火力發電廠電氣一次設計的技術要點研究

劉向東

摘 要：電力系統的一個重要構成部分就是發電廠，它關系到電力設施的一系列輸電安全牢靠性、運行靈活性和經濟性。電氣一次接線是火力發電廠整個電氣系統的重要組成部分。因此，對其進行科學、合理的設計，對提高電廠的發電效果、經濟效果，增強競爭力等方面十分有利。本文對于火力發電廠電氣一次設計的一系列有關弊端與缺陷進行了剖析和概括歸納，講述分析了這里面很多相關的技術重心，希望能夠給電氣設計的有關工作的實施提供些許借鑒。

關鍵詞：火力發電廠;電氣一次設計;變壓器;電纜

引言：

至今為止，火力發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其數的煤礦來實現整個電力生產的步驟。然而目前各種高科技設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，電氣系統是否具有科學性必然牽扯到所有電廠是否有較高的工作效能，而發電廠電氣一次設計是否合理等將直接影響到整個發電廠的發電效率以及運行模式，下面將對其設計技術要點，包括：電氣主接線方式選擇、變壓器容量選型、電纜敷設以及電氣設備的布局逐一探討。

1電氣主接線

眾所周知，發電廠電氣設計的重要部位就是電氣主接線，而且其也是電力系統的構成組件之一。主接線形式的選擇與電力系統緊密相關，并且對下一步開展的配電裝置選型、布置、繼電保護的選擇都有深遠影響。因此，設計人員應具體分析相關影響因素，最大程度地考慮系統規劃、系統短路容量等要求，正確選擇主接線。

35kV-220kV配電裝置作為關鍵內容，為了充分發揮其在系統中的作用，主接線應當使用雙母線。對于3220kV配電裝置，可使用3/2接線。如果為330kV-500kV的裝置，當進出線回路為6回及以上，最好使用3/2接線;進出線回路數少于6回，可以使用雙母線接線;初期進出線回路如果是4回，也可以使用四角的接線，進出的線要使用隔離裝置，布置上要考慮到遠期過渡到3/2接線。

依據有關規定，在高壓配電裝置使用GIS時，為了方便試驗和檢修，氣體絕緣金屬封閉開關設備的母線避雷裝置和電壓互感裝置，電纜進線間隔的避雷裝置、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;架空進線的GIS線路間隔的避雷器和線路電壓互感器應該使用外置結構。

2變壓器容量選型

2.1主變容量選型

125MW級還有其他的發電機和主要變壓器容量當做單元連接的情況，主要變壓器容量應當按照發電機峰值連續容量減去無法被高壓廠用啟/備變代替高廠變算計負荷再決定[1]。

2.2高廠變及啟備變容量選型

高廠變在選擇容量時，應該與工藝專業積極配合，合理分配負荷，確定輔機不一定發生的峰值運行方式，考慮高壓電動機廠的計算負荷和低壓廠用電量計算負荷相加，在這個基礎上決定變壓器的臺數和容量。

針對分裂變，其高、低壓繞組的容量應該分別計算。如果低壓繞組接相互是替代的負荷，高壓繞組的容量計算只需注意運行的部分，而低壓側分裂繞組容量計算時要分別計算在內。

單元機組高廠變的低壓側容量計算時，可以把單元機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臺低廠變的計算容量乘以0.5。這里與舊規范較大有變化，根據綜合比較分析，如果按照新規范選擇的低壓側容量會更經濟、合理。

啟備變容量的選型要結合主接線設計，根據發電機出口是否裝設發電機出口斷路器或者發電機出口負荷開關考慮。如果沒有裝設，啟備變一定要大于最大的高廠變的容量;否則機組的啟動電源就會按照從系統經主變倒送獲得了，這時就要根據廠用電系統運行、檢修需要以及機組事故停機需要，也可以考慮到設置專用的高壓廠用備用變或者高壓停機電源等方法。

