浅析垃圾焚烧发电厂主接线系统设计
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中国科技期刊数据库 工吴玉麟 中国城市建设研究院， 北京 100120
摘要：随着社会经济的不断发展、时代的不断进步，人们对电力的需求越来越大，因此，火力发电厂成为当前火力发电最主 要的形式之一。同时，为了满足人们更高的用电需求，越来越多的新兴发电形式涌现出来，社会竞争日益激烈。电气一次系 统最主要的组成部分是接线，而接线的质量与发电设备的工作效率和运行模式有着紧密的关系，所以，电厂前期进行的电气 一次系统设计是非常重要的一个环节。 关键词：电厂电气；一次系统设计 中图分类号：TU113.66 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)19-0163-03 1 北京城市生活垃圾处理现状 北京市 2008 年全年生产垃圾 672 万吨，平均每天 1.84 万吨，其 中用填埋方式处理的占 90%， 用焚烧方式处理的仅占 2%， 垃圾处理设施日处理能力为 1.04 万吨，超负荷率达到 67%， 四年多不到五年垃圾就无处可填埋了。2007 年，全市生活垃 圾产生总量 619 万吨，清运量 601 万吨，无害化处置量 575 万吨，生活垃圾无害化处理率达到 93%，其中城八区垃圾产 生量 433 万吨，无害化处理率 99％，郊区垃圾产生量 186 万 吨，无害化处理率 76%。 2 北京高安屯生活垃圾焚烧发电项目基本情况 高安屯生活垃圾焚烧发电项目位于朝阳区金盏乡，占地 面积 70 亩，建筑面积 36793 平方米，总投资 8 亿多元，日 处理生活垃圾 1600 吨，是目前亚洲单线规模最大的垃圾焚 烧发电项目。高安屯垃圾焚烧厂正式运行每年可焚烧 53.3 万吨垃圾，垃圾热值范围为 1100～2000 大卡／公斤，产生 的热能每年发电 2.2 亿度。 2003 年 5 月 26 日, 项目公司— —北京高安屯垃圾焚烧有限公司正式成立，2004 年 12 月 18 日开工，2008 年 7 月 28 日建成并投入试运行项目技术及设 备 项目引进国外先进的垃圾焚烧设备和技术。垃圾焚烧系 统采用适合中国垃圾特点的炉排炉焚烧技术。炉排及其液压 驱动系统采用日本田熊公司产品，该公司为日本垃圾焚烧工 艺和设备主要提供商。尾气净化设备来自日本 ALSTOM 公司 产品，蒸汽旁路系统采用瑞典 CCI 公司产品，鼓、引风机采 用韩国设备。尾气净化采用 ALSTOM 的 NID 技术，完全燃烧 ＋活性碳吸附工艺， 二垩英的排放可以达到欧盟 2000 标准。 同时还预留了催化脱硝系统场地，以备将来排放要求提高时 进一步降低 NOX 的排放。据高安屯垃圾焚烧厂总工刘申伯介 绍，垃圾运到厂里后将不再分类，直接进行焚烧。 3 有关电气主接线 3.1 电气主接线接线要求 对一个电厂而言, 电气主接线在电厂设计时就根据机 组容量，电厂规模及电厂在电力系统中的地位等 ,从供电的 可靠性，运行的灵活性和方便性，经济性，发展和扩建的可 能性等方面,经综合比较后确定，它的接线方式能反映正常 和事故情况下的供送电情况，电气主接线又称电气一次接线 图，电气主接线应满足以下几点要求：(1)运行的可靠性:主 接线系统应保证对用户供电的可靠性, 特别是保证对重要 负荷的供电， (2)运行的灵活性:主接线系统应能灵活地适 应各种工作情况, 特别是当一部分设备检修或工作情况发 生变化时, 能够通过倒换开关的运行方式 ,做到调度灵活, 不中断向用户的供电，在扩建时应能很方便的从初期建设到 最终接线， (3) 主接线系统还应保证运行操作的方便以及 在保证满足技术条件的要求下, 做到经济合理, 尽量减少占 地面积,节省投资。 3.2 几种接线方式优缺点分析 3.2.1 单母线分段接线 单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段 , 它的优点是接线简单, 投资省, 操作方便; 缺点是母线故障 或检修时要造成部分回路停电 3.2.2 双母线接线 双母线接线就是将工作线，电源线和出线通过一台断 路器和两组隔离开关连接到两组( 一次 /二次)母线上 ,且两 组母线都是工作线, 而每一回路都可通过母线联络断路器 并列运行 3.2.3 双母线带旁路接线 双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上 ,增设 旁路母线，其特点是具有双母线接线的优点,当线路(主变压 器)断路器检修时,仍有继续供电, 但旁路的倒换操作比较 复杂,增加了误操作的机会, 也使保护及自动化系统复杂化, 投资费用较大, 一般为了节省断路器及设备间隔, 当出线达 到 5 个回路以上时,才增设专用的旁路断路器, 出线少于 5 个回路时, 则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式 3.2.4 双母线分段带旁路接线 双母线分段带旁路接线就是在双母线带旁路接线的基 础上, 在母线上增设分段断路器,它具有双母线带旁路的优 点,但投资费用较大,占用设备间隔较多,一般采用此种接线 的原则为： (1) 当设备连接的进出线总数为 12 16 回时, 在 一组母线上设置分段断路器；(2) 当设备连接的进出线总数 为 17 回及以上时,在两组母线上设置分段断器。 