基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统及方法

专利名称：基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210948216.5

专利申请（专利权）人：辽宁清河发电有限责任公司
权利人地址：辽宁省铁岭市清河区虹光街31号

专利发明（设计）人：发明人:谷永吉,王岩,宋刚,李莹,吴红光

专利摘要：本发明设计基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统及方法，属于火电机组接入系统与新能源接入系统相结合的技术领域；将火电机组发变组500kV出线在发电厂附近打断，新建一条500kV单母线，将火电机组发变组500kV送出线通过断路器接至新建的500kV单母线上，同时将新能源风力发电、光伏发电汇总后经过一台500kV升压变压器升压后通过断路器接入新建的500kV单母线，新建的500kV单母线将火电机组发电量与新能源发电量汇总后通过一条500kV线路送出至电网。技术方案平面布置力求紧凑合理，出线方便，减少占地面积，节约投资。

主权利要求：
1.基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统，具体包括火电机组发变组、第一单母线、第一三卷变压器、第二三卷变压器、双母线、若干第二单母线、SVG无功补偿装置、若干第一风电场回线、若干第二风电场回线、光伏电站回线、母线PT、母联开关、断路器；
将火电机组发变组出线在发电厂附近打断，新建一条第一单母线；汇总风力发电、光伏发电的升压变压器为第一三卷变压器；其中，高压侧通过断路器与新建的第一单母线相连接；低压侧建设一条第二单母线，母线上通过断路器接入2组SVG装置作为三卷变压器的无功补偿；中压侧建设一条双母线，采用HGIS方式，双母线通过断路器接入距离发电厂a公里的风场一第一回线、距离发电厂b公里的风场二第一回线、母联开关、母线PT及厂内新建升压变压器高压侧；
发电厂内新建的升压变压器为第二三卷变压器；其中高压侧通过断路器接至上述双母线间隔；低压A侧建设一条A段第二单母线，汇集距离发电厂c公里以内的风场三第二回线；
低压B侧建设一条B段第二单母线，汇集距离发电厂c公里处的光伏电站回线；在扩建变压器各电压侧出口处装设避雷器；
基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入方法，基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统实现，具体包括以下步骤：步骤1：风场三的发电量通过线路输送至发电厂内建设的A段第二单母线，在通过第二三卷升压变压器的低压侧A卷升压；光伏电站发电量通过线路输送至发电厂内建设的B段第二单母线，在通过第二三卷升压变压器的低压侧B卷升压；
步骤2：将步骤1中升压的风场三和光伏电站电量经断路器接入发电厂新建的双母线间隔3；
步骤3：风场一发电量通过线路经断路器接入发电厂新建的双母线间隔1；
步骤4：风场二发电量通过线路经断路器接入发电厂新建的双母线间隔2；
步骤5：母线PT通过断路器接至发电厂新建的双母线间隔4，作为母线电压监视及母线保护；
步骤6：母联开关安装在发电厂新建的双母线之间，用由连接双母线，通过母联开关的分、合来改变母线运行方式；
步骤7：将双母线汇集步骤3、4、5中风场一、二及升压后风场3、光伏电站电量经第一三卷升压变压器升压；
步骤8：将2套SVG装置经断路器接人第一三卷升压变压的低压侧母线，用于变压器的无功补偿；
步骤9：将步骤7中升压的电量经断路器接入打断发电厂发变组出线新建的第一单母线；
步骤10：将火电机组发变组出线打断，新建一条第一单母线，并将发电厂发变组出线经断路器接入新建的第一单母线；
步骤11：将新建的单母线汇集步骤9、10发电量送至电网。 说明书 : 基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统及方法技术领域[0001] 本发明属于火电机组接入系统与新能源接入系统相结合的技术领域，具体涉及基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统及方法。背景技术[0002] 当前对于存量火电项目，优先通过灵活性改造提升调节能力，结合送端近区新能源开发条件和出力特性、受端系统消纳空间，努力扩大就近打捆新能源电力规模的要求。推动了实施可探索利用存量传统火电项目与增量可再生能源相结合发展的新型模式。[0003] 大规模新能源并网后，由于各区域电网负荷特性差异较大，需要同时响应多电网负荷特性差异，满足电力系统在时间和空间上的功率平衡特性，极大提高了系统调峰的难度，因此各级电网的调峰约束也极大限制了区域电网的新能源消纳能力。[0004] 但是，新能源消纳主要受电力系统灵活性影响，即当不确定性因素造成系统电力供应大于需求时，系统可以“向下调节”减少出力，从而减少新能源发电被弃，尽快恢复供需平衡；当不确定性因素造成系统电力供应小于需求时，系统可以“向上调节”增加出力，从而满足负荷需求，避免负荷削减。