肖安良

（廈門市環(huán)境能源投資發(fā)展有限公司）

0 引言

垃圾焚燒電廠主要通過焚燒對垃圾進行無害化處理，利用垃圾焚燒中的熱量進行熱能發(fā)電。垃圾焚燒電廠使垃圾處理最大程度達到無害化、資源化、減量化，對解決垃圾圍城問題具有重要意義。相對于國外發(fā)達國家而言，國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)仍然處在發(fā)展階段，多數(shù)垃圾焚燒電廠運營過程中都不可避免地會出現(xiàn)電路故障或者設(shè)備故障等問題，從而影響到熱能發(fā)電效果。目前國內(nèi)生活垃圾處理問題日益嚴峻，垃圾焚燒發(fā)電廠每日需要處理的垃圾數(shù)量日漸增多，如何確保電廠安全穩(wěn)定運行是當前需要解決的首要問題。

1 垃圾焚燒發(fā)電現(xiàn)狀

從城市發(fā)展規(guī)模來看，每年涌入城市人口數(shù)量在增加，日常生活中所產(chǎn)生的垃圾量也在逐年上升。垃圾焚燒發(fā)電是處理城市生活垃圾的重要手段之一，這種處理方式能夠?qū)崿F(xiàn)資源化、無害化及減量化目標。由于城市生活垃圾生產(chǎn)總量越來越多，城市垃圾焚燒發(fā)電規(guī)模隨之逐漸擴大，特大垃圾焚燒電廠的數(shù)量也在逐漸增長，電廠垃圾處理量已經(jīng)達到每日3000t、4000t，甚至超過5000t。例如廈門市，目前全市生活垃圾日產(chǎn)生量在4800t左右，在運的三個垃圾焚燒電廠 （分別位于島內(nèi)后坑、翔安、海滄）日共處理1600t的狀況已無法滿足處理需求，近期分別在海滄、翔安建設(shè)兩個二期項目，共增加處理規(guī)模2750t／d，待全部投運后加上部分垃圾進行分選處理后才能基本達到原生垃圾的 “全焚燒，零填埋”?？梢婋m然垃圾焚燒電廠垃圾處理量在迅速增加，但配套發(fā)電機組容量近階段內(nèi)并沒有出現(xiàn)變化，多控制在6MW至30MW，小型電廠機組配置1臺至3臺左右，并網(wǎng)電壓不等，包括110kV電壓、10kV電壓及35kV電壓等。在具體并網(wǎng)電網(wǎng)設(shè)置時，需要結(jié)合地方供電單位接入系統(tǒng)要求進行合理配置。當垃圾焚燒電廠中電壓等級與發(fā)電機組容量不同時，發(fā)電機中性點與電氣主接線接地方式也會出現(xiàn)差異［1］。根據(jù)交流裝置相關(guān)保護設(shè)計規(guī)定可知，當系統(tǒng)發(fā)電機額定電壓超過6.3kV時，垃圾焚燒電廠中發(fā)電機中性點應(yīng)選擇電阻接地方式，以便發(fā)電機出現(xiàn)故障時能達到瞬時切機要求。

在垃圾焚燒發(fā)電過程中容易出現(xiàn)二惡英、成本與裝備制造等問題。在垃圾焚燒電廠工程建設(shè)方面，由二惡英引起的二次污染問題是建設(shè)單位必須考慮的。從二惡英問題產(chǎn)生原因來看，垃圾焚燒電廠管理不善及設(shè)備處理水平不足是重要影響因素。在垃圾焚燒電廠管理過程中，鍋爐運行調(diào)控不到位及尾氣處理設(shè)備可能會因為管理不到位影響到電廠運行效果，造成二惡英超標。國內(nèi)垃圾熱值偏低，垃圾焚燒發(fā)電處理過程中需要消耗的污水處理材料、助燃燃料等相對較多，造成電廠運營成本偏高。因此，國內(nèi)垃圾焚燒電廠主要依靠政府優(yōu)惠政策維持經(jīng)濟效益，通過政府資金補貼確保電廠穩(wěn)定運行，這對電廠未來發(fā)展可能會造成一定影響。垃圾焚燒電廠中所應(yīng)用到的設(shè)備多依靠進口，國內(nèi)焚燒設(shè)備仍在研究之中，造成電廠運行費用與建設(shè)成本上漲，從而影響到電廠事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 電氣主接線選擇要點

在垃圾焚燒電廠電氣主接線方式選擇方面，應(yīng)盡量確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定，從而便于電廠擴建和檢修處理，如在天津濱海新區(qū)大港進行垃圾焚燒電廠建設(shè)過程中，需要對電廠用地面積、布置條件和投資規(guī)劃等進行電氣主接線方案合理制定。當系統(tǒng)電壓為35kV時接線方式應(yīng)該以單母線分段為主，通過兩段母線進行并網(wǎng)連接，并將斷路器分別安置在兩段母線與出線端位置處進行保護。在垃圾焚燒電廠系統(tǒng)運行過程中，引風機單機容量為450kW，供電等級應(yīng)選擇10kV，以防供電電壓等級偏高而出現(xiàn)損失。因為引風機主要為垃圾焚燒電廠中的兩條焚燒線提供服務(wù)，所以需要從單母線分段系統(tǒng)中將引風機電源引出。廈門市在運的三座垃圾發(fā)電廠均采用單母線分段的電氣主接線方案。大港垃圾焚燒電廠主要為天津市日常生活垃圾處理提供服務(wù)，以保障城市衛(wèi)生安全［2］。因此垃圾焚燒電廠必須全天候進行垃圾焚燒處理，保持電廠運行的穩(wěn)定性與持續(xù)性。當電廠運行出現(xiàn)故障問題時，便有可能導(dǎo)致城市生活垃圾無法及時處理，從而對天津市市容造成負面影響，不利于城市居民正常生活穩(wěn)定。

