垃圾焚烧发电项目电气设计案例分析

Applications 创新应用
集成电路应用 第 38 卷 第 4 期（总第 331 期）2021 年 4 月 45
括：35kV配电装置系统、发电机及其出线系统、主变升压系统、停机/检修电源系统、高低压厂用电系统、直流和UPS系统、控制保护测量及自动装置、过电压保护及接地系统、照明及检修系统、电缆及其构筑物系统、厂内通信系统等。

所有电气设计均遵循现行有关国家及行业标准、规程和规范。

2 电气设计原则
本项目电气部分设计依据国家经济建设相关技术规定、标准，并结合工程实际情况，除了满足供电可靠、调度灵活及达到各项技术要求的前提下，在设计中考虑远景运行、维护方便，兼顾经济性原则，节省投资，实现设备元件和设计先进性及可靠性等目标。

同时，在设计中，全面考虑对原始资料的分析和总结，即工程情况、电力系统情况、负荷情况、环境条件及设备制备情况等，根据垃圾焚烧发电类型，设计规划容量和单机容量及台数，以此确定最大负荷利用小时数；电力系统考虑近期及远景发展规划，本项目在电力系统中的位置及作用，以及与电力系统连接方式；设计中以负荷性质、输电电压等级、出现回路数及输送容量等为参考依据，并综合分析当地温度、湿度、地质等，选用质量、性能、价格最优的电气设备，从而遵循可靠、先进、适用、经济和美观的原则。

0 引言
通常我国主要采用填埋的方式对垃圾进行处理，但随着每天制造的垃圾因人口增多及城市规模的扩大而不断增长，垃圾填埋方式已经不能成为长久之计，垃圾处理日益严峻。

因此，为了改变垃圾处理方式，达到节约土地资源，从本质上解决垃圾围城的问题，垃圾焚烧发电逐步成为处理垃圾和危险废物的主流技术。

通过这种方式可以实现垃圾处理无害化、减量化和资源化的目标。

但由于我国生活垃圾焚烧技术的研究和应用起步较晚，需要不断积累及总结垃圾焚烧发电的研发实践，了解现代垃圾焚烧发电电能生产过程及特点，掌握发电厂电气主系统的设计方法，才能使项目成果更加实用化，使垃圾焚烧发电技术应用更加稳定、成熟。

1 项目概况
某地电力系统发展规划，拟新建一所垃圾焚烧发电厂，该城市生活垃圾焚烧发电项目地距市区约30km，紧邻当地北城生活垃圾处理厂。

其主要功能为高温无害焚烧城区部分区域城市生活垃圾，并利用垃圾焚烧过程中产生的热能进行发电，所发电力在地区电网内就地消化。

该垃圾焚烧发电项目电气部分设计范围主要包
作者简介：邱海豹，上海酷能工程咨询有限公司，研究方向：电气工程。

收稿日期：2021-03-03，修回日期：2021-03-23。

摘要：分析表明，生活垃圾焚烧处理的突出优点是垃圾减量效果好，焚烧后的残渣体积可减少80%以上，重量减少70%~80%。

基于高效、经济的垃圾焚烧发电产业蓬勃发展的背景，以某垃圾焚烧发电项目原始资料为例，阐述设计方案，垃圾焚烧发电项目的电气工程设计要点。

关键词：电气工程，垃圾焚烧，负荷设计。

中图分类号：TM619 文章编号：1674-2583(2021)04-0045-03DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2021.04.015
中文引用格式：邱海豹.垃圾焚烧发电项目电气设计案例分析[J].集成电路应用, 2021, 38(04): 45-47.
垃圾焚烧发电项目电气设计案例分析
邱海豹
（上海酷能工程咨询有限公司，上海 200063）
Abstract — The analysis shows that the outstanding advantage of MSW incineration is good waste reduction effect, the volume of residue after incineration can be reduced by more than 80%, and the weight can be reduced by 70% ~ 80%. Based on the background of the vigorous development of efficient and economic waste incineration power generation industry, taking the original data of a waste incineration power generation project as an example, this paper expounds the design scheme and the electrical engineering design points of the waste incineration power generation project. Index Terms — electrical engineering, waste incineration, load design.
Case Study on Electrical Design of Waste Incineration Power Generation Project
QIU Haibao
( Shanghai Cooneng Engineering Consulting Co., Ltd., Shanghai 200063, China. )
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集成电路应用 第 38 卷 第 4 期（总第 331 期）2021 年 4 月 47
定功率10MW，额定电压均为10.5kV，额定功率因数0.8（滞后），空冷，效率不低于97%。

