火力发电厂电气一次系统的设计探析

王超琦 张志敏

（1.北京国电工程招标有限公司 北京 100040 2.安徽合肥 230000）

火力发电厂电气一次系统的设计探析

王超琦1张志敏2

（1.北京国电工程招标有限公司 北京 100040 2.安徽合肥 230000）

随着社会与经济的不断发展，我国各行业也进入了飞速发展的时代，在电力资源愈发重要的现代社会，电力行业的发展更是如火如荼。在多种的发电模式当中，火力发电是当前最为重要的一种发电形式，也是现阶段进行电力供送的主要形式。对于火力发电厂来说，对其发电的效率以及发电模式的影响最重大的即为电气系统中的一次接线操作，接线的质量直接影响火力发电厂的经济效益。在这种背景下，进行火力发电厂的一次系统的设计探析成为了火力发电厂的首要问题。本文主要阐述发电厂对于发电机的选择、主变压器的选择、电气主接线的选择、电缆的选择和敷设以及电气设备的布置问题，希望能为提升发电厂电气一次系统的设计提供一定的参考。

火力发电；电气一次系统；系统设计

当今社会已经步入了电气时代，衣食住行等各个方面已经离不开对于电力的需求，因此，在电力的地位不断上升的同时，发电厂的工作压力也随之不断的增加。为了满足社会对于电力的要求，发电厂开始研究各种新型的发电模式，火力发电即为其中的一种，并且是当前最为实用的一种。由于火力发电的前景很大，并且火力发电厂的一次系统的运行情况对其的影响又十分重大，因此要对电气一次系统设计中的部分设备的选择以及其接线方式进行相应的探讨（如图1）。

1 一次系统设计中发电机以及主变压器的选择

发电机的容量是进行发电机选择的过程中所需要主要考虑的因素，在实际的发电机选择的过程中，要充分考虑汽轮机的实际容量，要做到与汽轮机的实际容量相协调，只有如此，才能最大限度的发挥出发电机的有效性。具体的选择原则为：①为了保证发电机的额定容量能够充分的匹配汽轮机的最大容量，要在额定的功率因数以及额定额电压之下进行发动机的选择；②为了保证与汽轮机的最大连续容量的协调，要确定所选择的发电机与汽轮机的冷却器的进水温度相同。

在进行主变压器选择的过程中，选择方法为根据与主变压器的机组容量来进行选择，具体为：当与主变压器连接的机组容量分别为300MW时选用三相变压器、主变压器连接的机组容量为600MW时选用三相或单相变压器、主变压器连接的机组容量为1000MW时，选用单相变压器。当机组容量为600MW时，还要根据具体的运输情况来进行选择。如果主变压器选择的是单相变压器，那么需要注意以下几个问题：不需要进行配置备用相的情况为安装机组小于等于两台时；需要考虑配置备用相的情况为安装机组大于等于三台时，在此过程中，不需要在进行备用相配置的情况为该火力发电厂周围的集团或者公司已经配置有相同的参数的备用相。

2 火力发电厂一次系统有关电气主接线方式

2.1 一次系统中主母线的接线方式总结

图1 火力发电厂电气一次系统示意图

在进行主母线的连接的过程中，主要是根据不同的配电装置进行接线方式的选择，具体为：对于330～500kV的配电装置来说，系统的可靠性以及稳定性是需要考虑的首要因素，除此之外，对于电厂建设的经济性也需要予以慎重的考虑，因此其接线原则主要有以下几点，根据其进出线的回路数目来说，主要可以分为三种类型。当进出线的回路的数目小于六时，首先考虑一次系统的稳定性以及可靠性，当此两项的要求得到了满足的同时，可以采取双母线接线方式；当进出线的回路数目大于等于六时，则需考虑其在电气系统中的作用强度，以此选用一台半断路器接线；当进出线的回路数目大于六时，如果电力发电厂的机组数量较多并且其进出线的回路数目比较少，且两者的比例大约为2∶1时，主要推荐选用4/3的接线方式。

