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在北京高碑店 污水處理廠沼氣發(fā)電項目工程中的應(yīng)用

點擊次數(shù):358 更新時間:2023-11-29

韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800

摘 要:在“碳達峰"、“碳中和"的雙碳背景下,為了避免化石能源的直接燃燒導(dǎo)致氣候變化,新能源將作為新型電力系統(tǒng)供電的主體。為了保證新型電力系統(tǒng)的可靠運行,配置微機保護裝置和電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置有效監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀況,并實時記錄電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置及性質(zhì),從而為故障的快速處理提供有效的參考信息。本文介紹的防孤島保護裝置和電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置,可以針對高碑店沼氣發(fā)電項目中不同的對象提供相應(yīng)的保護,能大大提高變電站運行的可靠性、安全性和供電質(zhì)量,有利于實現(xiàn)變電站綜合自動化,實現(xiàn)無人或少人值班。

關(guān)鍵詞:新能源;沼氣發(fā)電;防孤島保護裝置;電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

1 項目概況

高碑店污水處理廠位于北京市朝陽區(qū)高碑店鄉(xiāng)境內(nèi)。是北京市較大的污水處理廠,也是我國第三大的污水處理廠。高碑店污水處理廠一期工程于1993年10月24日竣工投產(chǎn),處理能力50萬立方米/d。二期工程于1999年年底竣工投產(chǎn),處理能力為100萬立方米/d。北京市每天產(chǎn)生污水 250 多萬噸,近一半的污水在這里進行處理。高碑店污水處理廠污水系統(tǒng)流域面積96平方公里,服務(wù)人口240萬人,占地68公頃,匯集北京市南部地區(qū)的大部分生活污水、東郊工業(yè)區(qū)區(qū)和化工路的全部污水。

本項目位于北京市朝陽區(qū)高碑店鎮(zhèn)小郊亭社區(qū)小郊亭村1號高碑店污水處理廠內(nèi)。高碑店污水處理廠內(nèi)有3座總配電室,分別為高碑店污水總配電室、高碑店再生水廠總配電室、高碑店水廠總配電室。電纜進出線方式為下進線下出線。

2 產(chǎn)品需求

本沼氣發(fā)電系統(tǒng)接入用戶配電網(wǎng)會對當?shù)仉娋W(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響,包括諧波、電壓偏差、電壓波動和電壓不平衡度等方面。同時本項目電站應(yīng)具備快速檢測孤島并斷開與電網(wǎng)連接的能力。且當10kV線路發(fā)生短路故障時,線路保護應(yīng)能快速動作,滿足故障時快速可靠切除故障的要求。

該項目為沼氣發(fā)電,“自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)",故在進線柜配置AM5SE-IS防孤島保護裝置,實現(xiàn)逆功率保護、失壓保護功能,并與本段發(fā)電并網(wǎng)柜實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖;配置APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測電網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量是否正常,如電壓閃變、電壓中斷、電壓暫降等。在并網(wǎng)柜配置AM5SE-F線路保護裝置,實現(xiàn)過流、零流等保護功能,并與本段進線及母聯(lián)柜實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。在發(fā)電機柜配置APView500PV電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測發(fā)電側(cè)電能質(zhì)量情況,如諧波、電壓偏差、頻率偏差等。當供電系統(tǒng)上產(chǎn)生逆功率、失壓、過流等故障及電能質(zhì)量異?,F(xiàn)象時,保護裝置和電能質(zhì)量監(jiān)測裝置都會及時反饋。

這幾款裝置主要通過以下功能實現(xiàn)對高壓柜的設(shè)備運行情況實時監(jiān)視和保護:

產(chǎn)品圖片

產(chǎn)品型號

產(chǎn)品功能

image.png

AM5SE-F

線路保護裝置

三段式過流保護(可經(jīng)低壓閉鎖,可帶方向)、反時限過流保護(可經(jīng)低壓閉鎖)、兩段式零序I01過流/反時限過流保護、兩段式零序I02過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護(可經(jīng)低壓閉鎖)、過負荷告警、過負荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過電壓保護、零序過壓保護、逆功率保護、頻率保護(低頻減載/高頻保護)、PT斷線告警、控制回路斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、檢同期

AM5SE-IS

防孤島保護裝置

兩段式低電壓、兩段式過電壓、兩段式低頻保護、兩段式高頻保護、兩段式逆功率保護、有壓自動合閘、頻率突變跳閘功能等

image.png

APView500

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù):電壓、電流有效值;有功、無功、視在功率/電能、功率因數(shù);電流、電壓不平衡度;電壓偏差;頻率偏差;2-63次諧波;0.5-62.5次間諧波;高頻次諧波、電壓閃變(短閃變、長閃變)、電壓波動

