火力发电厂电气一次设计的技术要点研究

刘向东

摘 要：电力系统的一个重要构成部分就是发电厂，它关系到电力设施的一系列输电安全牢靠性、运行灵活性和经济性。电气一次接线是火力发电厂整个电气系统的重要组成部分。因此，对其进行科学、合理的设计，对提高电厂的发电效果、经济效果，增强竞争力等方面十分有利。本文对于火力发电厂电气一次设计的一系列有关弊端与缺陷进行了剖析和概括归纳，讲述分析了这里面很多相关的技术重心，希望能够给电气设计的有关工作的实施提供些许借鉴。

关键词：火力发电厂;电气一次设计;变压器;电缆

引言：

至今为止，火力发电厂作为电力能源的重要制作单位，肯定是要消耗燃烧不计其数的煤矿来实现整个电力生产的步骤。然而目前各种高科技设施再加上成熟手段方法的接连使用，外加上科技手段和水平的大幅提高，电气系统是否具有科学性必然牵扯到所有电厂是否有较高的工作效能，而发电厂电气一次设计是否合理等将直接影响到整个发电厂的发电效率以及运行模式，下面将对其设计技术要点，包括：电气主接线方式选择、变压器容量选型、电缆敷设以及电气设备的布局逐一探讨。

1电气主接线

众所周知，发电厂电气设计的重要部位就是电气主接线，而且其也是电力系统的构成组件之一。主接线形式的选择与电力系统紧密相关，并且对下一步开展的配电装置选型、布置、继电保护的选择都有深远影响。因此，设计人员应具体分析相关影响因素，最大程度地考虑系统规划、系统短路容量等要求，正确选择主接线。

35kV-220kV配电装置作为关键内容，为了充分发挥其在系统中的作用，主接线应当使用双母线。对于3220kV配电装置，可使用3/2接线。如果为330kV-500kV的装置，当进出线回路为6回及以上，最好使用3/2接线;进出线回路数少于6回，可以使用双母线接线;初期进出线回路如果是4回，也可以使用四角的接线，进出的线要使用隔离装置，布置上要考虑到远期过渡到3/2接线。

依据有关规定，在高压配电装置使用GIS时，为了方便试验和检修，气体绝缘金属封闭开关设备的母线避雷装置和电压互感装置，电缆进线间隔的避雷装置、线路电压互感装置等一定要使用相互隔离的隔离装置，隔离装置;架空进线的GIS线路间隔的避雷器和线路电压互感器应该使用外置结构。

2变压器容量选型

2.1主变容量选型

125MW级还有其他的发电机和主要变压器容量当做单元连接的情况，主要变压器容量应当按照发电机峰值连续容量减去无法被高压厂用启/备变代替高厂变算计负荷再决定[1]。

2.2高厂变及启备变容量选型

高厂变在选择容量时，应该与工艺专业积极配合，合理分配负荷，确定辅机不一定发生的峰值运行方式，考虑高压电动机厂的计算负荷和低压厂用电量计算负荷相加，在这个基础上决定变压器的台数和容量。

针对分裂变，其高、低压绕组的容量应该分别计算。如果低压绕组接相互是替代的负荷，高压绕组的容量计算只需注意运行的部分，而低压侧分裂绕组容量计算时要分别计算在内。

单元机组高厂变的低压侧容量计算时，可以把单元机组暗备用低厂压容量之和乘以0.5之后，再加上容量最大的1台低厂变的计算容量乘以0.5。这里与旧规范较大有变化，根据综合比较分析，如果按照新规范选择的低压侧容量会更经济、合理。

启备变容量的选型要结合主接线设计，根据发电机出口是否装设发电机出口断路器或者发电机出口负荷开关考虑。如果没有装设，启备变一定要大于最大的高厂变的容量;否则机组的启动电源就会按照从系统经主变倒送获得了，这时就要根据厂用电系统运行、检修需要以及机组事故停机需要，也可以考虑到设置专用的高压厂用备用变或者高压停机电源等方法。

2.3低厂变及备用变的选型

低厂变的选型原则与高厂变的大体相同。如果采用明备用低压变时，备用变的容量就要和最大一台低厂变的容量一致。明备用的低厂变的容量最好考虑10%的裕度，而暗备用的低厂变的容量选型，就应当按照负荷统计计算，也就没有必要考虑裕度了[2]。