励磁系统主要由励磁电源变压器，三相全控桥式整流装置，灭磁及转子过压保护装置，起励装置，微机型自动、手动励磁调节器装置组成。

所有设备均装配、接线并装于刚性的、独立的励磁屏内。

发电机的主变压器选用S11-28000/35，28 000kVA，38.5±2×2.5%/10.5kV，YNd11，U＝8%，低损耗双绕组、铜线圈、油浸自冷无载调压变压器。

此外，由于35kV系统的短路电流限制在25kA内；380V 系统的短路电流限制在50kA内；以及10kV系统的短路电流限制在31.5kA内，为了将故障率降低，提高稳定性，且断路器的直流分量百分数不小于40%，本设计在中压断路器的选择上采用合资或进口电气器件。

3.4厂用电系统设计
厂用电系统设计应考虑到项目发展规划，其接线设计应满足运行、检修及施工的要求，在对新技术和新设备的选用上既要积极，又应慎重，采用成熟的技术设备，以确保机组运行安全、经济。

（1）厂用负荷供电要有可靠的工作电源，并配备可靠的备用电源，以防止异常事故下实现自动切换。

本项目10kV厂用工作电源设两段母线供10kV 负荷，两段互相联络，正常运行时母联开关断开。

380V设两台2 000kVA低压厂变、一台2 000kVA备用变；其次，因本项目发电机出口装设断路器，机组启动电源从35kV配电装置经主变降压倒送至厂用电，全厂停机检修电源也可通过此路径得到，且鉴于主变制造工艺非常成熟，发生主变故障检修的概率很低，并为了达到设计经济性效果，本工程不设专用高压备用电源，
（2）为了使厂用电接线运行维护方便，根据实际情况，厂用电电压等级不宜过多，本项目厂用电电压采用10kV和380V两级。

10kV厂用系统采用消弧线圈接地系统，380V 厂用系统采用中性点直接接地系统，动力和照明等负荷共用。

发电机本身每相的对地电容取0.1μF，10kV 母线上10kV 3×240电缆长度约1 500m，3×95电缆约为1 000m，每段10kV母线上的电容电流约1.25×(0.6+1.5×2.0+1.0)＝5.75A，发电机中性点按消弧线圈接地设置，1.35×5.75×10.5× 3-1/3＝47，取63kVA。

此外，本工程200kW以上容量电动机的额定电压为10kV，其余均为380V。

汽机房、锅炉的负荷和75kW以上的辅助车间的电动机均从主厂房配电装置开关柜引接。

辅助生产设施容量为30kW以下负荷均从就近MCC的电源柜引接。

3.5 电气设备布置
正常工作和短路状态时，电气设备及电气装置载流量导体都应安全可靠运行，因此，电气设备选
择应按照正常工作条件选择设备，之后按照短路条件对其动稳定和热稳定进行校验。

（1）本工程发电机的出线设备包括发电机机端母线设备柜、发电机出线柜等，就地布置在发电机旁。

发电机出线采用10kV电缆。

35kV系统采用线变组接线，因电厂不属于污秽严重等级区，结合本工程实际，35kV采用屋内配电柜。

主变容量按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷选择，且变压器绕组的温升不超过65K。

10kV厂用段开关柜，#1、#2厂变及备用变及其配电盘布置在电控楼0.000m层配电间内。

保护屏及热控专业控制盘布置在7m层。

（2）合理的确定发电厂内装设的避雷器的位置、数量、类型和参数是对入侵波过电压保护的主要措施。

本工程为限制雷电入侵波等产生的过电压危害将装设避雷器，避雷器选用氧化锌避雷器。

在35kV出线端处装设一组避雷器，在发电机出线侧装设避雷器。

为防止直击雷产生的过电压危害，在主厂房及有关建筑物顶上装设避雷针或避雷带。

此外，本工程设置了由水平接地体和垂直接地极组成的接地网。

主接地线暂采用60×8热镀锌扁钢，垂直接地极暂采用φ60，3.5×2 500热浸镀锌钢管及管帽等。

接地电阻按不大于0.5Ω考虑。

4 结语
垃圾焚烧发电技术日益成熟，解决了人口急剧增长造成的垃圾处理设施严重不足的问题。

垃圾焚烧发电项目在设计上应充分结合建设及运行经验，对设计中的各种细节不断更新调整，并将智能化融入电气设计中，才能使设计成果满足实际需求，提高整个项目设计效率。

本文依据垃圾焚烧发电项目电气设计相关技术规范，对电气主接线、短路电流计算、设备选型、电气设备布置等方面进行了详述，通过对本项目电气系统的合理设计，使得后期项目发电运行安全、可靠，实现了垃圾焚烧能源化、资源化利用。

本工程建成投产后，不仅使当地城市生活垃圾得到减量化和无害化处理，另一方面垃圾焚烧所发电力对优化区域电网电源结构及电网供电可靠性起到了一定作用，达到了社会与经济双重效益。

参考文献
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