火力发电厂电气一次设计的技术要点研究

王欣欣，王 璐

（1.河南大地电力勘察设计有限公司，河南 郑州 450000；2.河南九域博慧方舟咨询发展有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

目前，面对人们日益增长的用电需求量，火力发电厂需要改革创新电力系统，提高电力系统运行效率和质量，生产出更多高质量的电能，充分满足用电需求。电气一次设计是火力发电厂正常运行的关键之处，通过优化电气一次设计，可大幅提升发电效率和电量，保障电力系统安全稳定的运行。因此，我们需加强研究电气一次设计，不断优化完善，准确抓住设计各环节的技术要点，最大限度发挥出电气一次设计的应有优势和价值。

1 火力发电厂电气一次设计的重要性

从目前国内电力结构看，火电发电依旧占比较重，占据发电装机总容量75%以上，并且火电发电比重还在逐年上升，这也促进了我国电力工业的蓬勃发展。随着城市化进程的不断加快，各个行业和领域对电力的需求越来越大，只有增大发电量，提高发电质量，才能确保大众生活生产所需。但是，火力发电厂建设过程中存在很多限制条件，需要极高的配置灵活度。通过对火力发电厂进行电气一次设计，能够提高火力发电厂运行的稳定性，确保电力系统的安全可靠运行，保障供电质量、供电数量的显著提升[1]。此外，采取电力一次设计方式除了能够确保电力企业的安全性运行，减少安全事故，促进工作效率的提升。

2 火力发电厂的电气一次系统设计方法

2.1 正确运用线路接线技术

（1）主线和母线的连接技术。进行配电装置的电气一次设计时，主线的布置连接是非常重要的，需要根据实际使用的配电设备进行科学分析，确保结构、方式选择的合理性和匹配性。详细来说，如果配电设备等级为330kV 或500kV，进行主线、母线连接时需要统筹规划、全面设计，分析电厂整体的发电能力、需求情况，将电力系统运行的稳定性作为连接标准，为电力系统运行创造安全、可靠、稳定的工作环境。同时，进行主线、母线连接时还需要考虑到连接的经济性，尽可能优化连接方式，以最少投入获最大效益。主线、母线的连接原则如下：①在电力系统确保稳定可靠运行状态下，双母线的结构连接方式适用于设备入口、出口回路数量低于6 个的情况；②如果出入口回路数量正好为6 个，或者超过6 个，就可以将半导体断路器运用其中，高效完成主母线的连接工作；③如果火力发电厂中存在较多的出入口回路数量，进行主母线连接时就可以采用4/3的连接方式，确保满足需求。如果配电设备等级为220kV，进行主母线连接时，就需要掌握了解电厂总装机的容量，一旦火力发电厂的装机容量超过3 个，就需要将整个电力系统的稳定性纳入考虑范畴；同时，在设计双母线、双段接线方案时，必须要确保较大功率的系统运行需求得到充分满足。一般来说，双母线双接线方式可以为4 台机组的电力系统运行需求提供保障，双母线单段连接方式可以满足3 个中等电源系统的运行需求。因此，工作人员需要根据线路的具体规模、配电设备等级、工作需求合理确定主线和母线连接方式，提高连接的有效性。

（2）电气主接线技术。火力发电厂规划设计的关键环节在于电气主接线的连接方式，它会对火力发电厂运行的安全性、可靠性、经济性、维修维护的便捷性产生直接影响，也会对所接入系统的安全稳定经济运行产生相应影响，工作人员一定要引起重视。在火力发电厂中，完成电气主接线的连接工作时可采取架空线路、母线引进的方式进行，这样可以为发电设备发电过程中的稳定性提供有力保障。同时，在电气主接线连接过程中，还需要特殊处理电缆线和其他设备的接口位置，主要是在设备的入口位置安装防雷装置起到防雷效果，这样可以预防雷电天气损坏伤害电气设备和电缆线路，减少雷击事故，保障群众生命和财产安全。此外，在电气一次设计中，基于设备安装位置准确性的考虑，进行设备收纳、安装工作时，可以应用抽屉式设计方式，方便后续电气设备的安装调试、位置调整、检修维护等工作的顺利进行，确保工作效率。

