一种高位布置的大容量火电机组发电系统

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，具体地涉及一种高位布置的大容量火电机组发电系统。

背景技术

基于国家“30.60”碳达峰碳中和战略目标，煤电机组需要不断地节能提效。近年来，我国在材料工业技术大幅度提升的支持下，火电技术中的超超临界机组的单机容量不断提高，正在从1000MW向单机单轴1350MW迈进。另外，对于火力发电机组，采用高位布置可以减少高温管材的用量，提高机组进汽参数，达到节能减排的目的。高位布置是指，汽轮发电机组的运转层标高高于常规火力发电厂中的12.6～17.5m，布置汽轮发电机组的运转层平台高度与锅炉平台或空冷平台的高度相对应。由于采用了机组高位布置方式，发电机出口的离相封闭母线需有约50m长的垂直段沿主厂房A列(A列是指靠近主变压器的一侧)引下至主变压器。而大容量火电机组的高位布置方式，对发电机出口离相封闭母线的布置提出了更高的要求。离相封闭母线是广泛应用于50MW及以上发电机引出线回路及厂用分支回路的一种大电流传输装置。

目前现有的高位布置机组的离相母线布置方案例如中国实用新型专利“离相母线支撑结构及发电系统”(CN209844489U)，该方案将长垂直段离相母线(第二布置段)布置在汽机房的A排柱墙内，便于安装固定以及运行后的检修、维护，但同时存在以下缺陷：

①由于要将长垂直段离相母线布置在墙内，汽机房内需在每层留出足够的物理空间，以满足发电机离相母线的布置及巡视通道，导致高位厂房结构跨度加大，投资增加。

②根据该专利附图可知，该方案采用自然冷却方式。从离相封闭母线的制造水平来看，采用自然冷却方式时，其额定电流最大值为28000A。但随着火力发电机组容量由1000MW提高到1350MW，离相封闭母线额定电流将大大超过28000A，常规自然冷却方式的离相封闭母线已经不能满足要求，需采用强制风冷方式(也称强迫风冷方式)。与自然冷却方式相比，强制风冷方式离相封闭母线通常设置两套强制风冷装置，一套用于发电机出线端冷却，一套用于离相封闭母线冷却。采用强制风冷方式后，主厂房运行层下方的一层在有限的空间内需布置强制风冷装置、励磁分支母线、电压互感器及避雷器柜等设备，还需要同时满足操作检修空间要求，已经不具备预留母线垂直下引的空间。故对于大容量火电机组，该方案已不再适用。

③随着额定电流的提高，离相母线导体尺寸增大，该专利方案中给出的三个支撑绝缘子成120°布置的方案不再适用。

对于大容量火电机组的高位布置，如何把火力发电厂长垂直离相封闭母线、封闭母线风冷装置、发电机出线设备等有效地布置在设定的区域内，既便于运行又有利于检修维护，目前还没有设计和运行的先例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种适用于高位布置大容量火电机组的离相封闭母线布置方法，填补火力发电技术领域中大容量火电机组高位布置方面的空白，适应并满足大容量发电机组高位布置的需求。

依据本发明的技术方案，本发明提供了一种高位布置的大容量火电机组发电系统，包括主厂房和主变压器，主厂房内设置有汽轮发电机组和发电机出线设备，汽轮发电机组通过离相封闭母线与主变压器相连接；离相封闭母线包括依次相连的墙内段母线、墙外垂直段母线和墙外水平段母线；墙内段母线位于主厂房内，且靠近汽轮发电机组，墙内段母线从汽轮发电机组延伸至主厂房的A列墙外；墙外垂直段母线沿主厂房的A列墙外向下布置；墙外水平段母线与主变压器相连接。

进一步地，主厂房中包括有运转层楼板和位于运转层楼板下方的出线布置层楼板；汽轮发电机组设置于运转层楼板上，汽轮发电机组包括相连接的汽轮机和发电机，发电机的输出端连接有发电机出线箱，墙内段母线从发电机出线箱中引出；出线布置层楼板上布置有发电机出线设备，发电机出线设备与墙内段母线相连接。

进一步地，发电机出线设备包括有出线端强制风冷装置、离相封闭母线强制风冷装置、中性点柜、电压互感器及避雷器柜以及励磁变压器；各个发电机出线设备均分别与墙内段母线相连接。

