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摘要：燃机电厂中厂用电的60～70%为各类泵所消耗，这些设备的容量按规程要求一般都是根据运行中可能出现的最大负荷另加一定的裕量来选取的，而实际运行中往往比设计值要小得多，因此绝大部分时间里这些设备都是需要就靠阀门节流调节运行的，造成了电能极大的浪费。因此，优化主要辅助设备的配置方式和运行调节手段，合理选择辅助设备容量和设计参数是降低厂用电消耗的主要措施。
关键词：燃机电厂；用电率
Abstract：Gas turbine power plant auxiliary power 60 to 70% for all types of pumps consume the capacity of these devices are generally procedures required under the maximum load that may arise in the running plus a certain margin to select, but the actualoperation often much smaller than the design value, so most of the time, these devices are required to rely valve throttle adjustment run, causing great waste of energy. Therefore, the optimization of the main auxiliary equipment configured and running means of regulation, a reasonable choice of auxiliary equipment capacity and design parameters are the main measures to reduce auxiliary power consumption.
Key words：Gas turbine power plant；Consumption rate
中图分类号：TK472文献标识码：A
一、本工程厂用电系统分析
（一）厂用电系统设计原则
依据可靠性、经济性和灵活性的原则，结合工艺系统的配置，负荷的运行特点，以及厂房布置综合考虑，对厂用电系统进行优化设计。厂用电优化设计的一般原则和设计思路为：在技术经济合理的前提下，一般优先采用较低的电压，以获得较高的运行经济效益；厂用电应尽量简化接线，减少电压等级，以便缩小厂用配电装置、A排外共箱母线、高压厂用变压器的布置空间和安装工作量，也反过来促进了主厂房布置的优化，也有利于电厂的运行维护管理和减少备品备件。
（二）高压厂用电系统
（1）高压厂用电系统接线
根据本工程负荷状况以及厂区总平面布置，高压厂用电系统接线方案为，高压厂用电电压采用6kV一级电压（母线电压6.3kV）。
每台机组设置一台容量为12MVA的高压厂用工作变压器（采用有载调压双卷变压器），变压器高压侧接于本机组汽机发电机出口。每台机组在主厂房设置一段高壓厂用工作母线，两套机组的高厂变互为备用。本工程不设置高压起动/备用变压器。在汽机发电机出口装有断路器，因此机组起动或停机时可以从汽机主变压器倒送电至高厂变。
该方案的厂用电原理接线图见图F04771CB-D-02，6kV负荷计算及变压器容量选择见附表5-3，各低压厂用段负荷计算及低压厂用变压器容量选择见表5-4～5-5。
（三）低压厂用电系统
（1） 设计原则
低压厂用电系统电压采用380/220V（母线电压400/230V）。
主厂房低压厂用电系统的中性点推荐采用直接接地方式。其主要优点如下：
发生单相接地故障时，中性点不发生位移，防止了相电压出现不对称和超过250V。而且保护装置动作于跳闸，可防止故障扩大化。
节省了每段母线的接地检测装置和专用CT，简化了接线和布置。
取消了高阻接地系统需各处设置的控制变压器，减少了设备和故障点，提高了可靠性，节约了投资。
全厂厂用电系统接线方式一致，便于运行、维护和管理，同时避免了由于厂家配套设备的问题导致到处悬挂小变压器的现象。
电动机控制中心、I类电动机和容量为75kW及以上的电动机由动力中心PC供电，容量为75kW以下的II、III类电动机由电动机控制中心供电。
动力中心接线采用单母线，每段母线由一台低压变压器供电。
（2）主厂房低压厂用电接线
主厂房低压厂用电系统采用明备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。动力中心和电动机控制中心成对设置，建立双路电源通道。
每台机组设置2台互为备用的容量为2000kVA低压厂用工作变压器，为机组的低压厂用负荷供电。照明检修的电源从低压厂用工作段取得。
（3）辅助厂房低压厂用电接线
辅助车间按照各工艺系统分区设置低压变压器，实行分区就近供电。辅助车间的动力中心采用单母线分段，每段母线由一台低压变压器供电。
选择辅助厂房的低压厂用变压器容量时，将供电区域内为远期工程预留的负荷也考虑在内。
根据厂区总平面布置划分供电区域，进行负荷统计，辅助车间的低压厂用变压器设置及供电范围如下：
化水系统设置2台800kVA化水变压器，为厂区化水处理系统及周围水系统的低压负荷供电。
（四）厂用电气设备选择
