肖安良

（廈門市環(huán)境能源投資發(fā)展有限公司）

0 引言

垃圾焚燒電廠主要通過焚燒對(duì)垃圾進(jìn)行無害化處理，利用垃圾焚燒中的熱量進(jìn)行熱能發(fā)電。垃圾焚燒電廠使垃圾處理最大程度達(dá)到無害化、資源化、減量化，對(duì)解決垃圾圍城問題具有重要意義。相對(duì)于國外發(fā)達(dá)國家而言，國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)仍然處在發(fā)展階段，多數(shù)垃圾焚燒電廠運(yùn)營過程中都不可避免地會(huì)出現(xiàn)電路故障或者設(shè)備故障等問題，從而影響到熱能發(fā)電效果。目前國內(nèi)生活垃圾處理問題日益嚴(yán)峻，垃圾焚燒發(fā)電廠每日需要處理的垃圾數(shù)量日漸增多，如何確保電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行是當(dāng)前需要解決的首要問題。

1 垃圾焚燒發(fā)電現(xiàn)狀

從城市發(fā)展規(guī)模來看，每年涌入城市人口數(shù)量在增加，日常生活中所產(chǎn)生的垃圾量也在逐年上升。垃圾焚燒發(fā)電是處理城市生活垃圾的重要手段之一，這種處理方式能夠?qū)崿F(xiàn)資源化、無害化及減量化目標(biāo)。由于城市生活垃圾生產(chǎn)總量越來越多，城市垃圾焚燒發(fā)電規(guī)模隨之逐漸擴(kuò)大，特大垃圾焚燒電廠的數(shù)量也在逐漸增長，電廠垃圾處理量已經(jīng)達(dá)到每日3000t、4000t，甚至超過5000t。例如廈門市，目前全市生活垃圾日產(chǎn)生量在4800t左右，在運(yùn)的三個(gè)垃圾焚燒電廠 （分別位于島內(nèi)后坑、翔安、海滄）日共處理1600t的狀況已無法滿足處理需求，近期分別在海滄、翔安建設(shè)兩個(gè)二期項(xiàng)目，共增加處理規(guī)模2750t／d，待全部投運(yùn)后加上部分垃圾進(jìn)行分選處理后才能基本達(dá)到原生垃圾的 “全焚燒，零填埋”?？梢婋m然垃圾焚燒電廠垃圾處理量在迅速增加，但配套發(fā)電機(jī)組容量近階段內(nèi)并沒有出現(xiàn)變化，多控制在6MW至30MW，小型電廠機(jī)組配置1臺(tái)至3臺(tái)左右，并網(wǎng)電壓不等，包括110kV電壓、10kV電壓及35kV電壓等。在具體并網(wǎng)電網(wǎng)設(shè)置時(shí)，需要結(jié)合地方供電單位接入系統(tǒng)要求進(jìn)行合理配置。當(dāng)垃圾焚燒電廠中電壓等級(jí)與發(fā)電機(jī)組容量不同時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與電氣主接線接地方式也會(huì)出現(xiàn)差異［1］。根據(jù)交流裝置相關(guān)保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定可知，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)額定電壓超過6.3kV時(shí)，垃圾焚燒電廠中發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)應(yīng)選擇電阻接地方式，以便發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)能達(dá)到瞬時(shí)切機(jī)要求。