在一实施方式中，墙内段母线沿出线方向依次与中性点柜、出线端强制风冷装置、电压互感器及避雷器柜相连接；在电压互感器及避雷器柜与主厂房的A列墙之间的位置，墙内段母线与离相封闭母线强制风冷装置和励磁变压器相连接。

又一实施方式中，墙内段母线从发电机出线箱起依次包括相连的第一段母线和第二段母线；第一段母线沿发电机出线箱向下布置，第二段母线平行于出线布置层楼板布置并延伸至主厂房的A列墙外。

再一实施方式中，第二段母线通过设置于运行层楼板下的吊架吊装固定；离相封闭母线强制风冷装置设置于第二段母线下方。

优选地，在主厂房的A列墙外，沿墙外垂直段母线设置有检修爬梯。

进一步地，离相封闭母线包括外壳、绝缘子和导体；外壳为管状，导体设置于外壳内，外壳和导体通过绝缘子相连接；支撑结构包括支撑框和斜支架，支撑框为水平设置且与A列结构柱固定连接，墙外垂直段母线设置于支撑框内，外壳与支撑框固定连接；斜支架的一端与支撑框固定连接，斜支架的另一端与A列结构柱固定连接。

优选地，导体上沿其长度方向每隔五至七米设置有一个绝缘子固定位，在每个绝缘子固定位处，均沿导体周向分布设置有四个或四个以上的绝缘子。

优选地，A列结构柱沿竖直方向上每隔八至十米设置一个支撑结构。

与现有技术相比，本发明的高位布置的大容量火电机组发电系统有益技术效果如下：

1、本发明首次了提出一种大容量火力发电机组高位布置时离相封闭母线的布置方案，将火力发电厂长垂直离相封闭母线、强制风冷装置等合理有效地布置在了设定的区域内，基本没有改变现有主厂房的结构跨度及投资。

2、本发明的方案适应并满足了大容量发电机组高位布置的需求，同时很好地满足了运行及检修维护的需要，提高了发电过程中的热效率。

3、本发明的离相封闭母线中采用四绝缘子支撑方案，满足大容量火电机组离相封闭母线的实际需要，运行更加稳定可靠。

附图说明

图1是本发明一实施例的高位布置的大容量火电机组发电系统的断面示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是图1所示实施例的俯视示意图。

图4是本发明一实施例的支撑结构部分的俯视示意图。

图中附图标记所指示的部件名称如下：

1、主厂房；2、主变压器；3、汽轮发电机组；4、墙内段母线；5、墙外垂直段母线；6、墙外水平段母线；7、A列结构柱；8、支撑结构；9、运转层楼板；10、出线布置层楼板；11、发电机出线箱；12、出线端强制风冷装置；13、离相封闭母线强制风冷装置；14、中性点柜；15、电压互感器及避雷器柜；16、励磁变压器；17、第一段母线；18、第二段母线；19、吊架；20、外壳；21、绝缘子；22、导体；23、支撑框；24、斜支架。

具体实施方式

本发明基于大容量火力发电机组高位布置时离相母线的特点，结合传统布置方案的优缺点，提出一种布置合理且便于运行维护的高位布置的大容量火电机组发电系统。

请参阅图1，本发明的一种高位布置的大容量火电机组发电系统，包括主厂房1和主变压器2，主厂房1内设置有汽轮发电机组3和发电机出线设备等，汽轮发电机组3通过离相封闭母线与主变压器2相连接，从而传输产生的电。离相封闭母线包括依次相连的墙内段母线4、墙外垂直段母线5和墙外水平段母线6。墙内段母线4位于主厂房1内，且靠近汽轮发电机组3，墙内段母线4从汽轮发电机组3延伸至主厂房1的A列墙外。墙外垂直段母线5沿主厂房1的A列墙外向下布置。墙外水平段母线6与主变压器2相连接。

