火力发电厂电气一次设计的技术要点

2019 No.2

Electric System电力系统

Electric Power System Equipment电力系统装备

火力发电厂电气一次设计的技术要点

郝云雷

（哈尔滨电气国际工程有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150028）

［摘 要］电厂电气一次设计的科学性直接关系着电厂未来运行的稳定性、可靠性和经济性。该文主要对发电厂电气主设备发电机、变压器及电动机的选择原则进行介绍，并对主接线的方式及厂用电接线方式进行分析研究，通过对电气系统进行优化设计，不仅可以提升运行稳定性，还能在很大程度上提升运行经济性，促进电厂的经济效益及市场竞争。

［关键词］发电厂电气 ；一次设计

［中图分类号］TM621　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）02–0017–02

Technical Key Points for Primary Electrical Design of Thermal Power Plant

Hao Yun-lei

［Abstract］The scientificity of primary electrical design of power plant is directly related to the stability, reliability and economy of future operation of power plant. This paper mainly introduces the selection principles of generators, transformers and motors in the main electrical equipment of power plants, and analyses the main wiring mode and auxiliary wiring mode. By optimizing the electrical system, not only the operation stability but also the operation economy can be improved to a great extent. Promote economic benefits and market competition of power plants.

［Keywords］power plant electrical; primary design1 引言

当前火力发电还是以燃煤发电为主要方式，因此煤炭在电力行业中拥有重要的地位。我国的电力资源基本还是燃煤发电为主，火电企业是高输能行业，同样也是高耗能行业。在新的形式下，绿色节能环保是企业发展的主题和宗旨。为完成这一目标，企业纷纷进行设备优化和产业升级。在火电厂运行中，电气运行的稳定性和经济性直接关系着电厂的经济效益，其能量损耗不仅制约着火电厂的经济效益，也影响着整个节能降耗工作的进行。目前，我国电厂电气一次设计过程中还存在诸多问题，导致实际运行时会出现电气设备不匹配的情况，最终直接影响电力运行的稳定性和经济性。2 发电机、变压器、电动机的选择

设备选型不合理是导致设备高能耗、低效率的主要问题。对设备的选型进行有效控制，需要对整个电厂运行进行全面的了解和评估，掌握实际运行的需求。例如新建电厂中发电机的选型，应结合该电厂所在电网对其发电量的当前需求，及区域电网发展前景需求，对发电机进行选型，要尽量保证发电机提供的额定电量与该电网实际需求的电量一致，否则发电机不能满负荷发电，耗能增加，效率降低。此外，选用高效发电机可以提升机组的净效率，促进电厂节能工作的进行。

变压器的经济运行方式就是在保证变压器正常工作的基础之上，充分利用各种设备的特点，实现变压器的节能效果。实际容量为300 MW以下发电机组，其主变压器一般应该选择三相式变压器；容量容量为300~600 MW的发电机组，在选择主变压器时需要考虑制造条件与运输条件等，通常选择3个单相式变压器组合或者三相式变压器；容量等于或超过1000 MW的发电机组，由于制造和运输的原因以及检修维护方便必须选用三个单相式变压器组合。对于主变压器选择应考虑其参数与发电机和所在系统匹配，如额定容量的选择应考虑发电机额定的容量，功率因数和最大运行方式，以及短路时发电机以及系统对于主变压器阻抗电压的要求等。

选择与该机组容量特点相匹配的辅机也是非常关键的工作。例如异步电动机，由于其结构简单、启动方便、运行可靠的特点得到电厂的广泛应用。但是在实际运行中发现，如果电动机的选择与主设备不匹配，选型不当而造成机组事故停机，甚至造成机组损坏的事故也时有发生。在低负荷工况运转时，会造成电机严重的损耗。过负荷运行又会造成电机过热而停机，进而发展成机组全停故障。因此，需要根据实

