火力發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)研究

劉向東

摘 要：電力系統(tǒng)的一個(gè)重要構(gòu)成部分就是發(fā)電廠，它關(guān)系到電力設(shè)施的一系列輸電安全牢靠性、運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性。電氣一次接線是火力發(fā)電廠整個(gè)電氣系統(tǒng)的重要組成部分。因此，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，對(duì)提高電廠的發(fā)電效果、經(jīng)濟(jì)效果，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面十分有利。本文對(duì)于火力發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)的一系列有關(guān)弊端與缺陷進(jìn)行了剖析和概括歸納，講述分析了這里面很多相關(guān)的技術(shù)重心，希望能夠給電氣設(shè)計(jì)的有關(guān)工作的實(shí)施提供些許借鑒。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;電氣一次設(shè)計(jì);變壓器;電纜

引言：

至今為止，火力發(fā)電廠作為電力能源的重要制作單位，肯定是要消耗燃燒不計(jì)其數(shù)的煤礦來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力生產(chǎn)的步驟。然而目前各種高科技設(shè)施再加上成熟手段方法的接連使用，外加上科技手段和水平的大幅提高，電氣系統(tǒng)是否具有科學(xué)性必然牽扯到所有電廠是否有較高的工作效能，而發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)是否合理等將直接影響到整個(gè)發(fā)電廠的發(fā)電效率以及運(yùn)行模式，下面將對(duì)其設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)，包括：電氣主接線方式選擇、變壓器容量選型、電纜敷設(shè)以及電氣設(shè)備的布局逐一探討。

1電氣主接線

眾所周知，發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的重要部位就是電氣主接線，而且其也是電力系統(tǒng)的構(gòu)成組件之一。主接線形式的選擇與電力系統(tǒng)緊密相關(guān)，并且對(duì)下一步開(kāi)展的配電裝置選型、布置、繼電保護(hù)的選擇都有深遠(yuǎn)影響。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)具體分析相關(guān)影響因素，最大程度地考慮系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)短路容量等要求，正確選擇主接線。

35kV-220kV配電裝置作為關(guān)鍵內(nèi)容，為了充分發(fā)揮其在系統(tǒng)中的作用，主接線應(yīng)當(dāng)使用雙母線。對(duì)于3220kV配電裝置，可使用3/2接線。如果為330kV-500kV的裝置，當(dāng)進(jìn)出線回路為6回及以上，最好使用3/2接線;進(jìn)出線回路數(shù)少于6回，可以使用雙母線接線;初期進(jìn)出線回路如果是4回，也可以使用四角的接線，進(jìn)出的線要使用隔離裝置，布置上要考慮到遠(yuǎn)期過(guò)渡到3/2接線。

依據(jù)有關(guān)規(guī)定，在高壓配電裝置使用GIS時(shí)，為了方便試驗(yàn)和檢修，氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的母線避雷裝置和電壓互感裝置，電纜進(jìn)線間隔的避雷裝置、線路電壓互感裝置等一定要使用相互隔離的隔離裝置，隔離裝置;架空進(jìn)線的GIS線路間隔的避雷器和線路電壓互感器應(yīng)該使用外置結(jié)構(gòu)。

2變壓器容量選型

2.1主變?nèi)萘窟x型

125MW級(jí)還有其他的發(fā)電機(jī)和主要變壓器容量當(dāng)做單元連接的情況，主要變壓器容量應(yīng)當(dāng)按照發(fā)電機(jī)峰值連續(xù)容量減去無(wú)法被高壓廠用啟/備變代替高廠變算計(jì)負(fù)荷再?zèng)Q定[1]。

2.2高廠變及啟備變?nèi)萘窟x型

高廠變?cè)谶x擇容量時(shí)，應(yīng)該與工藝專業(yè)積極配合，合理分配負(fù)荷，確定輔機(jī)不一定發(fā)生的峰值運(yùn)行方式，考慮高壓電動(dòng)機(jī)廠的計(jì)算負(fù)荷和低壓廠用電量計(jì)算負(fù)荷相加，在這個(gè)基礎(chǔ)上決定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。

