摘要：发电厂的电气一次设计要与发电厂的设备相适应，其管理控制和保护需要以国家提出的节能环保政策为基础，保证经济运行的便捷性和科学合理化。严格设计，确保符合电力行业标准要求。
关键词:发电厂；电气一次设计；技术
在社会经济发展进程不断推进的基础上，社会各类生产活动也在不断涌现，各类能源的需求量也在不断增多，在进入现代化之后，无论人们是生活还是工作，都离不开电力能源的支持。由于生产需求较大，为电力能源的稳定发展带来一定的压力。在当前发展局面下，想要实现电力能源的有效供配，首先必须从发电能效方面入手，对发电技术展开深入研究，不断优化发电系统的设计方案。
1 电气一次系统的设计研究
1.1 设备选择方案设计
1.1.1 短路电流
从以往的电气一次系统运行情况来看，对其运行质量产生影响的因素有很多，其中电气设备的合理选型对系统运行效率具有直接影响。而针对电气设备的选择需要依据实际系统运行中的短路电流进行确定，只有保证短路电流的正确计算才能实现对电气一次系统运行质量的控制。除此之外，对电气设备的选择和应用还关系到系统的稳定运行以及系统运行中的成本投入。而短路电流计算作为电气设备选择的重要依据，在工程中短路电流计算时，需要将发电厂的发电系统作为独立的系统来分析，对于其中重要的组成元件进行设计优化，正确选择电气设备以便减少短路时所造成的损失。短路电流指的是在电气系统内部相与相之间或者相与地（或中性线）之间发生短路时流过非常大的电流，进而损坏电气设备甚至引起火灾。在发电厂的箱式变低压侧中，相对电网系统的变压器低压侧来说，所产生的阻抗相对较大，在发生短路故障之后，变压器的端电压下降情况并不明显。因此对于风电机组来说，在发生短路故障之后，对保护短路装置的灵敏性要求会受到一定的影响，进而对设备的选型工作带来影响。为此，在对电气设备进行选型时，需要针对电气系统的阻抗能力进行分析，进而保证对电气设备的正确运行。
1.1.2 选择箱式变压器
为了降低发电厂发电过程中所消耗的电能，需要对风电机进行合理设置，降低机组运行过程中，由于输电线路过长所引发的电能损耗问题。此时就突出了风机箱式变位置确认的重要性，既要保证风电发电系统的高效运行，各个机组之间不发生干扰作用，又要尽量缩短各个风机箱式变之间的距离。同时，风机箱式变的合理设置，还能减少电缆长度，降低成本投入，对发电厂的经济效益具有积极作用。另外，为了避免短路问题的发生，还需要对短路阻抗能力进行有效确认，使其能够充分发挥自身职能，保证发电系统的正常运行。
1.1.3 选择断路器
对于断路器的选择，同样需要考虑到短路电流的影响，通过开断、过流承载实现电力系统的安全运行。断路器的选择同时需要满足发电厂的发电系统要求，提高可靠性使其为发电厂的安全运行、经济效益提供保障。在对断路器设备进行选择时，需要从多个方面入手，针对电压、电流、机械荷载以及绝缘性能等参数进行全面分析之后，同时考虑到环境因素，方可实现对断路器的正确选择。断路器在使用的过程中，会接受来自系统内部的故障信号，并且做出跳闸响应，进行实现对发电系统的有效保护。
1.1.4 选择电力电缆
实际应用中，单根电缆需要具有较大的电流承载力，由于多种因素都会对载流量产生影响，不同的敷设方案产生的载流量也不尽相同，因而需要结合工程实际运行情况，合理设置电缆敷设方案。
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1.2 照明系统设计
在发电厂电气照明系统设计中，需要严格按照照明标准来进行，主要分为正常照明系统与应急照明系统两部分，主要使用三防荧光灯。常规照明系统为220V交流电源，而应急照明系统可以兼为常规照明使用，当交流电源不能正常供电时，保证其能自动切换为蓄电池的电源。
