适应
（2）系统保护配置与系统电网的结构特点和运行方式相适应。
（3）110kV、35kV线路保护按单套保护配置，线路后备保护宜采用远后备方式。
8.1.2系统保护现状
黑山~徐家庄双回110kV线路两侧均配有光差保护，但由于双庙变、红石湾变及兵沟变“T”接于徐黑双回線，故该双回线徐家庄变侧目前按距离保护运行，黑山变侧线路保护退出运行。黑山变110kV侧配置了1套备自投装置，为进线备自投方式。黑山变侧配置了1套故障录波装置，录取110kV进线、主变故障信息。
8.1.3系统继电保护及安全自动装置方案
本期为该回35kV线路配置全线速动保护，保护以光纤电流差动为主保护，以带时限电流速断保护、过电流保护为后备保护，并含遥测、遥信功能，黑山变侧采用检无压的三相一次重合闸。发电厂侧采用检有压的三相一次重合闸。线路两侧保护测控装置需满足监控系统通信要求，保护通道采用光纤专用通道。
黑山变侧现有故障录波装置满足本期垃圾发电厂35kV接入要求，发电厂侧配置一套故障录波装置，记录故障前10s到故障后60s的情况。录波量按48路模拟量，128路开关量考虑。
为防止垃圾电厂与黑山变35kV系统形成孤岛运行，同时为保证黑山变110kV进线备自投能正常运行，本期考虑在黑山变侧配置一套安全稳定控制装置，在发电厂侧配置1台安稳切机子站，当黑山变110kV进线发生故障（判据为110kV进线无压、无流）或一台主变检修，另一台主变故障时，安全稳定控制装置发出切机命令给法电厂切机子站，切除发电机组。切机时间需与110kV线路重合闸时间及备自投时间配合。
8.2对其他专业的要求
对发动机保护的要求：要求发动机保护具备低压/过压、低周/高周保护功能，保护设定值应满足《小型电源接入电网技术规定》的相关要求。
对CT的要求：供保护用的电流互感器应满足误差和稳态特性的要求。电流互感器的二次回路必须有切只能有一点接地，一般在端子箱经保护屏端子排接地。
对直流电源的要求：站内应设有1组直流蓄电池组提供独立的保护和控制电源，工35kV线路保护、跳闸回路使用。
对通信专业的要求：黑山变~垃圾电厂单回35kV线路需要1路光纤专用通道配合实现光纤差动保护；此外还需要1路光纤复用通道实现安稳切机。
8.3系统调度自动化
8.3.1调度管理关系
根据《宁夏电网小机组调度管理办法》规定，垃圾发电2×12MW发电机组、垃圾发电35kV升压站有宁东地调实行调度管理，垃圾电厂的发电机组、35kV升压站的远动信息直送宁东地调，电能量信息直送宁夏电力调度控制中心及宁夏电力公司营销部用电信息采集系统。
8.3.2远动系统
远动信息配置应根据《寄去地区电网调度自动化設计技术规程》、《小型电源接入电网技术规定》、《宁夏电网变电站调控数据交互规范》的要求，结合宁东地调的调度自动化系统功能要求。发电厂升压站配置两套互为主、备用远动通信装置，利用远动通信装置实现远动信息采集、处理和上传功能。
8.3.3电能量计量系统
黑山变~垃圾发电厂升压站35kV线路两侧均考虑作为计量关口点的设置条件。关口点配置主、副表，采用三相三线制多功能电子式电能表，有功精度为0.2S级，无功精度为2.0级。升压站变压器高压侧配置单表，采用三相三线制多功能电子式电能表，有功精度为0.2S级，无功精度为2.0级。
发电厂升压站配置1台电能量远方终端，实现发电厂升压站35kV线路和发电机组出口侧电能量信息采集并上传的功能。
8.3.4OMS调度信息系统
发电厂升压站配置一套OMS调度信息系统，包括1台E1协议转换器及1台主流配置计算机。发电厂升压站OMS调度信息系统至宁夏中调提供1路OMS办公管理系统信息传输通道，通道传输速率为2Mist/s。
9 结束语
本文通过阐述银川市生活垃圾焚烧发电项目接入系统可行性方案的分析，通过短路电流计算、导线校核，潮流计算，最后为保证电网及电厂的安全稳定运行提出了切实可行的运行方式和电力系统二次设备的配置方案。
【参考文献】
[1]水利电力部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册（电气一次部分）. 北京：中国电力出版社，1987.
[2]能源部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册（电气二次部分）. 北京:中国电力出版社, 1990.
[3]《银川市生活垃圾焚烧发电项目可行性研究报告》
[4]《宁夏电力公司火电项目接入电网管理实施细则》
[5]《小电源接入系统规定》