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际运行中的负荷状态，严格按负荷的类别对电动机进行选型，并根据实际运行工况进行调节。在选型的过程中应该保证其容量与锅炉、汽机的实际所需容量相匹配。还应保证与该机组锅炉、汽轮机、发动机的最大连续运行容量相匹配，另外，应根据电动机所处的负荷类型不同，详细查询其电气和机械参数，如震动，启动电流，启动时间，饱和倍数以及过热曲线等。电动机的合理选择，直接提升了机组运行的稳定性和经济性，间接地提升了电厂效率。3 电气一次设计主接线

3.1 主母线接线

电压等级选择一般要按电厂的容量，输电线路的远近来选择，输电容量大，距离远所选择的电压等级就越高。电厂的主母线接线方式，对于小型发电厂由于出线较少，为了节约成本一般采用单母线接线方式。对于6~10 kV出线不超过6回，35~60 kV出线不超过8回，110~220 kV出线不超过4回，一般采用单母线或单母线分段接线方式。一般情况35~60 kV出线超过8回，110 kV出线超过5回，220 kV出线超过3回，系统采用双母线接线。

3.2 电气主接线方式

发电厂的电气主接线是发电厂设计的关键部分，它标明了该电厂的规模，即总发电能力。主设备如：发电机，变压器，断路器，母线，出线等设备的数量，容量规格及主要参数，标明了该电厂主电气设备及辅助电气设备的连接方式及运行方式，直接关系到电厂运行的安全可靠性，经济性以及检修的灵活性，从而完成发电、变电安全可靠地将电能送入系统，也关系到所接入系统的稳定、可靠、及经济运行。

对于大型发电厂，容量大，供电区域广，传输距离远。为了降低线路消耗，和线路成本一般都采用超高压输电。采用330~500 kV电压等级，甚至更高如750 kV及直流输电。大都采用发电机–变压器组接线方式。由主变压器经高压侧断路器接入双母线，或由主变压器直接接入3/2断路器母线。主母线可根据实际的需要采用双母线，双母线带旁路母线，3/2断路器方式。发电机出口断路器根据接线需要可设，也可不设。

燃煤发电机组厂用电高压系统一般为6 kV或10 kV等级，母线一般单母线分A、B两段，负荷均匀分布在A、B两段上。由厂用变或启备变供电，厂用变与启备变之间应能互相快速切换，以保证事故停机或检修停机时主要辅机能正常工作，以使锅炉、汽轮机、发电机安全可靠停机。厂用高压线路一般

电力系统装备

Electric Power System EquipmentElectric System电力系统

2019年第2期

2019 No.2

基于物联网技术的虚拟电厂电力设备监测控制架构研究

马 咸

（大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂，北京 100000）

［摘 要］随着可再生能源的不断发展，电力系统需要更高的灵活性。虚拟电厂技术的提出，可以用来协调多种能源形式的电力生产，实现集中式化石能源和分布式可再生能源的混合应用，提高用户多种需求的能源梯级利用效果。该研究在分析总结现有虚拟电厂发展的基础上，研究利用物联网和云计算等技术对虚拟电厂电力生产进行监测和控制，提出一种基于TSN和NFV物联网技术的电厂控制监测架构，以实现不同能源机组的边缘控制和负荷集中调配。

；物联网 ；监测诊断 ；远程控制［关键词］虚拟电厂

［中图分类号］TM621　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）02–0018–02

Research on Monitoring and Control Architecture of Power Equipment in

Virtual Power Plant Based on Internet of Things Technology

Ma Xian

［Abstract］With the continuous development of renewable energy, power system needs more flexibility. The virtual power plant technology can be used to coordinate the power production of various forms of energy, realize the hybrid application of centralized fossil energy and Distributed Renewable energy, and improve the energy cascade utilization effect of users’multiple needs. Based on the analysis and summary of the development of existing virtual power plants, this paper studies the use of Internet of Things and cloud computing technology to monitor and control the power production of virtual power plants. A power plant control monitoring framework based on TSN and NFV Internet of Things technology is proposed to achieve the edge control of different energy units and centralized load allocation.