在垃圾焚燒發(fā)電過程中容易出現(xiàn)二惡英、成本與裝備制造等問題。在垃圾焚燒電廠工程建設(shè)方面，由二惡英引起的二次污染問題是建設(shè)單位必須考慮的。從二惡英問題產(chǎn)生原因來看，垃圾焚燒電廠管理不善及設(shè)備處理水平不足是重要影響因素。在垃圾焚燒電廠管理過程中，鍋爐運(yùn)行調(diào)控不到位及尾氣處理設(shè)備可能會(huì)因?yàn)楣芾聿坏轿挥绊懙诫姀S運(yùn)行效果，造成二惡英超標(biāo)。國內(nèi)垃圾熱值偏低，垃圾焚燒發(fā)電處理過程中需要消耗的污水處理材料、助燃燃料等相對(duì)較多，造成電廠運(yùn)營成本偏高。因此，國內(nèi)垃圾焚燒電廠主要依靠政府優(yōu)惠政策維持經(jīng)濟(jì)效益，通過政府資金補(bǔ)貼確保電廠穩(wěn)定運(yùn)行，這對(duì)電廠未來發(fā)展可能會(huì)造成一定影響。垃圾焚燒電廠中所應(yīng)用到的設(shè)備多依靠進(jìn)口，國內(nèi)焚燒設(shè)備仍在研究之中，造成電廠運(yùn)行費(fèi)用與建設(shè)成本上漲，從而影響到電廠事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 電氣主接線選擇要點(diǎn)

在垃圾焚燒電廠電氣主接線方式選擇方面，應(yīng)盡量確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，從而便于電廠擴(kuò)建和檢修處理，如在天津?yàn)I海新區(qū)大港進(jìn)行垃圾焚燒電廠建設(shè)過程中，需要對(duì)電廠用地面積、布置條件和投資規(guī)劃等進(jìn)行電氣主接線方案合理制定。當(dāng)系統(tǒng)電壓為35kV時(shí)接線方式應(yīng)該以單母線分段為主，通過兩段母線進(jìn)行并網(wǎng)連接，并將斷路器分別安置在兩段母線與出線端位置處進(jìn)行保護(hù)。在垃圾焚燒電廠系統(tǒng)運(yùn)行過程中，引風(fēng)機(jī)單機(jī)容量為450kW，供電等級(jí)應(yīng)選擇10kV，以防供電電壓等級(jí)偏高而出現(xiàn)損失。因?yàn)橐L(fēng)機(jī)主要為垃圾焚燒電廠中的兩條焚燒線提供服務(wù)，所以需要從單母線分段系統(tǒng)中將引風(fēng)機(jī)電源引出。廈門市在運(yùn)的三座垃圾發(fā)電廠均采用單母線分段的電氣主接線方案。大港垃圾焚燒電廠主要為天津市日常生活垃圾處理提供服務(wù)，以保障城市衛(wèi)生安全［2］。因此垃圾焚燒電廠必須全天候進(jìn)行垃圾焚燒處理，保持電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性與持續(xù)性。當(dāng)電廠運(yùn)行出現(xiàn)故障問題時(shí)，便有可能導(dǎo)致城市生活垃圾無法及時(shí)處理，從而對(duì)天津市市容造成負(fù)面影響，不利于城市居民正常生活穩(wěn)定。

在0.4kV配電系統(tǒng)運(yùn)用方面，必須保障垃圾焚燒電廠中的兩條焚燒線之間相互獨(dú)立，互不干擾，確保一級(jí)負(fù)荷供電穩(wěn)定及公用設(shè)備供電冗余。在垃圾焚燒電廠低壓配電系統(tǒng)使用過程中，必須結(jié)合系統(tǒng)電源需求和負(fù)荷類型進(jìn)行專用盤供電或者動(dòng)力中心配電盤供電。在0.4kV系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計(jì)方面，需要利用柴油發(fā)電機(jī)為保安負(fù)荷提供電源，包括排煙設(shè)備、消防設(shè)備與報(bào)警系統(tǒng)等。若上級(jí)變電站線路運(yùn)行過程中出現(xiàn)停電故障，需要保障鍋爐持續(xù)供水，以防鍋爐汽包燒干而出現(xiàn)爆炸問題?？諌簷C(jī)是垃圾焚燒電廠供電保安負(fù)荷中的一部分，主要為關(guān)鍵位置處閥門動(dòng)作提供保障，以保證焚燒爐的停機(jī)安全。垃圾焚燒電廠廠房中必須擁有照明設(shè)備，確保系統(tǒng)運(yùn)行在出現(xiàn)故障時(shí)能夠順利開展搶修與疏散工作，盡量減少電廠內(nèi)部損失。消防設(shè)備是垃圾焚燒電廠中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，主要為電廠火災(zāi)撲滅提供服務(wù)，以防電廠運(yùn)行過程中出現(xiàn)重大人身財(cái)產(chǎn)損失。

