摘要：随着社会经济的不断发展，对电力的需求量也越来越大，而发电厂的工作压力也在不断地增加。为了能够满足当前社会对电力的需求，各种新兴的发电模式也不断地涌现出来，火力发电厂就是其中一种，而且其是当前电力供送中的主要形式。对于发电厂而言，电气一次设计与发电的效率和工作模式有着很大的关系，是非常重要的一个环节。因此，本文探讨了发电厂电气一次系统的设计与电气设备故障及其维修。
关键词：发电厂；电气一次系统设计；电气设备故障；维修；
为尽可能提升火力发电厂的运行可靠性、灵活性和经济性，在电气专业的设计工作中，设计人员需要引起高度重视，而电气一次系统接线的设计在电气设计工作中是比较重要的一个部分，切实做好电气一次系统接线的设计，能够较好提升其运行的可靠性、灵活性和经济性，也能够规避一些不当问题和事故的发生。
一、发电厂电气一次系统的设计
1.发电机的选择。在选择发电机时，首先要看发电机的存电量，同时还应该注意所选择的发电机是否与汽轮机的容量相匹配。发电机的选择一般要求如下：一是一定要保证发电机的存电量与汽轮机的容量相匹配，保证发电机工作的质量；二是要保证规定的容量与汽轮机所能承受的容量相匹配；三是确保所选择的发电机类型在进水时所能承受的温度与汽轮机在工作时的冷却水温度相等。
2.主变压器的选择。选择主变压器时需要注意：如果与主变压器相连接的机器容量为299MW时，那么就需要使用三相变压器；如果与变压器相连接的机器容量为599MW时，一般情况下需要选择三相或者单相变压器，当然也应该结合变压器的制造条件和运输条件来选择；如果与主变压器相连接的机器容量为1000MW 时，那么就需要选择单相变压器。备用相变压器的配置原则为：如果选择的是单相变压器，并且安装的机器少于2 台，这种情况就不需要考虑安装变压器；如果安装的机器多于3 台，可以考虑安装1 台备用变压器；如果附近公司配有相等参数的备用相，这种情况就不必安装备用相了。如果发电机与主变压器之间采用的是单元连接的方式，那么，发电机的最大容量减去常用变压器的计算负荷就等于所要选择的变压器的容量。
3.有关电气主接线。一是主母线的接线方式。对于电气主接线的配电装置而言，首先应该考虑的是系统的安全性和稳定性；其次，还应该考虑系统的社会经济性、送电的稳定性和是否能够稳定地运行电流。配电装置的接线原则有以下三个：①进出线的回路数如果少于6 回，那么就可以采用双母线接线的方式进行连接，当然一定要满足系统的稳定性和安全性；②进出线的回路数如果多于6 回，那么就可以用断路器的一半进行连接；③在电厂工作的机器数量较多、进出线的次数比较少的情况下，应采用“4/3”的接线方式。二是启动电源的接线方式。220kV 及以下的电压配电装置在启动电源接线后可以直接从母线上进行连接。如果其他装置的电压均低于220kV，并且电厂中没有符合此要求的电压，为了节约电能，可以以之前的电压为基础进行引接。
4.电缆的选择和敷设。一是电缆的选择。电缆分为阻燃电缆、动力电缆和耐火电缆。阻燃电缆适用于易燃、易爆的场所，比如燃油供应室、发电厂的主厂房和输煤系统厂房区域；如果双回路的通道没有采取防火措施，这种情况下可以选用耐火电缆。在选择电缆时需要特别注意回路电缆的内芯材质。比如，在耐火电缆、控制电缆、能使用计算机控制的电缆和电压数比较大的回路运行情况下，最好选用铜质电缆芯。电缆的敷设方式不同，所选用的电缆也不同。比如，对于桥架、梯架、托盘等敷设方式，可以采用非铠甲的电缆。如果环境温度在100 ℃以上，需要选择矿物质绝缘电缆进行敷设；如果周围环境温度在－20 ℃时，那么选用的敷设电缆一定要耐寒冷，且在较冷的环境下能够高质量地完成工作，在这种情况下可以选用交联聚乙烯、聚乙烯等材料的电缆，绝不能采用聚氯乙烯等材料的电缆。二是电缆的敷设。电缆的敷设方式分为多种。比如，在电厂主厂房中的电缆敷设应该选择架空敷设。这种敷设方式的特点是不需要考虑太多的因素，可以直接采用。在电厂区内一般选用的电缆敷设方式是综合管架敷设，同时，区内辅助性的车辆所选用的电缆敷设方式是管架敷设。对于具有腐蚀性的场所，在选用电缆敷设方式时应该选用桥架敷设，而在其他一些本身没有腐蚀性的场所应该采用镀锌、钢材质的电缆套管。值得注意的是，在电缆敷设时，要把动力电缆和控制电缆分开敷设。