6kV开关柜选用金属铠装全隔离手车式真空开关柜和熔断器+真空接触器（F+C）回路柜组合的方式。真空断路器用于容量大于1000kW的电动及容量1250kVA及以上的变压器回路，F+C回路用于容量1000kW及以下的电动机及容量小于1250kVA的变压器回路。
推荐方案的6kV工作段母线1600A、40kA；断路器1250A、40kA/100kA。
380V PC和MCC均采用高质量的金属封闭抽屉式开关柜，分别采用智能型、零飞弧框架空气断路器和高分断塑壳断路器。
为了便于厂用配电装置的布置和减少维护工作量，低压厂用变压器选用低损耗干式变压器，变压器接线组别选用Dyn11。
二、工艺专业的变频节能技术对厂用电率的优化
（一） 凝结水泵的节能配置
凝结水泵是主要大型耗电设备之一。本工程每台机 组采用两台100%容量的立式筒型凝结水泵，一台运行，一台备用。凝结水泵采用变频调节，两台泵配置一套变频装置，变频装置与凝结水泵电机采用一拖二方式。随着外界抽汽量的波动，汽轮机凝汽量波动频繁，且本工程抽汽负荷是在较长时期内逐步增长，因此供热机组如采用常规的定速凝结水泵，需要频繁的调节泵出口阀门开度，以达到节流调节的目的，而节流调节使泵的电耗大量浪费在节流损失上，造成极大的浪费。采用变速凝结水泵，可通过调节泵的转速有效地调节泵的水量与轴功率的匹配，减少节流调节压力损失，节电效果非常显著。 因泵的流量与转速的一次方成正比，泵的扬程与转速二次方成正比，泵的轴功率与转速的三次方成正比，由此可知，当泵流量降低70～50%时，泵转速也相应降低70～50%，扬程下降51～75%，轴功率下降65.7～87.5%，在不改变管路特性的条件下(不采用出口阀节流调节)，随着机组负荷变化，采用改变泵转速的变频调节，可大大效降低泵的电耗，尤其是当凝结水流量下降幅度较大时，这种节电优势更加显著。目前1套变频装置约130万元，若采用变频调速装置，约3年左右可回收投资。
（二）循环水泵的节能配置
本工程采用二次循环扩大单元制供水系统，每台机组配置两台50%容量的立式斜流泵。1台循环水泵为常速水泵，1台水泵采用变频调节。本工程为热电联产工程，有较稳定的工业抽汽。循环水泵的运行根据季节气温和汽轮机凝气量变化进行调节。
夏季2台机组4台循环水泵高速运行；春、秋季节，2台机组可运行3台泵或2台循环水泵高速运行，另外2台循环水泵变频运行。冬季则每台机组1台循环水泵高速运行，或采用变频调节运行。采用变速巡航水泵，通过调节泵的转速有效地调节水泵的流量与轴功率的匹配，减少节流调节压力的损失，节电效果非常显著。本工程根据循环水泵的运行特点，对2套机组的4台循环水泵中的2台循环泵进行变频调节，这样既节省了初期投资，并达到了节电节能的效果。
本工程通过设计优化，力求使燃机的厂用电率指标在一定程度上有所降低，在国内同类机组处于领先地位。
（三）高压给水泵的节能配置
给水泵也是主要大型耗电设备之一。本工程采用两台100%容量的高压给水泵，一台运行，一台备用。高压给水泵采用变频调节，两台泵配置一套变频装置，变频装置于高压给水泵电机采用一拖二方式。对于燃气-蒸汽联合循环机组，夜间和白天的负荷变化幅度较大而且频繁，汽轮机凝汽量更频繁，因此机组如采用常规的定速高压给水泵，需要频繁的调节泵出口阀门开度，以达到节流调节的目的，而节流调节使泵的电耗大量浪费在节流损失上，造成极大的浪费。采用变速高压给水泵，可通过调节泵的转速有效地调节泵的水量与轴功率的匹配，减少节流调节压力损失，节电效果非常显著。 因泵的流量与转速的一次方成正比，泵的扬程与转速二次方成正比，泵的轴功率与转速的三次方成正比，由此可知，当泵流量降低70～50%时，泵转速也相应降低70～50%，扬程下降51～75%，轴功率下降65.7～87.5%，在不改变管路特性的条件下(不采用出口阀节流调节)，随着机组负荷变化，采用改变泵转速的变频调节，可大大效降低泵的电耗，尤其是当凝结水流量下降幅度较大时，这种节电优势更加显著。
关键词：燃机电厂；用电率
Abstract：Gas turbine power plant auxiliary power 60 to 70% for all types of pumps consume the capacity of these devices are generally procedures required under the maximum load that may arise in the running plus a certain margin to select, but the actualoperation often much smaller than the design value, so most of the time, these devices are required to rely valve throttle adjustment run, causing great waste of energy. Therefore, the optimization of the main auxiliary equipment configured and running means of regulation, a reasonable choice of auxiliary equipment capacity and design parameters are the main measures to reduce auxiliary power consumption.