2.2 合理选择主变压器与发电机

在火力发电厂运行过程中主发电机和变压器是安全运行的重要环节，正确合理选择能够确保整个发电厂运作的安全性和稳定性。因此进行电气一次设计时，还需要重点关注主变压器与发电机的选择配置，提高选择的科学性和合理性，确保他们的使用性能满足实际的运行需求。

（1）选择主变压器时，可从以下几点入手：①三相变压器适合使用于实际容量为300MW 的机组；②如果连接主变压器的机组实际容量为600MW，此种情况下变压器的选择要求更为严苛，选择时需要将电量的制造条件、运输条件纳入考虑范畴，为了确保各方条件得到充分满足就可以选择单项变压器或者三相变压器；③如果连接主变压器的机组实际容量为1000MW，三相变压器远远不能达到规定的标准要求，单相变压器则是首选项。工作人员在实际工作中，可以有效参考以上的选择方式和内容，根据机组实际容量选择合适的变压器，提高变压器选择的科学性和合理性，这样才能确保电气一次性的运行要求得到充分满足，而且能够提高运作效率，尽可能降低变压器的应用故障，确保火力发电厂的正常运行，不影响人们的正常用电需求[2]。

（2）选择发电机型号时从下面两方面考量：①需要掌握了解发电厂的额定功率和额定电压，这两个数据参数会在一定程度上限制发电机的选择性。在电气一次设计中，发电机的额定容量与发电机匹配的汽轮机输出量需要相互适应，具备较高的匹配度，这样才能满足发电机的正常运行需求。②需要对发电机与汽轮机之间连接容量的最大值进行重点关注；最后，使用单元连接方式连接主变压器与发电机时，一定要提高连接的科学性，这样即便整个电力系统处于正常运行状态且保持最大连续容量时，变压器的计算结果始终能够达到主变压器的容量要求[3]。

2.3 精准计算配电室的实际负荷

（1）配电室的负荷计算。在配电室中，随着实际电力负荷的增加所需要的电力做功也会持续上升，它们相互紧密联系呈正比关系。因此，火力发电厂电气进行一次设计时，需要重视配电室的负荷计算，科学计算配电室的实际负荷，确保计算数据的真实性和精准性，这样才能为电气一次设计提供可靠的数据参考，确保电气一次设计顺利完成。同时通过精准计算配电室的实际负荷，能够全面掌握了解整个火力发电厂的运行状况，查看它的稳定度，从而根据负荷数据组合配对电气设计的相关数据，选择最佳组合方式，从而优化火力发电厂的工作效率，确保火力发电厂运行状态的稳定性。需要注意的是，进行配电室负荷计算时，需要反思整个火力发电厂的发电过程，了解发电所需要的能源消耗以及其他损失，以提高发电厂的发电量和发电质量为要求，以节能降耗为目标，科学开展计算工作。通过此路径优化电气一次设计，确保火力发电厂发电过程中提高资源利用率，尽可能减少能源消耗，为人们的生产生活提供较好质量的电力资源，获取客户满意度，增强火力发电厂的核心竞争力[4]。进行配电室实际的负荷计算中，计算方法分为利用系数法，二项式系数法和需要系数法等，每种计算方式都有自身的应用范围和应用优势，工作人员可以根据火力发电厂的情况合理选择，确保计算的数据与实际情况出入不大，这样才能为电气一次设计提供有效的数据支撑。

（2）无功补偿的方式。在火力发电厂运行过程中，通过引进一些先进的设计技术能够确保发电稳定性。比如将电弧炉和电动机等设备应用在火力发电厂中，可为火电厂的稳定提供有效保障，但是如果此种设备运行需要较大功率，一旦使用量过大就会显著增加整个系统的运行压力，不仅需要消耗大量的能源，还会降低整个电力设备的运行效率。而且随着时间的增加，资源环境就会面临着较大压力，对整个领域的电能使用情况带来不良影响。为了有效解决这个问题，就需要在选择使用电弧炉和电动机等设备过程中，采取无功补偿方式，通过无功补偿方式将优化设备，将电力设备的潜能全部挖掘出来，提高发电功率，确保电力资源质量满足实际需求。