［Keywords］virtual power plant; Internet of things; monitoring and diagnosis; remote control1 绪论

随着化石燃料的迅速枯竭，大气污染减排的压力不断增大，综合开发利用可再生能源（renewable energy sources，RES）如光伏发电（photovoltaic generation，PV）和风力发电已成为能源革命的重要趋势。然而可再生能源的电力生产与电力需求市场的不匹配将会导致电力供需的失衡，为电力生产和电力传输配给带来负担和损失[1]。虚拟电厂技术（virtual power plant，VPP）的提出，可以用来协调多种能源形式的

电力生产。通过VPP整合分布式RES、蓄能系统（storage systems，ESS）和气体燃料发电系统，实现多种能源的混合应用，提高用户多种需求的能源梯级利用效果。

物联网（Internet of things，IOT）技术主要通过设备震动、温度、压力等传感器、结合射频识别、红外感应、全球定位信息等设备，将设备与通过网络相互连接，实现远程监测、识别、定位、监视和控制的一种网络技术[2]。在电力系统变革中，物联网、云计算等技术与虚拟电厂技术融合发展具有广阔前景

采用电缆输电，为安装和维修方便，电气设备多为框架式结构，抽屉式安装模式。

对于大型燃煤发电机组，厂用电低压系统电压等级一般为0.4 kV，分动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC），由于动力中心所带专业负荷不同，每个专业都分两段，各段都带本专业的全部负荷。两段之间设有分段断路器，当某一段故障，另一段自动投入，带全部负荷，各个干式变压器的两段电源分别来自高压母线A、B两段。

电动机控制中心（MCC）电压等级一般为0.38 kV/0.22 kV。一种接线方式是不分段，即两侧电源分别来自各专业动力中心PC的两段，正常时仅保证由PC某一段电源供电，另一段电源断开。正常负荷应尽量均匀分布在PC两段上。当工作电源故障时另一段电源的断路器投入，原工作电源断开。另一种接线方式：MCC分为两段，两段之间设有分段断路器，两段电源分别来自PC的两段，当MCC某一段故障时，分段断路器投入，两段负荷由一侧PC电源供电。厂用低压线路一般采用电缆输电，为安装和维修方便，电气设备多为框架式结构，抽屉式安装模式。这种方式对大型发电机组的厂用电系统虽说结构复杂，造价高，但是对机组的安全可靠运行是非常有利的，大大降低机组的故障停机率，提高了效率。

为了保证线路运行的安全稳定性和经济性，还应考虑恶劣天气下电气设备的正常运行，需要设置合适的防雷接地设

备，避雷装置应安装在设备的进口位置。4 精确的计算厂用电负荷

在实际运行中，电厂的厂用电负荷与相关的电力设备做功成正比，所需设备做功能力越大，所需电力负荷也越大，因此，在进行电气一次设计时，对厂用配电设备负荷量要进行详细科学的计算，最终通过合理的配置厂用电设备，达到优化运行的目标，降低厂用电率，提高了机组的净效率。在此过程中，电厂还能很大程度上完成节能目标，提升电力资源的质量，提升电厂的经济性和市场竞争力。5 结语

电气一次设计的合理性及一次设备选型的精确性不仅可以提升电厂的运行管理水平，还能在很大的程度上提升电厂的经济性。通过对电气一次设计中的技术要点和注意事项分析探究，可以达到优化电气系统和电气设备的目的，最终提升电厂安全稳定运行。另外，火电厂的运行是一个高耗能的过程，进行针对性的研究和改革，可以提高电厂的效率。电气设备的运行优化可以在很大程度上促进电厂的节能工作，促进电厂更好地发展。

参考文献

[1] 黎远思.浅析火力发电厂电气主接线设计要点与改进方法[J].企业技术开发，2016，35（25）：50-52.

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