新建火電機(jī)組電氣設(shè)計(jì)需注意的問題

譚鵬展

（天津軍糧城發(fā)電有限公司，天津 300300）

新建火電機(jī)組電氣設(shè)計(jì)需注意的問題

譚鵬展

（天津軍糧城發(fā)電有限公司，天津 300300）

針對300MW及以上火電機(jī)組運(yùn)行投產(chǎn)后電氣方面存在的設(shè)計(jì)不合理、不利于檢修及運(yùn)行、耗能高等問題，以天津軍糧城發(fā)電有限公司新擴(kuò)建機(jī)組為例，提出了保安電源、高壓電動機(jī)、氫冷發(fā)電機(jī)、低壓動力中心等設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問題，同時(shí)指出施工前應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙的審查、重視設(shè)備的出廠驗(yàn)收，確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

新建火電機(jī)組；電氣設(shè)計(jì)；施工；試運(yùn)行

0 引言

我國300MW及以上火電機(jī)組運(yùn)行投產(chǎn)后，電氣專業(yè)方面存在一些設(shè)計(jì)不合理、不利于檢修及運(yùn)行、耗能高、產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)等問題，這些問題長時(shí)間困擾電廠檢修人員、運(yùn)行人員及各級管理人員，給設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來了巨大隱患。電廠利用停電機(jī)會，花費(fèi)大量的人力、物力來改善和解決這些問題。整改過程中不但程序繁瑣，而且占用了大量的檢修資金，增加了運(yùn)行成本但效果卻不太理想。有些問題可以在建設(shè)期間消化，避免人、材、機(jī)的二次消耗，大大減少后期的投入費(fèi)用，保障機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。筆者根據(jù)多年的基建經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了新建火電機(jī)組電氣專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問題，為新建機(jī)組的建設(shè)提供參考。

1 保安電源設(shè)計(jì)需注意的問題

國內(nèi)大部分機(jī)組保安電源的設(shè)計(jì)原則都是每臺機(jī)組設(shè)置1套柴油發(fā)電機(jī)組，為機(jī)組安全停機(jī)提供所必需的交流電源。柴油發(fā)電機(jī)直接與保安動力中心連接，由保安動力中心分別給汽輪機(jī)、鍋爐事故保安控制中心供電。汽輪機(jī)和鍋爐均設(shè)置一段保安電動機(jī)控制中心，保安電動機(jī)控制中心設(shè)3回進(jìn)線：一回來自保安動力中心，另兩回來自汽輪機(jī)或鍋爐動力中心。這種常規(guī)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、相對獨(dú)立，缺點(diǎn)是當(dāng)機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)需使用啟動備用變壓器（以下簡稱啟備變）市電供電，不利于節(jié)約電費(fèi)開支，而且當(dāng)啟備變同時(shí)退出時(shí)需要啟動柴油發(fā)電機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)一旦出現(xiàn)故障就會出現(xiàn)廠用電全停的危險(xiǎn)。筆者推薦天津軍糧城發(fā)電有限公司經(jīng)過技術(shù)改造后的接線方案：保安段電源第1回來自保安動力中心，第2回來自汽輪機(jī)或鍋爐動力中心，第3回來自400V公用段（公用段電源取自6 kV公用段）。該方案的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)本機(jī)停機(jī)檢修時(shí)，保安段可以由400V公用段取電，此路電為廠用電，可以節(jié)省不少的電費(fèi)；另外，當(dāng)啟備變同時(shí)退出時(shí)，公用段仍然可以給保安段供電，提高了供電的可靠性。

