火力發電廠電氣一次系統的設計探析

王超琦 張志敏

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

火力發電廠電氣一次系統的設計探析

王超琦1張志敏2

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

隨著社會與經濟的不斷發展，我國各行業也進入了飛速發展的時代，在電力資源愈發重要的現代社會，電力行業的發展更是如火如荼。在多種的發電模式當中，火力發電是當前最為重要的一種發電形式，也是現階段進行電力供送的主要形式。對于火力發電廠來說，對其發電的效率以及發電模式的影響最重大的即為電氣系統中的一次接線操作，接線的質量直接影響火力發電廠的經濟效益。在這種背景下，進行火力發電廠的一次系統的設計探析成為了火力發電廠的首要問題。本文主要闡述發電廠對于發電機的選擇、主變壓器的選擇、電氣主接線的選擇、電纜的選擇和敷設以及電氣設備的布置問題，希望能為提升發電廠電氣一次系統的設計提供一定的參考。

火力發電；電氣一次系統；系統設計

當今社會已經步入了電氣時代，衣食住行等各個方面已經離不開對于電力的需求，因此，在電力的地位不斷上升的同時，發電廠的工作壓力也隨之不斷的增加。為了滿足社會對于電力的要求，發電廠開始研究各種新型的發電模式，火力發電即為其中的一種，并且是當前最為實用的一種。由于火力發電的前景很大，并且火力發電廠的一次系統的運行情況對其的影響又十分重大，因此要對電氣一次系統設計中的部分設備的選擇以及其接線方式進行相應的探討（如圖1）。

1 一次系統設計中發電機以及主變壓器的選擇

發電機的容量是進行發電機選擇的過程中所需要主要考慮的因素，在實際的發電機選擇的過程中，要充分考慮汽輪機的實際容量，要做到與汽輪機的實際容量相協調，只有如此，才能最大限度的發揮出發電機的有效性。具體的選擇原則為：①為了保證發電機的額定容量能夠充分的匹配汽輪機的最大容量，要在額定的功率因數以及額定額電壓之下進行發動機的選擇；②為了保證與汽輪機的最大連續容量的協調，要確定所選擇的發電機與汽輪機的冷卻器的進水溫度相同。

在進行主變壓器選擇的過程中，選擇方法為根據與主變壓器的機組容量來進行選擇，具體為：當與主變壓器連接的機組容量分別為300MW時選用三相變壓器、主變壓器連接的機組容量為600MW時選用三相或單相變壓器、主變壓器連接的機組容量為1000MW時，選用單相變壓器。當機組容量為600MW時，還要根據具體的運輸情況來進行選擇。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問題：不需要進行配置備用相的情況為安裝機組小于等于兩臺時；需要考慮配置備用相的情況為安裝機組大于等于三臺時，在此過程中，不需要在進行備用相配置的情況為該火力發電廠周圍的集團或者公司已經配置有相同的參數的備用相。

2 火力發電廠一次系統有關電氣主接線方式

2.1 一次系統中主母線的接線方式總結

圖1 火力發電廠電氣一次系統示意圖

在進行主母線的連接的過程中，主要是根據不同的配電裝置進行接線方式的選擇，具體為：對于330～500kV的配電裝置來說，系統的可靠性以及穩定性是需要考慮的首要因素，除此之外，對于電廠建設的經濟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，根據其進出線的回路數目來說，主要可以分為三種類型。當進出線的回路的數目小于六時，首先考慮一次系統的穩定性以及可靠性，當此兩項的要求得到了滿足的同時，可以采取雙母線接線方式；當進出線的回路數目大于等于六時，則需考慮其在電氣系統中的作用強度，以此選用一臺半斷路器接線；當進出線的回路數目大于六時，如果電力發電廠的機組數量較多并且其進出線的回路數目比較少，且兩者的比例大約為2∶1時，主要推薦選用4/3的接線方式。

