发电厂供配电系统的电气设计研究

孙小寅

摘 要：21世纪以来，随着社会经济的飞速发展，各大小企业、工厂乃至普通居民对于电力的需求都日渐增加，因此，发电厂最大限度的有效运行，内部系统的平衡稳定，发电厂良好的供配电系统设计一直作为发电厂的重要建设部分，对其就显的尤为重要。所以，发电厂设计工作人员在进行供配电系统设计的过程中，需充分考虑发电厂的结构、特点及使用特性，结合自身发电厂的实际情况，尽可能的选择合理的设计方案。

关键词：发电厂；供配电系统；电气设计

中图分类号：TM619 文献标识码：A

引言

发电厂供配电系统电气设计关系到整个发电厂运行效率及安全性，只有建立科学的供配电系统电气基础才能保证发电厂发挥其作用，为社会提供配电力服务。目前我国处于城市化进程高潮期，电力需求源源不断。我国发电厂正常情状下可满足实际需求，但若出现故障将难以维继其供配电能力，社会发展必然受到影响。由此可见，发电厂供配电系统电气设计必须打好根基，为社会发展奠定坚实基础。

1发电厂供配电系统电气设计要点

1.1发电厂供配电系统电气设计的可靠性

发电厂供配电系统是综合发电厂系统的重要组成部分，对整个电厂的稳定运行具有重要意义。供配电系统的电力就像发电厂的电源一样，如果发电厂缺乏稳定性，很可能导致整个发电厂瘫痪，因此必须保证供电系统的电气设计阶段应注意其可靠性。供配电系统的不合理电气设计将严重影响电厂的供配电系统，造成的损失将难以估量，配电系统不合理的电气设计导致发电厂系统瘫痪是系统自保护的外在表现，火力发电厂的火灾后果更为严重，不仅使配电系统瘫痪，而且造成人员伤亡，后果不堪设想。在设计初期，设计人员应分析整个发电厂供配电系统电气设计的故障模式，找出潜在的威胁，防范所有可能出现的问题，并在摇篮中抑制问题，只有在科学地设计供配电系统的电气设计。虽然有些问题在时间上找不到，只要控制因素被认为是最好的，甚至一些不可预测的问题也不会造成严重的后果。只要在电厂供配电系统中建立应急预案机制，并在电厂运行后及时维护，就可以及时发现问题，解决问题，小问题不会扩大，潜力很大。一个接一个地消除了电耗，电站的供配电系统是高度可靠的。

1.2电源转换方式需严格要求

我国幅员辽阔，分布丰富，电力需求是世界上第一位的。因此，中国的发电厂规模很大，电厂需要有效运行。这就要求电站电源不仅具有足够长的充电负荷，而且还需要一定的稳定性。目前，发电厂的供电部分通常由两个不同的电源组成。图1电厂功率转换示意图，目前电厂已逐渐智能化，因此传统的电源配置无法满足智能发电厂的需要。因此，一些辅助设备，如目前较为流行的发电转换设备，需要在原有电源系统的基础上引入，这不仅保证了电源的损失。另外，另一种电源可以及时补充电能，保证供配电系统正常运行，也能获得足够的时间使电厂系统恢复正常。在设计供配電系统时，有必要考虑电力转换方式的科学性。其次，有必要建立一个适合它的消防通道，以确保人员在事故发生时能及时撤离。

图 1 发电厂电源转换原理图

2、发电厂供配电系统的设计方法

2.1电力负荷设计

我们一般将电力负荷分为0级，I级，II级负荷。0级负荷中断供电的话会产生较大的影响，所以在设计时，一定要严格按照标准进行设计。为了确保在断电的情况下仍能供电，在设计时可预留一套备用设备，保证在发生故障时，能够及时补充。也可根据实际情况，对使用独立的备用发电装置，尽量使用大负荷的供电设备，确保满足持续的供电需求。I级负荷在中断供电后，依然对电力生产有着重大影响，在设计过程中，可参考按照I级负荷的设计标准进行。相比之下，I级负荷的影响较小，即使断电，也能及时自我恢复，保证正常供电，平常做好日常维护，监管到位就好。

2.2节能设计

我国的人口众多，能源消耗极大，所以，节能设计在我保证资源的科学使用中一直都拥有着重要作用，这也是落实科学发展的基本要求。在供配电系统设计中，也应使用经济实惠、节能环保的原则。尽可能使用一些先进的机械设备，选用发热小，电阻率小的控制元件，以及尽量使用变频设备和声控、感光的照明设备，结合计算机控制，实现全智能化操作。

2.3发电厂的自动化控制设计

近几年，时代迅速发展，全球经济日渐趋于一体，控制系统自动化也不是陌生名词，它时刻冲击着我们传统劳动业。新兴工业的发展要求各个不同设备、结构系统紧密相连，高效运作。在发电厂的自动化控制设计中的稳定安全、高效生产、控制成本等，都对发电水厂的发展有着至关重要的意义。在发电厂的自动化控制中，我们还应当注意，一定要根据自身发电厂的实际情况，各个电器的线路按照功率大小区分开来，还需注意照明，、消防、换气设施的位置，进行合理科学的规划控制。在实现全自动控制设计时应遵循安全原则，电器设备间应预留空隙，增加散热性，同时还应预留消防绿色通道。

3、发电厂设计方面的节能措施

3.1 电压自动化调整

供配电系统，是当前的主要构成部分，良好而有序的节电技术，使供电系统中的电压结构得到更加有效的调节。一般而言，供电的电压是处于相对稳定的平稳电压进行资源传输，但供电过程中，也会出现系统电压集中性增大的情况，将节电装置中的无触点控制接装置，安装在电压传输系统中，采样电路就会自动依据电压电力传输的情况，调节电力系统供应时的电压，这样，即使供电系统出现突然性电压变化，采样电路也依旧是按照电流传输标准进行电流供给，自然也就不会出现瞬时性电力损耗的情况了。

3.2合理选用电动机。

通过提高电动机的工作效率和功率因数可以更有效的节约能源。目前在我国的工业用电中使用频率最高的设备为异步电动机。为了更好的实现能源节约，需要在现有基础上提高异步电动机的工作效率，提高异步电动机工作效率的同时也提高了其功率因数。一般情况下异步电动机在空载时，功率因数往往会很低，在0.2～0.3之间；而当异步电动机满载运转时，功率因数也会增加到0.85～0.89之间。因此，在异步电动机进行工作的过程中要尽量避免空载运转，空载运转会造成严重的能源浪费情况，要确保异步电动机能够尽可能保持满载状态运行。

3.3提高供配电系统的功率因数。

提高供配电系统中的功率因数可以最大程度的降低无功电流的产生，减少输电线路当中的无功功率消耗，从而降低输电线路中的电能损耗。在设置供配电系统的过程中，尽可能选择一些功率因数较高的电力设备。而为了有效补充无功电流，可以选择静电容容器。电容器可以在产生有功电流前先产生无功电流，最大程度的弥补电容器产生滞后无功电流造成的能量损耗。因此，要求在供配电系统设计的过程中可以结合实际情况高电压集中补偿或低电压分散补偿的方式来弥补无功电流造成的电能损耗。

结束语

在企业、工厂的发展及普通百姓的正常生活中，发电厂的供配电的系统设计都有着至关重要的意义，相关设计人员，不仅需要具备专业的相关知识，还应在实践中不断学习，以身作则，在设计中不断完善、改进设计方案，最终设计出科学合理的优秀供配电系统。

参考文献

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（作者单位：山东电力工程咨询院有限公司）