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

王欣欣，王 璐

（1.河南大地電力勘察設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450000；2.河南九域博慧方舟咨詢(xún)發(fā)展有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

目前，面對(duì)人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的用電需求量，火力發(fā)電廠需要改革創(chuàng)新電力系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率和質(zhì)量，生產(chǎn)出更多高質(zhì)量的電能，充分滿(mǎn)足用電需求。電氣一次設(shè)計(jì)是火力發(fā)電廠正常運(yùn)行的關(guān)鍵之處，通過(guò)優(yōu)化電氣一次設(shè)計(jì)，可大幅提升發(fā)電效率和電量，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，我們需加強(qiáng)研究電氣一次設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化完善，準(zhǔn)確抓住設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)，最大限度發(fā)揮出電氣一次設(shè)計(jì)的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。

1 火力發(fā)電廠電氣一次設(shè)計(jì)的重要性

從目前國(guó)內(nèi)電力結(jié)構(gòu)看，火電發(fā)電依舊占比較重，占據(jù)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?5%以上，并且火電發(fā)電比重還在逐年上升，這也促進(jìn)了我國(guó)電力工業(yè)的蓬勃發(fā)展。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域?qū)﹄娏Φ男枨笤絹?lái)越大，只有增大發(fā)電量，提高發(fā)電質(zhì)量，才能確保大眾生活生產(chǎn)所需。但是，火力發(fā)電廠建設(shè)過(guò)程中存在很多限制條件，需要極高的配置靈活度。通過(guò)對(duì)火力發(fā)電廠進(jìn)行電氣一次設(shè)計(jì)，能夠提高火力發(fā)電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性，確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，保障供電質(zhì)量、供電數(shù)量的顯著提升[1]。此外，采取電力一次設(shè)計(jì)方式除了能夠確保電力企業(yè)的安全性運(yùn)行，減少安全事故，促進(jìn)工作效率的提升。

2 火力發(fā)電廠的電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.1 正確運(yùn)用線路接線技術(shù)

（1）主線和母線的連接技術(shù)。進(jìn)行配電裝置的電氣一次設(shè)計(jì)時(shí)，主線的布置連接是非常重要的，需要根據(jù)實(shí)際使用的配電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)分析，確保結(jié)構(gòu)、方式選擇的合理性和匹配性。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，如果配電設(shè)備等級(jí)為330kV 或500kV，進(jìn)行主線、母線連接時(shí)需要統(tǒng)籌規(guī)劃、全面設(shè)計(jì)，分析電廠整體的發(fā)電能力、需求情況，將電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性作為連接標(biāo)準(zhǔn)，為電力系統(tǒng)運(yùn)行創(chuàng)造安全、可靠、穩(wěn)定的工作環(huán)境。同時(shí)，進(jìn)行主線、母線連接時(shí)還需要考慮到連接的經(jīng)濟(jì)性，盡可能優(yōu)化連接方式，以最少投入獲最大效益。主線、母線的連接原則如下：①在電力系統(tǒng)確保穩(wěn)定可靠運(yùn)行狀態(tài)下，雙母線的結(jié)構(gòu)連接方式適用于設(shè)備入口、出口回路數(shù)量低于6 個(gè)的情況；②如果出入口回路數(shù)量正好為6 個(gè)，或者超過(guò)6 個(gè)，就可以將半導(dǎo)體斷路器運(yùn)用其中，高效完成主母線的連接工作；③如果火力發(fā)電廠中存在較多的出入口回路數(shù)量，進(jìn)行主母線連接時(shí)就可以采用4/3的連接方式，確保滿(mǎn)足需求。如果配電設(shè)備等級(jí)為220kV，進(jìn)行主母線連接時(shí)，就需要掌握了解電廠總裝機(jī)的容量，一旦火力發(fā)電廠的裝機(jī)容量超過(guò)3 個(gè)，就需要將整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性納入考慮范疇；同時(shí)，在設(shè)計(jì)雙母線、雙段接線方案時(shí)，必須要確保較大功率的系統(tǒng)運(yùn)行需求得到充分滿(mǎn)足。一般來(lái)說(shuō)，雙母線雙接線方式可以為4 臺(tái)機(jī)組的電力系統(tǒng)運(yùn)行需求提供保障，雙母線單段連接方式可以滿(mǎn)足3 個(gè)中等電源系統(tǒng)的運(yùn)行需求。因此，工作人員需要根據(jù)線路的具體規(guī)模、配電設(shè)備等級(jí)、工作需求合理確定主線和母線連接方式，提高連接的有效性。

