黃裕忠

（華電江蘇能源有限公司 句容發(fā)電廠，江蘇 句容 212400）

大型電力工程項(xiàng)目建設(shè)中關(guān)于電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)的思考

黃裕忠

（華電江蘇能源有限公司 句容發(fā)電廠，江蘇 句容 212400）

大型火電工程項(xiàng)目建設(shè)需經(jīng)歷可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工調(diào)試及運(yùn)行優(yōu)化等環(huán)節(jié)。對電氣專業(yè)優(yōu)化的以下幾方面進(jìn)行述說：電氣優(yōu)化的階段工作、開展設(shè)計(jì)優(yōu)化采取的措施，優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要專題及優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。在滿足規(guī)程、規(guī)范的條件下，從可靠性、靈活性、先進(jìn)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性比較，希望在設(shè)計(jì)、選型、施工各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，使項(xiàng)目建設(shè)降本增效，保證企業(yè)利益最大化。

大型火電工程項(xiàng)目建設(shè)；設(shè)計(jì)優(yōu)化；電氣

0 引言

大型火電工程項(xiàng)目建設(shè)在確保安全生產(chǎn)及設(shè)備質(zhì)量、可靠性，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)很好地實(shí)現(xiàn)降本增效，是每個(gè)建設(shè)項(xiàng)目追求的目標(biāo)。火電工程的開發(fā)建設(shè)需要經(jīng)過初步可行性研究、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備和施工等階段，項(xiàng)目建設(shè)投資大、范圍廣、周期長，每個(gè)階段均有方案優(yōu)化的比較，可以減少失誤和避免差錯(cuò)。通過近十幾年火電工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和探索，總結(jié)出進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有如下幾個(gè)方面：1）節(jié)約直接投資成本；2）提高了機(jī)組的可靠性和效率；3）降低施工難度，減少工作量，縮短工程的周期；4）在試運(yùn)及投產(chǎn)后能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。開展好火電工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，是項(xiàng)目建設(shè)中最重要的環(huán)節(jié)之一。

優(yōu)化設(shè)計(jì)一般是在典型設(shè)計(jì)或初步可行性研究、初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，依據(jù)電源規(guī)劃、結(jié)合工程特點(diǎn)及其他同類型機(jī)組設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。項(xiàng)目從規(guī)劃選址到投產(chǎn)可以開展的優(yōu)化設(shè)計(jì)階段主要有[1]：1）前期階段的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如：在前期立項(xiàng)，項(xiàng)目的規(guī)劃、投資能力、戰(zhàn)略發(fā)展等宏觀方面，對工程的總投資影響巨大是宏觀方面較多。2）可行性研究及初設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化設(shè)計(jì)。如：主要考慮廠址、出線、運(yùn)輸、煤種、水源、貯灰、地址、主要設(shè)備、廠房布置、施工臨建布置等一系列的細(xì)節(jié)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，期間涉及電氣專業(yè)優(yōu)化的方案也較少。3）設(shè)計(jì)工作和施工調(diào)試階段的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，本階段涉及電氣相關(guān)方案比選情況多，是工程設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中關(guān)鍵階段，對工程的達(dá)標(biāo)投產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)工程起著很大的作用。

1 具體優(yōu)化設(shè)計(jì)各階段主要工作

1.1 初步優(yōu)化設(shè)計(jì)階段

該階段是工程建設(shè)中非常重要的設(shè)計(jì)階段，期間電氣專業(yè)主要的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作是：1）電源與電網(wǎng)的情況，建設(shè)的規(guī)模和系統(tǒng)（本期和遠(yuǎn)期）連接方式，裝機(jī)的容量等；2）電氣主接線的方案的比較、各級電壓等級、負(fù)荷、主變壓器的選擇（結(jié)構(gòu)型式、冷卻方式、容量、分接）等；3）短路電流的計(jì)算及設(shè)備的選擇（通過專業(yè)化軟件，確定主接線型式、運(yùn)行方式，設(shè)備選擇）；4）直流系統(tǒng)的接線方式和負(fù)荷計(jì)算，蓄電池、充電裝置選擇；5）電氣設(shè)備的布置（主要是電氣建筑物、構(gòu)筑物內(nèi)電氣設(shè)備布置方案的比較，對電纜施用量和橋架、施工有很大的影響）；6）二次設(shè)備（繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置，信號(hào)、測量、網(wǎng)絡(luò)通信、遠(yuǎn)動(dòng)裝置）的選擇；7）其他部分（接地、過電壓、防雷、照明、起動(dòng)設(shè)備、檢修、通風(fēng)）等。