具体地，请同时参阅图2(为图1的局部放大图)，主厂房1中包括有运转层楼板9和位于运转层楼板9下方的出线布置层楼板10。汽轮发电机组3设置于运转层楼板9上，汽轮发电机组3包括相连接的汽轮机和发电机，发电机的输出端连接有发电机出线箱11，墙内段母线4从发电机出线箱11中引出。根据一般情况，离相封闭母线包括A相、B相和C相，三者并排设置。出线布置层楼板10上布置有发电机出线设备，发电机出线设备与墙内段母线4相连接。发电机出线设备包括有出线端强制风冷装置12、离相封闭母线强制风冷装置13、中性点柜14、电压互感器及避雷器柜15以及励磁变压器16；各个发电机出线设备均分别与墙内段母线4相连接。具体的设备连接方式根据现有技术方案即可实现，例如，励磁变压器16连接有三条励磁分支母线，三条励磁分支母线分别与三条(A、B、C三相)离相封闭母线相连接；强制风冷装置与离相封闭母线通过管路连接等；本文不再赘述。

具体一实施方式，请同时参阅图2、图3。墙内段母线4从发电机出线箱11起依次包括相连的第一段母线17和第二段母线18。第一段母线17沿发电机出线箱11向下布置。第二段母线18平行于出线布置层楼板10布置并延伸至主厂房1的A列墙外，例如为图3所示垂直弯折的两段，从而根据需要调整从A列墙穿出的位置。如图2所示，第二段母线18为通过设置于运行层楼板9下的吊架19吊装固定。墙内段母线4沿出线方向依次与中性点柜14、出线端强制风冷装置10、电压互感器及避雷器柜15相连接；中性点柜14位于第一段母线17背离A列墙的一侧，出线端强制风冷装置10位于第一段母线17下方一侧位置，电压互感器及避雷器柜15位于第二段母线18下方位置。在电压互感器及避雷器柜15与主厂房1的A列墙之间的位置，墙内段母线4与离相封闭母线强制风冷装置13和励磁变压器16相连接；离相封闭母线强制风冷装置13设置于第二段母线18下方，励磁变压器16位于离相封闭母线强制风冷装置13的一侧。优选地，为便于墙外垂直段母线5的检修，在主厂房1的A列墙外，沿墙外垂直段母线5设置有检修爬梯。采用此种布置方式，即实现了主厂房1空间的充分、合理利用，同时满足了设备布置以及运行检修维护的需求，提高了发电过程中的热效率。

请参阅图4。离相封闭母线包括外壳20、绝缘子21和导体22。外壳20为管状，导体22设置于外壳20内，外壳20和导体22通过绝缘子21相连接。优选地，导体22上沿其长度方向每隔五至七米(进一步优选为六米)设置有一个绝缘子固定位，在每个绝缘子固定位处，均沿导体22周向分布设置有四个或四个以上(优选为四个)的绝缘子21，从而满足大容量火电机组的重量和尺寸均较大的离相封闭母线的实际需要，结构更牢固，运行更加稳定可靠。

请同时参阅图4和图2，支撑结构8包括支撑框23和斜支架24，支撑框23为水平设置且与A列结构柱7固定连接，墙外垂直段母线5设置于支撑框23内，外壳20与支撑框23固定连接。具体地例如，支撑框23为由条型钢材通过螺栓连接固定组合而成的矩形框架，该矩形的长边等于相邻两A列结构柱7之间的距离，并通过焊接方式与A列结构柱7固定连接；外壳20相对的两外侧均焊接或螺栓连接固定有U型钢，该U型钢与支撑框23通过螺栓固定连接；上述连接中采用螺栓连接的部分可拆卸，从而便于进行检修维护。斜支架24的一端与支撑框23固定连接，斜支架24的另一端与A列结构柱7固定连接，利用稳定的三角形结构实现对墙外垂直段母线5的支撑；具体例如，每个支撑框23在两侧位置连接有两个斜支架24，给予支撑的同时不会对墙外垂直段母线5形成阻挡。优选地，A列结构柱7沿竖直方向上每隔八至十米(进一步优选为九米)设置一个支撑结构8。

具体一实施例如下，请参阅图2，本领域技术人员可根据具体工程实际对本发明方案做出适应性修改，以适应各种具体的实际情况。运转层标高69.60m，出线布置层标高52.00m，主变压器2布置在主厂房1的A列外零米地面。52.00m层的第二段母线18中心标高为57.5m，墙外垂直段母线5沿A列外墙垂直引下至10.60m中心标高处，再通过墙外水平段母线6水平安装引至主变压器2。

可以理解的是，本文仅对本发明改进相关部分进行了详细的描述，其余所需结构及设备，例如主厂房1的A列墙外设置有挡风墙，等，基于现有技术方案即可实现，本文不再赘述。