火電廠的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王攀攀

摘要：火電領(lǐng)域是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支撐組成，也是我國(guó)備受關(guān)注的一項(xiàng)熱門領(lǐng)域。其中，火電廠低壓配電系統(tǒng)可以保障火電廠的有效運(yùn)行，提供安全、可靠的用電環(huán)境以及電能質(zhì)量。因此，必須做好火力發(fā)電廠低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。本文將就火電廠的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)討論，闡述低壓廠用配電系統(tǒng)的原則，分析其相關(guān)的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：火電廠;低壓配電;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、火電廠的工作原理分析

火電廠的發(fā)電原理其整體利用燃料，如石油燃料、煤炭燃料、天然氣燃料等進(jìn)行燃燒，并將其產(chǎn)生的熱能對(duì)水資源進(jìn)行加熱，保證水資源可以推動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。在此種發(fā)電模式當(dāng)中，被稱之為火力發(fā)電。而使用煤、石油、天然氣等原料發(fā)電的為火電廠[1]。火電廠發(fā)電以其基本系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包含了燃料供給系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及其冷卻系統(tǒng)。因此，其配有相關(guān)的輔助設(shè)備?；鹆Πl(fā)電的關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以提升其熱效率，提高鍋爐顯示蒸汽的壓強(qiáng)以及相關(guān)溫度。在20世紀(jì)90年代，作為當(dāng)時(shí)電力供給的源頭，火電廠的功能得到全面應(yīng)用。

二、低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

火電廠低壓負(fù)荷的重要性由所屬的各工藝專業(yè)系統(tǒng)決定，由于其負(fù)荷分布廣、種類多且用途各異，低壓廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足各類用電負(fù)荷對(duì)供電質(zhì)量（電壓、頻率、電能質(zhì)量）、安全和可靠性的要求。應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的接線方式及系統(tǒng)的接地方式，增加系統(tǒng)接線的靈活性，盡量減少電氣設(shè)備的配置數(shù)量，降低廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用、投資費(fèi)用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使用簡(jiǎn)單的接線，有利于運(yùn)行維護(hù)及設(shè)備檢修。需根據(jù)各工藝專業(yè)電負(fù)荷的配置、布置及機(jī)組大小，合理布置配電室、低壓廠用變壓器和低壓廠用母線。

在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)中，需要明確火電廠的電力負(fù)荷以及電力的整體運(yùn)作情況，以分析火電廠電力設(shè)備做功能力，使二者呈現(xiàn)有效關(guān)聯(lián)。就目前分析而言，電力設(shè)備做功功能越大，因此其整體電力負(fù)荷也就越大。可以根據(jù)其火力發(fā)電廠的整體供電模式，有效得知配電負(fù)荷的整體大小[2]。因此，低壓廠用電負(fù)荷的計(jì)算一般采用“換算系數(shù)法”或者“軸功率法”，計(jì)算完成后能合理選擇低壓廠用變壓器容量、確定動(dòng)力中心（PC）、電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）等的配置，以保障在運(yùn)行中，根據(jù)實(shí)際情況，降低其能耗。提升火電廠低壓配電系統(tǒng)的整體資源，保障生產(chǎn)成本。

三、低壓電氣設(shè)備的選擇及元件的接線端口

在發(fā)電廠中，為了節(jié)省占地面積，方便維護(hù)及檢修，低壓廠用變壓器一般采用干式變壓器。干式變具有節(jié)能低噪、高可靠性等特點(diǎn)。在對(duì)廠用低壓負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，應(yīng)根據(jù)變壓器工作性質(zhì)決定其容量是否留有裕度。

現(xiàn)今，成套低壓開(kāi)關(guān)柜的使用具有極大的便利性、維護(hù)性，其柜內(nèi)包含了框架斷路器、塑殼斷路器、接觸器、低壓互感器、智能測(cè)控裝置等低壓元件，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)短路電流、負(fù)荷類型等條件合理選擇其參數(shù)即可。