5.电气设备的布置。在进行电气设备布置中，110～220kV屋外敞开式高压配电装置以及330～500kV敞开式高压配电装置所采用的布置方式均为中型布置。GIS采用的布置方式若是屋内布置，那么则需要布置排风口，因为室内的空气不允许再循环，因此需要排风口进行机械通风，需要注意的是在设置排风口时应将其设置在室内的上部和下部。在网络继电器室的布置过程中，为了使电缆路径达到最优化，在确定网络继电器室的布置位置与数量时就应根据容量规模进行。低压电动机控制中心（MCC）在布置时应采用分散布置的方式分布在厂房中的负荷中心处。在布置过程中如果条件允许，那么也可以将动力中心（PC）布置在主厂房中，从而就不用单独为动力中心设置配电间。另外，可以将直流系统中部分电气设备布置在蓄电池附近；而蓄电池则需要注意温度以及蓄电池室的建筑材料，应采用非燃性的材料。一些大容量、高压变压器则应布置在空冷平台下，而在空冷配电室中配置的是为空冷电动机供电的低压变压器、配电屏等设备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
二、电气设备故障及其维修
1.设备检修的重要性。在发电厂中，含有运动设备、故障录波器、就地监控设备、继电保护装置和自动装置等多种电气一次设备。做好这些设备的检修工作，才能够确保发电厂电气系统的安全、稳定运行。一直以来，发电厂电气一次设备检修人员都是按照国家规定和要求对继电保护装置、自动装置和一次回路接线进行定期检测。在实际的检测过程中，检修人员不仅需要完成设备的在线监测和诊断，还要对设备进行运行维护。具体来讲，就是对设备进行预防性检测、带电测试和管理检修，然后对检测得到的信息进行综合分析，以便根据检测信息制定相应的维护管理决策。但实际上，如果设备在两次检测之间出现了运行故障，就无法为电气系统运行提供有效保护。因此，检修人员还应该合理进行检修方法的运用，以便为电气系统的安全运行提供保障。
2.常见故障
（1）变压器。一是设备运行声音的异常故障。当电力一次设备中的变压器在运行过程中发出的声音节奏不符合正常运行声音时，就说明变压器已经发生或可能会发生异常故障。正常情况下，变压器出现声音异常的情况表现在以下几个方面。第一，变压器容量在较大的设备运行中，容易导致变压器运转负荷逐渐上升，当超出其实际运转负荷时，就会产生异常声音；第二，因变压器内部某一结构部件松动而引起的异常声音；第三，受低压线路的接地或短路影响，也会出现声音异常。因声音异常导致一次设备出现故障在电力系统中非常常见，如果设备检修人员没有及时发现声音异常，容易加剧设备受损程度，进而影响设备正常工作，甚至导致设备瘫痪。二是设备绝缘的故障问题。当变压器的运行环境过于潮湿或者通风效果不好时，变压器的绝缘部件就会受运行环境的影响而出现绝缘失效或老化的情况。如果电力一次设备的绝缘失效，就会造成严重的安全事故，危及人身安全。三是引线故障问题。变压器的引线故障主要包括引线烧断、接线柱松动等。当引线与接线柱之间发生松动，就会影响线路的连通效果，在持续的运行过程中，会导致引线断开或烧断等情况，如果没有及时处理就会引发停电事故。另外，各个引线之间的焊接效果不好，导致线路运行中各个焊接点的温度上升或出现开焊的现象，如果这些现象不能及时处理，就会造成变压器受损，进而导致其它一次设备发生古故障。