在采用新技術(shù)、典型設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)專利的基礎(chǔ)上，對上述問題進(jìn)行比較論證，是對方向性和功能性的總體優(yōu)化，對工程的投資起著關(guān)鍵的作用。

1.2 施工圖優(yōu)化設(shè)計(jì)階段

該階段是初步設(shè)計(jì)的進(jìn)一步深入，是對初步設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確表述，施工圖優(yōu)化設(shè)計(jì)階段是具體優(yōu)化設(shè)計(jì)最重要的階段，能否在投產(chǎn)后成為一流工程、金獎(jiǎng)工程，該階段是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，特別是主設(shè)備的優(yōu)化是本階段的重點(diǎn)、要點(diǎn)。

1.2.1 大型發(fā)電機(jī)的選擇

目前國內(nèi)大型發(fā)電機(jī)的制造商為上海電氣、東方電氣、哈爾濱電氣，三家發(fā)電機(jī)效率基本相同均在99%以上。由于發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)不同，引起機(jī)組的結(jié)構(gòu)就不完全相同，目前由于上海電氣集團(tuán)生產(chǎn)的汽輪機(jī)效率最高，且發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)連接在一起，國內(nèi)一般發(fā)電機(jī)組和汽輪機(jī)是配套使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前已投運(yùn)的1000MW汽輪發(fā)電機(jī)組采用上海電氣生產(chǎn)的1000MW汽輪發(fā)電機(jī)大約占60%以上。

1.2.2 主變壓器選擇

1000MW汽輪發(fā)電機(jī)組配套的大型主變壓器，主要有三相一體和三相分體式變壓器兩種。

在2009年前，由于三相一體變壓器制造技術(shù)受限，變壓器低壓側(cè)電流大，高壓側(cè)電壓高，在短路時(shí)電動(dòng)力很大；此外由于電流的趨膚效應(yīng)，鐵芯的磁場飽和等影響，變壓器內(nèi)部熱耗較大，變壓器冷卻及單件超450噸運(yùn)輸也成為很大的問題；三相一體變壓器只有進(jìn)口產(chǎn)品，其造價(jià)就不低于三相分體變壓器。2009年后在導(dǎo)線和硅鋼片及制造工藝的進(jìn)步之后，第一臺(tái)合資品牌的三相一體變壓器（常州東芝變壓器廠生產(chǎn)）的投運(yùn)。經(jīng)過多年運(yùn)行，三相一體變壓器性能和參數(shù)均高于三相分體變壓器，并且其投資造價(jià)比同容量的變壓器價(jià)格減低20%以上，性價(jià)比就大大提高，如果三相一體變壓器能有較好運(yùn)輸條件（可以水路運(yùn)輸），不受限體積大、重量大的情況下，采用三相一體變壓器具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：1）造價(jià)低；2）安裝場地小；3）施工方便；4）維護(hù)工作量少等。

1.2.3 廠用電系統(tǒng)

廠用電系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。合理的廠用電接線對保證機(jī)組的安全正常連續(xù)運(yùn)行，降低電氣設(shè)備損耗，方便操作和維護(hù)，節(jié)省造價(jià)和投資有著重要的作用。隨著新工藝、新技術(shù)、新方案不斷成功應(yīng)用，廠用電系統(tǒng)負(fù)荷的組成結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，例如：1）由于給水泵由電動(dòng)方式采用汽動(dòng)方式，引風(fēng)機(jī)由電動(dòng)方式采用汽動(dòng)或變頻方式，高壓廠用變壓器（高壓起動(dòng)備用）的短路電流和高壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的最低電壓；2）利用電動(dòng)給水泵只作為機(jī)組起動(dòng)時(shí)使用而不作為備用使得高壓廠用負(fù)載容量顯著降低；3）采用節(jié)能設(shè)備；例如：電氣除塵器采用高頻電源，調(diào)試采用變頻及永磁等方式，啟動(dòng)采用軟啟動(dòng)、變頻等方式。以上新工藝、新技術(shù)、新方案的使用，目前百萬機(jī)組廠用電率最低設(shè)計(jì)值已小于3%，對廠用電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)將具有重要的意義。