对于220kV的配电装置来说，其主要有两种接线方式，分别为双母线单分段接线方式以及双母线双分段接线方式，具体的选择原则有以下几点：应当考虑火力发电厂电力一次系统的可靠性和稳定性的情况为在火力发电厂中，总装机的数量大于等于三台。当电力系统中至少一台的断路器发生故障或拒动时，要根据具体的满足其要求的情况下允许切除的机组数量与出现的回路数来进行接线方式的确定。如果电力系统的总容量大于10000MW，并且机组的数量超出四台，那么则选用双母线双分段接线方式。如果电力系统的总容量大于在5000～10000MW之间，并且机组的数量为三台，那么则可以采用双母线单分段接线方式，如果机组的数量为四台，则需要选用双母线双接线的接线方式。

2.2 启动/备用电源的接线方式

在火力发电厂中，对于220kV及其以下的配电装置来说，其启动/备用电源应当直接从配电装置的母线上进行接线。如果出线电压为500kV或者是330kV，并且该火力发电厂中没有比该电压等级更低的一级电压，那么为了能够有效的节省装置容量所产生的电费，启动/备用电源可以从500kV或者330kV一级电压配电装置上进行降压引接，以此进行相应的接线工作。

3 一次系统设计中电缆的选择和敷设以及电气设备的布置

3.1 火力发电厂一次系统设计中电缆的选择

火力发电厂中的主厂房以及输煤场所等易燃易爆的场所，主要应当采用C类阻燃电缆进行系统设计。火力发电厂中的消防系统以及应急照明系统等场所，应当采用动力电缆，除此之外，为了控制这些系统的控制所采用规定电缆，应当为耐火电缆。对于在计算机监控下的，没有采取隔离措施的双重化继电保护等双回路合来说，其在进行电缆选择的过程中，至少有一个通道应当选用耐火电缆。除此之外，在进行电缆选择的实际过程中还要注意一部分重要回路的电缆内芯。

3.2 火力发电厂一次系统设计中电缆的敷设

火力发电厂的主厂房之中的电缆，其敷设方式一般采取架空敷设，选择此种敷设方式的原因为，这种敷设方式不需要考虑步道，与此同时，在配电室下面也不用设置电缆夹层，可以使此过程更加的简便。火力发电厂的厂区内所采取的电缆敷设方式为综合管架敷设，并且采用架空敷设为其辅助车辆的电缆敷设方式。对于集中控制室以及继电保护室等多根电缆汇聚在一起的场所，应当设置电缆夹层以便进行电缆敷设。具有腐蚀性的场所在进行电缆敷设时应当采取桥架的方式，而其他的不带腐蚀性的区域则应当采用镀锌钢桥架方式进行电缆铺设。在进行电缆敷设时，需要注意主要问题是必须将动力电缆和控制电缆分开进行敷设（如图2）。

图2 220kV电缆敷设现场示意图

3.3 火力发电厂一次系统设计中电气设备的布置

在进行火力发电厂电气设备的布置过程中，110～220kV屋外敞开式高压配电装置以及330～500kV敞开式高压配电装置，其所采用的布置方式主要为中型布置。对于GIS采用的布置方式来说，若是屋内布置，那么则需要布置排风口，因为室内的空气不允许再循环，因此需要排风口进行机械通风，需要注意的是在设置排风口时应将其设置在室内的上部和下部。在网络继电器室的布置过程中，为了使电缆路径达到最优化，在确定网络继电器室的布置位置与数量时就应根据容量规模进行。低压电动机控制中心（MCC）在布置时应采用分散布置的方式分布在厂房中的负荷中心处。

4 结束语

综上所述，由于火力发电厂中一次系统的设计对于发电厂的运行有着重要的影响，因此要注重对于火力发电厂中一次系统设计的探析，以此来不断的提升以此系统的性能，从而提升发电厂的经济效益。在此背景下，本文主要阐述发电厂对于发电机的选择、主变压器的选择、电气主接线的选择、电缆的选择和敷设以及电气设备的布置问题，希望能为提升发电厂电气一次系统的设计提供一定的参考。

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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月毕业于合肥工业大学。

张志敏（1990-），男，助工，本科，2011年6月毕业于合肥工业大学。