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摘要：生物质电厂是我国火力电厂发展的重要方向，但生物质电厂的发展受到燃料的分布以及运输成本的影响，生物质电厂的容量一般都很小，这样在电气主接线的选择上就可以比较灵活，也可以根据具体情况做出相应的调整。本文主要是对生物质电厂电气主接线方案的设计及厂用电电压的设计做出了全面的分析研究，希望能够给同行业工作的人员提供一定价值的参考。
关键词：生物质电厂；电气主接线； 厂用电电压
1 导言
电能生产的特点是电能不能大量储存，发电、输电和用电必须在同一瞬间完成，任何一个环节出现故障都会造成供电中断，停电故障不仅给电力部门带来损失，给国民经济各部门带来损失，也可能造成人员伤亡、设备损坏、经济损失等。保证电力系统的安全可靠运行是电力生产的首要任务，作为其中一个重要环节的电气主接线，应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。
生物质能发电是利用秸秆等物质发电，我国的秸秆数量是非常庞大的，利用秸秆作为电厂燃料，这样既增加了农民的经济收入，也避免了焚烧秸秆对大气的污染。近年来我国电力供求趋紧，大气环境问题与传统能源的矛盾化，使得国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大的关注。
生物质电厂电气主接线的接线方式与其他电厂主接线的方式并不完全相同，有其自身特点，不同于燃煤电厂主接线。本文主要针对生物质电厂电气主接线的设计进行研究，为生物质电厂的设计方及运行方提供一定的价值参考。
2 生物质电厂装机规模及设计要求
生物质电厂的主要原料为秸秆，秸秆蓬松度比较强，体积远大于煤，秸秆运输一般情况下以汽车运输为主，运输费用较高，燃料效率较低，实际生产中电厂容量规模较小，通常在10~30MW范围。
目前我国生物质电厂项目建设多选择2×15MW或1×30MW次高温次高压抽凝式汽轮发电机组，且分别与75t/h与130t/h高温高压循环流化床锅炉相匹配。
生物质电厂的工艺系统主要包括秸秆、燃烧及热能回收系统（如秸秆入厂计量、装卸、储存、上料、厂内运输、炉前秸秆料仓、入炉燃烧及热能回收系统）、烟气净化处理系统、热力系统、给水排水及污水处理系统、物料管理系统、灰渣处理系统、飞灰处理系统、化学水处理系统、压缩空气系统、通风及空调系统、通讯及消防报警系统等。
生物质电厂的电气主接线不但要考虑到主接线方案的可靠性、主接线配电装置的布置、电气总平面的布局和年运行费用，还需要考虑到生物质电厂工艺系统的电负荷分布和特点等。
3 主接线设计方案研究
对于接入系统的设计，要求其输送容量满足实际生产需求，且符合电网运行现状要求。既需要对电网信息进行收集分析，并合理确定装机规模，提高接入系统设计综合效果。生物质电厂多建设在乡镇周围，而乡镇电网系统主要为10kV、35kV与110kV设备，因此在对生物质电厂接入系统进行设计时，应尽量选择用10kV、35kV与110kV网络配置，并结合经济性原则进行综合分析，提高设计效果。10kV输送容量有限，输送距离较近，所以生物质电厂送出线路均考虑采用35kV或110kV为主。
主接线的接线形式可以分为有母线和无母线两大类型。有母线的主接线使用的开关电器多，配电装置占地面积较大，投资较大；无母线的主接线使用的开关电器少，配电装置占用面积较小，投资较小。生物质电厂常用的主接线形式有：单母线接线、单母线分段接线、桥形接线、单元接线。
3.1一台机组
生物质电厂装机为一台30MW汽轮发电机组时，单元接线的方式较为合理，即发电机－变压器－线路组接线方式，直接接入35kV或110kV系统。
发电机出口设置断路器，该电厂的起动电源可由35kV或110kV系统倒送电。另外还需从厂外引接一路独立、可靠的电源作为电厂的备用电源，通常从厂外引接一路10kV电源，施工时可作为施工电源，电厂投运后作为电厂应急检修电源。电厂内厂用工作电源从发电机出口引接，备用电源则由该10kV厂外电源提供。此种主接线见图3.1a。