針對(duì)分裂變，其高、低壓繞組的容量應(yīng)該分別計(jì)算。如果低壓繞組接相互是替代的負(fù)荷，高壓繞組的容量計(jì)算只需注意運(yùn)行的部分，而低壓側(cè)分裂繞組容量計(jì)算時(shí)要分別計(jì)算在內(nèi)。

單元機(jī)組高廠變的低壓側(cè)容量計(jì)算時(shí)，可以把單元機(jī)組暗備用低廠壓容量之和乘以0.5之后，再加上容量最大的1臺(tái)低廠變的計(jì)算容量乘以0.5。這里與舊規(guī)范較大有變化，根據(jù)綜合比較分析，如果按照新規(guī)范選擇的低壓側(cè)容量會(huì)更經(jīng)濟(jì)、合理。

啟備變?nèi)萘康倪x型要結(jié)合主接線設(shè)計(jì)，根據(jù)發(fā)電機(jī)出口是否裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器或者發(fā)電機(jī)出口負(fù)荷開(kāi)關(guān)考慮。如果沒(méi)有裝設(shè)，啟備變一定要大于最大的高廠變的容量;否則機(jī)組的啟動(dòng)電源就會(huì)按照從系統(tǒng)經(jīng)主變倒送獲得了，這時(shí)就要根據(jù)廠用電系統(tǒng)運(yùn)行、檢修需要以及機(jī)組事故停機(jī)需要，也可以考慮到設(shè)置專用的高壓廠用備用變或者高壓停機(jī)電源等方法。

2.3低廠變及備用變的選型

低廠變的選型原則與高廠變的大體相同。如果采用明備用低壓變時(shí)，備用變的容量就要和最大一臺(tái)低廠變的容量一致。明備用的低廠變的容量最好考慮10%的裕度，而暗備用的低廠變的容量選型，就應(yīng)當(dāng)按照負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算，也就沒(méi)有必要考慮裕度了[2]。

3電纜及電纜設(shè)施

3.1電纜選型原則

考慮到如果要提升機(jī)組運(yùn)行的可靠性，電廠設(shè)計(jì)的過(guò)程中就要最大程度的全部采用銅導(dǎo)體電纜。如果火災(zāi)概率比較高，例如：主廠房、輸煤系統(tǒng)及其他易燃易爆場(chǎng)地，就應(yīng)該使用阻燃電纜。外面火災(zāi)作用一段間隔后內(nèi)如果依舊沒(méi)有保持通電的回路，例如：消防，警報(bào)，保安電源等要使用耐火電纜。化水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、燃油泵房一些重要電源的雙回供電回路一起使用一個(gè)電纜通道卻沒(méi)有彼此阻隔時(shí)，這里的一個(gè)也要使用耐火電纜。

電纜是否需要鎧裝以及選用鎧裝層的形式，要根據(jù)敷設(shè)方式、敷設(shè)路徑綜合考量分析。如果鋪設(shè)在橋梁等支撐相對(duì)集中的電纜可以不用外加金屬層。當(dāng)使用直埋敷設(shè)時(shí)，要使用外加金屬層;如果有危險(xiǎn)，就要考慮使用鋼帶鎧裝。

電纜外護(hù)套材料的選擇，要全面考量敷設(shè)地區(qū)的環(huán)境溫度、運(yùn)行環(huán)境條件、環(huán)保要求等因素。例如：我國(guó)內(nèi)蒙地區(qū)，年最低氣溫在-15℃以下，該地區(qū)電廠的電纜應(yīng)當(dāng)使用聚乙烯外護(hù)套。