為了保障其滿足相關(guān)回路的接線要求，運(yùn)用子型式的元件接口，才可以實(shí)現(xiàn)火電廠低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。需要注意的是，為了保障接線端口的有效運(yùn)行，在運(yùn)行中，如出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題后，可以根據(jù)其低壓線路選擇全新的電路器。并根據(jù)電路的運(yùn)行需求，將電路器實(shí)現(xiàn)有效設(shè)置。例如，將其整體額定電流設(shè)置為63A，在接口處設(shè)置25mm導(dǎo)體。在后續(xù)接線設(shè)計(jì)中，根據(jù)接線的整體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)形式，將其設(shè)置為插接式。在運(yùn)行中，如出現(xiàn)松動(dòng)等現(xiàn)象，并可有效分析出其在一定程度上因系統(tǒng)電阻問(wèn)題出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。如不有效處理，將會(huì)誘發(fā)嚴(yán)重的安全事故，埋藏相關(guān)隱患。

四、事故保安電源設(shè)計(jì)

保安電源是一種后備電源，在火電廠低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如突發(fā)運(yùn)行事故，為了避免事故造成嚴(yán)重影響，保安電源可在必要時(shí)做出合理措施。保安電源通常情況下選擇柴油發(fā)電機(jī)，并根據(jù)相關(guān)機(jī)組設(shè)定功。在保安電源運(yùn)行時(shí)，其會(huì)伸出相關(guān)母線，連接低壓系統(tǒng)的動(dòng)力中心，以保障電力系統(tǒng)可以有充足的供應(yīng)。在運(yùn)行時(shí)，尋找相關(guān)的安全措施，使火電廠低壓配電系統(tǒng)有效運(yùn)行。供電柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)快速啟動(dòng)，并完成自動(dòng)投入。在10～15秒內(nèi)，可完成恢復(fù)供電。事故保安母線可采用單母線接線，按照機(jī)組分段，分別供給本機(jī)組的不停電負(fù)荷。為了保障不停電負(fù)荷的供電連續(xù)性以及準(zhǔn)確性，在通常情況下，不停電母線段應(yīng)由不停電電源供電。當(dāng)不停電電源發(fā)生相關(guān)故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)切換到本機(jī)組交流保安母線段供電。因此，在事故保安電源使用中，必須根據(jù)火力發(fā)電廠的實(shí)際情況，以分析其有可能會(huì)出現(xiàn)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，并完成提前供電，以保障整體電源供給的有效。

五、火電廠低壓配電系統(tǒng)安全設(shè)置

（一）接地保護(hù)形式

中性點(diǎn)方式有中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻接地、直接接地，可根據(jù)需要，合理選擇中性點(diǎn)接地方式。

火力發(fā)電廠在發(fā)展過(guò)程中，對(duì)其接地保護(hù)形勢(shì)必須進(jìn)行有效設(shè)定。其發(fā)電廠的管理人員必須制定相關(guān)的安全運(yùn)行策略，消除常見(jiàn)的系統(tǒng)故障[3]?；鹆Πl(fā)電廠管理人員可以設(shè)定保護(hù)措施，以保障火電廠的低壓配電系統(tǒng)能夠有效運(yùn)行。應(yīng)以內(nèi)部系統(tǒng)的依據(jù)設(shè)定接地保護(hù)。對(duì)于任何形式的接地保護(hù)，都應(yīng)完成有效控制。

（二）IT系統(tǒng)

在IT系統(tǒng)運(yùn)行中，低壓配電IT系統(tǒng)可以對(duì)整體的電源端接口以及其帶電位置完成接地保護(hù)。在IT系統(tǒng)電源端口中，為了保障其電源經(jīng)過(guò)抗阻以及電抗等高位電阻時(shí)，可以采取接地保護(hù)措施。例如，低壓配電IT系統(tǒng)在使用中，如其出現(xiàn)漏電等問(wèn)題，為了防止其對(duì)后續(xù)的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，可以采取接地保護(hù)措施。通過(guò)低壓配電IT系統(tǒng)，保障整體電力供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。此外，也可以提升系統(tǒng)供電的整體安全性，完成后續(xù)供電質(zhì)量的全面保障。在相關(guān)電氣設(shè)置中，由于缺少其接地保護(hù)措施的配電網(wǎng)，因此在其用電設(shè)備外殼發(fā)生相關(guān)故障時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)帶電現(xiàn)象。必須加強(qiáng)整體的管理機(jī)制，以防止發(fā)生其觸電事故，對(duì)工作人員的生命安全造成不良影響。

（三）TT系統(tǒng)