2 高壓電動機(jī)設(shè)計(jì)需注意的問題

2.1 高壓電動機(jī)絕緣端蓋

天津軍糧城發(fā)電有限公司新擴(kuò)建機(jī)組運(yùn)行不久，發(fā)現(xiàn)＃10鍋爐甲一次風(fēng)機(jī)＃2瓦軸承運(yùn)行中聲音異常，經(jīng)解體后發(fā)現(xiàn)內(nèi)瓦套表面出現(xiàn)條狀磨損痕跡，采取了更換軸承的措施，之后＃9，＃10鍋爐多次出現(xiàn)同樣的問題；2011年4月19日，因軸承聲音異常更換＃10鍋爐＃1一次風(fēng)機(jī)電機(jī)后側(cè)NU232ECM／C3 SKF軸承及絕緣端蓋，隨后多次更換鍋爐一次風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承及絕緣端蓋。更換過絕緣端蓋的電動機(jī)軸承沒有出現(xiàn)過聲音異?，F(xiàn)象。通過聯(lián)系電機(jī)及SKF軸承廠家，經(jīng)過現(xiàn)場分析，確認(rèn)磨痕是電機(jī)電腐蝕造成的，陸續(xù)將電動機(jī)端蓋更換成絕緣端蓋。高壓電動機(jī)絕緣端蓋的問題在招標(biāo)過程中經(jīng)常容易被業(yè)主方忽略，一旦出現(xiàn)問題，會造成機(jī)組限負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致停機(jī)，影響機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，招標(biāo)過程中應(yīng)明確所有高壓電動機(jī)必須配絕緣端蓋，防止電腐蝕損壞軸承。

2.2 高壓變頻電動機(jī)

為了節(jié)約投資成本，多數(shù)情況下設(shè)計(jì)院及設(shè)計(jì)審查單位在可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段都會明確高壓電動機(jī)是否帶變頻器，但該階段批復(fù)的變頻器數(shù)量很少，天津軍糧城發(fā)電有限公司只批復(fù)了凝結(jié)水泵的變頻器。根據(jù)國家節(jié)能減排的要求，大部分電廠投產(chǎn)后都會增加大量的變頻裝置或調(diào)速裝置，如引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、開式循環(huán)水泵等，由于使用的不是變頻電機(jī)，會出現(xiàn)聲音異常、振動加大、測點(diǎn)存在干擾等問題，這些問題處理起來難度非常大，有時(shí)需要更換變頻電機(jī)，導(dǎo)致二次投資非常大。因此，機(jī)組投運(yùn)以后有可能增加變頻器的重要大型電動機(jī)應(yīng)在招標(biāo)階段明確電動機(jī)的要求，采用具備工頻直接啟動能力的變頻電動機(jī)。

3 氫冷發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)需注意的問題

3.1 潤滑油回油管

天津軍糧城發(fā)電有限公司采購的是哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QFSN-350-2型水氫內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)潤滑油管道設(shè)計(jì)安裝在發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)端蓋正下方450mm處，發(fā)電機(jī)檢修抽轉(zhuǎn)子時(shí)需要下沉端蓋至550mm處，正好與潤滑油管道發(fā)生干涉，該管道是發(fā)電機(jī)混凝土基座內(nèi)部預(yù)留的管道，無法更改位置。為了能夠下沉發(fā)電機(jī)端蓋，將該管道斷開加法蘭盤，每次檢修需要抽轉(zhuǎn)子前將這段管道拆下才能將端蓋下沉，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將該預(yù)埋管道設(shè)計(jì)標(biāo)高降低100mm以上。

3.2 勵(lì)側(cè)風(fēng)溫表及滑環(huán)罩

發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)風(fēng)溫表安裝在勵(lì)側(cè)端蓋上部（如圖1所示），勵(lì)磁滑環(huán)罩安裝以后，由于空間狹小，看不到風(fēng)溫表，沒有辦法現(xiàn)場監(jiān)視發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)風(fēng)溫，如果分散控制系統(tǒng)（DCS）風(fēng)溫測點(diǎn)出現(xiàn)故障，而此時(shí)又監(jiān)視不到現(xiàn)場實(shí)際溫度，就會帶來極大危險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)會損壞發(fā)電機(jī)。由于測溫表座伸出端蓋的距離非常短，無法引出就沒辦法整改，咨詢發(fā)電機(jī)廠也沒有好的解決辦法。發(fā)電機(jī)端蓋制造過程中如果將該表座安裝在端蓋兩側(cè)，與滑環(huán)罩錯(cuò)開，就能解決該問題。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)滑環(huán)罩內(nèi)產(chǎn)生極大的負(fù)壓，觀察門很難打開，影響運(yùn)行人員日常巡視檢查。對滑環(huán)罩進(jìn)行改造，增加通風(fēng)孔并做好過濾措施，最終解決了這個(gè)問題。