對于廠用電優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要考慮以下因素：1）充分保證系統(tǒng)接線的可靠性，滿足各種供電負(fù)荷對供電質(zhì)量的要求，降低電廠廠用電全停的可能性；2）在保證可靠性的前提下，減少不必要的備用，盡量簡化系統(tǒng)配置，節(jié)省投資；3）正常運(yùn)行的情況下，盡量避免啟動(dòng)/備用變壓器帶機(jī)組或公用負(fù)荷長期運(yùn)行；4）根據(jù)工藝負(fù)荷的配置，合理地選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，盡量減少電氣設(shè)備的配置數(shù)量，簡化廠用電接線，降低故障率，提高廠用電運(yùn)行的可靠性；5）充分考慮系統(tǒng)接線的靈活性，有利于運(yùn)行維護(hù)，方便設(shè)備檢修；6）近年來，隨著國內(nèi)陸續(xù)興建大容量火電機(jī)組，幾個(gè)主要變壓器生產(chǎn)廠家對分裂結(jié)構(gòu)高壓廠用變壓器（起動(dòng)/備用變壓器）做了很大改進(jìn)，大容量分裂結(jié)構(gòu)高壓廠用變壓器（起動(dòng)/備用變壓器）得以制造并投運(yùn)；7）按照21世紀(jì)示范電站思路，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)和優(yōu)化；8）每臺(tái)機(jī)組的高低壓母線段盡可能采用相同配置，方便運(yùn)行管理，同時(shí)提高設(shè)備的互換性，減少工程設(shè)備的備用裕量，減少投資，降低造價(jià)；9）利用高效節(jié)能型產(chǎn)品減少廠用電系統(tǒng)的總負(fù)載。

2 開展優(yōu)化設(shè)計(jì)采取的措施

2.1 選擇技術(shù)力量雄厚、實(shí)力強(qiáng)大的設(shè)計(jì)單位

俗話說設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的“龍頭”，大型電力設(shè)計(jì)是綜合性的應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。一個(gè)優(yōu)秀、實(shí)力強(qiáng)的設(shè)計(jì)單位，其專業(yè)技術(shù)人員業(yè)務(wù)水平高，經(jīng)驗(yàn)豐富，可以借鑒以往設(shè)計(jì)項(xiàng)目、工程的得失，把成功的專利應(yīng)用到以后項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作中。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，提出獨(dú)到的見解，以設(shè)計(jì)工作符合國家的基本建設(shè)為主要原則，逐漸深入到具體的方案，由宏觀到細(xì)微、逐步充實(shí)、循序漸進(jìn)，保證設(shè)計(jì)總體優(yōu)化。充分利用公開招標(biāo)的方式，通過專業(yè)技術(shù)人員對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對比、評優(yōu)，確定符合要求的設(shè)計(jì)單位。

經(jīng)過公開招標(biāo)，由于參加設(shè)計(jì)單位較多，可以發(fā)現(xiàn)擁有建成相同容量的項(xiàng)目越多的設(shè)計(jì)單位，其設(shè)計(jì)方案的深度相較而言會(huì)有更多獨(dú)到之處。由于設(shè)計(jì)費(fèi)用在整個(gè)項(xiàng)目比重中所占相對很小，因此花較小的成本選擇一個(gè)優(yōu)秀的單位是很值得的。對于大型電力項(xiàng)目，一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以將優(yōu)化實(shí)際貫穿工程的始終。所以，在項(xiàng)目的初步可行性研究階段選擇優(yōu)秀設(shè)計(jì)單位是工程取得成功的重要因素之一。

