大型發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)分析

郭勝崢

摘 要：電氣系統(tǒng)是發(fā)電廠發(fā)電的主要?jiǎng)恿?，是所有工作中重要的一環(huán)，對電氣系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)可以優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行，保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，以及電網(wǎng)的安全。電力系統(tǒng)的運(yùn)行包括多個(gè)設(shè)備與線路，會(huì)使用發(fā)電機(jī)出口斷路器及啟動(dòng)/備用電源方案技術(shù)。本文是以大型發(fā)電廠電氣系統(tǒng)為切入點(diǎn)，展開論述。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電氣系統(tǒng)；研究；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.159

0 引言

社會(huì)的快速發(fā)展，增加了人們對電力的的使用要求，給發(fā)電廠的運(yùn)行施加了很大的壓力，很多新的發(fā)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。對于大型發(fā)電廠來說，需要加大對電氣系統(tǒng)的研究力度，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，特別是發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

1 發(fā)電機(jī)出口斷路器及啟動(dòng)/備用電源

它是大型發(fā)電廠主要使用的發(fā)電技術(shù)，適用于容量為1000MW的發(fā)電機(jī)組，其整體運(yùn)行的穩(wěn)定性會(huì)直接決定電網(wǎng)的安全，連接方式的設(shè)置以及電源引接的優(yōu)化，可以提高發(fā)電的效率，便于操作與維護(hù)。但斷路器與啟動(dòng)/備用電源兩者是相對獨(dú)立的設(shè)備，具有一定的關(guān)聯(lián)性。

1.1 安裝斷路器的優(yōu)勢與不足

（1）優(yōu)勢。當(dāng)發(fā)電廠內(nèi)部運(yùn)行出現(xiàn)故障后，可以直接越過發(fā)電機(jī)與高壓側(cè)的斷路器，停止供電，保護(hù)電力生產(chǎn)的設(shè)備與系統(tǒng)。

發(fā)電機(jī)與變壓器可以選擇性的跳閘，保護(hù)連接設(shè)備的線路，如果發(fā)電機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障，不需要通過高壓側(cè)斷路器，即可斷開電路，保護(hù)發(fā)電廠的電源，有利于排除鍋爐、汽機(jī)過熱誤報(bào)故障，快速恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行[1]。

發(fā)電廠用電可以隨意切換，斷路器安裝后，發(fā)動(dòng)機(jī)組的啟動(dòng)情況，以及停機(jī)電源的使用，都會(huì)通過主變轉(zhuǎn)移到高廠，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，需要中途用電網(wǎng)切換。只有變壓器出現(xiàn)故障后，才會(huì)利用廠用電源轉(zhuǎn)化，減少了切換的次數(shù)，保證了電廠用電的可靠。

（2）主要問題。從設(shè)備與供貨渠道兩方面分析，要求使用的設(shè)備穩(wěn)定、可靠，有多個(gè)供貨渠道，而斷路器多從國外進(jìn)口，價(jià)格較高，增加了成本的投入，并且斷路器如果出現(xiàn)故障，需要大量的維修費(fèi)用，備用的零散部件種類與數(shù)量不足。

為了達(dá)到電壓的要求，發(fā)電廠需要安裝調(diào)壓開關(guān)，使系統(tǒng)的可靠性受損，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)組的啟動(dòng)順序會(huì)受到限制，也不會(huì)在電壓過低時(shí)啟動(dòng)機(jī)組，使機(jī)組啟動(dòng)受阻。

系統(tǒng)中安裝斷路器后，需要在回路上放置一個(gè)潛在故障點(diǎn)，并安裝斷路器失靈后的保護(hù)措施。

如果不安裝斷路器，廠房整體線路的設(shè)計(jì)會(huì)變得復(fù)雜，需要增設(shè)廠房的占地面積，并設(shè)置多個(gè)小空間，增加房屋建設(shè)的費(fèi)用。

1.2 啟動(dòng)/備用電源的引接

（1）可靠性?？煽啃允前l(fā)電廠各方用電對啟動(dòng)/備用電源可靠想提出的要求，有多套方案。在廠用電系統(tǒng)的方案有三個(gè)：其一，廠內(nèi)用電系統(tǒng)可靠性的分析是，作為機(jī)組運(yùn)行使用的備用電源，要求有較高的穩(wěn)定性，其二、其三都會(huì)使用斷路器，但備用電源只負(fù)責(zé)故障停機(jī)與設(shè)備檢修，或是為機(jī)組停機(jī)備用做準(zhǔn)備，穩(wěn)定性要求較低。