Key words：Gas turbine power plant；Consumption rate
中图分类号：TK472文献标识码：A
一、本工程厂用电系统分析
（一）厂用电系统设计原则
依据可靠性、经济性和灵活性的原则，结合工艺系统的配置，负荷的运行特点，以及厂房布置综合考虑，对厂用电系统进行优化设计。厂用电优化设计的一般原则和设计思路为：在技术经济合理的前提下，一般优先采用较低的电压，以获得较高的运行经济效益；厂用电应尽量简化接线，减少电压等级，以便缩小厂用配电装置、A排外共箱母线、高压厂用变压器的布置空间和安装工作量，也反过来促进了主厂房布置的优化，也有利于电厂的运行维护管理和减少备品备件。
（二）高压厂用电系统
（1）高压厂用电系统接线
根据本工程负荷状况以及厂区总平面布置，高压厂用电系统接线方案为，高压厂用电电压采用6kV一级电压（母线电压6.3kV）。
每台机组设置一台容量为12MVA的高压厂用工作变压器（采用有载调压双卷变压器），变压器高压侧接于本机组汽机发电机出口。每台机组在主厂房设置一段高壓厂用工作母线，两套机组的高厂变互为备用。本工程不设置高压起动/备用变压器。在汽机发电机出口装有断路器，因此机组起动或停机时可以从汽机主变压器倒送电至高厂变。
该方案的厂用电原理接线图见图F04771CB-D-02，6kV负荷计算及变压器容量选择见附表5-3，各低压厂用段负荷计算及低压厂用变压器容量选择见表5-4～5-5。
（三）低压厂用电系统
（1） 设计原则
低压厂用电系统电压采用380/220V（母线电压400/230V）。
主厂房低压厂用电系统的中性点推荐采用直接接地方式。其主要优点如下：
发生单相接地故障时，中性点不发生位移，防止了相电压出现不对称和超过250V。而且保护装置动作于跳闸，可防止故障扩大化。
节省了每段母线的接地检测装置和专用CT，简化了接线和布置。
取消了高阻接地系统需各处设置的控制变压器，减少了设备和故障点，提高了可靠性，节约了投资。
全厂厂用电系统接线方式一致，便于运行、维护和管理，同时避免了由于厂家配套设备的问题导致到处悬挂小变压器的现象。
电动机控制中心、I类电动机和容量为75kW及以上的电动机由动力中心PC供电，容量为75kW以下的II、III类电动机由电动机控制中心供电。
动力中心接线采用单母线，每段母线由一台低压变压器供电。
（2）主厂房低压厂用电接线
主厂房低压厂用电系统采用明备用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。动力中心和电动机控制中心成对设置，建立双路电源通道。
每台机组设置2台互为备用的容量为2000kVA低压厂用工作变压器，为机组的低压厂用负荷供电。照明检修的电源从低压厂用工作段取得。
（3）辅助厂房低压厂用电接线
辅助车间按照各工艺系统分区设置低压变压器，实行分区就近供电。辅助车间的动力中心采用单母线分段，每段母线由一台低压变压器供电。
选择辅助厂房的低压厂用变压器容量时，将供电区域内为远期工程预留的负荷也考虑在内。
根据厂区总平面布置划分供电区域，进行负荷统计，辅助车间的低压厂用变压器设置及供电范围如下：
化水系统设置2台800kVA化水变压器，为厂区化水处理系统及周围水系统的低压负荷供电。
（四）厂用电气设备选择
6kV开关柜选用金属铠装全隔离手车式真空开关柜和熔断器+真空接触器（F+C）回路柜组合的方式。真空断路器用于容量大于1000kW的电动及容量1250kVA及以上的变压器回路，F+C回路用于容量1000kW及以下的电动机及容量小于1250kVA的变压器回路。
