發(fā)電廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)研究

孫小寅

摘 要：21世紀(jì)以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各大小企業(yè)、工廠乃至普通居民對(duì)于電力的需求都日漸增加，因此，發(fā)電廠最大限度的有效運(yùn)行，內(nèi)部系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定，發(fā)電廠良好的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)一直作為發(fā)電廠的重要建設(shè)部分，對(duì)其就顯的尤為重要。所以，發(fā)電廠設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需充分考慮發(fā)電廠的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及使用特性，結(jié)合自身發(fā)電廠的實(shí)際情況，盡可能的選擇合理的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；供配電系統(tǒng)；電氣設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM619 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

發(fā)電廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)發(fā)電廠運(yùn)行效率及安全性，只有建立科學(xué)的供配電系統(tǒng)電氣基礎(chǔ)才能保證發(fā)電廠發(fā)揮其作用，為社會(huì)提供配電力服務(wù)。目前我國處于城市化進(jìn)程高潮期，電力需求源源不斷。我國發(fā)電廠正常情狀下可滿足實(shí)際需求，但若出現(xiàn)故障將難以維繼其供配電能力，社會(huì)發(fā)展必然受到影響。由此可見，發(fā)電廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)必須打好根基，為社會(huì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1發(fā)電廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1發(fā)電廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)的可靠性

發(fā)電廠供配電系統(tǒng)是綜合發(fā)電廠系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)整個(gè)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。供配電系統(tǒng)的電力就像發(fā)電廠的電源一樣，如果發(fā)電廠缺乏穩(wěn)定性，很可能導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電廠癱瘓，因此必須保證供電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)階段應(yīng)注意其可靠性。供配電系統(tǒng)的不合理電氣設(shè)計(jì)將嚴(yán)重影響電廠的供配電系統(tǒng)，造成的損失將難以估量，配電系統(tǒng)不合理的電氣設(shè)計(jì)導(dǎo)致發(fā)電廠系統(tǒng)癱瘓是系統(tǒng)自保護(hù)的外在表現(xiàn)，火力發(fā)電廠的火災(zāi)后果更為嚴(yán)重，不僅使配電系統(tǒng)癱瘓，而且造成人員傷亡，后果不堪設(shè)想。在設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)人員應(yīng)分析整個(gè)發(fā)電廠供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)的故障模式，找出潛在的威脅，防范所有可能出現(xiàn)的問題，并在搖籃中抑制問題，只有在科學(xué)地設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)。雖然有些問題在時(shí)間上找不到，只要控制因素被認(rèn)為是最好的，甚至一些不可預(yù)測(cè)的問題也不會(huì)造成嚴(yán)重的后果。只要在電廠供配電系統(tǒng)中建立應(yīng)急預(yù)案機(jī)制，并在電廠運(yùn)行后及時(shí)維護(hù)，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，小問題不會(huì)擴(kuò)大，潛力很大。一個(gè)接一個(gè)地消除了電耗，電站的供配電系統(tǒng)是高度可靠的。

1.2電源轉(zhuǎn)換方式需嚴(yán)格要求

我國幅員遼闊，分布豐富，電力需求是世界上第一位的。因此，中國的發(fā)電廠規(guī)模很大，電廠需要有效運(yùn)行。這就要求電站電源不僅具有足夠長(zhǎng)的充電負(fù)荷，而且還需要一定的穩(wěn)定性。目前，發(fā)電廠的供電部分通常由兩個(gè)不同的電源組成。圖1電廠功率轉(zhuǎn)換示意圖，目前電廠已逐漸智能化，因此傳統(tǒng)的電源配置無法滿足智能發(fā)電廠的需要。因此，一些輔助設(shè)備，如目前較為流行的發(fā)電轉(zhuǎn)換設(shè)備，需要在原有電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入，這不僅保證了電源的損失。另外，另一種電源可以及時(shí)補(bǔ)充電能，保證供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行，也能獲得足夠的時(shí)間使電廠系統(tǒng)恢復(fù)正常。在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，有必要考慮電力轉(zhuǎn)換方式的科學(xué)性。其次，有必要建立一個(gè)適合它的消防通道，以確保人員在事故發(fā)生時(shí)能及時(shí)撤離。

圖 1 發(fā)電廠電源轉(zhuǎn)換原理圖

2、發(fā)電廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

2.1電力負(fù)荷設(shè)計(jì)

我們一般將電力負(fù)荷分為0級(jí)，I級(jí)，II級(jí)負(fù)荷。0級(jí)負(fù)荷中斷供電的話會(huì)產(chǎn)生較大的影響，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了確保在斷電的情況下仍能供電，在設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)留一套備用設(shè)備，保證在發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)補(bǔ)充。也可根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)使用獨(dú)立的備用發(fā)電裝置，盡量使用大負(fù)荷的供電設(shè)備，確保滿足持續(xù)的供電需求。I級(jí)負(fù)荷在中斷供電后，依然對(duì)電力生產(chǎn)有著重大影響，在設(shè)計(jì)過程中，可參考按照I級(jí)負(fù)荷的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。相比之下，I級(jí)負(fù)荷的影響較小，即使斷電，也能及時(shí)自我恢復(fù)，保證正常供電，平常做好日常維護(hù)，監(jiān)管到位就好。

