淺談生活垃圾焚燒發(fā)電項目中的電氣主接線設計

陳日光

摘 要：本文中，筆者將結合真實案例，對生活垃圾焚燒發(fā)電項目中的電氣主接線設計進行簡要分析，希望能夠對讀者提供有價值的參考。

關鍵詞：生活垃圾；焚燒發(fā)電；電氣主接線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.137

0 引言

據相關研究數據表明，采用焚燒的方式對生活垃圾進行處理，具有著明顯無害化和減量化優(yōu)勢，比如：占地面積小、不會對地下水造成污染等，余熱還可以用在發(fā)電上。從這個角度看來，生活垃圾焚燒項目的應用不僅具有著一定的經濟效益，同時具有明顯的環(huán)境效益和社會效益。到目前為止，焚燒生活垃圾發(fā)電已經成為新能源開發(fā)之后的一個熱點話題，已經成為相關人員一個新的研究方向。

1 電氣主接線設計

現(xiàn)階段，采用機械爐排焚燒爐技術進行焚燒是一些中大型城市用于生活垃圾焚燒發(fā)電項目的主要方式，對于引進的焚燒爐在垃圾處理容量上具有一定的標準，單臺每天能夠焚燒處理垃圾量在350～800噸之間，個別經濟較為發(fā)達的地區(qū)，會選擇每天處理量超過1千噸的焚燒爐。隨著垃圾分類的開展，進廠生活垃圾的品質如含水率、熱值等指標的不斷提供，垃圾焚燒發(fā)電機組的容量也逐步向8000～20000千瓦發(fā)展。另由于生活垃圾發(fā)電項目基本處于城鄉(xiāng)結合區(qū)域，一般都是統(tǒng)一將垃圾收集在一起，然后通過汽車運輸的方式，運送到生活垃圾焚燒項目進行處理。而垃圾場周圍的電網一般都電壓等級都是35kV和110kV，因此，生活垃圾焚燒發(fā)電項目需要采用的電壓等級也應該是在35kV和110kV[1]。

1.1 35kV和110kV電壓等級選擇

隨著時代的進步，用電需求量也在逐漸增加，35千伏的電壓已經無法滿足人們生活上的用電需要，因此，為了能夠讓人們更好的生活，提供給人們滿足需求的用電量，110千伏的電壓已經得到了廣泛的應用，相比較而言，后者的用電安全性會更高，同時，從生活垃圾焚燒發(fā)電項目的發(fā)展來看，110千伏能夠滿足后期的擴建計劃。但是，對于一些較為經濟發(fā)展并不是很好的地區(qū)，35千伏的電壓是更為經濟的選擇，其原因在于，如果電壓增加，那么所需要的用電設備就需要增加，在經濟上的投入也會更大。因此，在對電壓等級進行選擇時，要根據具體項目的規(guī)模、長遠的發(fā)展情況以及當地的經濟發(fā)展水平，最終由當地電網部門通過核實審查進行決定。

1.2 高壓廠用電壓等級選擇

1000千瓦～20000千瓦發(fā)電機組是我國小機組電廠普遍采用的，能夠發(fā)出的電壓有兩種，分別為6.3千伏和10.5千伏，對于電廠用電的高壓段來講，兩種電壓都適用，具體要看工程的條件：

因素一：廠內用電的高壓備用電源以及保安電源。通常情況下，生活垃圾焚燒發(fā)發(fā)電項目中選擇的廠用高壓備用電壓或者保安電源，是除了并網線路外的一路中壓廠外電源。據相關調查數據表明，將6.3千伏的電壓應用在10.5千伏電壓等級中已經成為大眾型城市電網配置中的普遍選擇。

因素二：通過性價比進行選擇。相比較6.3千伏的電壓來講，10.5千伏具有一定的優(yōu)勢，比如：短路電流小、帶負載能力強、用電的安全性也更高一些，對于功率較大的電動機來講，優(yōu)勢會更加突出。但是在用電設備的變壓器、開關柜等方面來講，兩種電壓之間的差距并不是很明顯，同時，該項目不需要用太多的高壓電動機，高壓開關柜的成本也不是特別高，總的來講，更實用于高壓電廠用電等級的是10.5千伏。