（2）電氣主接線技術(shù)。火力發(fā)電廠規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于電氣主接線的連接方式，它會(huì)對(duì)火力發(fā)電廠運(yùn)行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維修維護(hù)的便捷性產(chǎn)生直接影響，也會(huì)對(duì)所接入系統(tǒng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生相應(yīng)影響，工作人員一定要引起重視。在火力發(fā)電廠中，完成電氣主接線的連接工作時(shí)可采取架空線路、母線引進(jìn)的方式進(jìn)行，這樣可以為發(fā)電設(shè)備發(fā)電過(guò)程中的穩(wěn)定性提供有力保障。同時(shí)，在電氣主接線連接過(guò)程中，還需要特殊處理電纜線和其他設(shè)備的接口位置，主要是在設(shè)備的入口位置安裝防雷裝置起到防雷效果，這樣可以預(yù)防雷電天氣損壞傷害電氣設(shè)備和電纜線路，減少雷擊事故，保障群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全。此外，在電氣一次設(shè)計(jì)中，基于設(shè)備安裝位置準(zhǔn)確性的考慮，進(jìn)行設(shè)備收納、安裝工作時(shí)，可以應(yīng)用抽屜式設(shè)計(jì)方式，方便后續(xù)電氣設(shè)備的安裝調(diào)試、位置調(diào)整、檢修維護(hù)等工作的順利進(jìn)行，確保工作效率。

2.2 合理選擇主變壓器與發(fā)電機(jī)

在火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中主發(fā)電機(jī)和變壓器是安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，正確合理選擇能夠確保整個(gè)發(fā)電廠運(yùn)作的安全性和穩(wěn)定性。因此進(jìn)行電氣一次設(shè)計(jì)時(shí)，還需要重點(diǎn)關(guān)注主變壓器與發(fā)電機(jī)的選擇配置，提高選擇的科學(xué)性和合理性，確保他們的使用性能滿(mǎn)足實(shí)際的運(yùn)行需求。

（1）選擇主變壓器時(shí)，可從以下幾點(diǎn)入手：①三相變壓器適合使用于實(shí)際容量為300MW 的機(jī)組；②如果連接主變壓器的機(jī)組實(shí)際容量為600MW，此種情況下變壓器的選擇要求更為嚴(yán)苛，選擇時(shí)需要將電量的制造條件、運(yùn)輸條件納入考慮范疇，為了確保各方條件得到充分滿(mǎn)足就可以選擇單項(xiàng)變壓器或者三相變壓器；③如果連接主變壓器的機(jī)組實(shí)際容量為1000MW，三相變壓器遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，單相變壓器則是首選項(xiàng)。工作人員在實(shí)際工作中，可以有效參考以上的選擇方式和內(nèi)容，根據(jù)機(jī)組實(shí)際容量選擇合適的變壓器，提高變壓器選擇的科學(xué)性和合理性，這樣才能確保電氣一次性的運(yùn)行要求得到充分滿(mǎn)足，而且能夠提高運(yùn)作效率，盡可能降低變壓器的應(yīng)用故障，確保火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行，不影響人們的正常用電需求[2]。

（2）選擇發(fā)電機(jī)型號(hào)時(shí)從下面兩方面考量：①需要掌握了解發(fā)電廠的額定功率和額定電壓，這兩個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)會(huì)在一定程度上限制發(fā)電機(jī)的選擇性。在電氣一次設(shè)計(jì)中，發(fā)電機(jī)的額定容量與發(fā)電機(jī)匹配的汽輪機(jī)輸出量需要相互適應(yīng)，具備較高的匹配度，這樣才能滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行需求。②需要對(duì)發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)之間連接容量的最大值進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注；最后，使用單元連接方式連接主變壓器與發(fā)電機(jī)時(shí)，一定要提高連接的科學(xué)性，這樣即便整個(gè)電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)且保持最大連續(xù)容量時(shí)，變壓器的計(jì)算結(jié)果始終能夠達(dá)到主變壓器的容量要求[3]。