4 檢修電源箱設(shè)計(jì)需注意的問題

檢修電源箱的設(shè)計(jì)存在2個(gè)問題：（1）檢修箱的設(shè)計(jì)形式不符合安全規(guī)程的規(guī)定，二道門沒有上鎖，內(nèi)部的開關(guān)及插座配置不合理，不能滿足檢修的要求。全場檢修箱數(shù)量較多，整改所需二次投入費(fèi)用多。（2）檢修箱的數(shù)量嚴(yán)重不足，不能滿足機(jī)組大修需求，而增加大量檢修箱需要投入大量的電纜并進(jìn)行開關(guān)改造。因此，應(yīng)該在基建期間充分考慮機(jī)組大修的需求，按照需求確定檢修箱的數(shù)量、位置及配置。

5 低壓動力中心設(shè)計(jì)需注意的問題

低壓廠用負(fù)荷抽屜式開關(guān)控制電源可以采用直流控制，也可以采用自身交流電源控制。以往的設(shè)計(jì)一般采用直流控制，為了節(jié)省投資，現(xiàn)在的設(shè)計(jì)有的采用自身交流控制。采用交流控制方案時(shí)，存在斷電后的自保持問題，比如廠用電切換過程中或低壓廠用電源跳閘搶送電后，交流接觸器因?yàn)榭刂齐娫聪Ф鴱?fù)歸，再次啟動時(shí)必須給它一個(gè)啟動信號，而采用保安電源的系統(tǒng)、設(shè)備都是重要負(fù)荷，逐一進(jìn)行手動啟動必然會導(dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備損壞。解決的方法是增加一個(gè)斷電自保持繼電器或在DCS里采用連續(xù)電平啟動，由于負(fù)荷開關(guān)控制系統(tǒng)和DCS是由設(shè)計(jì)院的不同部門設(shè)計(jì)的，該問題往往被忽視，使重要負(fù)荷失去斷電自保持能力。該問題在多個(gè)工程出現(xiàn)過，有的工程可以在DCS里采用連續(xù)電平啟動，而有的DCS由于采用標(biāo)準(zhǔn)模塊，沒有發(fā)出連續(xù)啟動信號的功能，只能采取增加自保持繼電器的方法。

圖1 發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)風(fēng)溫表

6 施工前及試運(yùn)行過程中需注意的問題

6.1 加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙的會審審查

目前，我國大型機(jī)組的設(shè)計(jì)都比較完善，設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)階段除了考慮實(shí)際情況外，大多采用典型設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)后期還要召開多次設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會和設(shè)計(jì)審查會，確定重大設(shè)計(jì)方案并解決具體問題。但是，每個(gè)工程在施工過程中都會出現(xiàn)大量的設(shè)計(jì)變更，這些問題都是設(shè)計(jì)時(shí)考慮的角度不同、細(xì)節(jié)考慮不周或系統(tǒng)特殊性造成的，施工人員在這方面的經(jīng)驗(yàn)較多，更容易發(fā)現(xiàn)問題。因此，應(yīng)該在施工前對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行細(xì)致的審核，從施工和試運(yùn)行2個(gè)角度研究設(shè)計(jì)的可行性，提出改進(jìn)性意見供設(shè)計(jì)單位考慮，爭取施工和試運(yùn)行工作能夠順利開展。

6.2 重視設(shè)備出廠驗(yàn)收環(huán)節(jié)

