一种用于电蓄热调峰的高压电极锅炉接入系统的制作方法

本实用新型涉及火力发电厂用电系统领域，具体是涉及一种用于火电厂电蓄热调峰、灵活性调峰、城市电采暖集中供热的高压电极锅炉接入系统。

背景技术：

火力发电厂简称火电厂，是利用可燃物（例如煤）作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是：燃料在燃烧时加热水生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

电能不能储存，电能的发出和使用是同步的，所以需要多少电量，发电部门就必须同步发出多少电量。电力系统中的用电负荷是不均匀的。在用电高峰时，电网往往超负荷。为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，需要发电部门相应改变发电机的出力以适应用电负荷的变化，这就叫做调峰。此时需要投入在正常运行以外的发电机组以满足需求。因为他用于调节用电的高峰，所以称调峰机组。调峰机组的要求是启动和停止方便快捷，并网时的同步调整容易。一般调峰机组有燃气轮机机组和抽水蓄能机组等等。蓄热电锅炉就是调峰机组其中一种形式，简单来说就是利用用电低谷时段电力将蓄热体加热到一定的温度，在用电高峰时段，与正常运行的发电机组一起工作，满足用电高峰时段的供电要求。

目前市场采用的电锅炉有两种，一种是电阻锅炉，另外一种是高压电极锅炉。电阻锅炉绝大多数采用0.4kV电源，功率最大在1MW左右。只要电源电压及功率满足电阻锅炉要求就可以使用，不用做专门的接入系统论证和设计。但这种低电压大功率的电阻锅炉在运行中电流非常大，容易造成电器元件发热，电气绝缘老化，电能损失增大。供电的可靠性难以保证。相比较而言，高压电极锅炉具有①高电压：常用电极锅炉电压等级为6.3kV、10.5kV、20kV、35kV；②大容量：单台容量8MW、12MW、16MW、20MW、40MW、50MW，多台联合运行（10×12MW、10×40MW）；③加热速度快：15分钟就能满足供热的条件；④负荷转移快：0—15分钟就能将锅炉由0升至额定负荷；⑤无污染、无排放，超低辐射：满足环保的要求等优点，因此更适合电厂应用。

不过目前的高压电极锅炉在应用中也存在较大的问题，比如某电蓄热调峰工程项目，设置了10台12MW电极锅炉，该项目无论是在20kV发电机出口侧，还是在220kV国家电网侧接入系统都会对电网和电厂的安全运行造成重大影响。为了避免10台12MW的电极锅炉在启动、停车和正常运行过程时可能对电网和电厂造成重大的影响，需要在接入系统论证和设计过程中采用有效的安全技术措施。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于电蓄热调峰的高压电极锅炉接入系统，确保接入电厂的电极锅炉在启动、停车和正常运行过程中不会对电网和电厂造成影响，满足火电厂电蓄热调峰、灵活性调峰和城市电采暖集中供热的需求。

技术方案：本实用新型所述用于电蓄热调峰的高压电极锅炉接入系统，包括m组高压电极锅炉组以及由一个高压绕组与m个电压和容量均相同的低压绕组组成的分裂变压器；

每组所述高压电极锅炉组均包括一段供电母线和n个的电压为A kV、用电容量为B MW的高压电极锅炉，其中A的取值范围为6.3~35 kV，B的取值范围为8~50 MW，m的取值为2~4的自然数，n的取值为2~10的自然数，各高压电极锅炉并联接入所述供电母线，由所述供电母线提供电力，各组高压电极锅炉组的供电母线分别与分裂变压器相对应的一个低压绕组连接；

所述分裂变压器的变比为m*A~A kV、用电容量为m*n*B~ n*B MW，所述分裂变压器的高压绕组接入发电机出口的封闭母线，以发电机出口的封闭母线作为供电电源。

本实用新型中作为优选地的技术方案为，所述高压电极锅炉组为两组，每组高压电极锅炉组包括五个10 kV、用电容量为12 MW的高压电极锅炉，两组高压电极锅炉组分别接入一个变比为20~11 kV、用电容量为125~65 MW的双分裂变压器的两低压绕组，所述双分裂变压器的一次侧接入发电机20kV出口的封闭母线。

进一步地，所述分裂变压器的高压绕组经电厂主变接入所述发电机出口的封闭母线。

作为优选，每组所述高压电极锅炉组与分裂变压器之间以及每个所述高压电极锅炉与对应的供电母线之间的连接线路上均设置有高压开关柜。

优选地，每组所述高压电极锅炉组与分裂变压器之间的连接线路上设置有差动保护、速断保护和过流保护装置。

优选地，每个所述高压电极锅炉与对应的供电母线之间的连接线路上设置有速断保护、过流保护和零序自动保护装置。

优选地，由发电机出口至分裂变压器的一次侧，以及分裂变压器的二次侧采用金属全封闭的管状母线作为连接线路，分裂变压器的二次侧至两段供电母线的进口侧采用绝缘铝管母线作为连接线路。

