摘 要:本文通过对原始资料的分析,依据电气主接线设计可靠性、灵活性、经济性原则,对电气主接线进行分析,在理论分析的基础上,提出最适合电厂情况的主接线方案,为选择最适合的电器设备及继电保护装置进行了配置及整定,从而满足可靠、灵敏、快速且有选择的要求。
【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
中图分类号:TM 21 文献标识码:A 文章编号:1 12-3191(2011)09(a)-0149-02
设计是工程建设的重要组成部分,是先进技术转化为生产力的纽带。电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要,变电站中安装有各种电气设备,并依照相应的技术要求连接起来,在生产实践中,通常把变压器、断路器等,按预期生产流程连成的电路,称为电气主接线。
电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。合理的设计对工程建设的工期、质量、投资费用以及投产的运行安全和生产的经济效益起着决定性的作用。本文从火力发电厂的电气部分及继电保护部分分析出发,对火力发电厂的主接线进行设计分析与改进。
1 原始资料分析
本文的研究对象为大型发电厂所属机组,有4×200MW机组,总装机容量为800MW,属于大型发电厂,且以220kV输送,输送距离长、功率大,一旦停电,影响范围大,所以设计时应严格要求。本文就结合发电厂实例,从理论和实践的角度,进行分析。
2 电气主接线
主接线代表了变电站电气部分主体结构,是电力系统接线的主要组成部分,是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成变电、输配电的任务。它的设计,直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。
电气主接线的具体设计步骤一般分为两步:一是分析原始资料,二是拟定主接线方案。
本厂的电压等级为220kV,对220kV配电装置的接线方式应按发电厂在电力系统中的地位,负荷情况,出线回路数、设备特点、周围环境以及发电厂的规划容量等条件确定。接在母线上的避雷器和电压互感器,用1组隔离开关,接在发电机、变压器引线或中性点上的避雷器可装设隔离开关。
在对原始资料分析的基础上,结合电气主接线的可靠性,灵活性及经济性等基本条件,综合考虑,在满足技术经济政策的前提下,力争使其技术先进,供电安全可靠,经济合理的主接线方案。发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题,主接线的设计,首先应保证其满发、满供、不积压发电能力,同时尽可能减少能量过程中的损失,以保证供电连续性。
当然,可靠性并不是绝对的,分析和评估主接线的可靠性时,不能脱离了发电厂和变电所在系统中的地位和作用,所以对发电厂主接线,除一般定性分析其可靠性外,尚需进行可靠性定时计算。
2.1 主接线的可靠性分析
主接线要考虑到几个方面的可能性。
(1)线路检修时,是否影响连续供电。
(2)线路、断路器或母线故障,以及在母线检修时,造成停电馈线停运的回路多少和停电时间的长短,能否满足Ⅰ、Ⅱ类负荷对供电的要求。
(3)发电厂有无全厂停电的可能性。
(4)大型机组全部停电,对电力系统特定运行的影响与产生的后果等因素。
(5)可靠性的客观衡量标准是运行实际,故应考虑积累的运行实践经验。
( )主接线的可靠性是它的机组或元件在运行中的可靠性、综合性,因此不仅要考虑一次设备(母线、断路器、隔离开关。互感器等)的故障率及其对供电的影响,还要考虑继电器保护等,二次设备的故障率及其对供电的影响。
2.2 主接线的灵活性分析
主接线还应具有足够的灵活性,能适应多种运行方式的变化,且在检修、事故等情况下操作方便,调度灵活,检修安全,扩建发展方便。
(1)应能灵活地切除引起机组或线路,调配电源和负荷,能满足系统在事故,检修及特殊方式下的调度要求。
(2)能方便地停运断路器,母线及继电保护设备进行安全检修时,不影响电力网的正常运行供电。
(3)应能容易地从初期过渡到最终接线,在扩建时,一次和二次设备所需改造更少。
2.3 主接线的经济性分析
在满足可靠的前提厂,尽量可能做到经济。
