摘要：随着社会经济发展以及城市人口数量的不断增长，垃圾焚烧发电厂的每日垃圾处理量与日俱增，相应地，对发电厂电气接线的设计要求也不断提高，因此，垃圾焚烧发电厂电气主接线的设计以及发电机中性点接地方式的分析，对于相关的实践与研究均具有十分积极的作用和重要的意义。
关键词：垃圾焚烧发电厂 电气 主接线 发电机 中性点接地方式
本文以某10kV并网垃圾焚烧发电厂的工程实际为例，对其电气主接线的设计以及发电机中性点接地方式进行分析论述，以为相关实践及研究提供意见支持，进一步推动垃圾焚烧发电行业的发展。
1、垃圾焚烧发电厂电气主接线及发电机中性点接地特点分析
发电机中性点接地方式一般分为：中性点直接接地、不接地、经消弧线圈接地等几种不同的方式。一般情况下，小型垃圾焚烧发电厂的发电机组台数设置多在1至3台左右，且以10kV与35kV、110kV等多种并网电压形式为主，具体以各地区供电部门的接入系统的要求为准，因而不同容量发电机组与不同并网电压等级形式下的垃圾焚烧发电厂，其电气主接线以及发电机组中性点接地形式均具有不同的特征。但是，根据发电厂电气接线以及接地设计有关标准，对于额定电压在6.3kv及以上的电气系统，若该系统的发电机组内部出现单相接地故障并且不要求瞬时切断保护，且在中性点不接地时其单相接地故障相电容电流的最大值范围能够满足下表1所示的标准，则此时可以考虑采用发电机中性点不接地的系统设计。若故障相电容电流的最大值一旦超出下表1中的标准值，就需要采用中性点经消弧线圈接地的设计，即通过发电厂变压器中性点处安装设置消弧装置，从而实现发电机组运行接地保护。
根据上表1所示的发电机单相接地故障电容电流最大值范围要求可以看出，在发电机额定电压等级为6.3kV及以上标准的发电厂电气系统中，在发电机组内部单相接地故障时，如果要求满足瞬时切机则需要采用发电机中性点接地的措施，以通过在发电机中性点变压器二次绕组部位安装连接电阻器装置，实现对发电厂发电机组运行的接地保护，进而满足电气连接运行需求。
2、垃圾焚烧发电厂电气主接线设计与发电机中性点接地方式分析
根据上文所述，在10kv并网电压等级条件下，考虑并网变电站的电压等级的因素，故垃圾焚烧发电厂发电机出口电压大多设置为10kV，少数发电厂的发电机出口电压设置为6kV。以10kV并网电压为例，由于垃圾焚烧发电厂发电机组与并网变电站10kV电力系统采用直接联接方式，因此，需要根据并网变电站10kV电力系统接线情况，比如其系统的出线回路设置数量以及接线方式、电力系统的电容电流、接地设计等要素综合考虑之后，才能够根据并网变电站接线设计与接地方式进行发电厂发电机组接线设计与接地保护设置，以确保发电厂发电运行的安全可靠。如下图1所示，为某10kv并网电压的电厂电气主接线设计形式。
图1 10kv并网电压的电气主接线设计
值得注意的是，采用上图1所示的电气主接线设计的发电厂，其发电运行中主要安装设置有2台300t/d的机械炉排焚烧炉以及3台100t/d的干化污泥设备、2套6MW的汽轮发电机组。其中，该发电厂电气系统发电机组出口电压设置为10.5kV，采用单母线分段的主接线形式，通过在每台发电机设备中接入一段母线、每段10.5kV母线连接1回并网出线方式，与并网变电站系统的两段10kV母线连接，以构成一个完整的发电厂电气主接线配置。此外，该发电厂电气主接线中，在发电机出口部位设置有断路器，电源连接至并网变电站的两段10kv母线。此外，根据上述发电厂电气主接线的工程实际情况，由于该发电厂发电机电压回路的电流以发电机、连接导体以及电容器等设备的电流均以容性电流为主，其中，连接导体的电容电流中又包含有并网变电站10kv线路中的电容电流，因此，结合并网变电站的系统实际是一个不接地系统，且在并网10kV变电站系统的架空线路出线距离约为40km、电缆出线约为8km的实际情况下，根据10k也系统电容电流值要求，在发电机内部单相接地故障时考虑以不要求瞬时切机为主，因而在进行发电厂发电机组中性点接地方式选择时，决定采用谐振接地的中性点接地方式，以确保发电机组安全可靠运行。
此外，部分垃圾焚烧发电厂中，其并网变电站10kV系统采用谐振接地设计，而这种情况下10kv线路电容电流值相对较高，一般在几十安左右，采用经消弧线圈进行接地故障点补偿后，其残余电流仍然在5A以上，这一结果远远超出了发电机单相接地故障下电流最大值的允许值，故此时也需要通过与此10kV并网系统的发电厂发电机中性点进行谐振接地保护设计，通过设置的消弧线圈进行补偿，以满足发电机单相接地故障的电流要求。与此同时，也要注意10kV并网变电站接地设计与发电厂发电机中性点接地设计同时动作要保持协调一致。
最后，垃圾焚烧发电厂中，还存在并网变电站10kV系统的电缆的出线较多导致其电容电流数值较大的情况。此时，若并网变电站10kV系统采用小电阻接地设计，则其发电机单相接地故障时的电流值可以达到几百安。对于这种情况，即便通过消弧线圈的补偿方式也很难实现发电机单相接地故障下故障点残余电流的最大值满足相关的要求，这也是10kV并网系统的垃圾焚烧发电厂发电机中性点接地设计中需要考虑处理的情况。根据上述情况，在10kV并网系统的发电厂发电机中性点采用不接地系统的设计方案，以发电机内部单相接地故障下满足瞬时切机要求为例，并不能够满足发电机定子绕组绝缘不被损坏的要求。因此，可以通过在10kV并网系统的出线处增加隔离变压器装置，实现发电厂发电机与并网系统的隔离处理，从而减少与10kV变电站系统直接连接的发电机回路的电容电流，满足其单相接地故障下的安全稳定运行，减少对电气线路的负面影响。
3、结语
总之，本文结合工程实例，对垃圾焚烧发电厂的电气主接线设计及发电机中性点接地方式进行了分析研究，不仅为有关的实践提供了一定的意见支持，同时也为相关内容的进一步研究提供了一定的方向参考，对推动垃圾焚烧发电项目的发展具有十分积极的作用和意义。
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论文作者:施迈,麻雅靓
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/23
标签：发电厂论文; 发电机论文; 接线论文; 电流论文; 变电站论文; 电气论文; 单相论文; 《基层建设》2018年第5期论文;