2.2節(jié)能設(shè)計(jì)

我國的人口眾多，能源消耗極大，所以，節(jié)能設(shè)計(jì)在我保證資源的科學(xué)使用中一直都擁有著重要作用，這也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展的基本要求。在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，也應(yīng)使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、節(jié)能環(huán)保的原則。盡可能使用一些先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，選用發(fā)熱小，電阻率小的控制元件，以及盡量使用變頻設(shè)備和聲控、感光的照明設(shè)備，結(jié)合計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)全智能化操作。

2.3發(fā)電廠的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

近幾年，時(shí)代迅速發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)日漸趨于一體，控制系統(tǒng)自動(dòng)化也不是陌生名詞，它時(shí)刻沖擊著我們傳統(tǒng)勞動(dòng)業(yè)。新興工業(yè)的發(fā)展要求各個(gè)不同設(shè)備、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)緊密相連，高效運(yùn)作。在發(fā)電廠的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定安全、高效生產(chǎn)、控制成本等，都對(duì)發(fā)電水廠的發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。在發(fā)電廠的自動(dòng)化控制中，我們還應(yīng)當(dāng)注意，一定要根據(jù)自身發(fā)電廠的實(shí)際情況，各個(gè)電器的線路按照功率大小區(qū)分開來，還需注意照明，、消防、換氣設(shè)施的位置，進(jìn)行合理科學(xué)的規(guī)劃控制。在實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循安全原則，電器設(shè)備間應(yīng)預(yù)留空隙，增加散熱性，同時(shí)還應(yīng)預(yù)留消防綠色通道。

3、發(fā)電廠設(shè)計(jì)方面的節(jié)能措施

3.1 電壓自動(dòng)化調(diào)整

供配電系統(tǒng)，是當(dāng)前的主要構(gòu)成部分，良好而有序的節(jié)電技術(shù)，使供電系統(tǒng)中的電壓結(jié)構(gòu)得到更加有效的調(diào)節(jié)。一般而言，供電的電壓是處于相對(duì)穩(wěn)定的平穩(wěn)電壓進(jìn)行資源傳輸，但供電過程中，也會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)電壓集中性增大的情況，將節(jié)電裝置中的無觸點(diǎn)控制接裝置，安裝在電壓傳輸系統(tǒng)中，采樣電路就會(huì)自動(dòng)依據(jù)電壓電力傳輸?shù)那闆r，調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)供應(yīng)時(shí)的電壓，這樣，即使供電系統(tǒng)出現(xiàn)突然性電壓變化，采樣電路也依舊是按照電流傳輸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電流供給，自然也就不會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)性電力損耗的情況了。

3.2合理選用電動(dòng)機(jī)。

通過提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)可以更有效的節(jié)約能源。目前在我國的工業(yè)用電中使用頻率最高的設(shè)備為異步電動(dòng)機(jī)。為了更好的實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高異步電動(dòng)機(jī)的工作效率，提高異步電動(dòng)機(jī)工作效率的同時(shí)也提高了其功率因數(shù)。一般情況下異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)，功率因數(shù)往往會(huì)很低，在0.2～0.3之間；而當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，功率因數(shù)也會(huì)增加到0.85～0.89之間。因此，在異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作的過程中要盡量避免空載運(yùn)轉(zhuǎn)，空載運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)情況，要確保異步電動(dòng)機(jī)能夠盡可能保持滿載狀態(tài)運(yùn)行。

3.3提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。

提高供配電系統(tǒng)中的功率因數(shù)可以最大程度的降低無功電流的產(chǎn)生，減少輸電線路當(dāng)中的無功功率消耗，從而降低輸電線路中的電能損耗。在設(shè)置供配電系統(tǒng)的過程中，盡可能選擇一些功率因數(shù)較高的電力設(shè)備。而為了有效補(bǔ)充無功電流，可以選擇靜電容容器。電容器可以在產(chǎn)生有功電流前先產(chǎn)生無功電流，最大程度的彌補(bǔ)電容器產(chǎn)生滯后無功電流造成的能量損耗。因此，要求在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中可以結(jié)合實(shí)際情況高電壓集中補(bǔ)償或低電壓分散補(bǔ)償?shù)姆绞絹韽浹a(bǔ)無功電流造成的電能損耗。

結(jié)束語

在企業(yè)、工廠的發(fā)展及普通百姓的正常生活中，發(fā)電廠的供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)都有著至關(guān)重要的意義，相關(guān)設(shè)計(jì)人員，不僅需要具備專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，還應(yīng)在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，以身作則，在設(shè)計(jì)中不斷完善、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，最終設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的優(yōu)秀供配電系統(tǒng)。

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（作者單位：山東電力工程咨詢?cè)河邢薰荆?/p>