對(duì)電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分可以采取接地防護(hù)，就目前低壓配電系統(tǒng)而言，低壓配電TT系統(tǒng)作為其整個(gè)電氣系統(tǒng)中的重要以及基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。在運(yùn)行過(guò)程中，電力系統(tǒng)的中性線以及其PE并沒(méi)有直接的通電聯(lián)系。一般而言，低壓配電TT系統(tǒng)其常用設(shè)備較少。因此，其用電量也較少。就目前覆蓋區(qū)域而言，其TT系統(tǒng)在農(nóng)村火電廠應(yīng)用較多，因此相關(guān)工作人員必須重視低壓配電TT系統(tǒng)的應(yīng)用以及未來(lái)發(fā)展。

（四）TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)是在火力發(fā)電廠低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，用于供電設(shè)計(jì)的一套系統(tǒng)。在低壓TN配電系統(tǒng)配置中，可以將其系統(tǒng)負(fù)責(zé)的電氣設(shè)備外殼進(jìn)行全面保護(hù)，并采取必要的保護(hù)措施，以實(shí)現(xiàn)中心點(diǎn)連接。就低壓配電系統(tǒng)而言，其低壓配電系統(tǒng)的模式具備多樣性。例如，其包含了常用的TN-C以及TN-S模式等，在使用中，二者可以按照其保護(hù)線以及中心線結(jié)合的方式完成運(yùn)行。同時(shí)，在低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，TN系統(tǒng)可以在一定范圍內(nèi)具備顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。如在火電廠低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，以TN-C為基礎(chǔ)，可以使整個(gè)低壓配電系統(tǒng)較容易設(shè)計(jì)。在使用中，可以對(duì)其PE線進(jìn)行接地保護(hù)。在工礦企業(yè)中，其多運(yùn)用TN-C系統(tǒng)。在火電廠低壓配電系統(tǒng)中，工作人員可以結(jié)合先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)整體的運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行全面補(bǔ)充，保障各系統(tǒng)的整體運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)。維護(hù)火電廠的整體工作效率，使火力發(fā)電廠運(yùn)行安全、有效。

（五）漏電斷路器的有效使用

在火電廠低壓配電系統(tǒng)的接地保護(hù)中，為了使整體的低壓配電系統(tǒng)具備明顯的應(yīng)用參考性，在選擇漏電保護(hù)器的過(guò)程中，需要對(duì)漏電保護(hù)器的各項(xiàng)參數(shù)以及整體的低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行模式進(jìn)行全面匹配。例如，在漏電器的使用中，需要設(shè)定機(jī)械保護(hù)措施，并對(duì)火電廠的應(yīng)用方案進(jìn)行全面配比。針對(duì)于漏電保護(hù)器的額定電流，可以確保其漏電保護(hù)器具備以下兩點(diǎn)特征。

其一，漏電保護(hù)器可以應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)的末端，保證其電機(jī)能量不超過(guò)限定值;

其二，漏電保護(hù)器的額定電流必須以低壓配電系統(tǒng)的泄漏電流進(jìn)行設(shè)定，在火力發(fā)電廠低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其可以根據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)支持位置以及其供電系統(tǒng)的末端設(shè)備位置進(jìn)行有效設(shè)定。從系統(tǒng)的整體應(yīng)用角度出發(fā)，對(duì)其低壓配電系統(tǒng)有效的保護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，在火電廠運(yùn)行過(guò)程中，為了保障其低壓配電系統(tǒng)可以完成有效的運(yùn)行，必須對(duì)其整體進(jìn)行全面設(shè)置。在使火力發(fā)電廠得到有效發(fā)展的同時(shí)，完成電力供應(yīng)，降低不必要的用電率。在設(shè)置低壓配電系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算配電負(fù)荷，以根據(jù)其計(jì)算量進(jìn)行有效分析，選擇合理的低壓元器件。在此基礎(chǔ)上，完成主接線設(shè)計(jì)以及安全保護(hù)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬定輝.火力發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J].區(qū)域治理，2019，（5）.222-222.

[2]尤紀(jì)超.淺談火力發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中低壓配電接線安全性[J].科技風(fēng)，2018，（15）.172-172.

[3]張瑞斌.簡(jiǎn)析如何提升電廠低壓配電系統(tǒng)安全性[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè).2017（06）

南京東大能源工程設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇南京 210000