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2017年06月
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第3期
杨建楠
(中国电力建设工程咨询有限公司，北京 100120)
摘要：
高苯乙烯橡胶本文结合已建成生活垃圾焚烧发电项目实例，介绍并总结生活垃圾焚烧发电项目不同电气主接线形式的特点及适用情况。着重从供电可靠性、灵活性及经济性方面加以论证，并提出相应优化建议。关键词：
生活垃圾焚烧发电；电气主接线。中图分类号：
TM619 文献标志码：B 文章编号：1671-9913(2017)03-0062-03Design of Main Electrical Connection
for Waste Incineration Generates Electricity Plants
YANG Jian-nan
(China Electric Power Construction Engineering Consulting Co., Ltd., Beijing 100120, China)
Abstract: Through taking an example of a MSW incinerationproject, this paper summarizes the characteristics and application of different SLD form, focusing on power supply reliability, flexibility and economy in order to demonstrate the corresponding optimization recommendations.Key words: MSW incineration plants; SLD.
* 收稿日期：2017-01-10
作者简介：杨建楠(1987- )，男，北京人，硕士，工程师，从事电气设计工作。
随着国民经济的发展，城市生活垃圾的产生量日益增加，数据显示，2015年全国大中城市生活垃圾产生量约为18564万t ，生活垃圾的合理处置、消纳已成为我国面临的新课题。与传统的垃圾填埋方式相哺乳服装
比，生活垃圾焚烧方式不仅占地省、不造成土壤和地下水二次污染，且日处理能力大，余热可发电上网，具有显著的社会效益和经济效益。目前，垃圾发电已成为继风电、光伏后又一个新能源发电热点，越来越多的电力建设及电力设计企业进入此领域。与传统火力发电项目相比，生活垃圾焚烧发电项目机组容量普遍较小，针对此类项目，其电气主接线形式具有自身特点。本文通过相关建成项目实例加以分析，介绍并总结生活垃圾焚烧发电项目电气主接线设计形式。
1 电气主接线设计
目前，国内主要大中型城市生活垃圾发电项目焚烧炉以进口或引进技术为主，单台焚烧炉垃圾处理量在350～800 t/d(个别经济发达城市已建成单台焚烧炉垃圾处理量在1000 t/d 以上)。由于我国生活垃圾分类标准化和执行程度尚处于初级阶段，垃圾热值普遍偏低。受技术条件和垃圾热值等客观因素制约，目前主流垃圾生活垃圾发电项目单期建设装机容量一般在10～20 MW 。考虑到我国大中城市生活垃圾集中、收纳、运输的环节基本为市政统一渠道调配，以汽车运输为主，单车运力有限。垃圾电站的选择一般位于城镇结合区域或以往垃圾填埋场附近，周边电网多以35 kV 、110 kV 电压等级为主。综上所述，生活垃圾焚烧发电项目厂内
可采用6.3 kV或10.5 kV作为高压厂用母线电压。经变压器升压后以35 kV或110 kV电压等级并入电网。
1.1 35 kV和110 kV电压等级选择
抑制的生活
当前我国地区电网络改造进程中，35 kV 电压等级在城市输电网络中正逐渐被替代，考虑到项目远景规划及可靠性，110 kV电压等级不仅输电可靠性更高，且单回线路输送容量可基本满足常规生活垃圾焚烧发电项目2期甚至3期的扩建规划。然而，随着并网电压等级的升高，相应的主设备及系统保护、网络通信等配套费用随之增加，如经与当地电网部门沟通并批准，尤其是对于我国中西部城市建设的垃圾焚烧发电项目，以单期35 kV电压等级接入电网是更具经济性的选择。具体采用何种电压等级接入电网，除考虑项目规模、远景规划与当地电网发展水平外，仍需进行相应的经济技术比较，最终以当地电网部门接入系统审查意见为准。
1.2 高压厂用电压等级选择
我国10 MW～20 MW发电机组的出口电压一般为6.3 kV和10.5 kV两种，则厂用电高压段电压选择亦为6.3 kV或10.5 kV。视工程条件不同，需考虑以下因素。
(1)厂用高压备用电源或保安电源的选择：一般而言，除却并网线路外，垃圾焚烧发电项目需要引入一路中压厂外电源作为厂用高压备用电压或保安电源。根据我国大中型城市的电网配置，10.5 kV电压等级的应用较6.3 kV要普遍的多。