3.2.5 单母线分段接线的优缺点 出线回路数增多时，可用断路器将母线分段，成为单母 线分段接线。 根据电源的数目和功率， 母线可分为 2～3 段。 段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用的断路器数量 越多，其配电装置和运行也就越复杂，所需费用就越高。 母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常运 行时，可以接通也可以断开运行。当分段断路器 QFd 接通运 行时，任一段母线发生短路故障时，在继电保护作用下，分 段断路器 QFd 和接在故障段上的电源回路断路器便自动断开。 这时非故障段母线可以继续运行，缩小了母线故障的停电范 围。当分段断路器断开运行时，分段断路器除装有继电保护 装置外，还应装有备用电源自动投入装置，分段断路器断开 运行，有利于限制短路电流。 对重要用户，可以采用双回路供电，即从不同段上分别 引出馈电线路，由两个电源供电，以保证供电可靠性。 单母线分段接线的缺点是： 第一，当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须 断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的 发电量，并使该段单回路供电的用户停电。 第二，任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。 单母线分段接线，虽然较单母线接线提高了供电可靠性 和灵活性，但当电源容量较大和出线数目较多，尤其是单回 路供电的用户较多时，其缺点更加突出。因此，一般认为单 母线分段接线应用在 6～10kV，出线在 6 回及以上时，每段 所接容量不宜超过 25MW；用于 35～66kV 时，出线回路不宜 超过 8 回；用于 110～220kV 时，出线回路不宜超过 4 回。 在可靠性要求不高时，或者在工程分期实施时，为了降 低设备费用，也可使用一组或两组隔离开关进行分段，任一 段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后， 拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。
摘要：随着社会经济的不断发展、时代的不断进步，人们对电力的需求越来越大，因此，火力发电厂成为当前火力发电最主 要的形式之一。同时，为了满足人们更高的用电需求，越来越多的新兴发电形式涌现出来，社会竞争日益激烈。电气一次系 统最主要的组成部分是接线，而接线的质量与发电设备的工作效率和运行模式有着紧密的关系，所以，电厂前期进行的电气 一次系统设计是非常重要的一个环节。 关键词：电厂电气；一次系统设计 中图分类号：TU113.66 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)19-0163-03 1 北京城市生活垃圾处理现状 北京市 2008 年全年生产垃圾 672 万吨，平均每天 1.84 万吨，其 中用填埋方式处理的占 90%， 用焚烧方式处理的仅占 2%， 垃圾处理设施日处理能力为 1.04 万吨，超负荷率达到 67%， 四年多不到五年垃圾就无处可填埋了。2007 年，全市生活垃 圾产生总量 619 万吨，清运量 601 万吨，无害化处置量 575 万吨，生活垃圾无害化处理率达到 93%，其中城八区垃圾产 生量 433 万吨，无害化处理率 99％，郊区垃圾产生量 186 万 吨，无害化处理率 76%。 2 北京高安屯生活垃圾焚烧发电项目基本情况 高安屯生活垃圾焚烧发电项目位于朝阳区金盏乡，占地 面积 70 亩，建筑面积 36793 平方米，总投资 8 亿多元，日 处理生活垃圾 1600 吨，是目前亚洲单线规模最大的垃圾焚 烧发电项目。高安屯垃圾焚烧厂正式运行每年可焚烧 53.3 万吨垃圾，垃圾热值范围为 1100～2000 大卡／公斤，产生 的热能每年发电 2.2 亿度。 2003 年 5 月 26 日, 项目公司— —北京高安屯垃圾焚烧有限公司正式成立，2004 年 12 月 18 日开工，2008 年 7 月 28 日建成并投入试运行项目技术及设 备 项目引进国外先进的垃圾焚烧设备和技术。垃圾焚烧系 统采用适合中国垃圾特点的炉排炉焚烧技术。炉排及其液压 驱动系统采用日本田熊公司产品，该公司为日本垃圾焚烧工 艺和设备主要提供商。尾气净化设备来自日本 ALSTOM 公司 产品，蒸汽旁路系统采用瑞典 CCI 公司产品，鼓、引风机采 用韩国设备。尾气净化采用 ALSTOM 的 NID 技术，完全燃烧 ＋活性碳吸附工艺， 二垩英的排放可以达到欧盟 2000 标准。 