3电缆及电缆设施

3.1电缆选型原则

考虑到如果要提升机组运行的可靠性，电厂设计的过程中就要最大程度的全部采用铜导体电缆。如果火灾概率比较高，例如：主厂房、输煤系统及其他易燃易爆场地，就应该使用阻燃电缆。外面火灾作用一段间隔后内如果依旧没有保持通电的回路，例如：消防，警报，保安电源等要使用耐火电缆。化水系统、输煤系统、燃油泵房一些重要电源的双回供电回路一起使用一个电缆通道却没有彼此阻隔时，这里的一个也要使用耐火电缆。

电缆是否需要铠装以及选用铠装层的形式，要根据敷设方式、敷设路径综合考量分析。如果铺设在桥梁等支撑相对集中的电缆可以不用外加金属层。当使用直埋敷设时，要使用外加金属层;如果有危险，就要考虑使用钢带铠装。

电缆外护套材料的选择，要全面考量敷设地区的环境温度、运行环境条件、环保要求等因素。例如：我国内蒙地区，年最低气温在-15℃以下，该地区电厂的电缆应当使用聚乙烯外护套。

3.2电缆通道及敷设方式

全厂电缆通道形式主要包括电缆沟、架空电缆桥架、电缆排管及电缆直埋。一般规划如下：主厂房区域主要使用架空电缆桥架，主厂房内热工与电气电缆通道共用;厂区电缆通道主要使用布置在综合管架上的架空电缆桥架和电缆沟敷设方式，电缆数量相对较少，并且敷设线路比较长的时候，要考虑使用电缆排管或者电缆直埋;炉后通道与主厂房之间使用架在空中的电缆桥架，固定时借用锅炉房、引风机钢架;各辅助车间内依据车间环境及建筑物结构，应当使用架空电缆桥架或者电缆沟。

根据电气配电间、电子设备间的布置，对于电缆相对集中的区域，例如：集控室、炉后综合楼等，应当考虑设置电缆夹层，电缆夹层的净高不应该小于2m。如果使用夹层敷设时，要考虑人员运维巡视通道。

3.3电缆防火设施

在电厂多台机组时，每台机组的通道要尽可能地保证独立。机组、主厂房和其他建筑驶向别处的电缆通道设防火隔墙。在电缆主通道分支处要设置防火墙或阻火段。电缆与电缆托架一定要分别使用具有防火作用的涂料、阻火包带或阻火包等。电缆敷设完成后，所有孔洞都要使用防火堵料进行阻火封堵。除此之外，电缆通道中要设置必备的火灾报警装置和自动灭火装置[3]。

4电气设备的布置要点

电气设备布置同样也是电气一次设计的重要内容，合理的电气设备布置可以对电厂运行起到积极的作用。

升压站在总平面的位置应当根据主变进线、电厂出线、全年风向以及相对冷却塔的位置综合考量确定。针对敞开式高压配电装置布置，要依据电压等级，结合现有场地，比较普通中型、分相中型、半高型、高型，选择使用经济恰当的布置方案。

主要变压器一定要放在主厂房挨着发电机出线位置，要尽可能地缩短封闭母线的长度，降低发电机出现故障的概率。高厂变启备变要放在离高压厂用配电装置挨着的地点，和高压厂用配电装置项链应当使用共箱的母线。并和低压动力中心要放靠近负荷中心位置，气体绝缘金属封闭开关设备要靠近电动机，电缆通道的布置要依托土建梁、柱，用最简短的线路从电源点到达就地设备。

结论：火电厂电气一次設计不仅直接影响到电厂的安全性、可靠性，还会影响到电厂运行灵活性和经济性。这篇文章旨在探讨论述发电厂电气一次设计，针对其相关的部分要点进行了总结分析，并指出实践过程中要选择正确的发电机和主变压器。希望这篇文章能为相关工作者提供参考，从大局出发，把握住电气一次设计的关键点。

参考文献：

[1]毕然.火力发电厂电气一次设计的技术要点分析[J].中国新技术新产品，2019（17）：78-79.

[2]王海霞.发电厂电气一次设计的技术要点分析[J].中国设备工程，2019（02）：131-132.

[3]武艳茹.火力发电厂电气一次系统的设计问题研究[J].电气技术与经济，2018，NO.2（02）：20-22.