3.2電纜通道及敷設(shè)方式

全廠電纜通道形式主要包括電纜溝、架空電纜橋架、電纜排管及電纜直埋。一般規(guī)劃如下：主廠房區(qū)域主要使用架空電纜橋架，主廠房?jī)?nèi)熱工與電氣電纜通道共用;廠區(qū)電纜通道主要使用布置在綜合管架上的架空電纜橋架和電纜溝敷設(shè)方式，電纜數(shù)量相對(duì)較少，并且敷設(shè)線路比較長(zhǎng)的時(shí)候，要考慮使用電纜排管或者電纜直埋;爐后通道與主廠房之間使用架在空中的電纜橋架，固定時(shí)借用鍋爐房、引風(fēng)機(jī)鋼架;各輔助車(chē)間內(nèi)依據(jù)車(chē)間環(huán)境及建筑物結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)使用架空電纜橋架或者電纜溝。

根據(jù)電氣配電間、電子設(shè)備間的布置，對(duì)于電纜相對(duì)集中的區(qū)域，例如：集控室、爐后綜合樓等，應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置電纜夾層，電纜夾層的凈高不應(yīng)該小于2m。如果使用夾層敷設(shè)時(shí)，要考慮人員運(yùn)維巡視通道。

3.3電纜防火設(shè)施

在電廠多臺(tái)機(jī)組時(shí)，每臺(tái)機(jī)組的通道要盡可能地保證獨(dú)立。機(jī)組、主廠房和其他建筑駛向別處的電纜通道設(shè)防火隔墻。在電纜主通道分支處要設(shè)置防火墻或阻火段。電纜與電纜托架一定要分別使用具有防火作用的涂料、阻火包帶或阻火包等。電纜敷設(shè)完成后，所有孔洞都要使用防火堵料進(jìn)行阻火封堵。除此之外，電纜通道中要設(shè)置必備的火災(zāi)報(bào)警裝置和自動(dòng)滅火裝置[3]。

4電氣設(shè)備的布置要點(diǎn)

電氣設(shè)備布置同樣也是電氣一次設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，合理的電氣設(shè)備布置可以對(duì)電廠運(yùn)行起到積極的作用。

升壓站在總平面的位置應(yīng)當(dāng)根據(jù)主變進(jìn)線、電廠出線、全年風(fēng)向以及相對(duì)冷卻塔的位置綜合考量確定。針對(duì)敞開(kāi)式高壓配電裝置布置，要依據(jù)電壓等級(jí)，結(jié)合現(xiàn)有場(chǎng)地，比較普通中型、分相中型、半高型、高型，選擇使用經(jīng)濟(jì)恰當(dāng)?shù)牟贾梅桨浮?/p>

主要變壓器一定要放在主廠房挨著發(fā)電機(jī)出線位置，要盡可能地縮短封閉母線的長(zhǎng)度，降低發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障的概率。高廠變啟備變要放在離高壓廠用配電裝置挨著的地點(diǎn)，和高壓廠用配電裝置項(xiàng)鏈應(yīng)當(dāng)使用共箱的母線。并和低壓動(dòng)力中心要放靠近負(fù)荷中心位置，氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備要靠近電動(dòng)機(jī)，電纜通道的布置要依托土建梁、柱，用最簡(jiǎn)短的線路從電源點(diǎn)到達(dá)就地設(shè)備。

結(jié)論：火電廠電氣一次設(shè)計(jì)不僅直接影響到電廠的安全性、可靠性，還會(huì)影響到電廠運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性。這篇文章旨在探討論述發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)，針對(duì)其相關(guān)的部分要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)分析，并指出實(shí)踐過(guò)程中要選擇正確的發(fā)電機(jī)和主變壓器。希望這篇文章能為相關(guān)工作者提供參考，從大局出發(fā)，把握住電氣一次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢然.火力發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（17）：78-79.

[2]王海霞.發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)分析[J].中國(guó)設(shè)備工程，2019（02）：131-132.

[3]武艷茹.火力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題研究[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2018，NO.2（02）：20-22.