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，備用變的容量就要和最大一臺低廠變的容量一致。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，就應當按照負荷統計計算，也就沒有必要考慮裕度了[2]。

3電纜及電纜設施

3.1電纜選型原則

考慮到如果要提升機組運行的可靠性，電廠設計的過程中就要最大程度的全部采用銅導體電纜。如果火災概率比較高，例如：主廠房、輸煤系統及其他易燃易爆場地，就應該使用阻燃電纜。外面火災作用一段間隔后內如果依舊沒有保持通電的回路，例如：消防，警報，保安電源等要使用耐火電纜。化水系統、輸煤系統、燃油泵房一些重要電源的雙回供電回路一起使用一個電纜通道卻沒有彼此阻隔時，這里的一個也要使用耐火電纜。

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

電纜外護套材料的選擇，要全面考量敷設地區的環境溫度、運行環境條件、環保要求等因素。例如：我國內蒙地區，年最低氣溫在-15℃以下，該地區電廠的電纜應當使用聚乙烯外護套。

3.2電纜通道及敷設方式

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。一般規劃如下：主廠房區域主要使用架空電纜橋架，主廠房內熱工與電氣電纜通道共用;廠區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方式，電纜數量相對較少，并且敷設線路比較長的時候，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，固定時借用鍋爐房、引風機鋼架;各輔助車間內依據車間環境及建筑物結構，應當使用架空電纜橋架或者電纜溝。

根據電氣配電間、電子設備間的布置，對于電纜相對集中的區域，例如：集控室、爐后綜合樓等，應當考慮設置電纜夾層，電纜夾層的凈高不應該小于2m。如果使用夾層敷設時，要考慮人員運維巡視通道。

3.3電纜防火設施

在電廠多臺機組時，每臺機組的通道要盡可能地保證獨立。機組、主廠房和其他建筑駛向別處的電纜通道設防火隔墻。在電纜主通道分支處要設置防火墻或阻火段。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。電纜敷設完成后，所有孔洞都要使用防火堵料進行阻火封堵。除此之外，電纜通道中要設置必備的火災報警裝置和自動滅火裝置[3]。

4電氣設備的布置要點

電氣設備布置同樣也是電氣一次設計的重要內容，合理的電氣設備布置可以對電廠運行起到積極的作用。

升壓站在總平面的位置應當根據主變進線、電廠出線、全年風向以及相對冷卻塔的位置綜合考量確定。針對敞開式高壓配電裝置布置，要依據電壓等級，結合現有場地，比較普通中型、分相中型、半高型、高型，選擇使用經濟恰當的布置方案。

主要變壓器一定要放在主廠房挨著發電機出線位置，要盡可能地縮短封閉母線的長度，降低發電機出現故障的概率。高廠變啟備變要放在離高壓廠用配電裝置挨著的地點，和高壓廠用配電裝置項鏈應當使用共箱的母線。并和低壓動力中心要放靠近負荷中心位置，氣體絕緣金屬封閉開關設備要靠近電動機，電纜通道的布置要依托土建梁、柱，用最簡短的線路從電源點到達就地設備。

結論：火電廠電氣一次設計不僅直接影響到電廠的安全性、可靠性，還會影響到電廠運行靈活性和經濟性。這篇文章旨在探討論述發電廠電氣一次設計，針對其相關的部分要點進行了總結分析，并指出實踐過程中要選擇正確的發電機和主變壓器。希望這篇文章能為相關工作者提供參考，從大局出發，把握住電氣一次設計的關鍵點。

參考文獻：

[1]畢然.火力發電廠電氣一次設計的技術要點分析[J].中國新技術新產品，2019（17）：78-79.

[2]王海霞.發電廠電氣一次設計的技術要點分析[J].中國設備工程，2019（02）：131-132.

[3]武艷茹.火力發電廠電氣一次系統的設計問題研究[J].電氣技術與經濟，2018，NO.2（02）：20-22.