2.2 對優(yōu)化方案進(jìn)行充分論證、對比

通過設(shè)計(jì)招標(biāo)，不同的設(shè)計(jì)單位會(huì)提出很多專題設(shè)計(jì)報(bào)告，并提出多角度方案論證。項(xiàng)目部專業(yè)人員要充分學(xué)習(xí)，進(jìn)行對比分析，這部分對于項(xiàng)目的投資影響很大，需特別慎重。以下幾個(gè)電氣的重要專題方案需要著重考慮：1）主機(jī)設(shè)備的比選（發(fā)電機(jī)）、變壓器的選擇（主變壓器、高廠變、啟備變）、電氣主接線（包括啟動(dòng)/備用電源引接）、廠用電系統(tǒng)電壓等級及接線方式、中壓封閉母線的選型等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化；2）廠用電率的設(shè)計(jì)優(yōu)化；3）配電、控制小室的布置；4）廠用電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用，包括電氣設(shè)備智能控制（采用現(xiàn)場總線）等方式，分散就地布置；5）節(jié)能和綠色照明應(yīng)用（采用高效的電力設(shè)備，例如：能耗低的變壓器、高效電動(dòng)機(jī)、高頻電源、變頻裝置、照明節(jié)能）等。

2.3 拓寬優(yōu)化設(shè)計(jì)的思路

每個(gè)工程各有特點(diǎn)，所以應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)對技術(shù)的先進(jìn)性、針對性、可靠性進(jìn)行綜合考慮。項(xiàng)目單位和設(shè)計(jì)院可以充分利用收資調(diào)研及設(shè)計(jì)單位技術(shù)儲(chǔ)備和研究成果，并發(fā)揮與有關(guān)主要設(shè)備廠商的交流合作與技術(shù)積累，做到針對性強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備材料選型依據(jù)詳實(shí)合理。

在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上，需要對其先進(jìn)性進(jìn)行認(rèn)真對比。在相同容量的機(jī)組中，通過高參數(shù)技術(shù)的運(yùn)用，提高機(jī)組的效率、降低煤耗，做到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)超過同類機(jī)組最好水平。在系統(tǒng)的配置上，要力求簡單實(shí)用，備用設(shè)備和備用容量應(yīng)設(shè)置合理，選用優(yōu)質(zhì)高效的主輔機(jī)設(shè)備。在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面，優(yōu)先采用經(jīng)濟(jì)技術(shù)成熟技術(shù)，合理采用新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對突破現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范的項(xiàng)目進(jìn)行專題論證。優(yōu)化廠區(qū)總體布置，根據(jù)設(shè)備和系統(tǒng)的功能要求合理設(shè)置，盡可能做到功能集中。通道和電纜合理，使得施工方便，并智能化工作控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新思路，提高全廠綜合自動(dòng)化水平，節(jié)省電纜。和其他專業(yè)間有機(jī)地協(xié)調(diào)、配合，避免各專業(yè)之間相互提供數(shù)據(jù)時(shí)層層放大裕量，致使安全系數(shù)及安全裕量過大，杜絕浪費(fèi)現(xiàn)象。

另外利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具、軟件及其他的設(shè)計(jì)手段，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)工作能最優(yōu)服務(wù)工程要求。采用模塊化設(shè)計(jì)，優(yōu)化布置，設(shè)備緊湊布置，電纜、橋架短捷，這樣可以縮短施工周期，降低工程造價(jià)。

3 電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要專題

不同的項(xiàng)目必須采取針對性設(shè)計(jì)，大型項(xiàng)目一般需做以下專題，以便實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)15項(xiàng)優(yōu)化工作：1）電氣主接線的優(yōu)化設(shè)計(jì)；2）三大主機(jī)的對比（發(fā)電機(jī)所占的比重最?。?；3）主變壓器選型專題優(yōu)化；4）啟動(dòng)/備用變壓器引接專題優(yōu)化；5）中壓封閉母線的選型優(yōu)化專題優(yōu)化；6）電氣工藝系統(tǒng)主要輔機(jī)技術(shù)條件專題報(bào)告高壓廠用電電壓等級和接線選擇優(yōu)化；7）低壓廠用電接線方案專題優(yōu)化；8）高壓變頻電動(dòng)機(jī)接線及保護(hù)配置方案專題優(yōu)化；9）電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用方式專題優(yōu)化；10）電除塵器電源系統(tǒng)應(yīng)用研究專題優(yōu)化；11）電纜敷設(shè)路徑專題優(yōu)化；12）鋁合金電纜應(yīng)用專題優(yōu)化；13）綠色照明在電廠中的應(yīng)用優(yōu)化；14）廠用電率優(yōu)化專題優(yōu)化；15）變頻調(diào)速和永磁調(diào)速方案專題優(yōu)化。由于每個(gè)項(xiàng)目具有不同的特點(diǎn)，本文不對電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要專題進(jìn)行展開述說。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作