2.3 精準(zhǔn)計(jì)算配電室的實(shí)際負(fù)荷

（1）配電室的負(fù)荷計(jì)算。在配電室中，隨著實(shí)際電力負(fù)荷的增加所需要的電力做功也會(huì)持續(xù)上升，它們相互緊密聯(lián)系呈正比關(guān)系。因此，火力發(fā)電廠電氣進(jìn)行一次設(shè)計(jì)時(shí)，需要重視配電室的負(fù)荷計(jì)算，科學(xué)計(jì)算配電室的實(shí)際負(fù)荷，確保計(jì)算數(shù)據(jù)的真實(shí)性和精準(zhǔn)性，這樣才能為電氣一次設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)參考，確保電氣一次設(shè)計(jì)順利完成。同時(shí)通過(guò)精準(zhǔn)計(jì)算配電室的實(shí)際負(fù)荷，能夠全面掌握了解整個(gè)火力發(fā)電廠的運(yùn)行狀況，查看它的穩(wěn)定度，從而根據(jù)負(fù)荷數(shù)據(jù)組合配對(duì)電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，選擇最佳組合方式，從而優(yōu)化火力發(fā)電廠的工作效率，確保火力發(fā)電廠運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性。需要注意的是，進(jìn)行配電室負(fù)荷計(jì)算時(shí)，需要反思整個(gè)火力發(fā)電廠的發(fā)電過(guò)程，了解發(fā)電所需要的能源消耗以及其他損失，以提高發(fā)電廠的發(fā)電量和發(fā)電質(zhì)量為要求，以節(jié)能降耗為目標(biāo)，科學(xué)開(kāi)展計(jì)算工作。通過(guò)此路徑優(yōu)化電氣一次設(shè)計(jì)，確保火力發(fā)電廠發(fā)電過(guò)程中提高資源利用率，盡可能減少能源消耗，為人們的生產(chǎn)生活提供較好質(zhì)量的電力資源，獲取客戶(hù)滿(mǎn)意度，增強(qiáng)火力發(fā)電廠的核心競(jìng)爭(zhēng)力[4]。進(jìn)行配電室實(shí)際的負(fù)荷計(jì)算中，計(jì)算方法分為利用系數(shù)法，二項(xiàng)式系數(shù)法和需要系數(shù)法等，每種計(jì)算方式都有自身的應(yīng)用范圍和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，工作人員可以根據(jù)火力發(fā)電廠的情況合理選擇，確保計(jì)算的數(shù)據(jù)與實(shí)際情況出入不大，這樣才能為電氣一次設(shè)計(jì)提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

（2）無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞健Ｔ诨鹆Πl(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)引進(jìn)一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)能夠確保發(fā)電穩(wěn)定性。比如將電弧爐和電動(dòng)機(jī)等設(shè)備應(yīng)用在火力發(fā)電廠中，可為火電廠的穩(wěn)定提供有效保障，但是如果此種設(shè)備運(yùn)行需要較大功率，一旦使用量過(guò)大就會(huì)顯著增加整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，不僅需要消耗大量的能源，還會(huì)降低整個(gè)電力設(shè)備的運(yùn)行效率。而且隨著時(shí)間的增加，資源環(huán)境就會(huì)面臨著較大壓力，對(duì)整個(gè)領(lǐng)域的電能使用情況帶來(lái)不良影響。為了有效解決這個(gè)問(wèn)題，就需要在選擇使用電弧爐和電動(dòng)機(jī)等設(shè)備過(guò)程中，采取無(wú)功補(bǔ)償方式，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償方式將優(yōu)化設(shè)備，將電力設(shè)備的潛能全部挖掘出來(lái)，提高發(fā)電功率，確保電力資源質(zhì)量滿(mǎn)足實(shí)際需求。

2.4 選擇合適的電纜及電纜敷設(shè)方式

2.4.1 電纜的選擇

火力發(fā)電廠中會(huì)使用到很多電纜，這些電纜能夠運(yùn)輸整個(gè)火力發(fā)電廠的電能，通過(guò)合理選擇電纜的種類(lèi)、使用性能，能夠確保電能的輸送效率和發(fā)電廠的供電量大大提升。因此，工作人員需要根據(jù)電纜的鋪設(shè)區(qū)域選擇合適的電纜，這是電氣一次設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的技術(shù)要點(diǎn)，工作人員需要提高重視度。不同的功能區(qū)域需要選擇不同的電纜種類(lèi)和使用功能，在選擇時(shí)要謹(jǐn)慎，避免選擇錯(cuò)誤引發(fā)電纜火災(zāi)事故。具體來(lái)說(shuō)，可從下面幾個(gè)方向考慮選擇：