（2）断路器。断路器是电力系统最重要的开关设备，在实际使用过程中，因断路器障直流过高或过低、断路器元件接触不良、合闸接触不良等现象，都会导致断路器在与运行过程中出现故障问题。其主要包括以下几个方面。第一，受这三种因素的影响，断路器易发生误动或拒动的故障问题；第二，因某种原因致使断路器运行中出现声音异常的问题；第三，断路器在运行过程中出现过热的问题，在温度过高的情况下，易发生着火，甚至爆炸的情况。因此，针对这类故障问题，应该采取相应的解决措施，避免断路器故障影响电力系统正常运行。
3.维修
（1）变压器。首先，对于变压器运行中的异常声音，应该在设备运行前进行检查，主要检查变压器的结构部件是否出现松动的现象，确保变压器的状态良好后，才能正常运行。另外，在运行过程中，当变压器受负荷以及低压影响而出现故障问题时，应该在变压器上设置继电保护装置和控制器，避免负荷过大和低压线路的接地或短路而影响变压器正常运行。相关检修人员要提高自身责任意识，切实有效的实施各项维护检修措施。其次，当变压器的绝缘状态出现故障问题时，因检查变压器绝缘纸的含水量和变压器的邮筒化，以及老化情况，如果发生这些现象应该及时更换绝缘装置，并对各种绝缘故障问题进行试验和评估，检测影响绝缘装置的主要因素，并在日常维护检修过程中做好预防工作。
（2）断路器。在日常维护检修过程中应做好以下工作。第一，要及时清理断路器中灭弧罩内的金属颗粒或碳化物，如果灭弧罩出现破损情况，应及时更换，保证断路器正常运行；第二，检修人员要检查断路器的可动零件与其它部位的零部件是否有卡滞的现象，如出现这种现象，要及时处理；第三，检修人员要检查断路器接头处的温度变化、运行声音以及烧伤痕迹还需检查断路器接地线的完整性。
4.对气体绝缘变电站一次设备的状态检修。变电体系中的关键有些即是气体绝缘变电站，在对其进行一次设备的状况维修时要求较为严格的操作水准。电力体系对气体绝缘变电站的安全可靠性要求水平对比高，因而在进行一次设备的状况维修时，需要对气体绝缘变电站的泄露要素、湿度以及气压等状况进行检查，在检查运行状况时要求对比严格。气体绝缘变电站内的六氟化硫气体如果呈现部分放电时会反应出必定的物质，因而在检查时能够根据对其物质的检查，来剖析并判别气体绝缘变电站内是不是发作火花反常与部分放电故障，进而猜测与反应出全部气体绝缘变电站的运行状况。
综上所述，对于火电厂正常运行控制而言，相应的电气一次系统设计需要引起高度重视，这种火电厂电气一次系统的设计需要关注于整个系统的各个方面，电气主接线和厂用电接线将许多的电气元件通过各种导体联结成一个有机的整体，更是需要进行细致设计，如此也就能够有效提升其运行的可靠性、灵活性和经济性。
参考文献
[1]邵立明.电力系统接线设计原则和电气一次设计技术要点分析[J].科技与企业,2014,(15):312.
[2]于志峰.浅析电厂电气一次系统设计[J].科技与创新,2015,(15):15-16.
[3]陈晨.火力发电厂电气一次系统的设计总结性分析[J].中国高新技术企业,2015,(08):139-140.
[4]王运金.电厂电气设备故障分析及管理[J].科技传播,2015,(07):88+91.
论文作者:王庆龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
标签：变压器论文; 电缆论文; 断路器论文; 设备论文; 电气论文; 接线论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第14期论文;