火力发电厂电气一次系统的设计总结性分析

摘要：火力发电厂是目前众多发电模式中的一种，也是当前电力供送的主要形式。对火力发电厂而言，一次接线是电气系统的重要组成部分，而接线的质量则对火电厂的发电效率与工作模式有着很大的联系。因此，进行电气一次系统的设计是非常关键的环节。文章根据现行火电厂的相关设计规定，并与历年来已投入的机组的运行情况相结合对火力发电厂电气一次系统的设计进行总结性分析。

关键词：火力发电厂；电气一次系统；设计；接线；变压器

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0139-02

随着社会经济的不断发展，对电力的需求量也越来越大，而发电厂的工作压力也在不断地增加。为了能够满足当前社会对电力的需求，各种新兴的发电模式也不断地涌现出来，火力发电厂就是其中一种，而且其是当前电力供送中的主要形式。对于发电厂而言，电气一次设计与发电的效率和工作模式有着很大的关系，是非常重要的一个环节。因此，笔者根据现行火力发电厂的相关设计规定，并与历年来已投入使用的机组进行总结性分析，对电气一次设计中的部分设备的选择及接线方式进行探讨。

1 发电机的选择

选择发电机主要是选择发电机的容量，而在选择发电机容量时需要注意的是所选择的容量必须与汽轮机的容量相协调。选择原则如下：在额定的功率因数与额定电压之下选择发动机，首先要确保其额定容量与汽轮机的额定出力能相互配合，其次要确保发电机与汽轮机之间的最大连续容量能够相互配合，最后需要确定所选择的发电机的冷却器的进水温度必须与汽轮机相应工况下的冷却水温

相同。

2 主变压器的选择

在选择主变压器时，若是与主变压器连接的机组容量为300MW，则选择三相变压器；若是与主变压器连接的机组容量为600MW，则应与运输和制造条件相结合进行选择，一般可选用三相或单相变压器；若是与主变压器连接的机组容量为1000MW，则选用单相变压器。

若是主变压器选用的是单相变压器，那么，其备用相的配置原则为：若是安装机组等于或小于两台，则不考虑配置备用相；若是安装机组大于或等于三台，那么则考虑配置一台备用相，但是，发电厂的附近有集团、公司等所属的电厂若是已经配置了相同的参数的备用相，那么，则不需要再配置备用相。

发电机和主变压器之间若是采用单元连接，那么，在选择主变压器的容量时应注意其容量应等于发电机的最大连续容量减去常用工作变压器一台的计算负荷。

3 有关电气主接线

3.1 主母线的接线方式总结

对于330～500kV的配电装置而言，其在进行接线的时候首先要考虑的是系统对稳定性与可靠性的要求，其次还需要对电厂建设的经济性、送出的可靠性以及是否能灵活运行进行考虑。330～500kV的配电装置的接线原则为：若进出线的回路数少于六回，在满足系统稳定性与可靠性要求的同时，可以采用双母线接线的方式进行接线；若进出线的回路数等于或大于六回，而且该配电装置在电气系统中起着重要作用，那么，则可以使用一台半断路器进行接线；若是电厂的机组数量较多，而其进出线的回路数较少，那么，在进出线回路数大于六回且两者的比例大约为

2∶1的情况下，可以采用4/3的接线方式进行接线。

对于220kV的配电装置而言，其接线方式可以选用双母线单分段接线或双母线双分段接线，具体接线原则为：若是发电厂中的总装机等于或大于三台，那么，在选择接线方式的时候则应该考虑电力系统对稳定性及地方供电的可靠性的要求。电力系统中若是有一台断路器发生故障或是出现拒动的情况，那么，采用何种接线方式则需要在确保系统的稳定性和地区供电的可靠性的前提下根据允许切除的机组数量与出现的回路数来进行确定。在总容量大于10000MW的大型电力系统中，其机组的数量若是超出了四台，那么，则选用双母线双分段接线。在总容量为5000～10000MW的范围内的中型电力系统中，若有三台机组则可以采用双母线单分段接线的方式进行接线，若是有四台机组则需要采用双母线双接线的方式进行接线。

