燃煤電廠電氣設(shè)計(jì)方案與技術(shù)要點(diǎn)燃煤電廠作為電力系統(tǒng)的核心電源點(diǎn)，其電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性直接決定機(jī)組運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及故障應(yīng)對能力。電氣設(shè)計(jì)需統(tǒng)籌發(fā)電流程的連續(xù)性、設(shè)備運(yùn)維的便捷性與電網(wǎng)并網(wǎng)的合規(guī)性，從系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃到設(shè)備選型、防護(hù)措施等維度進(jìn)行全周期設(shè)計(jì)。一、電氣設(shè)計(jì)方案的整體架構(gòu)規(guī)劃1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)與約束條件電氣設(shè)計(jì)需以“保障機(jī)組穩(wěn)定發(fā)電、廠用電可靠供應(yīng)、故障快速隔離恢復(fù)”為核心目標(biāo)，同時(shí)滿足電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)要求，并預(yù)留后期擴(kuò)建的靈活性。設(shè)計(jì)約束主要來自機(jī)組容量（如300MW、600MW等級）、電網(wǎng)接入方式（升壓站電壓等級、出線回路數(shù)）、場地條件（廠區(qū)布局、地質(zhì)參數(shù)、土壤腐蝕性）等因素。例如，沿海電廠需重點(diǎn)考慮接地網(wǎng)的防腐設(shè)計(jì)，而高海拔電廠則需關(guān)注電氣設(shè)備的絕緣裕度提升。1.2主接線系統(tǒng)設(shè)計(jì)主接線是電氣系統(tǒng)的“骨架”，需結(jié)合機(jī)組臺(tái)數(shù)、容量及電網(wǎng)角色選擇最優(yōu)形式：單元接線：單機(jī)（發(fā)電機(jī)）單變（主變壓器）的接線方式，故障影響范圍小、操作簡單，適用于600MW及以上大容量機(jī)組（如某百萬千瓦電廠采用發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線，減少母線故障風(fēng)險(xiǎn)）。擴(kuò)大單元接線：兩臺(tái)機(jī)組共用一臺(tái)主變，可降低主變投資，適用于調(diào)峰機(jī)組或機(jī)組容量較小的電廠（如兩臺(tái)300MW機(jī)組采用擴(kuò)大單元接線，兼顧經(jīng)濟(jì)性與可靠性）。升壓站接線：220kV及以上升壓站常采用雙母線分段或橋形接線，通過母線分段斷路器提高供電可靠性；110kV及以下升壓站可采用單母線分段，平衡投資與運(yùn)維復(fù)雜度。設(shè)備選型需重點(diǎn)關(guān)注：斷路器的短路電流開斷能力（需匹配系統(tǒng)最大短路容量）、隔離開關(guān)的動(dòng)熱穩(wěn)定性能、互感器的精度等級（計(jì)量用0.2S級、保護(hù)用5P級）。二、廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化廠用電系統(tǒng)是機(jī)組“心臟的供血系統(tǒng)”，需保障輔機(jī)設(shè)備的可靠供電。2.1廠用電負(fù)荷分類與供電原則廠用電負(fù)荷按重要性分為三類：Ⅰ類負(fù)荷（如給水泵、送引風(fēng)機(jī)）：需兩路獨(dú)立電源，且切換時(shí)間≤0.5s，保障機(jī)組安全停運(yùn)；Ⅱ類負(fù)荷（如輸煤皮帶、灰漿泵）：需一路工作電源+一路備用電源，故障時(shí)手動(dòng)切換；Ⅲ類負(fù)荷（如辦公照明、非生產(chǎn)輔機(jī)）：單電源供電，故障影響范圍小。供電原則采用按機(jī)組分段（如6kV廠用母線按機(jī)分段），設(shè)置高壓廠用工作段、備用段；低壓廠用系統(tǒng)采用“動(dòng)力中心（PC）+電動(dòng)機(jī)控制中心（MCC）”分級供電，減少故障蔓延（如某電廠低壓PC段故障僅影響本段MCC，避免全廠失電）。2.2廠用電源配置與切換工作電源：由發(fā)電機(jī)出口或主變低壓側(cè)引接，容量需覆蓋機(jī)組最大廠用負(fù)荷；備用電源：采用啟動(dòng)/備用變壓器（從系統(tǒng)或鄰近機(jī)組引接），或柴油發(fā)電機(jī)（應(yīng)對全廠失電，需滿足100%Ⅰ類負(fù)荷+50%Ⅱ類負(fù)荷供電）。切換邏輯需優(yōu)化：快速切換（同期條件滿足時(shí)<200ms）用于正常倒閘；殘壓切換（母線殘壓與備用電源壓差≤20%、頻差≤1.5Hz）用于故障切換，保障重要負(fù)荷不間斷供電。