59 电气系统0819.docx

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59电气系统0819

5.9电气系统

5.9.1概述

本项目建设四条日处理能力为500t的垃圾焚烧线，配置二台容量为20MW的凝汽式发电机组，发电机出口电压为10.5kV。

两条出线分别经1#、2#两台25MVA的油浸自冷式变压器升压后通过母线及一条系统输电线路与110kV系统相连，向电力系统输送电力。

正常运行时输出电量或在机组异常及检修等情况下由系统倒送电。

主变中性点不接地。

当三条焚烧线和两台汽轮发电机组均处于额定工况运行时，每台汽轮发电机组额定发电能力为18MW，最大发电能力为20MW。

垃圾焚烧厂的年运行时间为8000h。

发电机出口的10kV母线采用单母分段制，分别为，各段母线间设10kVⅠ段母线、10kVⅡ段母线和10kV备用段母线联络开关。

正常运行时，10kVⅡ段母线和10kV备用段母线间的联络开关断开，10kVⅠ段母线和10kV备用段母线间的联络开关合闸，两个联络开关互为闭锁。

10kVⅠ段、Ⅱ段母线互为备用电源，当一段母线失电时，如另一段母线电压正常，母联开关自动合闸，为失电母线供电。

这一切由微机型备用电源自动投入装置实现。

本工程从电力变电站引来一路10kV电源接入10kV备用段母线，作为输电线路故障时焚烧线的安全停运的应急电源。

厂用系统由10kV母线通过六台2.0MVA的干式变压器供给。

另备一台2.0MVA的干式变压器给厂用各段提供备用电源。

整个主接线110kV开关全部采用先进的SF6组合电器（GIS），都配有为保护检修安全的接地装置及带电显示装置。

5.9.2电气系统设计

本厂电气系统应根据运行要求及特性进行方案设计。

在考虑焚烧线对电源的可靠性要求同时，城市生活垃圾焚烧的经济性也是不容忽视的。

如何做好技术经济分析，确定一个合理的电气主接线，主要从几方面考虑：

根据我国目前运行的几个焚烧发电项目的经济分析，售电收益占有相当的比重，所以，保证焚烧厂电能传输的可靠性，直接关系到垃圾焚烧厂的正常运转及经济效益。

接入系统的投资在焚烧厂电气投资中占有相当的比例，采用何种接入系统方案并获得最佳系统可靠性，是在确定接入系统方案时需要权衡的。

通常会根据工厂的实际传输容量以及系统提供的接入电压，确定接入系统的线路及数量。

电气系统的设计方案应最大限度地降低运行成本和提高投资方的经济效益。

由于垃圾进场的连续性及垃圾贮坑有限的储存量，电厂的安全可靠性是主接线方式选择的重要因素。

5.9.3电气主接线

本项目配置两台20MW汽轮发电机组，发电机出口电压为10.5kV。

上网方式采用发电机出口电压10.5kV经两台25MW的主变升压至110kV后接入电力网。

上网线路拟用一条110kV架空线上网。

110kV高压开关采用真空小车开关。

在主厂房内设10.5kV高压配电中心及400V低压配电中心。

厂用变压器容量拟选2000kVA。

厂用变压器设置在400V低压配电中心。

10.5kV高压开关柜采用真空开关柜，400V低压柜采用抽屉式开关柜。

10.5kV母线采用单母线式。

本项目首次启动时由地区电网系统通过主变压器倒送电作为启动电源（通过110kV倒送），启动后垃圾焚烧发电厂内发电机投入运行并网发电，除厂区用电外，剩余电再通过110kV线路送入地区电网。

当110kV线路出现故障，垃圾电厂10kV母线出口（主变10kv侧）开关断开，发电机处于孤岛运行状态，汽轮机通过电液调节装置维持运行，发电机发出电力只保证厂用系统的需要。