4.1 主設(shè)備參數(shù)和設(shè)備選型

主設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化選型受到建廠的條件、電源點(diǎn)的規(guī)模和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素影響，是項(xiàng)目規(guī)模和設(shè)計(jì)原則方案確定的基礎(chǔ)，對工程的投資起著決定性的因素。

主設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)和性能指標(biāo)確定，通過對技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全的可靠性的綜合對比，在符合國家技術(shù)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下，公開招標(biāo)確定主設(shè)備。其優(yōu)化作用在總的投資占比最高，同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性受國家宏觀環(huán)境影響很大，不可控因數(shù)較大。所以需要慎重考慮。

4.2 主接線、廠用電的接線優(yōu)化

主接線是電廠電氣設(shè)計(jì)的首要部分，不僅對電廠本體設(shè)備有影響，和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也密切相關(guān)，是發(fā)電廠與電力系統(tǒng)密切相關(guān)的紐帶。同時(shí)，主接線對電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式確定有很大的影響，是電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)中重點(diǎn)和難點(diǎn)。

在其設(shè)計(jì)階段，必須對可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求進(jìn)行對比分析，選擇最優(yōu)方案。

對于一個(gè)新建項(xiàng)目，由于其容量不同、地位、作用不同，其可靠性要求是不相同的。應(yīng)重點(diǎn)以國內(nèi)外長期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為對比的依據(jù)，進(jìn)行定性分析。

靈活性是指滿足設(shè)備運(yùn)行后在不同運(yùn)行方式、檢修狀態(tài)和擴(kuò)建時(shí)的影響，需要滿足系統(tǒng)在事故狀態(tài)、檢修方式、特殊運(yùn)行方式供電的要求，是可靠性的補(bǔ)充[1]。

經(jīng)濟(jì)性是每個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的必備項(xiàng)，一般來說直接投資是重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。除了特大型項(xiàng)目或特殊工程沒有完整的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對于成熟的機(jī)型，一般會(huì)采用略低于設(shè)計(jì)概算的標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)進(jìn)行比較。對于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、城市和地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)，占地面積也是主接線考慮的重要因素之一。此外還需把運(yùn)行期的能耗作為附加條件，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性綜合對比（尤其在廠用電接線的對比中，將高、低壓電動(dòng)機(jī)的能效和價(jià)格作為重要指標(biāo)進(jìn)行定量分析，確定最經(jīng)濟(jì)的方案）。

4.3 配電裝置和配電室的布置

大型火力項(xiàng)目機(jī)組，安全等級高，場地大，設(shè)備布置復(fù)雜，很多是在工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，由于地少人多，需節(jié)約用地，因此配電裝置和配電室的布置對整個(gè)投資影響較大。配電裝置的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)、新布置在不斷創(chuàng)新發(fā)展中已通過國家、行業(yè)鑒定，廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)有以下：1）投資減少、降低造價(jià)；2）便于安裝和檢修維護(hù)；3）減少用地，減低土建工程；4）提高運(yùn)行和日常操作巡檢[1]。

配電室的優(yōu)化布置，可以使項(xiàng)目總平面圖整齊清晰、美觀。大型火電項(xiàng)目電纜、光纜就像是神經(jīng)系統(tǒng)，交叉輔助，且用量大。配電室的合理布置不僅大幅度減少的電纜、光纜的使用量，使通道更簡潔，交叉更少，安裝施工工程量明顯下降，同時(shí)減少投資，對整個(gè)工程非常重要。

5 優(yōu)化設(shè)計(jì)的難點(diǎn)工作

5.1 電纜、橋架的優(yōu)化工作

電纜、橋架設(shè)計(jì)優(yōu)化非常復(fù)雜，牽涉專業(yè)多，每個(gè)工程各有特點(diǎn)，是施工圖優(yōu)化設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。大型火電項(xiàng)目在主廠房內(nèi)輔機(jī)對布置特殊性、工藝性能、參數(shù)的要求高。主管道的材料價(jià)格很高，對機(jī)組的性能影響很大；電纜和橋架由于比較容易施工，技術(shù)要求較低，可塑造性、可調(diào)節(jié)性更好，重要等級相對降低。因此，遇到主管道和功能要求較高的場所及消防要求等環(huán)境，電纜和橋架在途徑和通道一般均會(huì)避讓。

