火力发电厂电气一次设计的技术要点分析

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【摘 要】火力发电厂在当前我国电力生产中占据着相当大的比重，其生产的稳定性直接影响着我国电力行业的稳定。在火力发电厂中，电气一次接线作为整个电气系统中的关键部分，其接线的质量对于发电厂的生产效率有着不容忽视的影响，做好电气一次系统的设计工作，是十分重要的。本文结合火力发电厂电气一次系统的实际，对设计中的技术要点进行了分析和探讨。

【关键词】火力发电厂；电气一次设计；技术要点

前言

在社会经济飞速发展的带动下，人们的生活水平日益提高，对于电力的需求也越来越大。为了满足社会对于电力的需求，各种新的发电模式不断涌现，如风力发电、水力发电、核电等，但是由于各种条件的限制，火力发电仍是我国目前主要的发电模式。在火力发电厂的电气系统中，电气一次设计直接影响着电厂的运行效率和工作模式，是电厂建设中的关键环节，应该引起相关技术人员的重视。

1 概况

火力发电厂简称火电厂，主要是利用煤炭、石油、天然气等作为燃料，对锅炉中的水进行加热，生成水蒸汽，推动汽轮机转动，然后由汽轮机带动发电机，实现电能的生产。在这个过程中能量经过了化学能热能机械能电能的转变。虽然火力发电会造成一定的环境污染，而且对于能源的利用效率相对较低，但是作为技术最为成熟的发电形式，从目前来看，在我国电力产业中仍占据着主导地位，直接影响着电力行业的稳定和发展。

火力发电厂的电气一次设计直接影响着电厂的整个电气系统，需要引起电厂管理人员和相关设计人员的重视。这里以某中型发电厂为例，对其电气一次设计中的技术要点进行简单分析。

该发电厂装机容量为4×300MW，机组年最大利用小时数Tmax为6000h，电厂生产的电能除厂用外，全部输入电力系统，厂用电率为8%，功率因素在0.9以上。在对发电厂电气系统进行建设时，需要切实做好电气一次系统的设计工作，确保发电厂的正常稳定运行。

2 火力发电厂电气一次设计的技术要点

针对该发电厂的具体情况，在电气一次设计中，技术要点主要包括：

2.1 发电机选择

对于发电机的选择，主要是确定发电机的容量，要参考汽轮机的容量来选择发电机的容量，确保两者的相互协调和匹配。在选择中，需要坚持几个基本原则：首先，在功率因数以及电压额定的情况下，要确保发电机的额定容量与汽轮机额定出力相互配合；然后，要确保发电机与汽轮机的最大连续容量相互配合；最后，要确保发电机冷却器的进水温度与汽轮机的冷却水温度相同。该发电厂选择的是4组300MW的发电机组。

2.2 主变压器选择

一般来说，主变压器需要与机组容量相匹配，若机组容量为300MW，则选择三相变压器，这也是该发电厂在电气一次设计中的最终选择；若机组容量为600MW，则应该结合变压器的制造条件和运输条件，选择单相或者三相变压器；若机组容量为1000MW，则应该选择单相变压器。对于单相变压器，其备用相的配置也存在一定的差异：若机组为1台或者2台，则不需要考虑备用相；若机组在两台以上，则可以配置一台备用相。同时，主变压器与发电机的连接方式同样会影响其选择的结果。例如，当两者之间采用单元连接时，主变压器的容量应该为发电机的最大连续容量减去一台常用工作变压器的计算负荷。

2.3 电气主接线设计

对于330-500kV的配电设备而言，在进行电气主接线的设计时，不仅需要考虑接线方式对于电气系统整体稳定性和可靠性的影响，还需要分析其在电厂建设中的经济性和可行性。其基本的接线原则包括以下几点：

（1）若进出线回路小于六回，在满足系统稳定性和可靠性要求的前提下，可以采用双母线的接线方式；

（2）若进出线回路在六回以上，同时配电设备在电气系统中起着关键性的作用，则应该使用半断路器进行接线；

（3）若电厂机组数量相对较多，同时进出线回路数量较少，在进出线回路大于六回且两者比例约为2：1的情况下，可以采用4/3的接线方式进行接线。

对于220kV配电设备而言，可以采用双母线单分段接线或者双母线双分段接线的方式，同样需要遵循一定的原则，即在电厂总装机等于或大于三台的情况下，在对接线方式进行选择时，应该充分考虑电力系统的稳定性以及供电的可靠性。如果电力系统中存在某一台断路器故障或者拒动的情况，则需要在确保电力系统稳定性和供电可靠性的前提下，充分考虑允许切除的机组数量以及相应的回路数量，进而对接线方式进行确定。对于总容量在5000-10000MW的电力系统，如果存在三台机组，则应该选择双母线单分段的接线方式，如果存在四台机组，在应该采用双母线双分段的接线方式。对于总容量大于10000MW的电力系统，若机组数量大于4台，同样采用双母线双分段接线。

2.4 电缆选择

电缆的选择对于电力系统的安全是十分重要的，同时也在一定程度上影响着电力系统的经济效益。对于发电厂电气系统而言，在一些关键性场所或者易燃易爆的场所，如主厂房、燃油供应室、输煤厂等，应该选择C类阻燃电缆；而对于电气系统中的消防系统、报警系统、应急系统等，则应该采用动力电缆，这些系统的控制电缆要选择耐火电缆。在对电缆进行选择时，还需要根据实际需求进行分析，例如，对于控制电缆以及相对重要的回路电缆，应该采用铜芯电缆，而如果是连接计算机等设备的控制电缆，还必须是屏蔽电缆，以减少谐波等因素对于设备运行的干扰。另外，电缆所处的环境同样是影响电缆选择的关键因素。在-20℃以下，应该按照低温环境以及绝缘类型的具体要求，选择交联聚乙烯、聚乙烯等绝缘电，；在60-100℃的高温环境下，应该选择耐高温电缆；若环境温度超过100℃，需要选择矿物质绝缘电缆。根据不同的工作环境，还必须做好电缆的敷设工作。例如，环境中存在腐蚀性因素，应该采用桥架敷设，其他区域则采用镀锌钢桥架，在辐射时，要将控制电缆和动力电缆分开，以免相互影响。

2.5 短路电流计算

电气设备的选择和校验、机电保护装置的整定、限流设备的选择、主线方案的确定，都需要对短路电流进行计算。计算短路电流时，应该选择合适的短路点，同时选择标准化的测量仪器，要避免短路电流直接流过测量仪器，以免造成仪器的损坏。一般来说，可以使用电流互感器对进出线柜、计量柜的短路电流进行计算。

3 结语

总而言之，在火力发电厂的电气系统中，电气一次设计是十分重要的，直接影响着发电厂的发电效率。相关技术人员在对电气一次系统进行设计时，要做好设备、接线方式、电缆等的选择和配置，确保其作用的充分发挥，保障发电厂电力系统运行的安全性和稳定性，提升发电厂的经济效益。

参考文献：

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[3]姜胜利.浅谈火力发电厂电气一次的部分设计[J].黑龙江科技信息，2010，（28）.

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