若110kV输出线路故障且两台发电机跳闸，本厂可通过10kv应急电源来保证焚烧炉的安全停运。

在整个系统中有五个同期点：

两台发电机出口开关、两台主变10kV开关、10kV联络开关。

以保证发电机与系统并列和系统倒换的安全。

在主变110kV侧装有线路电压互感器及相应的电流互感器，测量供电电量和使用网上电量。

在主变10kV侧装设电压互感器，以供测量、保护、同期使用。

另外，发电机出口装设有供测量、保护、同期使用的仪用变压器；供励磁调节使用的调节变压器和励磁变压器。

本系统详见附图15电气主接线投标方案图。

5.9.4厂用电接线

厂用电系统根据本项目工艺情况，工艺设备除循环水泵和引风机采用10kV供电外，其它所有厂用电负荷均为400（220）V的低压用电设备。

400（220）V低压厂用系统，分别设低压配电中心和MCC控制中心。

低压配电中心（EPC）采用单母线接线。

根据工艺情况，设6台低压厂用变压器和1台备用低压厂用变压器。

6台低压变压器对应于6个400V低压配电中心，分别负责向三条焚烧线、焚烧线公用负荷、两台汽轮发电机组和全厂公用负荷供电。

备用低压变压器作为全部6台低压厂用工作变所带负荷的备用电源。

在任一台低压厂用工作变故障或检修时，备用低压变压器自动或由操作人员操作投入运行，承担起此厂用变所带负荷的电源供给。

电动机控制中心（下简称MCC）包括三条焚烧线及烟气净化MCC；两台汽轮发电机组MCC；化学水MCC；除渣除灰MCC；循环水泵房MCC；生活污水MCC；控制楼MCC；生产办公楼MCC等。

全厂消防设置专用的消防MCC，双电源供电，电源分别引自低压动力中心两个不同的400V母线段。

5.9.5厂用负荷

根据全厂工艺负荷情况、焚烧线的运行工况以及厂用变压器的供电范围进行每小时的厂用负荷统计计算（见下表）。

全厂厂用电率在设计状况（MCR）下为18.5%。

表5.9-1每小时厂用电负荷（MCR）

项目

用电计算负荷（kW）

备注

焚烧线设备用电

2950.2

含焚烧线设备、烟气处理设备、辅助燃油系统设备等

水处理系统用电

812.1

含循环水系统、生活水系统、消防水系统

给水系统用电量

444.1

汽轮发电机系统用电量

357.5

压缩空气系统用电量

285.9

飞灰稳定化系统用电量

91.3

热工仪表、控制系统用电量

185.1

控制系统和直流系统

照明及检修盘用电量

196.4

通风、空调

458.3

厂用电量总计

5781

注：

以上系统用电含损耗。

根据发电量论证中计算的MCR工况下的吨垃圾发电量为375KWh，每条焚烧线每小时的处理能力为20.83吨，那么，四条焚烧线每小时的发电量为31250KWh。

根据上表5.12－1每小时厂用电量（MCR）为5781KWh，除以四条焚烧线每小时的发电量（MCR）31250KWh，计算的厂用电率为18.5%。

5.9.6主要设备选择及布置

（1）主变压器

由于当前110kV电压等级为城市电网改造的电力系统中间电压，即非直接针对用户（工厂和居民），考虑到这类负荷变化幅度不大，不会对本厂的正常运行造成影响，因此投标人选用的主变采用无载调压方式。

由于成都市的环境温度不是很高，主变的容量不大，因此主变选用自然油循环风冷式。

为了方便维修、降低成本、本项目的主变采用油浸式风冷式三相无载调压变压器SZ-9容量25MVA电压121/12kV，Y/D11。

室内布置。

（2）高压开关

高压开关是本项目输送电力的重要设备，按照安全、运行可靠、节省投资、运行维护方便的原则进行选择。

110kV配电装置：

采用SF6组合电器（GIS），室内布置，免维护,方便运行。

10kV配电装置：

采用铠装全金属封闭开关设备，内配真空断路器。

室内布置，运行维护方便。

（3）厂用变压器

为了节能、降低损耗，使检修维护量较小，布置灵活方便，我们采用SC系列树脂绝缘干式特种厂用变压器。

按照发电机出口电压和厂用系统的电压确定厂用变压器的高压侧和低压侧电压比为12KV/400V。

根据焚烧炉设备的用电量和设备同时启动的的电流的影响选用厂用变的容量为2000kVA。

即：

厂用变的型号选为SC10-2000/12kV。

与动力中心同室布置。

（4）低压动力中心和MCC

配电屏采用抽屉式结构的抽屉柜。

由于此项目自动化水平较高，工艺主要设备均为引进国外设备，与此相适应，低压电气设备选用目前在我国应用广泛和使用效果良好的知名品牌。

室内布置。

5.9.7直流电系统及励磁系统

（1）直流电系统

直流系统的主要供电负荷为：

控制系统、继电保护装置、安全自动装置、事故照明、全厂不停电电源UPS及直流油泵等。

为满足全厂事故状态下照明用电，装设一面事故照明切换屏。

蓄电池及充电设备布置在±0.000m层。

为了使系统简单可靠，本项目直流系统采用单母线系统。

根据主要供电负荷的容量和在事故情况下供1小时的要求，我们配备容量为1500AH的GFM系列阀控蓄电池103个，配置的两台微机控制充电机，一台运行，一台备用。

整个直流系统采用浮充电运行方式。

根据全厂控制系统（DCS）及重要仪表的可靠性要求，我们采用不间断供电电源（UPS）。

根据DCS和重要仪表的负荷容量，以及维持60分钟供电，本项目设80kVA交流不停电电源（UPS）一套，由整流器、逆变器、逆止二极管、静态转换开关、手动旁路开关、配电屏等组成。

