發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)分析

王海霞

（秦能齊源電力工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 簡述

目前電力能源的主要生產(chǎn)企業(yè)為火力火電廠，需要燃燒大量的煤炭完成整個電力生產(chǎn)的過程。伴隨著各種先進(jìn)設(shè)備以及先進(jìn)工藝的不斷應(yīng)用，以及科學(xué)技術(shù)水平的持續(xù)提升，電氣系統(tǒng)的科學(xué)性與否直接關(guān)系整個電廠的工作效率高低，而電力系統(tǒng)電氣一次設(shè)計(jì)的主要目的就是為了提升電力系統(tǒng)的工作效率。

2 火力發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)主要構(gòu)成分析

2.1 電氣一次設(shè)計(jì)過程中發(fā)電機(jī)的選擇

當(dāng)進(jìn)行發(fā)電機(jī)的選擇時，首先應(yīng)在確保整個電氣回路中的額定功率因數(shù)以及電壓值要求，另外還需要綜合的考慮電器的額定容量，應(yīng)確保其與發(fā)電設(shè)備的工作能力相吻合，需要使汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)之間最大容量能夠互相協(xié)調(diào)。除此之外，還要兼顧發(fā)電機(jī)與發(fā)電設(shè)備的進(jìn)水溫度之間的步調(diào)協(xié)調(diào)性。

2.2 電氣一次設(shè)計(jì)過程中主變壓器的選擇

當(dāng)進(jìn)行電氣一次設(shè)計(jì)過程中主變壓器的選擇時，尤其要注意主變壓器連接的機(jī)組的整體運(yùn)行容量數(shù)值，如果其容量值能夠達(dá)到300MW，必須要選擇三相變壓器；當(dāng)與主變壓器連接的機(jī)組容量達(dá)到600MW，可以選擇單相變壓器也可以選擇三相變壓器。如果與主變壓器連接的機(jī)組容量高達(dá)1000MW，必須選用單相變壓器。如采用單元連接的方式想對發(fā)電機(jī)和主變壓器進(jìn)行連接，最大連續(xù)容量與正常狀態(tài)下工作變壓器的計(jì)算結(jié)果要與選擇的主變壓器容量相等。

2.3 有關(guān)電氣主接線

發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)中電氣主接線部分是一個核心內(nèi)容，主要包括主母線的接線和啟動/備用電源的接線。

（1）主母線的接線策略。首先應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際線路設(shè)計(jì)對整個線路進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析，尤其是主母線的連接方式，例如針對220kV～360kV的配電裝置中，在接線時必須要遵循四項(xiàng)原則。首先在對主母線進(jìn)行接線時，必須要根據(jù)整個電廠的整體布局對電氣系統(tǒng)線路以及設(shè)備進(jìn)行整體的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在之后的接線過程中務(wù)必要控制雙母線接線方式在進(jìn)出線回路的次數(shù)，原則上應(yīng)當(dāng)控制在六次以下才可以使用雙母線接線。在進(jìn)出線回路數(shù)超過或者六次的情況下要及時添加半斷路器。最后在進(jìn)出線回路數(shù)大于六次并且進(jìn)線和出線的回路數(shù)在2：1的條件下才可以使用4/3接線方式。對220kV配電裝置主母線進(jìn)行接線操作時，首先在選擇恰當(dāng)?shù)慕泳€方式之前，就要詳細(xì)對發(fā)電廠的總裝機(jī)數(shù)量進(jìn)行調(diào)查，比如超過3臺或者只剩下3臺的時候，這么做的主要目的就是為了最大限度的保障電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。其次，雙母線雙分段接線方式在眾多的接線方式中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，因?yàn)樵摲N連接方式在一些規(guī)模比較大的電力系統(tǒng)中能夠大幅度的提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。雙母線單分段接線方式和雙母線雙接線方式，該兩中線路的連接方式具有一定特殊性，因?yàn)樗鼈兎謩e只適用于3臺機(jī)組的中型電力系統(tǒng)和4臺機(jī)組的中型電力系統(tǒng)。

（2）其他形式電源的接線策略。關(guān)于電廠其他形式的電源，尤其一些220kV及以下配電裝置的備用電源接線，引線都需要在母線上直接引接。如果想要盡量的控制電力損耗，那么應(yīng)當(dāng)盡量將啟動/備用電源的接線方式改成500kV或是330kV一級電壓配電裝置上采取降壓引接。

2.4 短路電流計(jì)算

短路電流的計(jì)算包含較多內(nèi)容，比如電氣設(shè)備選擇和檢驗(yàn)、機(jī)電保護(hù)裝置整定及限流設(shè)備選擇等都包含在內(nèi)。在計(jì)算短路電流過程中要合理選擇短路點(diǎn)，還要使用符合標(biāo)準(zhǔn)的測量儀器，有效防止短路電流直接流過測量儀器，造成儀器損壞的現(xiàn)象。可以使用電流互感器對進(jìn)出線柜和計(jì)量柜的短路電流進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。

2.5 電纜的選擇和敷設(shè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（1）合理的選擇電纜。在進(jìn)行電氣一次設(shè)計(jì)的過程中，電纜的選擇也屬于一項(xiàng)技術(shù)含量較高并且十分重要的內(nèi)容。因?yàn)殡娎|屬于電力能源的主要傳輸媒介，所以在進(jìn)行型號和種類選擇的時候必須要慎重，具體的根據(jù)電力參數(shù)情況以及工作環(huán)境進(jìn)行綜合的選擇。例如動力電纜只是在動力系統(tǒng)中比較適用，但是也不是說該種電纜不適用于其他情況，如果將其用普通場景下，該種電纜也能有效的提升系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