(2)技术经济性比选：10.5k V相较于6.3 kV电压，短路电流小，用电可靠性高，带负载能力强，尤其是对于大功率电动机，如引风机等设备的启动方面，更具优势。目前6.3 kV用电设备如变压器、开关柜等与10.5 kV 设备造价相差并不十分明显，且垃圾发电项目高压电动机数量较少，高压开关柜成本所占比例较小。综上所述，推荐选择10.5 kV作为高压厂用电压等级。2.3 发电机出口断路器及备用电源的选择
一直以来，关于火电机组发电机出口装设断路器的探讨不绝于耳，其探讨的重点在于大型机组发电机出口断路器的制造难度、可靠性及成本。随着技术的成熟及相关设备成本的不断降低，目前绝大部分机组发电机出口均装设断路器。对于小型机组而言，断路器的制造难度及成本均较小，除提高系统安全性和稳定性外，设置发电机出口断路器，可减少设置启动/备用电源回路的投资，机组启动和停机检修电源可从高压配电装置经主变降压倒送至厂用电。如果单期建设项目有两回出线，则可互为备用，不设专用高压备用电源。如只有一条上网线路，可根据实际情况选择是否引接厂外高压备用电源。鉴于目前主变压器制造工艺非常成熟，在选择主流供货商的设备前提下，主变发生故障检修的概率很低，可不设厂外高压备用电源，大大节省投资费用。
2 工程实例分析
以我国中部某省会城市垃圾焚烧发电项目为例，本期工程建设两台500 t/d垃圾焚烧炉，配套两台10 M
螺纹套套
W凝气式汽轮发电机组。根据外部电网情况，2×10 MW机组由主变升压后经一回35 kV线路接入电网，出线形式可选择以下3种：单母线接线、发电机－变压器－线路出线及扩大单元接线。对于单母线接线，其供电灵活性更强，可靠性最好，且对于后期项目的改扩建适应性更佳，初期投资造价相对最高，推荐对供电灵活性要求高，有改扩建规划的项目采用。对于扩大单元接线，本工程采用双绕组变压器形式。因采用10.5 kV厂用电压等级，对短路电流的抑制较好(经计算，10.5 kV侧短路电流水平可限制在25 kA内)，发电机出口断路器及厂用电设备均可采用轻型设备，故不设置分裂电抗器。如采用6.3 kV电压等级，可根据计算适当添加电抗器或采用三绕组变压器以抑制短路电流水平。采用双绕组变压器扩大单元接线可有效降低变压器及高压侧设备初投资，推荐优先选用。发电机－变压器－线路接线本质上与扩大单元接线相同，主要适用于不考虑远期扩建规划，且经技术经济比较不适用与扩
大单元接线的工程。
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对于高压厂用工作电源，图1、图2的方案从主变低压侧引接，不设置单独的发电机主母线，高压厂用电采用单母线分段设计，两段母线互为备用；图3的方案是设置发电机电压母线，采用单母线分段设计，高压厂用电源直接引自发电机出口母线。图1、图2方案的优点是厂用高压电动机未与发电机出口直接相连，供电可靠性更高。高压配电设备的布置灵活性好，可根据工程实际情况布置在主厂房合理位置，满足运行及检修的需要。缺点是高压开关柜设备增加2台，经济性较差。图3的方案优点是供电灵活，发电机与主板可交叉供电，且接线简单，造价低。缺点是电气设备布置局限性较大。综合考虑技术经济性，在场地布置可以满足的条件下，更推荐图3的设计方式。
本工程建设出线回路为一回，发电机出口设置断路器。考虑到目前成套设备制造水平成熟，采用不设置专用高压备用电源的方案。对于保安电源，可采用厂外专用电源引接和厂内设计柴油发电机两种方案。外接线路的优点是响应速度快，在全厂失电后可迅速投切，确保保安负荷的供电稳定。且再不考虑高压备用电源的情况下，保安电源的容量一般较小，变压器可采用干式变，整个系统建设、运行费用均较低。其缺点是受当地政策、环境限制因素较多。采用柴油发电机的优点是建设不受外部因素制约。但其缺点包括启动时间较长，投资较大，不仅对布置、消防的要求较多，且运行维护均有较高要求。是在项目无法取得外部专业线路或厂址距电源点较远，架设专用线路成本较大情况下的备选方案。
3 结论
对于生活垃圾焚烧发电项目的主接线设计，除了要充分项目实际情况外，更要充分考虑项
目建设的经济性。因为其机组容量小，受物料输送及容量限制，在整个电网中的地位及扮演的角无法和传统火电机组相比，对其发电可靠性及经济性的取舍可做适当调整，无需为了更高的可靠性牺牲经济性。故主要的设计原则应是在满足供电安全可靠的前提下，尽量简化电气主接线设计以节约初投资及运行费用，并通过合理选择厂用电设计方式，调整元件参数
以限制短路电流水平，达到优化导体及设备选型的目的。
参考文献：
[1] 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)．
[2] 刘奇想．大港垃圾焚烧发电厂电气系统设计及控制
策略[D]．天津：天津大学，2014
．
图1 单母线接线
图2 发电机－变压器－线路接线
图3 扩大单元接线(双绕组变压器
)
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