三、防雷接地與過電壓保護(hù)電氣系統(tǒng)需構(gòu)建“直擊雷防護(hù)+感應(yīng)雷防護(hù)+接地泄流”的立體防護(hù)體系。3.1防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)直擊雷防護(hù)：升壓站區(qū)域采用獨(dú)立避雷針（保護(hù)范圍需覆蓋主變、斷路器等設(shè)備），煙囪、輸煤棧橋等建構(gòu)筑物設(shè)置接閃帶（網(wǎng)格尺寸≤10m×10m）；感應(yīng)雷與侵入波防護(hù)：發(fā)電機(jī)出口、廠用母線加裝氧化鋅避雷器，電纜進(jìn)線終端頭處設(shè)置避雷器，與母線避雷器配合形成“保護(hù)段”，限制過電壓幅值（如220kV線路避雷器殘壓≤840kV）。3.2接地系統(tǒng)優(yōu)化接地網(wǎng)是“故障電流的泄洪道”，設(shè)計(jì)需滿足：接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)：水平接地體（銅或鍍鋅鋼）與垂直接地極（角鋼或銅棒）結(jié)合，網(wǎng)格間距5~10m，主變中性點(diǎn)、斷路器基礎(chǔ)等重點(diǎn)區(qū)域加密；接地電阻要求：大接地電流系統(tǒng)（如220kV升壓站）接地電阻≤0.5Ω；發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，接地電阻需限制故障電流≤10A。四、電氣自動(dòng)化與監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)是電氣運(yùn)行的“智慧大腦”，需實(shí)現(xiàn)“保護(hù)可靠、監(jiān)控智能、計(jì)量精準(zhǔn)”。4.1繼電保護(hù)配置發(fā)電機(jī)保護(hù)：配置差動(dòng)保護(hù)（主保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間<40ms）、定子接地保護(hù)（100%繞組覆蓋）、過負(fù)荷保護(hù)（反時(shí)限特性）；變壓器保護(hù)：差動(dòng)保護(hù)（區(qū)分勵(lì)磁涌流，采用二次諧波制動(dòng)）、瓦斯保護(hù)（輕瓦斯報(bào)警、重瓦斯跳閘）、零序保護(hù)（應(yīng)對接地故障）；線路保護(hù)：220kV及以上線路采用光纖差動(dòng)保護(hù)（動(dòng)作時(shí)間<30ms），110kV線路采用距離保護(hù)+零序保護(hù)，保障故障快速切除。4.2監(jiān)控與自動(dòng)化系統(tǒng)DCS集成監(jiān)控：分散控制系統(tǒng)（DCS）需集成電氣監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)廠用電切換、斷路器操作的遠(yuǎn)方控制，減少就地操作風(fēng)險(xiǎn)；故障錄波與計(jì)量：配置故障錄波裝置（記錄故障時(shí)電氣量變化，輔助分析），電能計(jì)量裝置需滿足貿(mào)易結(jié)算（0.2S級）與內(nèi)部考核（0.5S級）需求。五、設(shè)計(jì)常見問題與優(yōu)化策略5.1主接線可靠性與經(jīng)濟(jì)性平衡問題：過度冗余的接線（如雙母線雙分段）增加投資，或接線過簡（如單母線無分段）導(dǎo)致故障影響范圍大。優(yōu)化：結(jié)合電廠年利用小時(shí)數(shù)、機(jī)組重要性，采用“可靠性等級+投資回收期”模型。例如，基荷電廠（年利用>5000h）優(yōu)先可靠性，采用單元接線+雙母線；調(diào)峰電廠（年利用<3000h）可簡化接線，采用擴(kuò)大單元+單母線分段。5.2廠用電切換失敗的預(yù)防原因：備用電源容量不足、切換時(shí)間過長、同期條件不滿足。措施：備用變壓器容量需滿足最大廠用負(fù)荷（考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù)K=1.5~2.0）；優(yōu)化切換邏輯，采用“同期鑒定+殘壓監(jiān)測”雙判據(jù)，必要時(shí)增設(shè)快切裝置（切換時(shí)間<150ms）。5.3接地網(wǎng)腐蝕與改造問題：土壤腐蝕性強(qiáng)（如沿海電廠）導(dǎo)致接地體加速腐蝕，接地電阻超標(biāo)。優(yōu)化：采用銅質(zhì)接地體（耐腐蝕，壽命>30年），或在鍍鋅鋼接地體表面涂覆防腐涂層；定期（每5年）檢測接地電阻，腐蝕嚴(yán)重區(qū)域提前改造（如某沿海電廠每8年更換一次接地網(wǎng)，保障接地電阻≤0.5Ω）。結(jié)語燃煤電廠電氣設(shè)計(jì)需立足“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保”原則，從系統(tǒng)架構(gòu)到設(shè)備細(xì)節(jié)進(jìn)行