由于发电机和变压器不可能单独运行，故发电机出口可不设置断路器。当发电机、变压器故障时，通过断开主变压器高压侧断路器和发电机的励磁回路来切除故障电流，但作为调试发电机方便，可在出口装设一组隔离开关。该接线方式需要从厂外引接另一路独立、可靠的电源作为电厂的起动/备用电源，通常从厂外引接一路10kV电源。电厂内厂用工作电源从发电机出口引接，电厂的起动和备用电源均由该10kV回路提供。此种主接线见图3.1b。
3.2 两台机组
生物质电厂装机为2×15MW汽轮发电机组时，可采用单母线接线、单母线分段接线、桥形接线、扩大单元接线的形式。其中单母线分段接线、桥形接线为两回出线，单母线接线和扩大单元接线为一回出线。
两回出线的接入系统方案，运行更加灵活可靠，但同时电气设备数量较多、造价较高、运行相对复杂；一回出线的接入系统方案接线简单，投资较低，但运行灵活性较差。四个接线方式见下图3.2a~d。
当主接线采用单母线分段接线、桥形接线即系统有两回出线时，不考虑再单独引接起动备用电源，否则外部接入系统的电源总回路数为3回，电气设备较多，运行复杂，投资造价太高。但此时发电机出口应设置断路器，电厂的起动备用电源由35kV或110kV系统倒送，即电厂内厂用工作电源从发电机出口引接，备用电源由系统倒送电。
当主接线采用单母线接线、扩大单元接线即系统只有一回出线时，则需要考虑再单独引接一路备用电源，通常从厂外引接一路10kV电源。但此时发电机出口应设置断路器，电厂的起动电源由35kV或110kV系统倒送，备用电源由厂外10kV电源提供。单母线接线，按机组分别设有发电机-变压器单元，发电机、变压器单元检修时各机组间相互不影响；扩大单元接线，即两台发电机与一台变压器组成扩大单元，减少了变压器及其高压侧断路器的台数，相应的配电装间隔也减少，节约投资和占地，但当变压器检修时，两台发电机就必须全停。
考虑到接入系统外线的投资及电网规划，一般小型发电厂的接入系统线路多位一条线，因此生物质电厂的主接线更多地采用线变组接线、单母线接线或者扩大单元接线的方式。
4 厂用电电压设计方案研究
主要包括发电机电压与高压厂用电压两部分，从技术角度分析，一般小型空冷发电机组有两种额定电压，即6.3kV与10.5kV，均可以满足高压厂用电电压应用要求。但是在确定高压厂用电电压时，还需要兼顾经济性原因，提高综合性能。
首先，对于发电机主变压器组来说，10.5kV设备相比6.3kV设备造价相对较高，但电流较小，发电机母线选型及造价较低；其次，对于高压电动机，生物质电厂通常设有4、5台的高压电动机，如给水泵、循环水泵、引风机、一次风机等，10.5kV电动机相比6.3kV电动机造价相对较高，但电流较小，电缆选型及造价较低。最后，如果是两台机组，通常情况这两台机组高压厂可以互相作为备用，无需外部备用电源，高压厂用电的电压不受外部条件限制；但若为一台机组，厂用备用电源由外部引接一回10kV电源回路，则应充分考虑该备用回路的电压等级。若厂用电电压选择为10.5kV，相比6.3kV系统可节约一台备用变压器，且各回路的电流较小，各母线的选型和造价相对较低，此种接线方式时选择10.5kV系统更为合理。
5 结论
生物质电厂在电力生产系统中占据的地位越来越重要，为提高其生产效率，需要基于其所具有的特点，重点做好电气主接线设计，既可以满足实际生产需求，同时又综合考虑运行经济合理性，促进电厂的可持续发展。
参考文献：
[1]冯善功.生物质电厂电气主接线的选择[J].科技与企业,2014,17:314+317.
[2]荆永茂.小型生物质发电厂电气接线的讨论[J].山东电力技术,2009,04:40-42.
论文作者:程龙1,陈耀2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
标签：接线论文; 电厂论文; 母线论文; 电源论文; 系统论文; 生物论文; 发电机论文; 《电力设备》2017年第5期论文;