王超琦 張志敏

（1.北京國(guó)電工程招標(biāo)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(shè)計(jì)探析

王超琦1張志敏2

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

隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)各行業(yè)也進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)代，在電力資源愈發(fā)重要的現(xiàn)代社會(huì)，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(dāng)中，火力發(fā)電是當(dāng)前最為重要的一種發(fā)電形式，也是現(xiàn)階段進(jìn)行電力供送的主要形式。對(duì)于火力發(fā)電廠來(lái)說(shuō)，對(duì)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(jì)效益。在這種背景下，進(jìn)行火力發(fā)電廠的一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探析成為了火力發(fā)電廠的首要問(wèn)題。本文主要闡述發(fā)電廠對(duì)于發(fā)電機(jī)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(shè)以及電氣設(shè)備的布置問(wèn)題，希望能為提升發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

火力發(fā)電；電氣一次系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)步入了電氣時(shí)代，衣食住行等各個(gè)方面已經(jīng)離不開(kāi)對(duì)于電力的需求，因此，在電力的地位不斷上升的同時(shí)，發(fā)電廠的工作壓力也隨之不斷的增加。為了滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)于電力的要求，發(fā)電廠開(kāi)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(dāng)前最為實(shí)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(yùn)行情況對(duì)其的影響又十分重大，因此要對(duì)電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的部分設(shè)備的選擇以及其接線方式進(jìn)行相應(yīng)的探討（如圖1）。

1 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)電機(jī)以及主變壓器的選擇

發(fā)電機(jī)的容量是進(jìn)行發(fā)電機(jī)選擇的過(guò)程中所需要主要考慮的因素，在實(shí)際的發(fā)電機(jī)選擇的過(guò)程中，要充分考慮汽輪機(jī)的實(shí)際容量，要做到與汽輪機(jī)的實(shí)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(jī)的有效性。具體的選擇原則為：①為了保證發(fā)電機(jī)的額定容量能夠充分的匹配汽輪機(jī)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(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇；②為了保證與汽輪機(jī)的最大連續(xù)容量的協(xié)調(diào)，要確定所選擇的發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)的冷卻器的進(jìn)水溫度相同。

在進(jìn)行主變壓器選擇的過(guò)程中，選擇方法為根據(jù)與主變壓器的機(jī)組容量來(lái)進(jìn)行選擇，具體為：當(dāng)與主變壓器連接的機(jī)組容量分別為300MW時(shí)選用三相變壓器、主變壓器連接的機(jī)組容量為600MW時(shí)選用三相或單相變壓器、主變壓器連接的機(jī)組容量為1000MW時(shí)，選用單相變壓器。當(dāng)機(jī)組容量為600MW時(shí)，還要根據(jù)具體的運(yùn)輸情況來(lái)進(jìn)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(gè)問(wèn)題：不需要進(jìn)行配置備用相的情況為安裝機(jī)組小于等于兩臺(tái)時(shí)；需要考慮配置備用相的情況為安裝機(jī)組大于等于三臺(tái)時(shí)，在此過(guò)程中，不需要在進(jìn)行備用相配置的情況為該火力發(fā)電廠周?chē)募瘓F(tuán)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(jìn)行主母線的連接的過(guò)程中，主要是根據(jù)不同的配電裝置進(jìn)行接線方式的選擇，具體為：對(duì)于330～500kV的配電裝置來(lái)說(shuō)，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(duì)于電廠建設(shè)的經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，根據(jù)其進(jìn)出線的回路數(shù)目來(lái)說(shuō)，主要可以分為三種類(lèi)型。當(dāng)進(jìn)出線的回路的數(shù)目小于六時(shí)，首先考慮一次系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性，當(dāng)此兩項(xiàng)的要求得到了滿(mǎn)足的同時(shí)，可以采取雙母線接線方式；當(dāng)進(jìn)出線的回路數(shù)目大于等于六時(shí)，則需考慮其在電氣系統(tǒng)中的作用強(qiáng)度，以此選用一臺(tái)半斷路器接線；當(dāng)進(jìn)出線的回路數(shù)目大于六時(shí)，如果電力發(fā)電廠的機(jī)組數(shù)量較多并且其進(jìn)出線的回路數(shù)目比較少，且兩者的比例大約為2∶1時(shí)，主要推薦選用4/3的接線方式。

對(duì)于220kV的配電裝置來(lái)說(shuō)，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(diǎn)：應(yīng)當(dāng)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(jī)的數(shù)量大于等于三臺(tái)。當(dāng)電力系統(tǒng)中至少一臺(tái)的斷路器發(fā)生故障或拒動(dòng)時(shí)，要根據(jù)具體的滿(mǎn)足其要求的情況下允許切除的機(jī)組數(shù)量與出現(xiàn)的回路數(shù)來(lái)進(jìn)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(jī)組的數(shù)量超出四臺(tái)，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(jī)組的數(shù)量為三臺(tái)，那么則可以采用雙母線單分段接線方式，如果機(jī)組的數(shù)量為四臺(tái)，則需要選用雙母線雙接線的接線方式。