1.3 保护系统
发电厂变电站需要设置接地保护系统，从而避免沿线路入侵的雷电波对电气设备造成危害。在发电厂变电站内部要合理设计与安放避雷器，并结合整个结构对变电站的屋外配电装置进行保护。根据发电厂的结构，要合理规划与设置水平接地网、垂直接地极等接地保护措施，也可以是设置复合接地网与离子缓释剂、置换土壤等方案组合使用，确保接地网和风电机组接地网能够有效衔接，同时要保证组成接地网的总接地电阻不超过4Ω。
2 电气一次技术发展
2.1 电气主接线
抽水蓄能电站电气主接线与抽水蓄能电站厂房结构型式及位置（地下或地面）、电站输电电压等级、电站的换相与同期方式选择（高压或低压侧）、机组的启动方式、厂用电源的引接、电站及机组在电力系统中所占比例等因素有关。由于抽水蓄能电站工况转换频繁，操作次数多的运行特点，要求电气主接线设计满足电网对电站运行安全、可靠、灵活的要求，简化接线，节省电站投资。随着科技的进步、机电设备国产化进程的发展、500kV 断路器造价的降低等，为蓄能电站电气主接线的优化提供了可能。机组与变压器采用2台机联合单元接线，可简化高压侧GIS接线和布置；高压侧接线采用可靠性计算分析，从供电的连续性、充裕度和安全性等进行分析，结合经济性，从技术经济进行综合比较。对于4台机方案，如出线为二回，一般采用四角形、单母线分段接线方案，对于6台机方案，如出线为二回，一般采用双母线、五角形接线方案。就当今抽水蓄能电站而言，6台机组可选用两台SFC，取消背靠背启动方式的典型接线；4台机组的电站，普遍采用的是1台SFC加背靠背启动方式的典型接线。对于兼有定速、可变速机组的抽水蓄能电站，应结合变速机组的变速范围、定 / 变速机组的启动方式等，设计相应的电气主接线。对于变速机组，若变速范围小，交流励磁装置容量小，不足以满足机组电动工况的自启要求，必须利用SFC装置进行电动工况的启动。而随着机组变速范围加大，交流励磁装置容量足以满足机组电动工况的自启要求。因此，应对兼有定速、可变速机组的抽水蓄能电站的电气主接线进行多方案的比较，确定最佳的电气主接线。
2.2 发电电动机
随着我国抽蓄事业的迅猛发展，蓄能机组已逐步在向大容量、高转速方向发展，现已在设计、制造最高水头大于700m、350MW-500r/min、350MW-600r/min 及 400MW-500r/min的蓄能机组。对于大容量、高转速的发电电动机，转子结构设计、推力轴承设计、通风设计、转子材料选择，主要部件刚强度、轴系稳定、机组振动及厂房振动等，是关注的重点。近年来，充分利用先进的计算工具，对机组关键部件进行有限元计算和疲劳分析；进行综合物理场的数值分析；开展高速大容量机组的振动研究；对多个抽水蓄能电站进行实测，全方位开展抽蓄电站的厂房结构动力计算和动力特性研究以及抽蓄电站的厂房振动控制标准的研究。不久的将来，有望设计、制造拥有我国自主知识产权的蒸发冷却发电电动机。
结束语：要想使发电技术得到进一步提升，就必须针对发电厂的电气一次系统进行有效设计，通过对电气设备的选用和系统运行功能的设计优化，来减少发生故障问题的几率，降低损耗，保证电气一次系统的稳定运行。
参考文献：
[1]孟海燕，乔大雁，韩仲卿. 发电厂电气设计要点综述[J]. 华北电力技术，2017（3）：64-66;
[2]李海泉. 我国发电厂电气一次系统设计存在的问题研究[J]. 速读旬刊，2015（2）
论文作者:马继
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/10
标签：机组论文; 系统论文; 发电厂论文; 接线论文; 电站论文; 电气论文; 电流论文; 《电力设备》2019年第3期论文;