火力發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)分析與改進(jìn)

1、火力發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)分析與改進(jìn)摘要:本文通過(guò)對(duì)原始資料的分析，依據(jù)電氣主接線設(shè)計(jì)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性原則，對(duì)電氣主接線進(jìn)行分析，在理論分析的基礎(chǔ)上，提出最適合電廠情況的主接線方案，為選擇最適合的電器設(shè)備及繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了配置及整定，從而滿足可靠、靈敏、快速且有選擇的要求。關(guān)鍵詞：電氣主接線電氣設(shè)備火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)分析優(yōu)化方案設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的重要組成部分，是先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶。電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設(shè)備，并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來(lái)在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常把變壓器、斷

2、路器等，按預(yù)期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。合理的設(shè)計(jì)對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用以及投產(chǎn)的運(yùn)行安全和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益起著決定性的作用。本文從火力發(fā)電廠的電氣部分及繼電保護(hù)部分分析出發(fā)，對(duì)火力發(fā)電廠的主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)分析與改進(jìn)。1原始資料分析本文的研究對(duì)象為大型發(fā)電廠所屬機(jī)組,有4200MW機(jī)組,總裝機(jī)容量為800MW,屬于大型發(fā)電廠且以220kV輸送輸送距離長(zhǎng)、功率大，一旦停電，影響范圍大，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格要求。本文就結(jié)合發(fā)電廠實(shí)例，從理論和實(shí)踐的角度，進(jìn)

3、行分析。2電氣主接線主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟一般分為兩步：一是分析原始資料，二是擬定主接線方案。本廠的電壓等級(jí)為220kV,對(duì)220kV配電裝置的接線方式應(yīng)按發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位，負(fù)荷情況，出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)、周圍環(huán)境以及發(fā)電廠的規(guī)劃容量等條件確定。接在母線上的避雷器和電壓

4、互感器，用1組隔離開關(guān)，接在發(fā)電機(jī)、變壓器引線或中性點(diǎn)上的避雷器可裝設(shè)隔離開關(guān)。在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合電氣主接線的可靠性，靈活性及經(jīng)濟(jì)性等基本條件，綜合考慮，在滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)，供電安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的主接線方案。發(fā)電、供電可靠性是發(fā)電廠生產(chǎn)的首要問(wèn)題，主接線的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)保證其滿發(fā)、滿供、不積壓發(fā)電能力，同時(shí)盡可能減少能量過(guò)程中的損失，以保證供電連續(xù)性。當(dāng)然,可靠性并不是絕對(duì)的，分析和評(píng)估主接線的可靠性時(shí)，不能脫離了發(fā)電廠和變電所在系統(tǒng)中的地位和作用，所以對(duì)發(fā)電廠主接線：除一般定性分析其可靠性外，尚需進(jìn)行可靠性定時(shí)計(jì)算。2.1主接線的可靠性分析主接線要考慮到

5、幾個(gè)方面的可能性。線路檢修時(shí)，是否影響連續(xù)供電。線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時(shí)，造成停電饋線停運(yùn)的回路多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否滿足I、H類負(fù)荷對(duì)供電的要求。發(fā)電廠有無(wú)全廠停電的可能性。大型機(jī)組全部停電，對(duì)電力系統(tǒng)特定運(yùn)行的影響與產(chǎn)生的后果等因素?？煽啃缘目陀^衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)際，故應(yīng)考慮積累的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主接線的可靠性是它的機(jī)組或元件在運(yùn)行中的可靠性、綜合性，因此不僅要考慮一次設(shè)備(母線、斷路器、隔離開關(guān)。互感器等)的故障率及其對(duì)供電的影響，還要考慮繼電器保護(hù)等，二次設(shè)備的故障率及其對(duì)供電的影響。2.2主接線的靈活性分析主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)多種運(yùn)行方式的變化，且在檢修

6、、事故等情況下操作方便，調(diào)度靈活，檢修安全，擴(kuò)建發(fā)展方便。應(yīng)能靈活地切除引起機(jī)組或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故，檢修及特殊方式下的調(diào)度要求。能方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修時(shí)，不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行供電。應(yīng)能容易地從初期過(guò)渡到最終接線，在擴(kuò)建時(shí)，一次和二次設(shè)備所需改造更少。2.3主接線的經(jīng)濟(jì)性分析在滿足可靠的前提廠，盡量可能做到經(jīng)濟(jì)。投資省。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器，隔離開關(guān)電流和電壓互感器，避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)，不過(guò)于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資，要能限制短路電流，以便合理的選擇電氣設(shè)備或輕型電器。占地面積小，主接線要為配電