暫態(tài)數(shù)據(jù):電壓中斷;電壓暫降;電壓暫升

瞬態(tài)數(shù)據(jù):電壓瞬態(tài);電流瞬態(tài)

APView500PV

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù):直流分量;電壓、電流有效值;有功、無功、視在功率/電能、功率因數(shù);電流、電壓不平衡度;電壓偏差;頻率偏差;2-63次諧波;0.5-62.5次間諧波;高頻次諧波、電壓閃變(短閃變、長閃變)、電壓波動

暫態(tài)數(shù)據(jù):電壓中斷;電壓暫降;電壓暫升

3 產(chǎn)品方案

該沼氣發(fā)電項目共有3個總配電室,分別為再生水區(qū)總變一、再生水區(qū)總變二和污水區(qū)總變二。共安裝4臺內(nèi)燃發(fā)電機組,通過4個并網(wǎng)點,采用10kV電壓等級的單母線分段系統(tǒng)接入用戶內(nèi)部系統(tǒng)。供電系統(tǒng)圖及配置如下:

image.png

圖1 再生水區(qū)總變一電氣總接線圖

image.png

圖2 再生水區(qū)總變二電氣總接線圖

image.png

圖3 污水區(qū)總變二電氣總接線圖

3座工程所設(shè)微機保護、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置型號與數(shù)量如下:


開關(guān)柜編號

裝置型號

裝置數(shù)量

安裝方式

再生水區(qū)總變一

3ZB1-2HP

I段進線柜

AM5SE-IS

1臺

就地安裝

APView500

1臺

就地安裝

3ZB1-21HP

II段進線柜

AM5SE-IS

1臺

就地安裝

APView500

1臺

就地安裝

3ZB1-10HP

并網(wǎng)柜

AM5SE-F

1臺

就地安裝

3ZB1-11HP

并網(wǎng)柜

AM5SE-F

1臺

就地安裝

再生水區(qū)總變二

3ZB2-2HP

I段進線柜

AM5SE-IS

1臺

就地安裝

APView500

1臺

就地安裝

3ZB2-20HP

并網(wǎng)柜

AM5SE-F

1臺

就地安裝

污水區(qū)總變二

3GG

I段進線柜

AM5SE-IS

1臺

組屏安裝

污水區(qū)總變二屏

APView500

1臺

AMC96L

1臺

1-1GG

并網(wǎng)柜

AM5SE-F

1臺

就地安裝

沼氣發(fā)電機房配電室

AH04

1#發(fā)電機柜

APView500PV

1臺

組屏安裝

安全自動裝置屏

AH09

2#發(fā)電機柜

APView500PV

1臺

AH14

3#發(fā)電機柜

APView500PV

1臺

AH19

4#發(fā)電機柜

APView500PV

1臺


AM5SE-K

1臺

 現(xiàn)場安裝圖片

本項目燃氣發(fā)電機組所需電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置組屏安裝,污水區(qū)總變二進線柜裝置組屏安裝,其余產(chǎn)品就地分散安裝在高壓開關(guān)柜上,現(xiàn)場安裝如下圖所示,該項目已于2023年送電使用,運行正常。

image.png

image.png

image.png

圖4 裝置就地和組屏現(xiàn)場安裝圖片

5 結(jié)語

隨著全球工業(yè)化和城市化的加快,人類生活會產(chǎn)生大量的溫室氣體排放,導(dǎo)致全球氣溫不斷上升。為了應(yīng)對氣候的變化,“碳達峰"、“碳中和"成為了各國實現(xiàn)減排和應(yīng)對氣候變化的主要目標和路徑。新能源作為新型電力系統(tǒng)供電的主體,其系統(tǒng)的可靠運行是至關(guān)重要的。微機保護裝置和電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置能有效監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀況,并實時記錄電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置及性質(zhì),從而為故障的快速處理提供有效的參考信息。本文介紹的微機保護裝置和電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置,可以針對高碑店沼氣發(fā)電項目中不同的對象提供相應(yīng)的保障,不但提高了供電的可靠性,使整個配電工程實現(xiàn)了綜合自動化,還有效地降低了工作人員的勞動強度。

參考文獻

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.6月版

[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版

[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版

作者介紹:

韓歡慶,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為繼電保護裝置的應(yīng)用。


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