目前研究发现，电力系统向上灵活性与系统的爬坡能力有关，对于系统的负荷供应能力有较大影响。向上灵活性不足是导致电力短缺的重要原因。向下灵活性与系统减少常规机组出力的能力紧密相关，对系统的可再生能源消纳能力有较大影响。向下灵活性不足是造成弃风、弃光的重要原因，以致区域用电用热矛盾突出显现。发明内容[0005] 针对现有技术的不足，本发明设计了基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统及方法。[0006] 基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统；具体包括火电机组发变组、第一单母线、第一三卷变压器、第二三卷变压器、双母线、若干第二单母线、SVG无功补偿装置、若干第一风电场回线、若干第二风电场回线、光伏电站回线、母线PT、母联开关、断路器；[0007] 将火电机组发变组出线在发电厂附近打断，新建一条第一单母线；汇总风力发电、光伏发电的升压变压器为第一三卷变压器；其中，高压侧通过断路器与新建的第一单母线相连接；低压侧建设一条第二单母线，母线上通过断路器接入2组SVG装置作为三卷变压器的无功补偿；中压侧建设一条双母线，采用HGIS方式，双母线通过断路器接入距离发电厂a公里的风场一第一回线、距离发电厂b公里的风场二第一回线、母联开关、母线PT及厂内新建升压变压器高压侧；[0008] 发电厂内新建的升压变压器为第二三卷变压器；其中高压侧通过断路器接至上述双母线间隔；低压A侧建设一条A段第二单母线，汇集距离发电厂c公里以内的风场三第二回线；低压B侧建设一条B段第二单母线，汇集距离发电厂c公里处的光伏电站回线；在扩建变压器各电压侧出口处装设避雷器；[0009] 基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入方法，基于上述基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统实现，具体包括以下步骤：[0010] 步骤1：风场三的发电量通过线路输送至发电厂内建设的A段第二单母线，在通过第二三卷升压变压器的低压侧A卷升压；光伏电站发电量通过线路输送至发电厂内建设的B段第二单母线，在通过第二三卷升压变压器的低压侧B卷升压；[0011] 步骤2：将步骤1中升压的风场三和光伏电站电量经断路器接入发电厂新建的双母线间隔3；[0012] 步骤3：风场一发电量通过线路经断路器接入发电厂新建的双母线间隔1；[0013] 步骤4：风场二发电量通过线路经断路器接入发电厂新建的双母线间隔2；[0014] 步骤5：母线PT通过断路器接至发电厂新建的双母线间隔4，作为母线电压监视及母线保护；[0015] 步骤6：母联开关安装在发电厂新建的双母线之间，用由连接双母线，通过母联开关的分、合来改变母线运行方式；[0016] 步骤7：将双母线汇集步骤3、4、5中风场一、二及升压后风场3、光伏电站电量经第一三卷升压变压器升压；[0017] 步骤8：将2套SVG装置经断路器接人第一三卷升压变压的低压侧母线，用于变压器的无功补偿；[0018] 步骤9：将步骤7中升压的电量经断路器接入打断发电厂发变组出线新建的第一单母线；[0019] 步骤10：将火电机组发变组出线打断，新建一条第一单母线，并将发电厂发变组出线经断路器接入新建的第一单母线；[0020] 步骤11：将新建的单母线汇集步骤9、10发电量送至电网。[0021] 本发明有益技术效果：[0022] 本发明设计了将火电机组发变组出线在发电厂附近打断，新建一条单母线，将火电机组发变组送出线通过断路器接至新建的单母线上，同时将新能源风力发电、光伏发电汇总后经过一台升压变压器升压后通过断路器接入新建的单母线，新建的单母线将火电机组发电量与新能源发电量汇总后通过一条线路送出至电网。技术方案平面布置力求紧凑合理，出线方便，减少占地面积，节约投资。附图说明[0023] 图1本发明实施例基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统电路原理图。具体实施方式[0024] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明；[0025] 本发明设计了基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统及方法。[0026] 技术方案平面布置力求紧凑合理，出线方便，减少占地面积，节约投资，根据新能源的建设规模，根据火电500kV升压站的进出线方向，依次布置有500kV配电装置、500kV主变、设备楼以及220kV主变。500kV配电装置为单母线接线，采用户外HGIS布置方式。500kV出线通过高26m、宽28m构架向南出线，出线相间距离8m，相地距离6m。500kV主变进线构架高20.5m，宽28m。