火力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設計探析

王超琦 張志敏

（1.北京國電工程招標有限公司 北京 100040 2.安徽合肥 230000）

火力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設計探析

王超琦1張志敏2

（1.北京國電工程招標有限公司 北京 100040 2.安徽合肥 230000）

隨著社會與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國各行業(yè)也進入了飛速發(fā)展的時代，在電力資源愈發(fā)重要的現(xiàn)代社會，電力行業(yè)的發(fā)展更是如火如荼。在多種的發(fā)電模式當中，火力發(fā)電是當前最為重要的一種發(fā)電形式，也是現(xiàn)階段進行電力供送的主要形式。對于火力發(fā)電廠來說，對其發(fā)電的效率以及發(fā)電模式的影響最重大的即為電氣系統(tǒng)中的一次接線操作，接線的質(zhì)量直接影響火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。在這種背景下，進行火力發(fā)電廠的一次系統(tǒng)的設計探析成為了火力發(fā)電廠的首要問題。本文主要闡述發(fā)電廠對于發(fā)電機的選擇、主變壓器的選擇、電氣主接線的選擇、電纜的選擇和敷設以及電氣設備的布置問題，希望能為提升發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設計提供一定的參考。

火力發(fā)電；電氣一次系統(tǒng)；系統(tǒng)設計

當今社會已經(jīng)步入了電氣時代，衣食住行等各個方面已經(jīng)離不開對于電力的需求，因此，在電力的地位不斷上升的同時，發(fā)電廠的工作壓力也隨之不斷的增加。為了滿足社會對于電力的要求，發(fā)電廠開始研究各種新型的發(fā)電模式，火力發(fā)電即為其中的一種，并且是當前最為實用的一種。由于火力發(fā)電的前景很大，并且火力發(fā)電廠的一次系統(tǒng)的運行情況對其的影響又十分重大，因此要對電氣一次系統(tǒng)設計中的部分設備的選擇以及其接線方式進行相應的探討（如圖1）。

1 一次系統(tǒng)設計中發(fā)電機以及主變壓器的選擇

發(fā)電機的容量是進行發(fā)電機選擇的過程中所需要主要考慮的因素，在實際的發(fā)電機選擇的過程中，要充分考慮汽輪機的實際容量，要做到與汽輪機的實際容量相協(xié)調(diào)，只有如此，才能最大限度的發(fā)揮出發(fā)電機的有效性。具體的選擇原則為：①為了保證發(fā)電機的額定容量能夠充分的匹配汽輪機的最大容量，要在額定的功率因數(shù)以及額定額電壓之下進行發(fā)動機的選擇；②為了保證與汽輪機的最大連續(xù)容量的協(xié)調(diào)，要確定所選擇的發(fā)電機與汽輪機的冷卻器的進水溫度相同。

在進行主變壓器選擇的過程中，選擇方法為根據(jù)與主變壓器的機組容量來進行選擇，具體為：當與主變壓器連接的機組容量分別為300MW時選用三相變壓器、主變壓器連接的機組容量為600MW時選用三相或單相變壓器、主變壓器連接的機組容量為1000MW時，選用單相變壓器。當機組容量為600MW時，還要根據(jù)具體的運輸情況來進行選擇。如果主變壓器選擇的是單相變壓器，那么需要注意以下幾個問題：不需要進行配置備用相的情況為安裝機組小于等于兩臺時；需要考慮配置備用相的情況為安裝機組大于等于三臺時，在此過程中，不需要在進行備用相配置的情況為該火力發(fā)電廠周圍的集團或者公司已經(jīng)配置有相同的參數(shù)的備用相。

2 火力發(fā)電廠一次系統(tǒng)有關(guān)電氣主接線方式

2.1 一次系統(tǒng)中主母線的接線方式總結(jié)

圖1 火力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)示意圖

在進行主母線的連接的過程中，主要是根據(jù)不同的配電裝置進行接線方式的選擇，具體為：對于330～500kV的配電裝置來說，系統(tǒng)的可靠性以及穩(wěn)定性是需要考慮的首要因素，除此之外，對于電廠建設的經(jīng)濟性也需要予以慎重的考慮，因此其接線原則主要有以下幾點，根據(jù)其進出線的回路數(shù)目來說，主要可以分為三種類型。當進出線的回路的數(shù)目小于六時，首先考慮一次系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性，當此兩項的要求得到了滿足的同時，可以采取雙母線接線方式；當進出線的回路數(shù)目大于等于六時，則需考慮其在電氣系統(tǒng)中的作用強度，以此選用一臺半斷路器接線；當進出線的回路數(shù)目大于六時，如果電力發(fā)電廠的機組數(shù)量較多并且其進出線的回路數(shù)目比較少，且兩者的比例大約為2∶1時，主要推薦選用4/3的接線方式。