3 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式選擇要點(diǎn)

當(dāng)垃圾焚燒電廠建設(shè)中存在110kV升壓站時(shí)，10kV回路中的電容量與電流量數(shù)據(jù)相對(duì)偏小，易于計(jì)算分析。當(dāng)系統(tǒng)供電等級(jí)為10kV時(shí)，由于并網(wǎng)變電站直接和發(fā)電機(jī)相連聯(lián)，因此供電部門一般都不會(huì)提供10kV系統(tǒng)情況。10kV系統(tǒng)中的電容電流量變化相對(duì)較大，若垃圾焚燒電廠發(fā)電機(jī)存在單相接地故障且不需要瞬時(shí)切機(jī)時(shí)，則中性點(diǎn)應(yīng)選擇消弧線圈接地方式。垃圾焚燒電廠中的發(fā)電機(jī)回路電容電流主要有電容器、發(fā)電機(jī)與連接導(dǎo)體，在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式選擇方面需要對(duì)并網(wǎng)變電站接地系統(tǒng)、故障要求進(jìn)行綜合考慮。比如當(dāng)10kV并網(wǎng)變電站是不接地系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)單相接地故障中并不需要瞬時(shí)切機(jī)處理，則中性點(diǎn)應(yīng)選擇消弧線圈接地方式。在垃圾焚燒電廠項(xiàng)目建設(shè)方面，部分工程并網(wǎng)變電站10kV屬于不接地系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)線路中的電容電流量變化很大，故障點(diǎn)參與電流量經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后會(huì)超過5A，明顯超過電流許可范圍［3］。因此，在垃圾焚燒電廠發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)中需要設(shè)置消弧線圈接地方式進(jìn)行補(bǔ)償處理，將故障點(diǎn)殘余電流控制在1A，以協(xié)調(diào)消弧線圈動(dòng)作。當(dāng)垃圾焚燒電場(chǎng)中并網(wǎng)變電站電纜出現(xiàn)逐漸增多時(shí)，發(fā)電機(jī)回路中電容電流量逐漸增長，發(fā)電機(jī)中單相接地故障后的電容電流量能夠達(dá)到幾百安以上，僅靠消弧線圈補(bǔ)償難以維持電廠穩(wěn)定。因此，垃圾焚燒電廠設(shè)計(jì)人員需要將隔離變壓器設(shè)置在10kV并網(wǎng)出線上，使系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)隔離開來，以盡量降低回路電容電流數(shù)值，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。在垃圾焚燒電廠建設(shè)中，從發(fā)電機(jī)到主變壓器中的連接電纜電容電流所占比例相對(duì)較大。當(dāng)發(fā)電機(jī)和主變壓器之間距離之間增大時(shí)需要使用的電纜數(shù)量便會(huì)越來越多，發(fā)電機(jī)故障中的電流值便會(huì)超出許可范圍，需要通過中性點(diǎn)不接地方式控制發(fā)電機(jī)單相接地故障電流。

4 結(jié)束語

綜上可知，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與電氣主接線接線方式選擇關(guān)乎垃圾焚燒電廠設(shè)備運(yùn)行效果及設(shè)備故障狀態(tài)下的停機(jī)處理效果。在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接線方式選擇方面，需要對(duì)發(fā)電機(jī)回路中電容電流量進(jìn)行重點(diǎn)分析，通過選擇合理接線方式加強(qiáng)電容電流量控制，以防電容電流超出許可范圍而影響到關(guān)鍵位置處閥門動(dòng)作。在電氣主接線方式選擇過程中，需要對(duì)垃圾焚燒電廠電能損耗、投資操作及系統(tǒng)調(diào)度等進(jìn)行綜合考慮，確保系統(tǒng)中各類設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，以防系統(tǒng)故障發(fā)生后出現(xiàn)重大損失。