进线相间距离均为8m，相地距离均为6m。220kV配电装置采用户内GIS单列布置，GIS设备之间采用延长母线筒的方式连接。出线均采用电缆进线。220kV配电装置与主变压器之间采用软导线连接。35kV配电装置采用户内开关柜双列布置，出线均采用电缆进线。35kV与500kV变压器之间采用绝缘管母线连接。[0027] 基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统；如附图1所示，具体包括火电机组发变组、500kV单母线、500kV三卷变压器、220kV三卷变压器、220kV双母线、35kV单母线、SVG无功补偿装置、风电场220kV回线、风电场35kV回线、光伏电站35kV回线、母线PT、母联开关、断路器和220kV三卷升压变压器；[0028] 将火电机组发变组500kV出线在发电厂附近打断，新建一条500kV单母线；汇总风力发电、光伏发电的500kV升压变压器为三卷变压器，高压侧为500kV，中压侧为220kV，低压侧为35kV；其中，高压侧500kV通过断路器与新建的500kV单母线相连接；低压35kV侧建设一条35kV单母线，母线上通过断路器接入2组SVG装置作为三卷变压器的无功补偿；中压220kV侧建设一条220kV双母线，采用HGIS方式，220kV双母线通过断路器接入距离发电厂17公里的风场一220kV回线、距离发电厂47公里的风场二220kV回线、母联开关、母线PT及厂内新建220kV升压变压器高压侧；[0029] 发电厂内新建的220kV升压变压器为三卷变压器，高压侧为220kV，低压A、B侧均为35kV；其中高压侧通过断路器接至上述220kV双母线间隔；35kV低压A侧建设一条35kVA段单母线，汇集距离发电厂7公里以内的风场三35kV回线；35kV低压B侧建设一条35kVB段单母线，汇集距离发电厂7公里处的光伏电站35kV回线；在扩建变压器各电压侧出口处装设避雷器；[0030] 避雷器的配置；[0031] 电气设备的绝缘配合以避雷器的保护水平为基础，电气设备所承受的操作过电压和大气过电压都由避雷器加以限制，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器的保护性能。本发明选用氧化锌避雷器。持续运行电压的选择；[0032] 500kV系统最高运行电压为550kV， 取318kV；[0033] 220kV系统最高运行电压为252kV， 取146kV；[0034] 额定电压的选择本发明选取500kV线路侧：Ue＝0.8Um＝0.8×550＝440kV，取444kV；500kV主变侧：Ue＝0.75Um＝0.75×550＝412.5kV，取420kV；220kV侧：Ue＝0.75Um＝0.75×252＝189kV，取204kV。避雷器选择:500kV线路侧选用Y20W1‑444/1106型避雷器；500kV主变压器侧选用Y20W1‑420/1046型避雷器；[0035] 避雷器选择参数表；[0036][0037] 绝缘配合；[0038] 本发明技术方案在扩建变压器各电压侧出口处装设避雷器，采用下列配合系数：[0039] a)500kV设备绝缘配合；[0040] 电气设备内绝缘相对地额定操作冲击耐压与避雷器操作过电压保护水平的配合系数不应小于1.15。电气设备的全波额定雷电冲击耐压与避雷器标称放电电流残压的配合系数不应小于1.4。变压器、电流互感器截波额定雷电冲击耐压取相应设备全波额定雷电冲击耐压的1.1倍。[0041] 500kV设备保护水平配合系数表；[0042][0043] b)220kV设备绝缘配合[0044] 220kV设备的绝缘水平由雷电冲击耐受电压决定，220kV设备的雷电冲击耐受电压值为950kV，配合系数950/496＝1.91>1.4，且裕度很大。雷电冲击截波耐受电压为1050kV，配合系数1050/546＝1.92>1.4，且裕度很大。[0045] 220kV电气设备的绝缘水平；[0046][0047][0048] 悬式绝缘子串片数选择；[0049] 本发明按照电网污区分布图该站址处于e级污秽区，按e级污秽等级爬电比距选择绝缘子串。500kV和220kV中性点直接接地系统取爬电比距为31mm/kV。[0050] (1)按此要求选择设备，折算成外绝缘有效爬电距离：[0051] 500kV设备不小于550×31mm＝17050mm；[0052] 220kV设备不小于252×31mm＝7812mm；[0053] (2)按此要求选择绝缘子串片数，单片XWP2‑160、XWP2‑100绝缘子泄漏距离为450mm，XWP2‑70绝缘子泄漏距离为450mm，选择计算如下：[0054] 500kV绝缘子串片数：31×550/450＝37.8[0055] 220kV绝缘子串片数：31×252/450＝17.4[0056] 根据上面计算结果，500kV考虑取耐张零值绝缘子3片、悬垂零值绝缘子2片，500kV耐张串片数取41片，悬垂串取39片；220kV和35kV考虑取耐张零值绝缘子2片、悬垂零值绝缘子1片，220kV耐张串片数取20片，悬垂串取19片。