7、裝置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。電能損失小：主接線要為配電裝置創(chuàng)造條件，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的形式容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。此外,為簡(jiǎn)化主接線，發(fā)電廠接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不過(guò)超過(guò)兩種。3電氣主接線方案優(yōu)化為以后檢修和改進(jìn)，提供必要的方便，本文在理論分析的基礎(chǔ)上,對(duì)我廠的電氣主接線進(jìn)行了優(yōu)化方案。3.1主接線采用3/2接線3/2接線最常規(guī)的布置方式為3列式布置。3列式布置具有布置緊湊、清晰、在進(jìn)出線間隔較少時(shí)占地面積最省等優(yōu)點(diǎn)。但隨著電廠設(shè)計(jì)規(guī)模的增大，機(jī)組與線路的數(shù)量出現(xiàn)嚴(yán)重不匹配，出現(xiàn)了4進(jìn)2出、6進(jìn)3出等接線。如果采用常規(guī)3列式布置方式，則進(jìn)出

8、間隔的布置很難協(xié)調(diào)，不但占地面積增加，原來(lái)布置清晰的特點(diǎn)也不明顯了。而且，由于機(jī)組增加，主廠房的長(zhǎng)度增加,3列式布置與主廠房的長(zhǎng)度不對(duì)應(yīng)，造成主廠房A列外出線走廊布置困難等問(wèn)題。特別是當(dāng)工藝專業(yè)優(yōu)化循環(huán)水管道，將水塔布置在A列外、或采用直接空冷的機(jī)組，在A列外布置空冷平臺(tái)時(shí)，如果3/2接線采用常規(guī)3列式布置方式，將出現(xiàn)更多的問(wèn)題。這兩種布置方式的共同特點(diǎn)是母線在同一側(cè)，類似于雙母線布置,開關(guān)在母線的另一側(cè)，平環(huán)布置3個(gè)斷路器各占一個(gè)間隔的寬度，雙列布置時(shí)，有2個(gè)斷路器占一個(gè)間隔的寬度，另1個(gè)斷路器占1個(gè)間隔的寬度。采用平環(huán)布置時(shí)，由于間隔拉開，與配合較好，特別當(dāng)水塔布置在A列外、或直接空列外布

9、置空冷平臺(tái)時(shí)，對(duì)節(jié)省整體的廠區(qū)占地面作用。同時(shí)，平環(huán)布置時(shí),2臺(tái)斷路器之間的進(jìn)出線側(cè)，當(dāng)可靠性要求需要進(jìn)出線倒串時(shí)，僅需要調(diào)整點(diǎn)，沒有占地及間隔排列的變化，非常方便。3.2主接線采用雙母線接線一般認(rèn)為，在500kV電壓等級(jí)，主接線滿足系統(tǒng)的可靠性要求。但隨著電網(wǎng)容量加大迅速增加，在南方電網(wǎng)許多區(qū)域的500kV網(wǎng)絡(luò)的近或超過(guò)50kA。有了雙母線就能在檢修任一母線時(shí)不中斷供電。檢修任一回母線側(cè)隔離開關(guān)時(shí)僅中斷該回路的供電。當(dāng)任一母線故障時(shí)，該母線上所有負(fù)荷可全部轉(zhuǎn)移到另一母線，迅速恢復(fù)供電。某一回路的斷路器因故不能操作時(shí)可利用母聯(lián)斷路器使其退出，還可用母聯(lián)斷路器代替任一斷路器運(yùn)行，以縮短該回路的停

10、電時(shí)間。采用旁母后就能在任一斷路器檢修時(shí)不中斷該回路的供電，能滿足可靠性要求。3.3主接線采用兩級(jí)電壓接入系統(tǒng)接入系線方式上主接線采用兩級(jí)電壓接入，可兼顧近期本地負(fù)荷和遠(yuǎn)期外送負(fù)荷。且有利于啟動(dòng)/備用電源的引接2臺(tái)機(jī)組實(shí)際為發(fā)電機(jī)變壓器線路組單元接線。3.4主接線采用發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器方案發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器，具有運(yùn)行靈活、發(fā)電機(jī)故障時(shí)，無(wú)需廠用電切換、切除以及隔離機(jī)等顯而易見的優(yōu)點(diǎn)。但發(fā)電機(jī)出口斷路器目前僅STON、日本三菱等少數(shù)外國(guó)公司能夠生產(chǎn)，價(jià)格高這雖然是要權(quán)衡和考慮的問(wèn)題，但畢竟是發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)該予以考慮和改進(jìn)。4結(jié)語(yǔ)發(fā)電廠的電氣主接線，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。本文從我廠的發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線之間的接入，對(duì)發(fā)電廠電氣與機(jī)組容量、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置制方式等幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述和分析。明確指出了主接線設(shè)計(jì)關(guān)系到電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,也關(guān)系到整個(gè)電靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電廠容量愈大，電氣主接線在系統(tǒng)中的地響也愈大。因此，發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合電力系統(tǒng)的特點(diǎn)、電廠的性質(zhì)、規(guī)模和在電力電廠所供負(fù)荷的范圍、性質(zhì)和出線回路