1.3 發(fā)電機出口斷路器及備用電源的選擇

由于大型機組發(fā)電機出口短路其的制造具有一定的難度，同時需要較高的經濟成本和安全性，因此，在很長一段時間內，相關技術人員一直在不斷的對這個問題展開研究，看是否能夠生產出具有安全性、性價比高的發(fā)電機組。隨著我國科學技術的不斷進步，這方面的技術也日漸成熟起來，到目前為止，很多發(fā)電機出口都開始裝有斷路器。對于規(guī)模較小的發(fā)電機組來講，制造難度較低、成本也相對較小，不僅能夠使安全性和穩(wěn)定性得以提高，同時能夠有效的降低設置投資，可以直接從高壓配電裝置經主變降壓倒送至廠用電解決機組啟動和停機檢修的問題。如果其建設項目只有一條上網線路，可以從實際情況的角度出發(fā)考慮，是否用需要引用廠外高壓用電設備。如果設有兩回出線，則可以互為備用。

2 工程實例分析

為了能夠更好的對上文做出解釋，本文中將結合某地區(qū)經濟發(fā)展較好的城市為例，對該地區(qū)生活來及焚燒發(fā)電項目進行簡要分析。該項目中，配備2臺單爐處理垃圾量為750噸/天的機械爐排爐及2臺18兆瓦汽輪發(fā)電機組。通過外網情況的了解，可以清楚的知道，通過一回35千瓦的線路，2臺18兆瓦發(fā)電機組在經過主變升壓后進入到電網，共有三種接線形式，即：第一，單母線接線。這種接線方式具有著一定的優(yōu)勢，比如：具有更強的供電靈活性、穩(wěn)定性最高。對于后期項目整改或者擴建來講，有更好的適用性，但是，由于在初期的時候投入較高的成本，因此，在選用時，可以先考慮是否在未來具有擴建的發(fā)展趨勢，以免花費過高的成本。第二，擴大電源線。雙繞組變壓器形式是本工程中采用的形式，有相關結果表明，10.5千伏的側短路電流水平可以將電路控制在25000安內，因此，本次項目中采用10.5千伏對電流進行抑制，發(fā)電機出口斷路器以及廠內用到的設備均采用輕型設備。因此，無需設置分裂電抗器。當然，6.3千伏的機組設備也可選擇使用，但是，需要在計算之后，對三繞組變壓器、電抗器等適當的添加，通過這樣的方式控制電流水平。相比較單母線接線，這種方式更適合應用于初期投資。第三，發(fā)電機-變電器-線路接線。與擴大電源線方式相同，由于其技術經濟不適用于擴大工程，因此不需要對此加以考慮。

如圖1、圖2所示，高壓廠內使用的工作電源不需要設置單獨的發(fā)電機主母線，只需要按照圖中所示，從主變低壓側引接，高壓用電采用單母線分段設計，兩段母線可以做互為備用。圖3的方案設計時采用單母線分段設計的方式設置發(fā)電機電壓母線，高壓廠用電源直接引自發(fā)電機出口母線。

由上面三個圖可知，單個方案各有優(yōu)缺點，其中，圖1、圖2方案的優(yōu)點是供電安全性更高，主要是由于高壓電動機與發(fā)電機出口并沒有連接上。對于高壓配電設備布置的靈活性來講，也更能滿足檢修需要，但是，缺點在于需要增加經濟成本，主要是由于需要增加兩臺開關柜設備。而圖三的方案的優(yōu)點在于發(fā)電機與主變間可以實現(xiàn)價差供電，造價也比較低，供電較為靈活，但是，缺點在于布置局限性大。如果單方面的從經濟性來看，圖3應該是最合適的設計方式。

在本工程建設中，發(fā)電機出口設置斷路器，建設出線回路為一回，綜合考慮本工程的設備水平由于電源方案，保安電源可選用廠外專用電源引接或者通過在廠內設置柴油機發(fā)電裝置都可以，也各有優(yōu)缺點。廠外引接專用電源具有響應速度快、穩(wěn)定性高的優(yōu)點，但是缺點是會受到經費和政策等客觀因素的限制。而柴油機發(fā)電的優(yōu)點是不需要考慮前者的客觀因素，但是投資也相對較大，消防要求較多。因此，在選擇方案時，需要根據具體的情況做具體分析。

3 結束語

生活垃圾焚燒發(fā)電項目不僅可以有效的解決生活垃圾，同時還能夠對其進行充分的利用，節(jié)省了很多能源。為了能夠更好的完成生活垃圾焚燒項目，需要從多方面考慮，在保證其安全可靠運行的前提下，節(jié)省經濟成本，優(yōu)化設計方案，更好的達到目的。

參考文獻：

[1]楊建楠.生活垃圾焚燒發(fā)電項目電氣主接線設計[J].電力勘測設計，2017（03）：62-64.