外來電源的使用則是，上述的前兩個(gè)方案會(huì)直接從500kV的配電裝置上引接，但配電裝置有兩個(gè)回線路，與系統(tǒng)相連，電源處于空載的狀態(tài)，負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間很短。第三個(gè)方案是不會(huì)使用備用變與外接電源，兩個(gè)機(jī)組互為電源，可靠性較低[2]。

對于變壓器可靠性的解讀則是，從500kV的電壓降為電廠使用的電壓，這是很多大型發(fā)電廠普遍使用的情況，電力系統(tǒng)運(yùn)行沒有出現(xiàn)故障，所以每個(gè)方案的可靠性都可以滿足。

（2）靈活性與安全性。對于靈活性與安全性，每個(gè)方案都不需要使用備用電源，并且備用電源與電廠內(nèi)使用的電壓基本相同，用電切換時(shí)的較短，有較高的安全性，可靈活運(yùn)用，但第三個(gè)方案因?yàn)閮蓚€(gè)機(jī)組互為對應(yīng)，機(jī)組單元性不足。

2 高壓廠用電接線設(shè)計(jì)

大型發(fā)電廠運(yùn)行會(huì)采用機(jī)、電、爐等不同單元，且電動(dòng)機(jī)容量較大、數(shù)量又多，之間互為關(guān)聯(lián)。其用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，其安全與穩(wěn)定會(huì)對系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。

近幾年，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，發(fā)電廠又增加了數(shù)個(gè)環(huán)保系統(tǒng)，就像是濕法除塵等，而發(fā)電廠為了得到更高的經(jīng)濟(jì)利益，會(huì)優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以減少各項(xiàng)成本的投入。這些環(huán)保系統(tǒng)以及系統(tǒng)的優(yōu)化，會(huì)在原有基礎(chǔ)上增加電力系統(tǒng)的負(fù)荷量，提出新要求[3]。其方案設(shè)計(jì)的優(yōu)化主要從以下兩方面體現(xiàn)出來：

2.1 用電電壓的等級設(shè)計(jì)

國內(nèi)大型發(fā)電廠使用的電壓機(jī)組都超過了1000MW，其設(shè)計(jì)情況是尚未有統(tǒng)一的實(shí)施方案，表現(xiàn)出來的特點(diǎn)是電廠使用母線電壓的段數(shù)明顯變少，逐漸向同一個(gè)電壓過渡，便于維護(hù)，減少了備件的種類。

2.2 設(shè)計(jì)的三種方案

方案一：10kV的一級電壓，每個(gè)機(jī)器都有2段高壓母線，高廠變會(huì)選擇其中一臺(tái)作為分裂變，兩個(gè)機(jī)器各自對應(yīng)著一臺(tái)雙卷變，母線短路的界定范圍不超過40kA。方案二：6kV的一級電壓，每個(gè)機(jī)器都有3段高壓母線，高廠變會(huì)選擇其中一臺(tái)作為分裂變，兩個(gè)機(jī)器各自對應(yīng)著一臺(tái)雙卷變，母線短路的界定范圍不超過50kA。方案三：10kV的一級電壓，每個(gè)機(jī)器都有2段高壓母線，高廠變會(huì)選擇其中一臺(tái)作為分裂變，兩個(gè)機(jī)器共同使用一臺(tái)備用變，機(jī)器的碼頭符合連接的是廠房內(nèi)的10kV段，母線短路的界定范圍不超過50kA。

3 結(jié)語

對大型發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)分析，會(huì)從發(fā)電機(jī)出口斷路器及啟動(dòng)/備用電源、高壓廠用電接線設(shè)計(jì)兩方面分析，前者分析了安裝斷路器的優(yōu)勢與不足，以及啟動(dòng)/備用電源的引接，后者是根據(jù)前者的論述，確定了電廠使用的電壓等級，給出了三個(gè)方案。這種研究與設(shè)計(jì)的方法可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，優(yōu)化系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，保證了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳晨.火力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總結(jié)性分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（08）：139-140.

[2]王少蕊.淺談火力發(fā)電廠的脫硝電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（13）：136.

[3]嚴(yán)奉蓮.發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)及其測控單元的研究[D].中國海洋大學(xué)，2012.