推荐方案的6kV工作段母线1600A、40kA；断路器1250A、40kA/100kA。
380V PC和MCC均采用高质量的金属封闭抽屉式开关柜，分别采用智能型、零飞弧框架空气断路器和高分断塑壳断路器。
为了便于厂用配电装置的布置和减少维护工作量，低压厂用变压器选用低损耗干式变压器，变压器接线组别选用Dyn11。
二、工艺专业的变频节能技术对厂用电率的优化
（一） 凝结水泵的节能配置
凝结水泵是主要大型耗电设备之一。本工程每台机 组采用两台100%容量的立式筒型凝结水泵，一台运行，一台备用。凝结水泵采用变频调节，两台泵配置一套变频装置，变频装置与凝结水泵电机采用一拖二方式。随着外界抽汽量的波动，汽轮机凝汽量波动频繁，且本工程抽汽负荷是在较长时期内逐步增长，因此供热机组如采用常规的定速凝结水泵，需要频繁的调节泵出口阀门开度，以达到节流调节的目的，而节流调节使泵的电耗大量浪费在节流损失上，造成极大的浪费。采用变速凝结水泵，可通过调节泵的转速有效地调节泵的水量与轴功率的匹配，减少节流调节压力损失，节电效果非常显著。 因泵的流量与转速的一次方成正比，泵的扬程与转速二次方成正比，泵的轴功率与转速的三次方成正比，由此可知，当泵流量降低70～50%时，泵转速也相应降低70～50%，扬程下降51～75%，轴功率下降65.7～87.5%，在不改变管路特性的条件下(不采用出口阀节流调节)，随着机组负荷变化，采用改变泵转速的变频调节，可大大效降低泵的电耗，尤其是当凝结水流量下降幅度较大时，这种节电优势更加显著。目前1套变频装置约130万元，若采用变频调速装置，约3年左右可回收投资。
（二）循环水泵的节能配置
本工程采用二次循环扩大单元制供水系统，每台机组配置两台50%容量的立式斜流泵。1台循环水泵为常速水泵，1台水泵采用变频调节。本工程为热电联产工程，有较稳定的工业抽汽。循环水泵的运行根据季节气温和汽轮机凝气量变化进行调节。
夏季2台机组4台循环水泵高速运行；春、秋季节，2台机组可运行3台泵或2台循环水泵高速运行，另外2台循环水泵变频运行。冬季则每台机组1台循环水泵高速运行，或采用变频调节运行。采用变速巡航水泵，通过调节泵的转速有效地调节水泵的流量与轴功率的匹配，减少节流调节压力的损失，节电效果非常显著。本工程根据循环水泵的运行特点，对2套机组的4台循环水泵中的2台循环泵进行变频调节，这样既节省了初期投资，并达到了节电节能的效果。
本工程通过设计优化，力求使燃机的厂用电率指标在一定程度上有所降低，在国内同类机组处于领先地位。
（三）高压给水泵的节能配置
给水泵也是主要大型耗电设备之一。本工程采用两台100%容量的高压给水泵，一台运行，一台备用。高压给水泵采用变频调节，两台泵配置一套变频装置，变频装置于高压给水泵电机采用一拖二方式。对于燃气-蒸汽联合循环机组，夜间和白天的负荷变化幅度较大而且频繁，汽轮机凝汽量更频繁，因此机组如采用常规的定速高压给水泵，需要频繁的调节泵出口阀门开度，以达到节流调节的目的，而节流调节使泵的电耗大量浪费在节流损失上，造成极大的浪费。采用变速高压给水泵，可通过调节泵的转速有效地调节泵的水量与轴功率的匹配，减少节流调节压力损失，节电效果非常显著。 因泵的流量与转速的一次方成正比，泵的扬程与转速二次方成正比，泵的轴功率与转速的三次方成正比，由此可知，当泵流量降低70～50%时，泵转速也相应降低70～50%，扬程下降51～75%，轴功率下降65.7～87.5%，在不改变管路特性的条件下(不采用出口阀节流调节)，随着机组负荷变化，采用改变泵转速的变频调节，可大大效降低泵的电耗，尤其是当凝结水流量下降幅度较大时，这种节电优势更加显著。