對于220kV的配電裝置來說，其主要有兩種接線方式，分別為雙母線單分段接線方式以及雙母線雙分段接線方式，具體的選擇原則有以下幾點：應當考慮火力發(fā)電廠電力一次系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的情況為在火力發(fā)電廠中，總裝機的數(shù)量大于等于三臺。當電力系統(tǒng)中至少一臺的斷路器發(fā)生故障或拒動時，要根據(jù)具體的滿足其要求的情況下允許切除的機組數(shù)量與出現(xiàn)的回路數(shù)來進行接線方式的確定。如果電力系統(tǒng)的總?cè)萘看笥?0000MW，并且機組的數(shù)量超出四臺，那么則選用雙母線雙分段接線方式。如果電力系統(tǒng)的總?cè)萘看笥谠?000～10000MW之間，并且機組的數(shù)量為三臺，那么則可以采用雙母線單分段接線方式，如果機組的數(shù)量為四臺，則需要選用雙母線雙接線的接線方式。

2.2 啟動/備用電源的接線方式

在火力發(fā)電廠中，對于220kV及其以下的配電裝置來說，其啟動/備用電源應當直接從配電裝置的母線上進行接線。如果出線電壓為500kV或者是330kV，并且該火力發(fā)電廠中沒有比該電壓等級更低的一級電壓，那么為了能夠有效的節(jié)省裝置容量所產(chǎn)生的電費，啟動/備用電源可以從500kV或者330kV一級電壓配電裝置上進行降壓引接，以此進行相應的接線工作。

3 一次系統(tǒng)設計中電纜的選擇和敷設以及電氣設備的布置

3.1 火力發(fā)電廠一次系統(tǒng)設計中電纜的選擇

火力發(fā)電廠中的主廠房以及輸煤場所等易燃易爆的場所，主要應當采用C類阻燃電纜進行系統(tǒng)設計?；鹆Πl(fā)電廠中的消防系統(tǒng)以及應急照明系統(tǒng)等場所，應當采用動力電纜，除此之外，為了控制這些系統(tǒng)的控制所采用規(guī)定電纜，應當為耐火電纜。對于在計算機監(jiān)控下的，沒有采取隔離措施的雙重化繼電保護等雙回路合來說，其在進行電纜選擇的過程中，至少有一個通道應當選用耐火電纜。除此之外，在進行電纜選擇的實際過程中還要注意一部分重要回路的電纜內(nèi)芯。

3.2 火力發(fā)電廠一次系統(tǒng)設計中電纜的敷設

火力發(fā)電廠的主廠房之中的電纜，其敷設方式一般采取架空敷設，選擇此種敷設方式的原因為，這種敷設方式不需要考慮步道，與此同時，在配電室下面也不用設置電纜夾層，可以使此過程更加的簡便?；鹆Πl(fā)電廠的廠區(qū)內(nèi)所采取的電纜敷設方式為綜合管架敷設，并且采用架空敷設為其輔助車輛的電纜敷設方式。對于集中控制室以及繼電保護室等多根電纜匯聚在一起的場所，應當設置電纜夾層以便進行電纜敷設。具有腐蝕性的場所在進行電纜敷設時應當采取橋架的方式，而其他的不帶腐蝕性的區(qū)域則應當采用鍍鋅鋼橋架方式進行電纜鋪設。在進行電纜敷設時，需要注意主要問題是必須將動力電纜和控制電纜分開進行敷設（如圖2）。

圖2 220kV電纜敷設現(xiàn)場示意圖

3.3 火力發(fā)電廠一次系統(tǒng)設計中電氣設備的布置

在進行火力發(fā)電廠電氣設備的布置過程中，110～220kV屋外敞開式高壓配電裝置以及330～500kV敞開式高壓配電裝置，其所采用的布置方式主要為中型布置。對于GIS采用的布置方式來說，若是屋內(nèi)布置，那么則需要布置排風口，因為室內(nèi)的空氣不允許再循環(huán)，因此需要排風口進行機械通風，需要注意的是在設置排風口時應將其設置在室內(nèi)的上部和下部。在網(wǎng)絡繼電器室的布置過程中，為了使電纜路徑達到最優(yōu)化，在確定網(wǎng)絡繼電器室的布置位置與數(shù)量時就應根據(jù)容量規(guī)模進行。低壓電動機控制中心（MCC）在布置時應采用分散布置的方式分布在廠房中的負荷中心處。

4 結(jié)束語

綜上所述，由于火力發(fā)電廠中一次系統(tǒng)的設計對于發(fā)電廠的運行有著重要的影響，因此要注重對于火力發(fā)電廠中一次系統(tǒng)設計的探析，以此來不斷的提升以此系統(tǒng)的性能，從而提升發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。在此背景下，本文主要闡述發(fā)電廠對于發(fā)電機的選擇、主變壓器的選擇、電氣主接線的選擇、電纜的選擇和敷設以及電氣設備的布置問題，希望能為提升發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設計提供一定的參考。

[1]張建中.鍋爐出口參數(shù)、機爐壓降和主蒸汽管道壓降計算的規(guī)范化問題[J].電力標準化與計量，2003（01）.

[2]陳尚發(fā).大容量發(fā)電機出口斷路器在我國的制造和應用問題[J].電力設備，2006（03）.

[3]陳倩茵.廠用電監(jiān)控系統(tǒng)在火電廠的應用[J].電力自動化設備，2005（03）.

TM621

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1004-7344（2016）08-0083-02

2016-3-1

王超琦（1990-），男，助工，本科2011年6月畢業(yè)于合肥工業(yè)大學。

張志敏（1990-），男，助工，本科，2011年6月畢業(yè)于合肥工業(yè)大學。