某厂双频黑启动加保安电源选型分析及实践.pdf
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1、2023 年第 4 期总 第 266 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER某厂双频黑启动加保安电源选型分析及实践张宁,陈亚斌,李智聪(嘉峪关宏晟电热公司供电分公司,甘肃嘉峪关 735100)【摘要】国外某氧化铝厂原厂电网频率60 Hz,孤网运行,同步配备黑启动加保安电源。随着运行年数增加,黑启动加保安电源老化严重,故障频发。该厂被中国某公司收购后,需进行适应性改造,将电网频率由原60 Hz变更为50 Hz,电压同步采用中国标准电压。通过新建同时满足60/50 Hz双频运行的黑启动加保安电源,顺利完成了升级改造,满足了生产运行要求。【关键词】黑启动加保安电源;双频;孤网【中图分
2、类号】TM732【文献标志码】B【文章编号】1006-6764(2023)04-0010-03 【开放科学(资源服务)标识码(OSID)】Selection Analysis and Practice of Dual-frequency Black Start and Security Power in A PlantZHANG Ning,CHEN Yabin,LI Zhicong(Power Branch of Jiayuguan Hongsheng Electric Heat Co.,Ltd.,Jiayuguan,Gansu 735100,China)【Abstract】A foreign
3、 alumina plants original power grid frequency was 60 Hz and under isolated op-eration,equipped with black start and security power which had frequent failures as the running time ex-tends.After the plant was acquired by a Chinese company,it was necessary to carry out an adaptive trans-formation to c
4、hange the grid frequency from 60 Hz to 50 Hz and synchronize the voltage with the Chinese standard voltage.By building a new black start and security power supply that can simultaneously meet the 60/50 Hz dual-frequency operation,the upgrading was successfully completed and the production operation
5、requirements were met.【Keywords】black start and security power;dual-frequency;isolated operation1 选型背景说明国外某氧化铝厂电网频率60 Hz,孤网运行,采用美国标准建设(后续统称为老厂),同步配备黑启动加保安电源,但随着运行年数增长,设备老化严重,故障频发。国内某公司对其进行收购后,急需对其进行适应性改造,将电网频率将由60 Hz变更为 50 Hz,电压同步采用中国标准电压,孤网运行(后续统称为新厂)。在新厂未升级改造完成前,老厂继续生产运行,黑启动加保安电源必须同步配备,确保老厂生产安全稳定。
6、但如果黑启动加保安电源完全按照老厂标准建设,新厂建成后,将全部淘汰,经济损失严重。经技术人员多方论证、比较,决定新建双频黑启动加保安电源(60/50 Hz均能运行),共同满足老厂及新厂运行要求。2 名词解释黑启动电源:指全厂失电后,不依赖其他帮助,能提供厂内发电机启动电源和系统恢复运行所需电能的发电系统。保安电源:指全厂失电后,可独立向全厂一级负荷供应所需电能的发电系统。3 建设原则此次新建黑启动加保安电源原则如下。(1)必须满足双频运行要求,既60 Hz、50 Hz均能满负荷运行。(2)电压必须满足美标及国标双重标准要求。(3)建设容量必须满足老厂及新厂共同要求,又因国外备品备件采购、设备维
7、修等时间跨度长,渠道繁琐,原则上建设容量必须满足N-1要求(N-1表示正常运行方式下,任一发电机因故障退出运行,其他发电机不过负荷,且能保持系统稳定和持续供电)。(4)低压系统按照新厂原则建设,确保一次建设到位。(5)所有受频率影响设备,如能满足60/50 Hz双频运行,优先采用可满足双频运行的设备。4 黑启动加保安电源选型经 考 察,国 内 某 厂 柴 油 发 电 机 组 可 满 足60/50 Hz双频运行要求,公司决定采用此款柴油发电机组作为黑启动加保安电源。50 Hz时,额定功率1 800 kW,额定容量2 250 kVA;60 Hz时,额定功率2 000 kW,额定容量2 500 kV
8、A。4.1 容量核算4.1.1 频率60 Hz原厂黑启动加保安电源功率为7 000 kW,因此电源还需参与老厂全厂调峰,故按照原有黑启动加保安负荷电源额定功率计算,即频率60 Hz时,柴油发电机功率7 000 kW,共需4台额定功率2 000 kW柴油发电机组。4.1.2 频率50 Hz新厂黑启动负荷功率5 116 kW,保安负荷功率4 200 kW,单 台 最 大 电 机 功 率 1 400 kW,共 计 9 316 kW。新厂柴油发电机组无须调峰,仅需满足黑启动及保安负荷要求。根据 火力发电厂厂用电设计技术规程(DL/T 51532014),50 Hz时柴油发电机选型需满足以下条件1。(1
9、)条件一:发电机连续输出容量应大于计算负荷SeSc,Sc=KP式中:Se发电机连续输出容量,kVA;Sc计算负荷,kVA;K换算系数,取0.8;P黑启动及保安负荷功率之和,kW。Sc=KP=0.89 316=7 452.8 kVASe7 452.8 kVA(2)条件二:发电机带负荷启动1台最大容量电动机时,短时过负荷能力校验,校验公式:Se nSc(1.25Kq-K)PDm/1.5式中:Se发电机的额定容量,kVA;n每台单元机组配置1台柴油发电机,n=1;PDm最大电动机的额定功率,取1 400 kW;Kq最大电动机的启动电流倍数,取3.5。Se nSc(1.25Kq-K)PDM/1.5Se
10、 17 452.8+(1.253.5-0.8)1 400/1.5Se8 305.2 kVA(3)条件三:持续 1 h 运行状态下输出功率校验Pc=SCcosPxaPc/1.1G式中:Pc计算负荷的有功功率,kW;cos计算负荷的功率因数,取0.86;Px实际输出功率,kW;a柴油发电机组的功率配合系数,取 1.15;G发电机效率,96%。Pc=SCcos=7 452.80.86=6 409 kW;PxaPc/1.1GPx(1.156 409)/(1.10.96)Px6 979 kW(4)条件四:柴油机首次加载能力校验Px2.5KQPeDcosQ式中:PeD初始投入的保安负荷额定功率总和,最大取
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