同时还预留了催化脱硝系统场地，以备将来排放要求提高时 进一步降低 NOX 的排放。据高安屯垃圾焚烧厂总工刘申伯介 绍，垃圾运到厂里后将不再分类，直接进行焚烧。 3 有关电气主接线 3.1 电气主接线接线要求 对一个电厂而言, 电气主接线在电厂设计时就根据机 组容量，电厂规模及电厂在电力系统中的地位等 ,从供电的 可靠性，运行的灵活性和方便性，经济性，发展和扩建的可 能性等方面,经综合比较后确定，它的接线方式能反映正常 和事故情况下的供送电情况，电气主接线又称电气一次接线 图，电气主接线应满足以下几点要求：(1)运行的可靠性:主 接线系统应保证对用户供电的可靠性, 特别是保证对重要 负荷的供电， (2)运行的灵活性:主接线系统应能灵活地适 应各种工作情况, 特别是当一部分设备检修或工作情况发 生变化时, 能够通过倒换开关的运行方式 ,做到调度灵活, 不中断向用户的供电，在扩建时应能很方便的从初期建设到 最终接线， (3) 主接线系统还应保证运行操作的方便以及 在保证满足技术条件的要求下, 做到经济合理, 尽量减少占 地面积,节省投资。 3.2 几种接线方式优缺点分析 3.2.1 单母线分段接线 单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段 , 它的优点是接线简单, 投资省, 操作方便; 缺点是母线故障 或检修时要造成部分回路停电 3.2.2 双母线接线 双母线接线就是将工作线，电源线和出线通过一台断 路器和两组隔离开关连接到两组( 一次 /二次)母线上 ,且两 组母线都是工作线, 而每一回路都可通过母线联络断路器 并列运行 3.2.3 双母线带旁路接线 双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上 ,增设 旁路母线，其特点是具有双母线接线的优点,当线路(主变压 器)断路器检修时,仍有继续供电, 但旁路的倒换操作比较 复杂,增加了误操作的机会, 也使保护及自动化系统复杂化, 投资费用较大, 一般为了节省断路器及设备间隔, 当出线达 到 5 个回路以上时,才增设专用的旁路断路器, 出线少于 5 个回路时, 则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式 3.2.4 双母线分段带旁路接线 双母线分段带旁路接线就是在双母线带旁路接线的基 础上, 在母线上增设分段断路器,它具有双母线带旁路的优 点,但投资费用较大,占用设备间隔较多,一般采用此种接线 的原则为： (1) 当设备连接的进出线总数为 12 16 回时, 在 一组母线上设置分段断路器；(2) 当设备连接的进出线总数 为 17 回及以上时,在两组母线上设置分段断器。 3.2.5 单母线分段接线的优缺点 出线回路数增多时，可用断路器将母线分段，成为单母 线分段接线。 根据电源的数目和功率， 母线可分为 2～3 段。 段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用的断路器数量 越多，其配电装置和运行也就越复杂，所需费用就越高。 母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常运 行时，可以接通也可以断开运行。当分段断路器 QFd 接通运 行时，任一段母线发生短路故障时，在继电保护作用下，分 段断路器 QFd 和接在故障段上的电源回路断路器便自动断开。 这时非故障段母线可以继续运行，缩小了母线故障的停电范 围。当分段断路器断开运行时，分段断路器除装有继电保护 装置外，还应装有备用电源自动投入装置，分段断路器断开 运行，有利于限制短路电流。 对重要用户，可以采用双回路供电，即从不同段上分别 引出馈电线路，由两个电源供电，以保证供电可靠性。 单母线分段接线的缺点是： 第一，当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须 断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的 发电量，并使该段单回路供电的用户停电。 第二，任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。 单母线分段接线，虽然较单母线接线提高了供电可靠性 和灵活性，但当电源容量较大和出线数目较多，尤其是单回 路供电的用户较多时，其缺点更加突出。因此，一般认为单 母线分段接线应用在 6～10kV，出线在 6 回及以上时，每段 所接容量不宜超过 25MW；用于 35～66kV 时，出线回路不宜 超过 8 回；用于 110～220kV 时，出线回路不宜超过 4 回。 在可靠性要求不高时，或者在工程分期实施时，为了降 低设备费用，也可使用一组或两组隔离开关进行分段，任一 段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后， 拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。