为了保证UPS的供电可靠性，为UPS设单独的蓄电池一组。

（2）励磁系统

发电机励磁机采用运营维护方便的无刷励磁机，每台发电机配一台励磁变压器。

发电机的的电压调整装置采用无刷自动励磁电压调节器。

项目采用微机励磁调节装置是用于同步发电机的串联相复励型无刷励磁调节系统，能满足各种较高励磁要求。

此调节器采用有两个独立的信道（信道I和信道II）系统在电子级通过母线连接而成的双信道励磁系统。

具有从量测回路到功率输出级的100%余度，机械上完全独立。

励磁调节器具备有由AVR向FCR及信道I到信道II的人工切换的功能，同时还用来判断各种故障信号、监视机端电压及整流桥输出电流，检测工作通道的各种故障，充分体现了双通道的优越性。

励磁调节装置的电源系统取自厂用蓄电池DC220V和厂用AC220或机端励磁变压器，互为备用，因此在发电机未建压时或低机端电压及灭磁过程中，调节器也能保证可靠的监视和控制。

5.9.8二次线、继电保护及自动装置

（1）中央控制室

中央控制室布置在7.00m层，所有电气保护屏均布置在与中控室相邻的电子设备间内。

设有：

Ø发电机变压器继电保护屏；

Ø110kV线路及母线设备保护屏；

Ø电度表屏；

Ø全厂消防监测；

Ø直流屏；

Ø事故照明屏等。

在布置上尽量考虑同一安装单位的设备相对应，减少电缆交叉和长度。

（2）控制方式及二次接线

本工程采用计算机监控，中控室内设监控系统主机及操作员站，集中监控110kV系统、发电机及厂用电系统，具有事故记录，报表打印、运行管理及通信功能。

与电网通讯的远动装置（RTU）设置在电子间内，实现厂内电压、电流等信号向电网调度部门的传输。

5.9.9计算机监控范围

发电机及励磁系统、主变压器、110kV线路，10kV及400V厂用电系统,厂用电动机,备用厂用电源、直流系统等。

系统规模为：

模拟量150点，开关量600点，脉冲量80点，并配置CRT，键盘，鼠标及打印机等设备。

采用计算机监控系统后，主要的操作及监视由CRT及键盘鼠标完成，取消常规电气控制盘，仅在中控室保留极少量的常规电气仪表及紧急事故按钮。

保留的常规电气仪表有：

发电机电压表（单相）线路电压表（单相）发电机频率表、发电机有功功率表、同期表，为满足电力系统同步并列要求，本工程采用带有同步闭锁的手动准同步方式及自动准同步方式的同期装置。

电气监控系统采用分散方式，110kV配电装置，高低压厂用电源及全厂公用电气系统等均采用智能I/O装置，在就地进行数据采集及变换，通过数据通信方式与监控系统主网络连接，最大限度地减少常规控制电缆的数量。

5.9.10继电保护及自动装置

本工程主要元件拟采用微机保护。

根据继电保护有关规程，发电机、变压器保护拟配置如下，具体：

（1）主变压器保护配置如下：

主变差动保护

主变温度保护

（2）110kV线路

110kV速断保护

110kV过流保护

110kV接地检测

10kV厂用电设备

10kV过流速断保护

10kV接地检测

（3）低压厂用变压器采用综合保护，保护配置如下：

Ø速断及过流保护

Ø温度保护

（4）自动装置配置如下：

Ø高压配电装置装设防误操作装置

Ø厂用电系统的备用电源自动投入装置

Ø发电机自动励磁调节装置

Ø自动准同期装置

Ø事故照明自动切换装置

Ø事故记录装置

Ø……

5.9.11电气设备布置及电缆设施

本工程的电气设备间与汽机房、焚烧锅炉间等均布置于同一厂房内，设有10kV配电装置室、400V配电装置室及蓄电池室、MCC以及中央控制室、电子设备间。

中央控制室内设有操作员站、大屏幕以及必要的、与之相邻的电子设备间内设有继电保护屏和热工（DCS）设备屏等。

110kV配电装置选SF6组合开关（GIS），与两台主变并列布置在汽机厂房端头的变电站室内。

发电机出线小室布置在汽机房±4.500m，汽轮发电机机座下面，设有发电机出口及中性点电流互感器，避雷器、电压互感器柜及发电机出口断路器柜。

本工程电缆构筑物主要有：

电缆沟、电缆竖井等。

电缆敷设方式主要采用沿桥架、沿电缆沟敷设，穿管敷设和直埋敷设。

±0.000m层设有电缆沟，0.000m以上设有电缆夹层，分别与汽机房、锅炉房及室外的电缆通道相连。

汽机房底层电缆均沿沟、穿管敷设，锅炉房底层尽可能穿管或架空敷设，运转层以上沿电缆桥架架空敷设。

厂用高压电缆选用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（YJV），低压电力电缆选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（YJV），控制电缆选用阻燃型聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。

