火力发电厂电气主接线设计分析与改进

2022-09-12

一、引言

对工程建设来说, 设计是其一个主要的构成要素, 是连接先进的科学技术与生产力的纽扣, 二者相辅相成, 缺一不可。发电厂、变电站、线路以及用户这四个环节构成了电力系统。这四者之间有着密不可分的联系。首先来说变电站, 它是发电厂和用户之间的中间环节, 在电能的变化和分配方面发挥着重要作用。在当今的社会中, 任何发明都是为了满足社会发展的需求, 因此对变电站配备了一系列的优秀配件, 并且选用技术水平高的技术人员按照要求进行无失误的连接, 目的不外乎就是达到生产的需求。在具体的实际操作中, 一般来说是将变压器、断路器等其他的设备, 依据相应的步骤将其连接, 我们将之称为电气主接线。

电气主接线是一个通过高压电力线根据其性能的要求完成接收和分配电能的电路, 因此, 它也被称为一次接线或主电气系统。根据实际情况所设计的电气主接线, 对施工周期、质量、投资成本、生产运行安全和生产经济效益具有关键性的作用。在对火电厂电气部分和继电保护部分进行分析的基础上, 对火电厂的主接线进行了分析和改进。

二、传统资料分析

本文是以一座总装机容量为800 MW的4×200 MW发电厂为探究的对象, 这是一个大型的发电厂, 并且运用220 k V运输, 运输的距离相对来说比较长, 功率也比一般的发电厂要大。但是有利就会有弊端, 例如一旦断电, 冲击范围就比较大, 因此设计人员在进行设计的时候就应该考虑到各种突发情况。本文以电厂为主要的讲解对象, 从理论和实践两方面进行了分析。

三、电气主接线

变电站电气部分的一个主要的零件就是主接线, 同时它也是电力系统连接线的一个主要的构成部分, 并且是变电站电气设计的重要组成部分。它显示了变压器、线路、断路器和其他电气设备的数量、连接方法和可能的操作方法, 以达到变电站、输电和配电的目标。它的设计理念会直接地影响到整个电气设备的选择、配电装置的配置、继电器的保护和自动装置的准确, 以及电力系统的可靠、稳定、敏捷以及效益运行。

对电气主接线的设计来说, 通常分为两步进行操作:一方面是解析传统数据, 另一方面是制定主接线方案。该厂的电压等级为220千伏, 220千伏配电装置的接线方式应根据发电厂在电力系统中的情况, 负荷的大小、设备特性、周边环境和计划的电厂容量的等要求来明确具体选择。与母线连接的避雷器和变压器应使用一组隔离开关, 与发电机, 变压器引线或中性点相连的避雷器可配备隔离开关。

在对传统的数据进行分析时, 最好结合实际情况从整体考虑, 在符合科学技术发展的有效前期之下, 致力于应用先进的生产力以及科学技术, 保证电源安全以及确定安全可靠的电气主接线的连接方案。

当然, 并不是一成不变的布置可靠, 它只是相对的可靠, 在确定主接线是否安全可靠时, 发电厂和变电站系统的位置和功能是不能分开的, 因此, 除了对电厂主接线是否安全可靠进行分析外, 我们还需要对可靠性进行计算, 目的是得出明确的结果, 毕竟数据是不会骗人的。

(一) 主接线的安全性分析

由于主接线在电力系统中扮演着一个十分重要的角色, 设计人员在设计时应该进行充分的考虑, 笔者提出以下几个可能性:

(1) 在对各个线路进行检测以及维修时, 是否会影响不中断的供电。

(2) 出现线路短路、断路器以及母线故障, 还有在对其进行检测维修时, 导致对断电时间的长短不确定, 无法保证是否可以达到Ⅰ、Ⅱ类负荷对供电的要求。

(3) 发电厂是否有全厂停电的前例, 如果全厂停电是否有解决措施。

(4) 在发电厂中, 所有的大型机组无一幸免的全部被断电, 对整个电力系统产生的影响以及造成的损失。

(5) 是否安全是根据客观地衡量标准来定义的, 也就是实际情况, 所以设计人员应该结合实际的操作经验对安全性进行衡量。

(6) 电气主接线是否安全, 是根据它的其他部件在实际的操作中的情况来确定, 需要从整体出发, 进行综合性的考虑, 所以设计人员需要对其运行中的种种故障以及相应的解决措施进行考虑, 不必在出现故障时手忙脚乱, 做到未雨绸缪, 防患于未然。