所有設(shè)備都應(yīng)該進(jìn)行出廠驗(yàn)收，重要設(shè)備還要派人監(jiān)造。出廠驗(yàn)收的目的是檢查設(shè)備是否與設(shè)計(jì)型號相符，在廠內(nèi)進(jìn)行的各項(xiàng)試驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求。各工程對重要設(shè)備的出廠驗(yàn)收和廠內(nèi)監(jiān)造都比較重視，而對一些小型設(shè)備或附件的出廠驗(yàn)收控制不嚴(yán)，施工時(shí)才發(fā)現(xiàn)到貨型號不對或設(shè)備質(zhì)量存在問題，使該項(xiàng)工作被迫延期，有時(shí)甚至影響總工期。國華準(zhǔn)格爾發(fā)電廠由于工期緊沒有進(jìn)行DCS的出廠驗(yàn)收，導(dǎo)致需在現(xiàn)場進(jìn)行DCS畫面和邏輯組態(tài)，現(xiàn)場調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)盤內(nèi)接線存在很多錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響了＃1機(jī)組的工期。大唐托克托發(fā)電有限責(zé)任公司＃1主變壓器在廠內(nèi)進(jìn)行局部放電試驗(yàn)時(shí)曾出現(xiàn)問題，雖進(jìn)行了處理，但在機(jī)組試運(yùn)行時(shí)仍出現(xiàn)乙炔含量高的現(xiàn)象，說明繞組中的乙炔氣體在濾油時(shí)沒有完全濾出。該問題說明出廠驗(yàn)收時(shí)不僅要看各項(xiàng)試驗(yàn)是否合格，對可能存在的隱患也應(yīng)要求廠家處理完善；同時(shí)，施工單位應(yīng)參加出廠驗(yàn)收并派專業(yè)技術(shù)人員把關(guān)。

6.3 試運(yùn)行過程中需要注意的問題

試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題既有必然性，也有偶然性，無論前期工作做得多么細(xì)，一些隱含的問題都可能在試運(yùn)行中造成事故。試運(yùn)行的過程就是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，關(guān)鍵是能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、正確分析問題并采取有效措施解決問題，將事故損失降到最小。要做到這一點(diǎn)首先要加強(qiáng)對運(yùn)行設(shè)備和各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)視，注意每個(gè)異常情況，確定所發(fā)現(xiàn)問題對機(jī)組可能造成的影響。遇到問題就停機(jī)是不可取的，而漠視問題的存在，使事故擴(kuò)大更不可取。一般來說，判斷設(shè)備運(yùn)行是否正常的依據(jù)是運(yùn)行規(guī)程和設(shè)計(jì)參數(shù)，超出規(guī)程和設(shè)計(jì)要求都應(yīng)該認(rèn)為是有故障存在。其次，分析故障的起因和可能引起的事故，以確定是否需要停機(jī)處理。最后，解決問題的方案要切實(shí)可行且損失最小，處理問題要果斷、明確，不能模棱兩可、應(yīng)付了事。試運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題不可怕，只要能夠正確分析問題、解決問題，將事故損失降到最小，就能夠保證機(jī)組試運(yùn)行的順利進(jìn)行。

7 結(jié)束語

大多數(shù)新（擴(kuò)）建機(jī)組投入生產(chǎn)后都會發(fā)現(xiàn)一些缺陷，這些缺陷大部分是因?yàn)樵O(shè)計(jì)、供貨或施工方面產(chǎn)生的，還有一些是因?yàn)樵O(shè)計(jì)方、供貨方及施工方溝通不暢而產(chǎn)生的，由于責(zé)任不清，處理起來相當(dāng)麻煩。目前，五大發(fā)電集團(tuán)公司及一些地方能源投資集團(tuán)有專門的基建隊(duì)伍對本集團(tuán)公司內(nèi)部的新擴(kuò)建機(jī)組進(jìn)行指導(dǎo)，這支隊(duì)伍具有豐富的基建經(jīng)驗(yàn)但運(yùn)行和檢修經(jīng)驗(yàn)不足，需要與電廠運(yùn)行檢修人員充分融合才能最大限度地發(fā)揮其能力。本文列舉了一些案例并進(jìn)行了分析，旨在喚起大家對基建工作的重視，將問題盡量處理在前期，保證機(jī)組安全、準(zhǔn)點(diǎn)投產(chǎn)并便于檢修維護(hù)。

（本文責(zé)編：劉芳）

TM 621

B

1674-1951（2015）07-0032-03

譚鵬展（1980—），男，內(nèi)蒙古通遼人，工程師，從事電廠電氣管理方面的工作（E-mail：tpz＠jpp.com.cn）。

2015-03-26；

2015-06-21