电缆选择及敷设设计应执行《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规范》。

电缆构筑物应采取防火设施，如阻火隔墙、阻火段、阻火夹层等，采用涂料、槽盒、堵料等防火材料，对电缆进行防火阻燃设计并满足相应的规程规定。

5.9.12过电压保护及防雷接地

本工程的直击雷过电压保护，可采用避雷针、避雷带和钢筋焊接成网等措施。

下列设施应装设直击雷保护装置：

主厂房屋面装设避雷带；烟囱装设独立避雷针并专设引下线接地，接地电阻不大于10欧姆；发电机出口及中性点处均装设避雷器作为过电压保护装置。

110kV、10kV配电装置对侵入雷电波的过电压保护采用阀控式避雷器及与阀控式避雷器相配合的进线保护段等保护措施。

全厂低压系统采用TN-S配电系统

本工程按接地分工作接地、保护接地、防雷接地、接地电阻按相应规程进行设计。

本工程应严格按《3～220kV交流电力工程过电压保护设计规范》和《交流电力工程接地设计规范》的有关规定执行。

5.9.13照明和检修网络

本工程照明网络采用220/400V三相四线制，中性点直接接地系统。

本厂设有正常照明、事故照明、检修照明和局部照明。

正常照明网络与动力负荷同台变压器供电，联合工房的正常照明由动力中心供电，其他场所照明电源一般由所在场所或邻近工房专用动力箱供电。

事故照明在正常情况下由厂用交流电源供电，事故时自动切换到蓄电池直流系统供电。

照明器应按工作场所的环境条件和使用要求进行选择。

汽机间运转层及焚烧炉间及烟气净化间均采用发光效率高的金属卤化物灯；焚烧炉及余热锅炉本体选用防水防尘防腐灯；中央控制室采用发光效率高、无眩光的荧光灯格栅灯带；烟囱和其他高耸构筑物，应按航空或交通部门的有关规定，装设障碍照明。

其他场所照明根据照度、环境要求，设计一般照明或局部照明，灯具选用普通或三防灯具。

事故照明应按设计规定的场所设置。

汽机间、焚烧炉间、烟气净化间、中央控制室、电子设备间、各级电压配电装置室、发电机出线小室、蓄电池室等均应装设事故照明。

检修及特殊场所的照明网络电压可为12V或36V。

焚烧工房检修箱按规程规定地点设置，由中央配电屏供电；辅助工房检修电源箱，由工房各自的动力箱供电。

5.9.14计量与测量方式

根据并网方式，计量点根据电力部门的要求设置。

计量系统可采用电子式多功能电能表，确保电能量数据的准确性，可靠性和可核对性。

所有上微机监控的回路设备，其电流、电压、有功无功功率、频率、功率因数和电度等均可根据需要在显示器上实时显示，亦可实时计算或打印每日、每月用量或最高、最低与平均值等。

发电量的计量点设在每台发电机的出口，采用智能仪表并装设在发电机出口开关柜上。

厂用用电量的计量点设置在厂用变压器的10kv侧。

在5台厂用低压工作变压器和1台厂用备用变压器本体上装设一套智能计量装置，对厂用电量进行统计。

5.9.15电动机控制

按相关专业提出的电动机控制要求，需在中央控制室控制的电动机，均由以DCS为核心构成的控制系统控制，通过电动机控制站，以通信电缆与以太网相联，电动机的控制操作，则通过其所属系统的操作站完成，电动机的起、停状态，工作电流、事故信号等在其所属系统的相应画面中显示。

不需在中央控制室操作的电动机，则以传统方式在就地控制。

5.9.16电缆敷设

主厂房电缆主要采用电缆桥架敷设，少量电缆穿钢管敷设，各辅助生产间电缆采用电缆桥架和埋管敷设相结合的方式，厂区电缆采用电缆沟及埋管敷设。

全厂电缆均采用阻燃电缆，所有电缆保护管均要求热镀锌管。

5.9.17厂区通讯

5.9.17.1电力通讯

垃圾电厂在并网前应与当地电力部门签定调度协议，接受其统一调度。

（1）远动配置

采用专用调度电话。

装设远程控制单元（RTU）实现远动遥信，遥测控制（需由当地电力部门统一考虑）。

（2）通信

系统通信：

除配置专用调度电话外，配合远动两遥，可沿110kV上网联络线架设一条光缆至变电站，并接入当地电力部门电力通信专网（需由当地电力部门统一考虑）。

5.9.17.2厂区电话系统

厂内设置80门程控交换机一套，满足生产岗位及行政办公内部通话使用。

5.9.17.3无线对讲系统

向当地无线电委员会申请10台无线对讲机，以满足生产，保安流动通信之用。