由于管道、工藝在施工圖設(shè)計(jì)階段才能體現(xiàn)，這會(huì)給電纜、電纜橋架正常設(shè)計(jì)增加難度和不確定性。電纜、橋架的美觀，通道的暢通，對工程的評比影響很大。近年來許多計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用，例如：PROMIS-E、CAD、數(shù)據(jù)庫、三維輔助敷設(shè)設(shè)計(jì)，給優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可行性，為電纜敷設(shè)（含設(shè)備廠商供應(yīng)電纜、光纜等）、通道圖、排列圖、封堵平面圖、斷面圖的模擬等提供了可行性[2-3]。

電纜、橋架優(yōu)化設(shè)計(jì)采用電氣PROMIS-E，可以利用電氣原理接線圖設(shè)計(jì)，從工藝數(shù)據(jù)庫共享的電負(fù)荷，在廠用電原理接線圖的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行配電的負(fù)荷分配。對廠用電原理接線設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的電氣參數(shù)，建立配置接線圖及其數(shù)據(jù)庫。從而利用PROMIS-E的數(shù)據(jù)庫中直接生成電氣設(shè)備表、原始電纜表、橋架表。利用托架設(shè)計(jì)軟件配合完成電纜清冊，建立生產(chǎn)原始的電纜通道。通過電纜通道、橋架三維模型生成電纜托架敷設(shè)空視圖，對通道的復(fù)雜部位進(jìn)行優(yōu)化、避讓，然后生成電纜橋架、立柱豎井、托架三維模型安裝圖，并與接線設(shè)計(jì)的原電纜表配合，生成電纜清冊，完成電纜和橋架的總體優(yōu)化工作。在實(shí)際的施工過程中根據(jù)施工進(jìn)度及現(xiàn)場實(shí)際情況，再進(jìn)行完善優(yōu)化處理。

利用打捆集中采購，建立合格供應(yīng)商制度，公開招標(biāo)，減低投資。同時(shí)，合理采用鋁芯電纜，通過優(yōu)化處理，減少鋼鎧電纜的使用量，用普通電纜替代，也可以減少投資成本。該項(xiàng)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，通過幾個(gè)大型工程對比，可以節(jié)約投資10%左右，按2臺(tái)百萬機(jī)組，電纜和橋架總概算為1億以上，可節(jié)約1000萬以上。

5.2 電氣監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化

大型火力發(fā)電廠建設(shè)自動(dòng)化水平的迅猛發(fā)展，電氣監(jiān)控方式由于電子、軟件、通信、總線等技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣自動(dòng)裝置、保護(hù)裝置、測量裝置和就地測控設(shè)備等智能前端設(shè)備的成熟發(fā)展，為電氣系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化提供了重要的技術(shù)保證。

目前電力系統(tǒng)沒有統(tǒng)一、完整、系統(tǒng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，電網(wǎng)公司的智能化變電所、五大發(fā)電集團(tuán)的智能化電站的電氣現(xiàn)場監(jiān)控制系統(tǒng)各有特色。目前，大型火力發(fā)電機(jī)組的電氣監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下三種：DCS、ECMS、DCS與ECMS結(jié)合的方式；其配置監(jiān)控實(shí)施方式由以下三種：全通訊方式，ECMS僅作為監(jiān)測用的硬接線+通訊監(jiān)測方式和高低壓廠用電源監(jiān)控由ECMS是實(shí)現(xiàn)的硬接線+通訊監(jiān)控方式。

2010年前應(yīng)用最多的是全硬接線方式，但技術(shù)與經(jīng)濟(jì)適用性的角度看已經(jīng)逐步被淘汰；全通訊方式因其多設(shè)備之間不同通訊規(guī)約之間的轉(zhuǎn)換引起的時(shí)滯，導(dǎo)致穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的問題難以化解，且其通信規(guī)約與熱控控制系統(tǒng)的規(guī)約配合難度，使用條件苛刻，很多項(xiàng)目由于沒有成熟經(jīng)驗(yàn)，制約方案的推廣。