（1）在火力發(fā)電廠中會(huì)存在一些易燃易爆區(qū)域，需要使用到大量的燃料和汽油，比如火力發(fā)電廠的主廠房和燃料的儲(chǔ)存輸送間，如果選擇的電纜線阻燃性能不強(qiáng)，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致電纜線出現(xiàn)火花現(xiàn)象，發(fā)生火災(zāi)事故，帶來(lái)一定的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，針對(duì)易燃易爆的危險(xiǎn)區(qū)域，需要使用阻燃性能優(yōu)異的C 類(lèi)電纜線，將電纜火花的發(fā)生區(qū)域盡快阻斷，確保火力發(fā)電廠生產(chǎn)環(huán)境的安全性，減少安全事故的發(fā)生。

（2）火力發(fā)電廠中會(huì)設(shè)計(jì)不同的動(dòng)力區(qū)域，比如照明系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等能夠?yàn)榘l(fā)電廠提供照明支持和安全支持，保障火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行。為了確保各類(lèi)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，針對(duì)此類(lèi)場(chǎng)所區(qū)域需要使用動(dòng)力電纜。

（3）控制區(qū)域也是火力發(fā)電廠中不可或缺的場(chǎng)所，各種控制設(shè)備需要有效控制動(dòng)力系統(tǒng)，這就對(duì)電纜線的耐火性提出了很高的要求，進(jìn)行此區(qū)域的線路連接時(shí)需要選擇耐火性能優(yōu)異的電纜。

（4）火力發(fā)電廠中還存在部分特殊區(qū)域，進(jìn)行電纜設(shè)計(jì)時(shí)，需要使用特殊處理的電纜，著重關(guān)注的電纜的內(nèi)芯。一般來(lái)說(shuō)，銅芯電纜能夠確保線路的穩(wěn)定性和安全性，控制區(qū)域選擇防火電纜時(shí)就可以將銅芯電纜應(yīng)用其中，安全保障更高。

（5）信息處理區(qū)域也是火力發(fā)電廠中的關(guān)鍵區(qū)域，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要長(zhǎng)期運(yùn)行，而且，計(jì)算機(jī)存有龐大且重要的發(fā)電廠數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息的重要性不言而喻，一定保證它的安全性，避免出現(xiàn)丟失、泄露問(wèn)題。在選擇電纜時(shí)應(yīng)當(dāng)以銅芯電纜為主，而且具有屏蔽性，有效抵御系統(tǒng)本身向外輻射電磁干擾的能力料和外來(lái)電磁干擾的能力，提高通信系統(tǒng)區(qū)域的安全系數(shù)。

此外，環(huán)境溫度會(huì)直接影響電纜的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命，如果環(huán)境溫度達(dá)到60℃，選擇的電纜就需要具有耐高溫性質(zhì)；環(huán)境溫度在100℃及以上，就需要選擇礦物質(zhì)絕緣電纜。

2.4.2 電纜敷設(shè)

根據(jù)實(shí)際情況選擇電纜敷設(shè)方式，優(yōu)化電纜設(shè)計(jì)，確保電纜的正常運(yùn)行。在火力發(fā)電廠的主廠房中，需要使用電纜架空的敷設(shè)方式，由于架空敷設(shè)方法不僅僅只考慮步道情況，也不需要將電纜夾層安裝在配電室的下方，這樣可以有效連接發(fā)電區(qū)域和電纜通道，簡(jiǎn)化電纜敷設(shè)流程，減少電纜安裝數(shù)量，提高電纜敷設(shè)工作效率，確保發(fā)電區(qū)域的安全性，最大程度上降低火災(zāi)事故的發(fā)生。火力發(fā)電廠其他區(qū)域的電纜可以使用綜合管架敷設(shè)方式，在敷設(shè)過(guò)程中會(huì)使用到部分輔助車(chē)輛，此部分的電纜敷設(shè)方式則需優(yōu)先選擇架空敷設(shè)法。電廠的集中控制室和繼電保護(hù)室，通常會(huì)存在電纜聚密集在同位置的情況，由于電纜較為密集就需要在電纜敷設(shè)過(guò)程中安裝設(shè)置電纜夾層，夾層的高度不能超過(guò)2m，這樣才能確保電纜正常運(yùn)行，有效延長(zhǎng)電纜的使用年限。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，火力發(fā)電廠運(yùn)行中，電氣一次設(shè)計(jì)會(huì)直接影響發(fā)電廠運(yùn)行的安全性和供電的穩(wěn)定性，而且電氣一次設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)發(fā)電廠運(yùn)行效率產(chǎn)生著決定性影響，也會(huì)在一定程度上影響火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，進(jìn)行火力發(fā)電廠一次設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員需要提高重視度，嚴(yán)格遵循各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保火力發(fā)電廠運(yùn)行安全穩(wěn)定。