[0057] 防雷保护；[0058] 结合各配电装置的实际布置以及电气设备的耐雷水平相应采取防雷保护措施。500kV升压站中设置1支52m高构架避雷针及2支52m高独立避雷针进行直击雷保护，避雷针构成联合保护网，保护500kV配电装置、500kV主变、220kV主变配电装置及其连接导线。[0059] 接地部分；[0060] 场区土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具强腐蚀性。考虑到户内站接地网后期无法更换，本发明主接地网采用铜接地体。建筑物内的接地线敷设与建筑物混凝土结构内，受外界环境腐蚀较小，考虑到经济性，因此拟采用热镀锌扁钢，扁钢与铜接地线采用放热焊接连接。变电站接地装置以水平接地体为主，在避雷针、避雷器和变压器工作接地等处，设垂直接地极以加强散流。场地土的电阻率，深度5m范围内平均视电阻率为7.85Ω.m～11.72Ω.m。按照交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T50064‑2014规定，经计算，本变电站的最大单相短路电流发生在220kV侧，为11kA，考虑线路避雷线等设施工频分流系数后按60％取，则计算要求接地电阻R应小于等于0.4Ω。由于最大短路电流发生在220kV侧，且220kV侧短路持续时间td为0.4s，因此2按220kV短路电流计算接地体截面。按 计算，铜接地体截面不应小于60mm。钢接2地体截面不应小于250mm。水平网所需截面为引下线的75％，适当考虑土壤的腐蚀性，按40年设计水平年考虑，采用80×8的镀锌扁钢为接地引下线，水平接地体采用60×8铜排。在季节冻土或季节干旱地区可采用下列措施：在接地网周围及内部接地极交叉节点布置段垂直接地极，其长度宜深入季节高电阻率层下面2m，冻土深度为1.1m，结合水平接地网埋深深度，垂直接地极采用Φ25mmL＝2800mm镀铜钢棒。[0061] 尽量降低接地电阻。为了防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向站外，或将低电位引向站内的设施，应采取隔离措施。对外通信线路采取隔离措施或采用无金属护套的光缆；通向站外的管道采用绝缘段。开关设备操作机构附近铺设操作地坪，在进站大门入口处主接地网最外沿作帽檐式过渡均压带，以解决接触电位差和跨步电位差超2过规定值引起的危害。使用截面不小于100mm 的裸铜排敷设与主接地网紧密连接，构成等2电位接地网。保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面不小于50mm的铜排与全2站主接地网可靠连接。屏柜上装置的接地端子用截面不小于50mm的多股铜缆和接地铜排相连。[0062] 基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入方法，基于上述基于打捆送出火电机组和新能源电量的接入系统实现，具体包括以下步骤：[0063] 步骤1：风场三的发电量通过35kV线路输送至发电厂内建设的35kVA段单母线，在通过220kV三卷升压变压器的低压侧A卷升压至220kV；光伏电站发电量通过35kV线路输送至发电厂内建设的35kVB段单母线，在通过220kV三卷升压变压器的低压侧B卷升压至220kV；[0064] 步骤2：将步骤1中升压至220kV的风场三和光伏电站电量经断路器接入发电厂新建的220kV双母线间隔3；[0065] 步骤3：风场一发电量通过220kV线路经断路器接入发电厂新建的220kV双母线间隔1；[0066] 步骤4：风场二发电量通过220kV线路经断路器接入发电厂新建的220kV双母线间隔2；[0067] 步骤5：母线PT通过断路器接至发电厂新建的220kV双母线间隔4，作为220kV母线电压监视及母线保护；[0068] 步骤6：母联开关安装在发电厂新建的220kV双母线之间，用由连接220kV双母线，通过母联开关的分、合来改变母线运行方式；[0069] 步骤7：将220kV双母线汇集步骤3、4、5中风场一、二及升压后风场3、光伏电站电量经500kV三卷升压变压器升压至500kV；[0070] 步骤8：将2套SVG装置经断路器接人500kV三卷升压变压的低压35kV侧母线，用于变压器的无功补偿；[0071] 步骤9：将步骤7中升压至500kV的电量经断路器接入打断发电厂发变组500kV出线新建的500kV单母线；[0072] 步骤10：将火电机组发变组500kV出线打断，新建一条500kV单母线，并将发电厂发变组出线经断路器接入新建的500kV单母线；[0073] 步骤11：将新建的500kV单母线汇集步骤9、10发电量送至电网。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2022-08-09

专利公开日期：2024-10-11

专利公告号：CN115149527B