3.2 启动/备用电源的接线方式

发电厂中220kV及以下的配电装置的启动/备用电源在进行接线时应直接从配电装置的母线上进行引接。若是出线电压是500kV或是330kV，并且发电厂中没有比该电压等级更低的一级电压，而为了能够节省装置容量电费，启动/备用电源的接线方式则可以从500kV或是330kV一级电压配电装置上进行降压引接。

4 电缆的选择和敷设

4.1 电缆的选择

发电厂中的主厂房、输煤场所、燃油供应室以及其他一些易燃易爆的场所所采用的电缆应为C类阻燃电缆。发电厂中的消防系统、火灾报警系统、应急照明系统、不停电电源、直流系统以及事故保安电源等所采用的电缆则应为动力电缆，而为了控制这些系统的控制电缆则应为耐火电缆。对于计算机监控、双重化继电保护等双回路合用同一通道但是双回路之间又没有采取隔离措施的情况而言，在选择电缆的时候，其中一个通道应选用耐火电缆。

在选择电缆时还应注意一部分重要回路的电缆的内芯，例如在控制电缆、耐火电缆以及3kV及其以上电力电缆等重要的回路中，所选用的电缆应为铜芯。另外，需要注意的是进入计算机的控制电缆除了需要铜芯以外，该电缆还应为屏蔽电缆。

根据电缆敷设方式的不同，所采用的电缆也有一些不同，例如应用桥架、梯架、托盘等方式进行敷设的电缆均应采用非铠甲电缆。

电缆所处环境的温度也对其有所影响，因此，在选择电缆时还需要注意其所处环境。若是电缆所处环境的温度达到了60℃，那么则应该采用耐高温电缆；若是电缆所处环境在100℃以上，那么则应该选用矿物质绝缘电缆；而若是电缆所处的环境温度在-20℃及其以下，那么选用电缆时则应该按照低温环境与绝缘类型的具体要求进行，一般可选用交联聚乙烯、聚乙烯等绝缘电缆，需要注意的是一般不适宜选用聚氯乙烯绝缘电缆。

4.2 电缆的敷设

发电厂主厂房中的电缆所采用的敷设方式一般为架空敷设，架空敷设不需要考虑步道，而且在配电室下面也不用设置电缆夹层。发电厂厂区内的电缆所采用的敷设方式应尽量为综合管架敷设，而其辅助车辆的电缆所采用的敷设方式应为架空敷设。对于集中控制室、继电保护室等这类有着多根电缆汇聚在一起的场所进行电缆敷设时均需要设置电缆夹层。具有腐蚀性的场所在进行电缆敷设时应采用桥架，而其他不带腐蚀性的区域则采用镀锌钢桥架。在进行电缆敷设时，需要注意的是必须将动力电缆和控制电缆分开敷设。

5 电气设备的布置

在进行电气设备布置中，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所采用的布置方式均为中型布置。GIS采用的布置方式若是屋内布置，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。在布置过程中如果条件允许，那么也可以将动力中心（PC）布置在主厂房中，从而就不用单独为动力中心设置配电间。

另外，可以将直流系统中部分电气设备布置在蓄电池附近；而蓄电池则需要注意温度以及蓄电池室的建筑材料，应采用非燃性的材料。一些大容量、高压变压器则应布置在空冷平台下，而在空冷配电室中配置的是为空冷电动机供电的低压变压器、配电屏等设备。

6 结语

发电厂中的电气一次设计与发电厂的发电效率等息息相关，而在设计过程中应如何选择设备，如何选择接线方式，如何选择电缆以及进行电缆的辐射，照明应如何设计才更高效节能等均非常重要。笔者则对火电厂电气二次系统的部分设计进行了总结性的分析，希望对相关人士有所帮助。

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