关于火力发电厂的电气一次系统设计方法分析

关于火力发电厂的电气一次系统设计方法分析

摘要电是支持人们生产经营活动顺利开展的重要支柱，随着我国社会经济的飞速发展，对于电力的需求逐渐增大，极大程度上提升了电能资源生产压力。当前，我国仍以火力发电的方式为主，因此，为提升发电质量和效率，保障电力运输的稳定性，应加大对火力发电厂中电力一次系统设计的重视程度，注意设备之间的连接方式，通过引进先进电气一次系统设计理念等方式，创新火力发电程序，转变传统火电厂发电模式。本文从选择发电机、主变压器等五个方面重点分析电气一次系统设计的方式。

关键词电力一次系统；发电机；变压器；接线方式

火力发电仍是我国主要的发电方式，因此，应重视对火力发电厂的建设，电气一次系统作为发电厂运行过程中重要组成部分，不仅直接关系着发电厂工作模式，也影响着整体工作效率。工作人员需结合发电厂实际情况，创新电气一次系统的设计方式，在设计过程中必须严格遵循我国相关标准，并不断引进先进接线方式和电气设备，做好电气一次系统的日常维护，确保火力发电厂的顺利运行。

1 选择合适的发电机

一次设备是电力系统的主体，主要是指直接生产、运送、调配电能的设备[1]，发电机是其中重要组成部分，在设计电力一次系统时，应根据火力发电厂的实际供电范围，选择恰当的发电机容量，须坚持与发电厂汽轮机容量相一致的原则，具体包括以下几方面：首先，根据发电厂的额定电压、功率因数确定发电机型号与容量；其次，有机统一汽轮机额定出力能与发电机额定容量；接着，保障汽轮机最大连续容量与发电机最大连续容量相协调；最后，确保冷却器（发电机零部件）进水温度与汽轮机冷却水的温度相一致[2]。发电机的选择应同时满足以上四个原则，使其更好地运行，进而提升发电厂整体工作效率和经济效益。

2 选择恰当的主变压器

选择主变压器主要与机组容量有关，不同的机组容量，主变压器的形式也有所不同，具体包括以下三种形式，如表1所示[3]：

从表1中可知，主变压器共有两种形式，即单相变压器与三相变压器，在选择单相变压器时，应注意其备用相的设置原则：当系统中的安装机组≦2台时，可不设置备用相；当系统中的安装机组≧3台时[4]，应设置一台或一台以上的备用相，但需要注意的是，如果发电厂附近有企业所属电厂已经设置备用相（同等参数），也可以不在系统中设置备用相。

连接主变压器设备和发电机设备采取单元的方式，因此，在确定主变压器本身容量时，应注意遵循以下原则：主变压器本身容量=发电机最大连续容量-常用工作变压器计算负荷。

3 电气一次系统的主接线

电气一次系统的主接线分为主母线和备用电源两种，在设计过程中，应结合具体的配电装置，确保主接线的连接质量，包括以下几方面：

3.1 主母线具体接线方式

配电装置的电压为220kV时，可选用双母线双分段或者双母线单分段的主母线接线方式，具体的接线标准有：当火力发电厂总装机数量≧3台时[5]，设计人员应综合考虑发电厂供电范围、电力系统运行的稳定性等方面的因素，并根据系统允许范围内去除机组数量与其回路数，确定其具体的接线方式；对于大型电力系统（总容量>1000MW），机组数量≧4台时，可选择双分母双分段的接线方式；对于中型电力系统（总容量500MW——1000MW），机组数量3台—4台时，可选择双分母单分段的接线方式。

配电装置的电压为330kV—500kV时，不仅需要考虑电力系统运行的稳定性因素，还需结合系统运行灵活性、发电厂经济效益、电能输出优质可靠性等方面，具体的接线标准有：系统进出线回路数<6回，满足电能输送可靠性等多种条件前提下，可使用双母线的接线方式；系统进出线回路数≧6时，且配电装置影响着电气系统的运行，可借助一台半断路器，完成接线工作；对于机组的总数较多，但进出线回路数比较少（≧6）的情况，当两者数量成2：1时，可使用4/3的方式进行接线。

3.2 配电装置中备用电源具体接线方式

启动/备用电源的接线方式也应按照配电装置的电压确定，当配电装置电压≦220kV时，其启动/备用电源的接线可直接从配电装置母线引接；当配电装置电压为330kV或500kV，且该装置为最低一级电压时，为科学节省容量电费，其接线方式可采取降压引接。

4 选择与敷设系统电缆线

4.1 选择电缆线

电缆线共分为C类阻燃电缆、动力电缆、耐火电缆等[6]，在设计电气一次系统时，不同的电缆线应用的场所不同，具体分为以下几种，如表2所示：

此外，存储、运行的外部环境温度也会影响到电缆运行性能，因此，须结合其实际温度选择恰当的电缆类型。当外部环境的温度为60℃—100℃时，应选用耐高温型电缆；当外部环境的温度≧100℃时，应选用矿物质型绝缘电缆；当外部环境的温度≦-20℃时，应选用聚乙烯、交联聚乙烯等类型的绝缘电缆。

4.2 敷设电缆线

敷设电缆线应结合发电厂不同位置：对于主厂房而言，可选择架空敷设的方式，该种方式无须设置步道，也不需要在厂房配电室配置电缆夹层；对于厂区而言，可选择综合管架敷设的方式；对于辅助系统区域，可选择架空敷设的方式。同时对于腐蚀性较强的区域，应使用桥架的敷设方式，火力发电厂的继电保护室等区域均有多根电缆交错汇集，应合理铺设电缆夹层。此外，控制电缆、动力电缆必须分开敷设。

5 布置系统电气设备

布置系统的电气设备时，应结合具体的配电装置类型，具体而言，包括以下集中情况：（1）屋外敞开形式、电压为110kV—220kV的高压配电装置和敞开形式、电压为330kV—500kV的高压配电装置，使用中型布置方式；（2）GIS均使用屋内布置的方式，且设置排风口。

6 结束语

综上所述，电气一次系统的设计关系着火力发电厂的运行效率和资源利用率，从某种程度上而言，也影响着发电厂的经济效益。因此，在实际设计过程中，工作人员应综合考虑发电厂的实际发电量，科学选择发电机和主变压器，注意系统中的接线方式，并敷设好电缆线，确保电气一次设计的合理性，提升火力发电厂的发电效率和质量，保障电力系统的顺利运行。

参考文献

[1]徐红波，陈青.1000 MW超超临界机组带可调节级的十级回热系统设计和经济性分析[J].中国电力，2015，48（12）：74-78.

[2]朴璁.浅谈大唐鲁北发电有限责任公司火力发电厂电气一次系统的性能与设计[J].科学导报，2016，33（2）：267.

[3]岳建华，谢建民，朱延海，马天庭，胡轶群，马继明.火力发电厂给水泵再循环控制系统优化研究[J].中国电力，2014，47（9）：11-17.

[4]张海富，康静秋，张福仲等.火力发电厂脱硫烟道旁路封堵后机组可靠性研究[J].中国煤炭，2014，19（z1）：181-185，190.

[5]祁利军，王江.浅谈火电厂电气安装中二次接线工作及调试措施[J].建筑工程技术与设计，2014，21（33）：574-574.

[6]黄昌建.小型火力发电厂电气二次系统的现状及发展分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015，29（7）：257-258.