施工技术与应用 试论火力发电厂电气一次设计的技术要点 摘要：火力发电厂在当前我国电力生产中占据着相当大的比重，其生产的稳定性直接影响着我国电力行业的稳定。在火力发电 厂中，电气一次接线作为整个电气系统中的关键部分，其接线的质量对于发电厂的生产效率有着不容忽视的影响，做好电气一次系 统的设计工作，是十分重要的。本文结合火力发电厂电气一次系统的实际，对设计中的技术要点进行了分析和探讨。 关键词：火力发电厂；电气一次设计；技术要点 １．火力发电厂概述 火力发电厂简称火电厂，主要是利用煤炭、石油、天然气等作为燃料，对 锅炉中的水进行加热，生成水蒸汽，推动汽轮机转动，然后由汽轮机带动发电机， 实现电能的生产。在这个过程中能量经过了化学能—热能—机械 台一电能的转 变。虽然火力发电会造成一定的环境污染，而且对于能源的利用效率相对较低， 但是作为技术最为成熟的发电形式，从目前来看，在我国电力产业中仍占据着主 导地位，直接影响着电力行业的稳定和发展。火力发电厂的电气一次设计直接影 响着电厂的整个电气系统，需要引起电厂管理人员和相关设计人员的重视。这里 以某中型发电厂为例，对其电气一次设计中的技术要点进行简单分析。 ２．火力发电厂的辅助系统及抗干扰问题 ２ １火力发电厂的辅助系统 火电厂有大量的辅助系统，主要包括输煤系统，除灰系统，化水系统，水 工系统等。输煤系统应人工当场操作监控，可以减少岗位人员，降低工人的劳 动强度，从而避免一些不必要的职业病发生，而且会使各岗位联系紧密，这样 设备能尽可能的达到合理安全运行。因此这些辅助车间和电力系统，以及远 动和网络控制应遵循统一设计原则，统一监控主、备选型，统一设计标准，提 高自动化水平，实现全ＣＲＴ监控，提高运行安全效率和经济效益。要将电气控 制系统有效的纳入ＣＣＳ控制，以做到分散分层布置，一般应配有间隔层、通讯 管理层和站控层，并方便与ＤＣＳ进行通讯信息交流。因此，单元机组监控系统 要按功能分散和物理分散的原则进行设计，电子设备间尽可能分散布置，采 取小集控室。发电机系统和主厂房的厂用电系统要纳入ＤＣＳ，提高全厂自动 化水平，实现全厂监控和管理信息系统网络化。 ２．２火力发电厂电气系统的抗干扰问题 多点接地引起的电位差、分布电容引起的耦合效应和电源系统都会对电 气设备的工作产生干扰。还有大功率电气设备和输电线路造成的电磁场及通 信发射的无线电波，雷击、温度、湿度等都会对电气系统的安全运行产生于 扰。电磁场会干扰变送器的正常工作，导致显示器画面不稳、颜色不纯，破坏 计算机的磁盘内存存储内容，造成ＤＣＳ瘫痪。在电气系统设计中采取消除干 扰源，切换干扰传播途经是抗干扰技术中最为有效的办法。将ＤＣＳ设备与磁 场隔离能消除电磁干扰，用铁皮柜将ＥＣＳ系统屏蔽以增强其抗磁场干扰的能 力，用屏蔽电缆传输且要求屏蔽电缆只在机柜～端接地的方法防止线路的传 送干扰，用隔离变压器分别使ＤＣＳ接地与动力强电系统接地相对，以消 除供电回路模干扰，电网进入的高次谐波可用电源低通滤波系统消除。 ３．火力发电厂电气一次设计的技术要点 ３．１发电机选择 、 对于发电机的选择，主要是确定发电机的容量，要参考汽轮机的容量来 选择发电机的容量，确保两者的相互协调和匹配。在选择中，需要坚持几个基 本原则：首先，在功率因数以及电压额定的情况下，要确保发电机的额定容量 与汽轮机额定出力相互配合；然后，要确保发电机与汽轮机的最大连续容量 相互配合；最后，要确保发电机冷却器的进水温度与汽轮机的冷却水温度相 同。该发电厂选择的是４组３００ＭＷ的发电机组。 ３．２主变压器选择 一般来说，主变压器需要与机组容量相匹配，若机组容量为３００ＭＷ，则选 择三相变压器，这也是该发电厂在电气一次设计中的最终选择；若机组容量 为６００ＭＷ，则应该结合变压器的制造条件和运输条件，选择单相或者三相变 压器；若机组容量为１０００ＭＷ，则应该选择单相变压器。