2.4 选择合适的电缆及电缆敷设方式

2.4.1 电缆的选择

火力发电厂中会使用到很多电缆，这些电缆能够运输整个火力发电厂的电能，通过合理选择电缆的种类、使用性能，能够确保电能的输送效率和发电厂的供电量大大提升。因此，工作人员需要根据电缆的铺设区域选择合适的电缆，这是电气一次设计中关键的技术要点，工作人员需要提高重视度。不同的功能区域需要选择不同的电缆种类和使用功能，在选择时要谨慎，避免选择错误引发电缆火灾事故。具体来说，可从下面几个方向考虑选择：

（1）在火力发电厂中会存在一些易燃易爆区域，需要使用到大量的燃料和汽油，比如火力发电厂的主厂房和燃料的储存输送间，如果选择的电缆线阻燃性能不强，稍有不慎就会导致电缆线出现火花现象，发生火灾事故，带来一定的人员伤亡和经济损失。因此，针对易燃易爆的危险区域，需要使用阻燃性能优异的C 类电缆线，将电缆火花的发生区域尽快阻断，确保火力发电厂生产环境的安全性，减少安全事故的发生。

（2）火力发电厂中会设计不同的动力区域，比如照明系统、火灾报警系统、消防系统等能够为发电厂提供照明支持和安全支持，保障火力发电厂的正常运行。为了确保各类系统的安全稳定运行，针对此类场所区域需要使用动力电缆。

（3）控制区域也是火力发电厂中不可或缺的场所，各种控制设备需要有效控制动力系统，这就对电缆线的耐火性提出了很高的要求，进行此区域的线路连接时需要选择耐火性能优异的电缆。

（4）火力发电厂中还存在部分特殊区域，进行电缆设计时，需要使用特殊处理的电缆，着重关注的电缆的内芯。一般来说，铜芯电缆能够确保线路的稳定性和安全性，控制区域选择防火电缆时就可以将铜芯电缆应用其中，安全保障更高。

（5）信息处理区域也是火力发电厂中的关键区域，计算机系统需要长期运行，而且，计算机存有庞大且重要的发电厂数据信息，这些数据信息的重要性不言而喻，一定保证它的安全性，避免出现丢失、泄露问题。在选择电缆时应当以铜芯电缆为主，而且具有屏蔽性，有效抵御系统本身向外辐射电磁干扰的能力料和外来电磁干扰的能力，提高通信系统区域的安全系数。

此外，环境温度会直接影响电缆的运行状态和使用寿命，如果环境温度达到60℃，选择的电缆就需要具有耐高温性质；环境温度在100℃及以上，就需要选择矿物质绝缘电缆。

2.4.2 电缆敷设

根据实际情况选择电缆敷设方式，优化电缆设计，确保电缆的正常运行。在火力发电厂的主厂房中，需要使用电缆架空的敷设方式，由于架空敷设方法不仅仅只考虑步道情况，也不需要将电缆夹层安装在配电室的下方，这样可以有效连接发电区域和电缆通道，简化电缆敷设流程，减少电缆安装数量，提高电缆敷设工作效率，确保发电区域的安全性，最大程度上降低火灾事故的发生。火力发电厂其他区域的电缆可以使用综合管架敷设方式，在敷设过程中会使用到部分辅助车辆，此部分的电缆敷设方式则需优先选择架空敷设法。电厂的集中控制室和继电保护室，通常会存在电缆聚密集在同位置的情况，由于电缆较为密集就需要在电缆敷设过程中安装设置电缆夹层，夹层的高度不能超过2m，这样才能确保电缆正常运行，有效延长电缆的使用年限。

3 结语

综上所述，火力发电厂运行中，电气一次设计会直接影响发电厂运行的安全性和供电的稳定性，而且电气一次设计质量对发电厂运行效率产生着决定性影响，也会在一定程度上影响火力发电厂的经济效益。因此，进行火力发电厂一次设计时，工作人员需要提高重视度，严格遵循各个环节的设计技术要点，提高设计质量，确保火力发电厂运行安全稳定。