對于220kV的配電裝置來說，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：應當考慮火力發電廠電力一次系統的可靠性和穩定性的情況為在火力發電廠中，總裝機的數量大于等于三臺。當電力系統中至少一臺的斷路器發生故障或拒動時，要根據具體的滿足其要求的情況下允許切除的機組數量與出現的回路數來進行接線方式的確定。如果電力系統的總容量大于10000MW，并且機組的數量超出四臺，那么則選用雙母線雙分段接線方式。如果電力系統的總容量大于在5000～10000MW之間，并且機組的數量為三臺，那么則可以采用雙母線單分段接線方式，如果機組的數量為四臺，則需要選用雙母線雙接線的接線方式。

2.2 啟動/備用電源的接線方式

在火力發電廠中，對于220kV及其以下的配電裝置來說，其啟動/備用電源應當直接從配電裝置的母線上進行接線。如果出線電壓為500kV或者是330kV，并且該火力發電廠中沒有比該電壓等級更低的一級電壓，那么為了能夠有效的節省裝置容量所產生的電費，啟動/備用電源可以從500kV或者330kV一級電壓配電裝置上進行降壓引接，以此進行相應的接線工作。

3 一次系統設計中電纜的選擇和敷設以及電氣設備的布置

3.1 火力發電廠一次系統設計中電纜的選擇

火力發電廠中的主廠房以及輸煤場所等易燃易爆的場所，主要應當采用C類阻燃電纜進行系統設計。火力發電廠中的消防系統以及應急照明系統等場所，應當采用動力電纜，除此之外，為了控制這些系統的控制所采用規定電纜，應當為耐火電纜。對于在計算機監控下的，沒有采取隔離措施的雙重化繼電保護等雙回路合來說，其在進行電纜選擇的過程中，至少有一個通道應當選用耐火電纜。除此之外，在進行電纜選擇的實際過程中還要注意一部分重要回路的電纜內芯。

3.2 火力發電廠一次系統設計中電纜的敷設

火力發電廠的主廠房之中的電纜，其敷設方式一般采取架空敷設，選擇此種敷設方式的原因為，這種敷設方式不需要考慮步道，與此同時，在配電室下面也不用設置電纜夾層，可以使此過程更加的簡便。火力發電廠的廠區內所采取的電纜敷設方式為綜合管架敷設，并且采用架空敷設為其輔助車輛的電纜敷設方式。對于集中控制室以及繼電保護室等多根電纜匯聚在一起的場所，應當設置電纜夾層以便進行電纜敷設。具有腐蝕性的場所在進行電纜敷設時應當采取橋架的方式，而其他的不帶腐蝕性的區域則應當采用鍍鋅鋼橋架方式進行電纜鋪設。在進行電纜敷設時，需要注意主要問題是必須將動力電纜和控制電纜分開進行敷設（如圖2）。

圖2 220kV電纜敷設現場示意圖

3.3 火力發電廠一次系統設計中電氣設備的布置

在進行火力發電廠電氣設備的布置過程中，110～220kV屋外敞開式高壓配電裝置以及330～500kV敞開式高壓配電裝置，其所采用的布置方式主要為中型布置。對于GIS采用的布置方式來說，若是屋內布置，那么則需要布置排風口，因為室內的空氣不允許再循環，因此需要排風口進行機械通風，需要注意的是在設置排風口時應將其設置在室內的上部和下部。在網絡繼電器室的布置過程中，為了使電纜路徑達到最優化，在確定網絡繼電器室的布置位置與數量時就應根據容量規模進行。低壓電動機控制中心（MCC）在布置時應采用分散布置的方式分布在廠房中的負荷中心處。

4 結束語

綜上所述，由于火力發電廠中一次系統的設計對于發電廠的運行有著重要的影響，因此要注重對于火力發電廠中一次系統設計的探析，以此來不斷的提升以此系統的性能，從而提升發電廠的經濟效益。在此背景下，本文主要闡述發電廠對于發電機的選擇、主變壓器的選擇、電氣主接線的選擇、電纜的選擇和敷設以及電氣設備的布置問題，希望能為提升發電廠電氣一次系統的設計提供一定的參考。

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TM621

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1004-7344（2016）08-0083-02

2016-3-1

王超琦（1990-），男，助工，本科2011年6月畢業于合肥工業大學。

張志敏（1990-），男，助工，本科，2011年6月畢業于合肥工業大學。