目前大型火電機(jī)組統(tǒng)一采用的IEC61850通訊規(guī)約，根據(jù)《火力發(fā)電廠、變電站二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》所述：“發(fā)電廠電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)電廠的控制方式統(tǒng)籌考慮，采用監(jiān)控或監(jiān)測方式?！蹦壳皣鴥?nèi)大型火電機(jī)組運(yùn)行最多的為硬接線+通訊監(jiān)測方式，即ECMS系統(tǒng)采用監(jiān)測方式，采用硬接線+通訊監(jiān)測方案，由于ECMS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)通信，大量DCS系統(tǒng)所需的電氣系統(tǒng)信息量通過ECMS系統(tǒng)的主控單元傳送至DCS系統(tǒng)，減少了大量的I/O硬接線，從而避免了信息重復(fù)采集，減少了設(shè)備和電纜成本及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。采用此方式，電氣控制納入DCS系統(tǒng)的同時(shí)，創(chuàng)建電氣相對獨(dú)立的監(jiān)測系統(tǒng)，可以獨(dú)立完成監(jiān)視、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、電能管理等功能，可以做到運(yùn)行時(shí)，需要的維護(hù)人員少，節(jié)約了投資費(fèi)用。

現(xiàn)場總線系統(tǒng)在2000后也在部分大中型火力發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用，相比于硬接線+通訊監(jiān)測減少了電纜，但控制的可靠性會(huì)受環(huán)境因素的一定影響，干擾能力需要提高、在出現(xiàn)異常或報(bào)警時(shí)難以及時(shí)判斷。

隨著智能化技術(shù)發(fā)展和成熟，全通訊方式必將是電氣監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)展的方向。

6 結(jié)論

大型火電工程項(xiàng)目投資大，建設(shè)周期長，標(biāo)準(zhǔn)要求高，優(yōu)化工作在項(xiàng)目建設(shè)中具有關(guān)鍵和決策性作用，可以推廣到項(xiàng)目的每個(gè)環(huán)節(jié)。其不僅體現(xiàn)在功能、指標(biāo)、安全可靠性上，而且體現(xiàn)在投資成本控制、運(yùn)行、檢修維護(hù)性上。結(jié)合實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)對項(xiàng)目過程中開展的部分方案進(jìn)行一些對比優(yōu)化工作，體會(huì)到大型機(jī)組優(yōu)化設(shè)計(jì)工作是一個(gè)系統(tǒng)工程，每個(gè)項(xiàng)目特點(diǎn)不同，優(yōu)化的側(cè)重點(diǎn)各不相同，需每位參加工程每位專業(yè)人員發(fā)揮自己的智慧，本文拋磚引玉，粗略地從設(shè)計(jì)的不同階段、對項(xiàng)目比較重要和難點(diǎn)的優(yōu)化項(xiàng)目需要進(jìn)行開展優(yōu)化工作，談了一些體會(huì)，由于水平有限，難免有差錯(cuò)，請批評指正；同時(shí)由于各個(gè)項(xiàng)目實(shí)際情況不同，優(yōu)化設(shè)計(jì)工作雖然是一項(xiàng)費(fèi)神，很耗腦力和體力的工作，但為了保證項(xiàng)目建成后能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效，并打造成精品工程，一定是每位電力專有識(shí)之士終生追求的目標(biāo)。

[1]戈東方.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，1987.

[2]江蘇華電句容二期（2×1000MW）高效潔凈超超臨界擴(kuò)建工程勘察設(shè)計(jì)投標(biāo)技術(shù)方案說明[Z].

[3]DL/T5164-2014，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

Design Optimization of Large-scale Thermal Power Project Construction

HUANG Yuzhong
（Huadian Jiangsu Energy Co.，Ltd，Jurong Power Plant，Jurong 212400，China）

Large-scale thermal power project construction needs to go through several procedures,such as the feasibility study,preliminary design,construction design,construction commissioning and operation optimization.This paper mainly focuses on the following aspects:electronic design optimization steps,design optimization measures,hot spot and difficulties of optimization.Compare the reliability,flexibility,advancement,practicality,economic condition under the constraints of regulations.Thus,the cost of the project will be deduced and the company will get the maximum profit by design optimization.

large-scale thermal power project construction； design optimization； electrical

TM645

B

2095-3429（2017）05-0026-05

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.05.006

2017-07-21

黃裕忠（1968-），男，工學(xué)碩士，高級工程師，高級技師，主要從事于高電壓技術(shù)及電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的研究工作。