2.2 啟動(dòng)/備用電源的接線方式

在火力發(fā)電廠中，對(duì)于220kV及其以下的配電裝置來(lái)說(shuō)，其啟動(dòng)/備用電源應(yīng)當(dāng)直接從配電裝置的母線上進(jìn)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(méi)有比該電壓等級(jí)更低的一級(jí)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(fèi)，啟動(dòng)/備用電源可以從500kV或者330kV一級(jí)電壓配電裝置上進(jìn)行降壓引接，以此進(jìn)行相應(yīng)的接線工作。

3 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電纜的選擇和敷設(shè)以及電氣設(shè)備的布置

3.1 火力發(fā)電廠一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電纜的選擇

火力發(fā)電廠中的主廠房以及輸煤場(chǎng)所等易燃易爆的場(chǎng)所，主要應(yīng)當(dāng)采用C類(lèi)阻燃電纜進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)?；鹆Πl(fā)電廠中的消防系統(tǒng)以及應(yīng)急照明系統(tǒng)等場(chǎng)所，應(yīng)當(dāng)采用動(dòng)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(yīng)當(dāng)為耐火電纜。對(duì)于在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下的，沒(méi)有采取隔離措施的雙重化繼電保護(hù)等雙回路合來(lái)說(shuō)，其在進(jìn)行電纜選擇的過(guò)程中，至少有一個(gè)通道應(yīng)當(dāng)選用耐火電纜。除此之外，在進(jìn)行電纜選擇的實(shí)際過(guò)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(shè)計(jì)中電纜的敷設(shè)

火力發(fā)電廠的主廠房之中的電纜，其敷設(shè)方式一般采取架空敷設(shè)，選擇此種敷設(shè)方式的原因?yàn)?，這種敷設(shè)方式不需要考慮步道，與此同時(shí)，在配電室下面也不用設(shè)置電纜夾層，可以使此過(guò)程更加的簡(jiǎn)便。火力發(fā)電廠的廠區(qū)內(nèi)所采取的電纜敷設(shè)方式為綜合管架敷設(shè)，并且采用架空敷設(shè)為其輔助車(chē)輛的電纜敷設(shè)方式。對(duì)于集中控制室以及繼電保護(hù)室等多根電纜匯聚在一起的場(chǎng)所，應(yīng)當(dāng)設(shè)置電纜夾層以便進(jìn)行電纜敷設(shè)。具有腐蝕性的場(chǎng)所在進(jìn)行電纜敷設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)采取橋架的方式，而其他的不帶腐蝕性的區(qū)域則應(yīng)當(dāng)采用鍍鋅鋼橋架方式進(jìn)行電纜鋪設(shè)。在進(jìn)行電纜敷設(shè)時(shí)，需要注意主要問(wèn)題是必須將動(dòng)力電纜和控制電纜分開(kāi)進(jìn)行敷設(shè)（如圖2）。

圖2 220kV電纜敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)示意圖

3.3 火力發(fā)電廠一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電氣設(shè)備的布置

在進(jìn)行火力發(fā)電廠電氣設(shè)備的布置過(guò)程中，110～220kV屋外敞開(kāi)式高壓配電裝置以及330～500kV敞開(kāi)式高壓配電裝置，其所采用的布置方式主要為中型布置。對(duì)于GIS采用的布置方式來(lái)說(shuō)，若是屋內(nèi)布置，那么則需要布置排風(fēng)口，因?yàn)槭覂?nèi)的空氣不允許再循環(huán)，因此需要排風(fēng)口進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，需要注意的是在設(shè)置排風(fēng)口時(shí)應(yīng)將其設(shè)置在室內(nèi)的上部和下部。在網(wǎng)絡(luò)繼電器室的布置過(guò)程中，為了使電纜路徑達(dá)到最優(yōu)化，在確定網(wǎng)絡(luò)繼電器室的布置位置與數(shù)量時(shí)就應(yīng)根據(jù)容量規(guī)模進(jìn)行。低壓電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）在布置時(shí)應(yīng)采用分散布置的方式分布在廠房中的負(fù)荷中心處。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于火力發(fā)電廠中一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)電廠的運(yùn)行有著重要的影響，因此要注重對(duì)于火力發(fā)電廠中一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探析，以此來(lái)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(jì)效益。在此背景下，本文主要闡述發(fā)電廠對(duì)于發(fā)電機(jī)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(shè)以及電氣設(shè)備的布置問(wèn)題，希望能為提升發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

[1]張建中.鍋爐出口參數(shù)、機(jī)爐壓降和主蒸汽管道壓降計(jì)算的規(guī)范化問(wèn)題[J].電力標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2003（01）.

[2]陳尚發(fā).大容量發(fā)電機(jī)出口斷路器在我國(guó)的制造和應(yīng)用問(wèn)題[J].電力設(shè)備，2006（03）.

[3]陳倩茵.廠用電監(jiān)控系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2005（03）.

TM621

A

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(xué)。

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