对于单相变压器，其备 用相的配置也存在一定的差异：若机组为１台或者２台，则不需要考虑备用相； 若机组在两台以上，则可以配最一台备用相。同时，主变压器与发电机的连接 方式同样会影响其选择的结果。例如，当两者之间采用单元连接时，主变压器 的容量应该为发电机的最大连续容量减去一台常用工作变压器的计算负荷。 ３．３电气主接线设计 对于３３０—５００ｋＶ的配电设备而言，在进行电气主接线的设计时，不仅需 要考虑接线方式对于电气系统整体稳定性和可靠性的影响，还需要分析其在 电厂建设中的经济性和可行性。其基本的接线原则包括以下几点： １）若进出线回路小于六回，在满足系统稳定性和可靠性要求的前提下， 可以采用双母线的接线方式； ２）若进出线回路在六回以上，同时配电设备在电气系统中起着关键性的 作用，则应该使用半断路器进行接线； ３）若电厂机组数量相对较多，同时进出线回路数量较少，在进出线回路 大于六回且两者比例约为２：１的情况下，可以采用４／３的接线方式进行接线。 对于２２０ｋＶ配电设备而言，可以采用双母线单分段接线或者双母线双分段 接线的方式，同样需要遵循一定的原则，即在电厂总装机等于或大于三台的情 况下，在对接线方式进行选择时，应该充分考虑电力系统的稳定性以及供电的 可靠性。如果电力系统中存在某一台断路器故障或者拒动的情况，则需要在确 保电力系统稳定性和供电可靠性的前提下，充分考虑允许切除的机组数量以及 相应的回路数量，进而对接线方式进行确定。对于总容量在５０００—１００００ＭＷ的 电力系统，如果存在三台机组，则应该选择双母线单分段的接线方式，如果存在 四台机组，在应该采用双母线双分段的接线方式。对于总容量大于１００００ＭＷ的 电力系统，若机组数量大于４台，同样采用双母线双分段接线。 ３．４电缆选择 电缆的选择对于电力系统的安全是十分重要的，同时也在一定程度上影 响着电力系统的经济效益。对于发电厂电气系统而言，在一些关键性场所或 者易燃易爆的场所，如主厂房、燃油供应室、输煤厂等，应该选择ｃ类阻燃电 缆；而对于电气系统中的消防系统、报警系统、应急系统等，则应该采用动力 电缆，这些系统的控制电缆要选择耐火电缆。在对电缆进行选择时，还需要根 据实际需求进行分析，例如，对于控制电缆以及相对重要的回路电缆，应该采 用铜芯电缆，而如果是连接计算机等设备的控制电缆，还必须是屏蔽电缆，以 减少谐波等因素对于设备运行的干扰。另外，电缆所处的环境同样是影响电 缆选择的关键因素。在一２Ｏ℃以下，应该按照低温环境以及绝缘类型的具体要 求，选择交联聚乙烯、聚乙烯等绝缘电，；在６０—１００℃的高温环境下，应该选择 耐高温电缆；若环境温度超过１００℃，需要选择矿物质绝缘电缆。根据不同的 工作环境，还必须做好电缆的敷设工作。例如，环境中存在腐蚀性因素，应该 采用桥架敷设，其他区域则采用镀锌钢桥架，在辐射时，要将控制电缆和动力 电缆分开，以免相互影响。 ３．５短路电流计算 电气设备的选择和校验、机电保护装置的整定、限流设备的选择、主线方 案的确定，都需要对短路电流进行计算。计算短路电流时，应该选择合适的短 路点，同时选择标准化的测量仪器，要避免短路电流直接流过测量仪器，以免 造成仪器的损坏。一般来说，可以使用电流互感器对进出线柜、计量柜的短路 电流进行计算。 ４．结语 总而言之，在火力发电厂的电气系统中，电气一次设计是十分重要的，直 接影响着发电厂的发电效率。相关技术人员在对电气一次系统进行设计时， 要做好设备、接线方式、电缆等的选择和配置，确保其作用的充分发挥，保障 发电厂电力系统运行的安全性和稳定性，提升发电厂的经济效益。 参考文献： ｌ１陈庭火力发电厂电气一次系统的设计总结｝１Ｊ生分析册．中国高新技术企业，２０１２（８）． ［２】王克东．火力发电厂电气一次设计探究卟科技信息，２０１１（１６）． ‘３６９・