有益效果：（1）本实用新型用于电蓄热调峰的锅炉采用高压电极锅炉，利用高压电极锅炉大容量、加热速度快、负荷转移快，且无污染、无排放，超低辐射的优点，满足现代化电厂的需求；同时本实用新型的高压电极锅炉分为若干组，每组高压电极锅炉组通过分裂变压器接入电力系统，当电蓄热装置发生电气故障时，分裂变压器可以起到电气隔离作用，不会直接造成对电厂、电网的安全运行的影响，并且分裂变压器可以提供多路独立的电源，为单母线分段运行创造条件，在其中一组高压电极锅炉组故障时，不会影响其它组高压电极锅炉组的工作；另外，分裂变压器的一次侧接入点位于电源的负荷侧而不是电源侧，当系统短路时不提供短路电流，故电厂继电保护配置方案和安全稳定控制方式均维持不变，大幅度降低电厂的建造成本和改造压力；

（2）本实用新型中接入系统点在发电机出口20kV处，经双分裂变压器降压后可直接对两组共计10个10 kV的高压电极锅炉提供10kV电源，10台10 kV、用电容量为12 MW的高压电极锅炉总用力容量能够达到120MW，为火电厂电蓄热调峰、灵活性调峰、城市电采暖集中供热提供有利保障；由于通常的电厂发电机出口电压均为20 kV，本实用新型的接入系统点在发电机出口20kV处，经分裂变压器降压后可直接对高压电极锅炉提供10kV电源，相比接入系统点在电厂变压器的220kV处，高压电极锅炉用电需要经电厂主变升压，再经分裂变压器降压的接入方式，电能的损耗小，分裂变压器制造成本低；

（3）本实用新型中高压电极锅炉组与分裂变压器之间以及每个所述高压电极锅炉与对应的供电母线之间的连接线路上均设置有高压开关柜，保证当其中一段母线的分支电锅炉故障时，可以通过分支的开关柜开关将其退出运行，其它4台锅炉可以正常运行；当其中一段母线故障时，将该段母线的高压电极锅炉组退出运行，另一段母线仍然可以运行；

（4）本实用新型中每组所述高压电极锅炉组与分裂变压器之间的连接线路上设置有差动保护、速断保护和过流保护装置，每个所述高压电极锅炉与对应的供电母线之间的连接线路上设置有速断保护、过流保护和零序自动保护装置，能够避免故障越级影响电厂和电网的安全运行，提高整个接入系统的运行可靠性和安全性；

（5）本实用新型由发电机出口至分裂变压器的一次侧，以及分裂变压器的二次侧至两段供电母线的进口均采用金属全封闭的管状母线作为连接线路，提高了母线安全运行等级，避免了因外部环境影响造成事故停电。

附图说明

图1为本实用新型所述高压电极锅炉接入系统的结构示意图；

图2为电厂电气主接线图；

图3为本实用新型所述高压电极锅炉接入系统的电气接线图。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种用于电蓄热调峰的高压电极锅炉接入系统，包括组高压电极锅炉组以及由一个高压绕组与多个电压和容量均相同的低压绕组组成的分裂变压器；每组所述高压电极锅炉组均包括一段供电母线和多个高压电极锅炉。高压电极锅炉的电压为6.3~35 kV、用电容量为8~50 MW，分裂变压器的低压绕组为2~4个，每组所述高压电极锅炉组的电极锅炉组的数量为2~10个。根据高压电极锅炉的电压、用电容量，以及高压电极锅炉的数量，确定分裂变压器的卷数和分裂变压器一次侧需求的电压，再由分裂变压器一次侧的电压确定接入发电机出口的位置以及是否需要通过增设变压器进行升压。

本实施例中，以两组高压电极锅炉组，每组高压电极锅炉组包括5个的电压为10 kV、用电容量为12MW的高压电极锅炉1为例进行详细说明。

本实施例采用变比为20~11 kV、用电容量为125~65 MW的双分裂变压器2，分裂变压器2的高压绕组采用金属全封闭的管状母线作为连接线路接入电厂发电机20kV出口的封闭母线，以发电机出口的封闭母线作为供电电源。

每组高压电极锅炉组的5个高压电极锅炉1并联接入供电母线3，由供电母线3提供电力，两高压电极锅炉组的供电母线3分别采用绝缘铝管母线作为连接线路与双分裂变压器2相对应的一个低压绕组连接。

在每组高压电极锅炉组与双分裂变压器2之间以及每个高压电极锅炉1与对应的供电母线3之间的连接线路上均设置有高压开关柜。每组高压电极锅炉组与双分裂变压器2之间的连接线路上设置有差动保护、速断保护和过流保护装置。每个高压电极锅炉1与对应的供电母线3之间的连接线路上设置有速断保护、过流保护和零序自动保护装置。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。