針對某些特殊或者特定的環(huán)境應(yīng)該選擇一些專用的特殊電纜。比如適用用特殊裝置的銅芯電纜，生產(chǎn)實(shí)際中許多耐火電纜和高電力電纜都要在電纜內(nèi)添加銅芯，這樣可以更加安全，尤其是非常重要的信息系統(tǒng)。另外為了有效提升線路的安全系數(shù)，還會有許多特殊的措施，例如借助于特殊元件提升整個電路的電子屏蔽功能。

電纜所處環(huán)境的溫度也是尤為重要的，所以在選擇電纜時還要重視其所處環(huán)境。如果是電纜所在的環(huán)境溫度在60℃左右，那么必須使用耐高溫電纜。如果電纜所處溫度要超過100℃ 以上，那就要選用礦物質(zhì)絕緣電纜，如電纜存在溫度位于-20℃ 以下，選用電纜時必須根據(jù)低溫環(huán)境和絕緣類型的特定要求來實(shí)行，通常情況下采用聚乙烯等絕緣或者交聯(lián)聚乙烯類絕緣電纜，此類工作環(huán)境之下嚴(yán)禁使用聚氯乙烯絕緣電纜。

（2）優(yōu)化電纜的敷設(shè)技術(shù)。為了對電廠的電纜進(jìn)行一定的保護(hù)，通常會采用架空敷設(shè)。發(fā)電廠廠區(qū)內(nèi)的電纜必須使用綜合管架敷設(shè)，架空敷設(shè)要使用在輔助車輛電纜的敷設(shè)里。進(jìn)行電纜敷設(shè)的環(huán)節(jié)中，必須要注意敷設(shè)電纜的類型區(qū)分，因?yàn)椴煌愋偷碾娎|必須要采取獨(dú)立的架空敷設(shè)。

2.6 電氣設(shè)備的科學(xué)布置

在進(jìn)行電氣設(shè)備實(shí)際安裝時，必須要綜合的考慮發(fā)電廠的實(shí)際情況，對發(fā)電廠的一切事物要考慮周密，才可以把電氣設(shè)備安裝的科學(xué)。選擇GIS進(jìn)行室內(nèi)安裝，就需要格外重視排風(fēng)設(shè)備，尤其是在設(shè)備安裝空間必須合理的布置排風(fēng)口，確保整個空間內(nèi)的空氣流動性，這樣有利于提升安裝空間的安全系數(shù)；網(wǎng)絡(luò)繼電器室的安裝也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的按照行業(yè)規(guī)范來執(zhí)行，必須要適應(yīng)容量規(guī)模。需要依照廠房位置對低壓電動機(jī)動力中心和控制中心進(jìn)行確定，需要分散低壓電動機(jī)的控制中心，動力中心需要把其直接布置在主廠房中，能夠有效提高工作效率。

另外，在進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)過程中也可以借鑒相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將發(fā)電廠的實(shí)際狀況作為設(shè)計(jì)的直接依據(jù)。蓄電池屬于電廠各項(xiàng)工作能夠順利開展的重要環(huán)節(jié)之一，尤其是其構(gòu)成材料的選擇具有嚴(yán)格的考究性。另外還要盡量與周圍的現(xiàn)有電路設(shè)備相結(jié)合，盡量保障整個配置的最優(yōu)化、最科學(xué)化、最節(jié)能化。最后就是要控制好空冷部分，實(shí)際設(shè)計(jì)中常用的做法就是將高壓變壓器編排在空冷裝置下方位置，而低壓變壓器一般安裝在空冷配電室內(nèi)。

2.7 配電室負(fù)荷的計(jì)算策略分析

（1）科學(xué)計(jì)算配電室負(fù)荷。配電室中的電力負(fù)荷還有一個名字叫電力負(fù)載。電力負(fù)荷越大越能體現(xiàn)出電力設(shè)備的做功效率。要想使火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)更加科學(xué)，必須要對配電室負(fù)荷進(jìn)行認(rèn)真準(zhǔn)確的計(jì)算，使用高效能的電氣設(shè)備和導(dǎo)線組合方式，節(jié)省能源消耗的同時，生產(chǎn)出最優(yōu)質(zhì)的電力資源，使火力發(fā)電廠在當(dāng)今市場競爭中擁有一席之地，設(shè)計(jì)人員可以使用系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法兩種方法來對配電室負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。

（2）無用功率補(bǔ)償方法的使用。要想讓火力發(fā)電廠更好地參與發(fā)電工作，依靠感應(yīng)電動機(jī)和電弧爐等感性負(fù)載的力量來進(jìn)行發(fā)電，使用感性負(fù)載會使機(jī)器設(shè)備降低大量的自然功率，降低電力資源的產(chǎn)量。為了完成電力需求者對高質(zhì)量電力資源的需求，設(shè)計(jì)人員必須要使用人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄩ_發(fā)出火力發(fā)電廠內(nèi)設(shè)備的全部能量，使設(shè)備自然功率得到持續(xù)有效提升。所以準(zhǔn)確計(jì)算設(shè)備和變壓器低壓側(cè)實(shí)際無功功率對提升無功補(bǔ)償功率的精確度是非常有幫助的。

3 結(jié)語

相關(guān)技術(shù)人員在對電氣一次系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時，必須要做好設(shè)備和接線方式以及電纜等的選擇和配置，確保其作用能夠充分展現(xiàn)，保障發(fā)電廠電力系統(tǒng)運(yùn)行時安全和穩(wěn)定，有效提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)利潤。火力發(fā)電廠當(dāng)中電氣的設(shè)計(jì)方式和質(zhì)量以及發(fā)電廠的發(fā)電效率都具有密切的聯(lián)系，在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中如何選擇設(shè)備和接線方式對整個設(shè)計(jì)的效果具有重要影響，所以我們必須要重視。