(1)投资省。主接线应简单清晰,以节约断路器,隔离开关电流和电压互感器,避雷器等一次设备的投资,要能使控制保护,不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资,要能限制短路电流,以便合理的选择电气设备或轻型电器。
(2)占地面积小,主接线要为配电装置创造条件,以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。
(3)电能损失小:主接线要为配电装置创造条件,经济合理地选择主变压器的形式容量和数量,避免两次变压而增加电能损失。
此外,为简化主接线,发电厂接入系统的电压等级一般不过超过两种。
3 电气主接线方案优化
为以后检修和改进,提供必要的方便,本文在理论分析的基础上,对我厂的电气主接线进行了优化方案。
3.1 主接线采用3/2接线
3/2接线最常规的布置方式为3列式布置。3列式布置具有布置紧凑、清晰、在进出线间隔较少时占地面积最省等优点。但随着电厂设计规模的增大,机组与线路的数量出现严重不匹配,出现了4进2出、 进3出等接线。如果采用常规3列式布置方式,则进出间隔的布置很难协调,不但占地面积增加,原来布置清晰的特点也不明显了。而且,由于机组增加,主厂房的长度增加,3列式布置与主厂房的长度不对应,造成主厂房A列外出线走廊布置困难等问题。特别是当工艺专业优化循环水管道,将水塔布置在A列外、或采用直接空冷的机组,在A列外布置空冷平台时,如果3/2接线采用常规3列式布置方式,将出现更多的问题。这两种布置方式的共同特点是母线在同一侧,类似于双母线布置,开关在母线的另一侧,平环布置3个断路器各占一个间隔的宽度,双列布置时,有2个断路器占一个间隔的宽度,另1个断路器占1个间隔的宽度。采用平环布置时,由于间隔拉开,与配合较好,特别当水塔布置在A列外、或直接空列外布置空冷平台时,对节省整体的厂区占地面作用。同时,平环布置时,2台断路器之间的进出线侧,当可靠性要求需要进出线倒串时,仅需要调整点,没有占地及间隔排列的变化,非常方便。
3.2 主接线采用双母线接线
一般认为,在500kV电压等级,主接线满足系统的可靠性要求。但随着电网容量加大迅速增加,在南方电网许多区域的500kV网络的近或超过50kA。有了双母线就能在检修任一母线时不中断供电。检修任一回母线侧隔离开关时仅中断该回路的供电。当任一母线故障时,该母线上所有负荷可全部转移到另一母线,迅速恢复供电。某一回路的断路器因故不能操作时可利用母联断路器使其退出,还可用母联断路器代替任一断路器运行,以缩短该回路的停电时间。采用旁母后就能在任一断路器检修时不中断该回路的供电,能满足可靠性要求。
3.3 主接线采用两级电压接入系统
接入系线方式上主接线采用两级电压接入,可兼顾近期本地负荷和远期外送负荷。且有利于启动/备用电源的引接2台机组实际为发电机变压器线路组单元接线。
3.4 主接线采用发电机出口装设断路器方案
发电机出口装设断路器,具有运行灵活、发电机故障时,无需厂用电切换、切除以及隔离机等显而易见的优点。但发电机出口断路器,目前仅STON、日本三菱等少数外国公司能够生产,价格高,这虽然是要权衡和考虑的问题,但毕竟是发展趋势,应该予以考虑和改进。
4 结语
发电厂的电气主接线,是电力系统的重要组成部分。本文从我厂的发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线之间的接入,对发电厂电气与机组容量、电气设备的选择、配电装置的布置制方式等几个方面进行了阐述和分析。明确指出了主接线设计关系到电厂的安全经济运行,也关系到整个电灵活和经济运行,电厂容量愈大,电气主接线在系统中的地响也愈大。因此,发电厂电气主接线的设计应综合电力系统的特点、电厂的性质、规模和在电力电厂所供负荷的范围、性质和出线回路数等因可靠、运行灵活、检修方便、运行经济和远景发展。
参考文献
[1] 曹海红,柴钰.电气主接线的设计[J].大众科技,2008(4).
[2] 陈尚发.大型发电厂电气主接线优化方案的研究[J].电力建设,200 (8).
[3] 任晓颖,杜怡薇.浅谈火力发电厂电气部分初步设计[J].中国高新技术企业,2008(24).
[4] 陈尚发.大型发电厂电气主接线探讨[J].中国电力,2003(1).
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发表于 2020-5-24 18:15:23
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