(二) 主接线的灵敏性分析

主接线保护配置必须做到十分灵敏, 只有这样才能适应各种操作模式的变化, 无论在何种情况下都必须保证操作的灵敏, 以下是笔者总结的两种情况:

(1) 在发生事故, 检测以及维修时, 必须灵活地考虑机组停运或线路进行中断, 重新的对电力和负荷进行分配, 目的是满足系统的调度要求。

(2) 在不影响电网正常运行和供电的情况下, 可以及时的对断路器、母线、继电保护设备进行监测以及维修, 即使在正常的运行中。

(三) 主接线的效益性分析

在达到安全可靠的基础上, 最大可能的做到低成本, 高价值。

(1) 投资成本低。主接线应简单明了, 为断路器, 隔离开关, 电流电压互感器, 避雷器等一次设备节省成本。

(2) 由于主接线区域较小, 应为配电设备创造条件。

(3) 低功耗:主接线应为配电设备制造条件, 根据实际的情况选择变压器的型号, 避免电力的浪费, 节约能源。

四、电气主接线方案优化

为了方便对电气主接线的监测以及维修, 笔者在结合理论分析的原则上, 对该厂主要电气线路进行了优化。

(一) 主接线采用双母线接线

在通常的情况下, 220千伏的电压等级符合系统规定。然而, 由于科学技术的迅速发展, 对电网容量的影响非常大, 使之容量非常快速的增加, 南部若干地区的500千伏电网接近或超过220千伏。主接线所采用的双母线可以在电源不中断的情况之下进行检测以及维修。检测以及维修任何一条母线侧隔离开关时, 只需要断开回路中的断路器, 由另一条母线供电即可。当一条母线发生故障时, 母线上的所有负载都可以转移到另一条母线上, 并且可以迅速恢复电源供应。如果断路器由于某种原因不能工作, 则可以使用母线断路器将其退出, 或者可以使用母联断路器取代母线上任何一个断路器, 从而减少断路器故障引起的断电。

(二) 主接线发电机出线断路器方案

主发电机出线断路器具有操作灵活、发电机出现故障的时候, 不需要电源开关、切割和隔离机器等优势。然而只有少数外国公司, 例如三菱, 可以低成本生产发电机断路器, 却高价格的对其进行销售, 虽然这是一个折衷的办法, 但由于时代在进步, 科学技术在发展, 我们需要对其进行考虑以及改进。

五、结语

对发电厂来说, 电气主接线只是它的一个小零件, 但是对于电力系统来说却是缺一不可的构成部分。本文介绍了发电机, 变压器, 断路器, 隔离开关, 母线接入, 发电厂和机组容量选择, 电气设备选型, 配电设备布置等。并且指出主接线设计与电厂安全经济运行有着密切的关系。发电厂的容量越大, 系统中的电气主接线就越复杂。因此, 电厂主接线的设计应该从整体出发, 其设计必须符合电力系统的特点, 电厂负荷的规模和范围, 输出回路的可靠性要求和数量等因素来保证其安全、操作灵活, 易于维修, 经济运行, 具有长期发展前景。

摘要：科学技术的不断发展, 对火力发电厂电气主接线的设计具有较大的影响。笔者在本文中对传统的资料进行阐释, 在兼顾电气主接线设计的安全性、灵敏性以及效益性的原则上, 分析了电气主接线的主要连接方式, 并且将理论与实际情况相结合, 从实际出发, 找出最符合火力发电厂电气主接线的接线方式。这样可更好地选择合适的电气设备和继电保护装置, 以保证系统运行的安全、灵活且具有选择性。

关键词：电气主接线,电气设备,火力发电厂,设计分析,优化方案