在0.4kV配電系統(tǒng)運用方面，必須保障垃圾焚燒電廠中的兩條焚燒線之間相互獨立，互不干擾，確保一級負荷供電穩(wěn)定及公用設(shè)備供電冗余。在垃圾焚燒電廠低壓配電系統(tǒng)使用過程中，必須結(jié)合系統(tǒng)電源需求和負荷類型進行專用盤供電或者動力中心配電盤供電。在0.4kV系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計方面，需要利用柴油發(fā)電機為保安負荷提供電源，包括排煙設(shè)備、消防設(shè)備與報警系統(tǒng)等。若上級變電站線路運行過程中出現(xiàn)停電故障，需要保障鍋爐持續(xù)供水，以防鍋爐汽包燒干而出現(xiàn)爆炸問題?？諌簷C是垃圾焚燒電廠供電保安負荷中的一部分，主要為關(guān)鍵位置處閥門動作提供保障，以保證焚燒爐的停機安全。垃圾焚燒電廠廠房中必須擁有照明設(shè)備，確保系統(tǒng)運行在出現(xiàn)故障時能夠順利開展搶修與疏散工作，盡量減少電廠內(nèi)部損失。消防設(shè)備是垃圾焚燒電廠中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，主要為電廠火災(zāi)撲滅提供服務(wù)，以防電廠運行過程中出現(xiàn)重大人身財產(chǎn)損失。

3 發(fā)電機中性點接地方式選擇要點

當垃圾焚燒電廠建設(shè)中存在110kV升壓站時，10kV回路中的電容量與電流量數(shù)據(jù)相對偏小，易于計算分析。當系統(tǒng)供電等級為10kV時，由于并網(wǎng)變電站直接和發(fā)電機相連聯(lián)，因此供電部門一般都不會提供10kV系統(tǒng)情況。10kV系統(tǒng)中的電容電流量變化相對較大，若垃圾焚燒電廠發(fā)電機存在單相接地故障且不需要瞬時切機時，則中性點應(yīng)選擇消弧線圈接地方式。垃圾焚燒電廠中的發(fā)電機回路電容電流主要有電容器、發(fā)電機與連接導(dǎo)體，在發(fā)電機中性點接地方式選擇方面需要對并網(wǎng)變電站接地系統(tǒng)、故障要求進行綜合考慮。比如當10kV并網(wǎng)變電站是不接地系統(tǒng)，發(fā)電機單相接地故障中并不需要瞬時切機處理，則中性點應(yīng)選擇消弧線圈接地方式。在垃圾焚燒電廠項目建設(shè)方面，部分工程并網(wǎng)變電站10kV屬于不接地系統(tǒng)，發(fā)電機線路中的電容電流量變化很大，故障點參與電流量經(jīng)消弧線圈補償后會超過5A，明顯超過電流許可范圍［3］。因此，在垃圾焚燒電廠發(fā)電機中性點中需要設(shè)置消弧線圈接地方式進行補償處理，將故障點殘余電流控制在1A，以協(xié)調(diào)消弧線圈動作。當垃圾焚燒電場中并網(wǎng)變電站電纜出現(xiàn)逐漸增多時，發(fā)電機回路中電容電流量逐漸增長，發(fā)電機中單相接地故障后的電容電流量能夠達到幾百安以上，僅靠消弧線圈補償難以維持電廠穩(wěn)定。因此，垃圾焚燒電廠設(shè)計人員需要將隔離變壓器設(shè)置在10kV并網(wǎng)出線上，使系統(tǒng)和發(fā)電機隔離開來，以盡量降低回路電容電流數(shù)值，保證發(fā)電機運行穩(wěn)定。在垃圾焚燒電廠建設(shè)中，從發(fā)電機到主變壓器中的連接電纜電容電流所占比例相對較大。當發(fā)電機和主變壓器之間距離之間增大時需要使用的電纜數(shù)量便會越來越多，發(fā)電機故障中的電流值便會超出許可范圍，需要通過中性點不接地方式控制發(fā)電機單相接地故障電流。

4 結(jié)束語

綜上可知，發(fā)電機中性點與電氣主接線接線方式選擇關(guān)乎垃圾焚燒電廠設(shè)備運行效果及設(shè)備故障狀態(tài)下的停機處理效果。在發(fā)電機中性點接線方式選擇方面，需要對發(fā)電機回路中電容電流量進行重點分析，通過選擇合理接線方式加強電容電流量控制，以防電容電流超出許可范圍而影響到關(guān)鍵位置處閥門動作。在電氣主接線方式選擇過程中，需要對垃圾焚燒電廠電能損耗、投資操作及系統(tǒng)調(diào)度等進行綜合考慮，確保系統(tǒng)中各類設(shè)備能夠穩(wěn)定運行，以防系統(tǒng)故障發(fā)生后出現(xiàn)重大損失。