基于大型火力發(fā)電廠熱工電源系統(tǒng)配置方案的幾點思考

楊揚

【摘 要】在我國大型火力發(fā)電廠中，DCS的有效使用直接關系著電力生產的安全性、穩(wěn)定性以及經濟性。但是在實際生產過程中，部分火力發(fā)電長發(fā)生了DCS系統(tǒng)故障，影響了電網的正常運行，這就迫使相關設計人員對熱工電源系統(tǒng)進行不斷的研究配置，一般采用保安段和UPS電源通過切換裝置對系統(tǒng)供電。本文就大型火力發(fā)電廠新老發(fā)電機組熱工電源系統(tǒng)中存在的問題進行分析，并提出了相應的改進措施，從而保證熱工電源系統(tǒng)在電網運作中的穩(wěn)定性。

【關鍵詞】大型火力發(fā)電廠；熱工電源系統(tǒng)；配置方案

對于大型火力發(fā)電廠熱工電源系統(tǒng)設計而言，不同設計院的設計方法、設計思路以及設計內容都有所不同，使得各個火力發(fā)電廠熱工電源系統(tǒng)配置沒有統(tǒng)一的標準去遵循，難以滿足當前火力發(fā)電發(fā)展要求，熱工電源系統(tǒng)配置問題逐漸成為了設計人員和火力發(fā)電操作人員關注的熱點課題。本文就電源柜配置繁冗UPS電源使用原則以及分區(qū)域招標是否采用分區(qū)設計進行了研究分析，確保能找到科學合理的配置方案，以提高電網運行的安全性。

1 大型火力發(fā)電廠熱工電源系統(tǒng)配置出現的問題

（1）老機組熱工電源系統(tǒng)配置問題

目前我國大多數大型火力發(fā)電廠熱工電源系統(tǒng)配置較為簡單，往往在設計初期只考慮到一個熱工總電源柜，導致所有熱工用電儀器供電都依靠此電源柜，給此柜帶來了較大的壓力。由于現行配套儀器儀表發(fā)生變化，增加了實際用電回路，一方面造成電源柜內部設置較擁擠，增加柜內短路故障，對系統(tǒng)的安全運行造成影響。另一方面，由于熱工儀表長期帶電，如果更改電氣總開關分配，需要重新配置電氣開關柜，增強總電源容量，往往現場條件是不允許這樣做的。

（2）新建工程熱工電源系統(tǒng)配置問題

隨著社會生產生活用電量不斷上升，600、1000MW大型火力發(fā)電廠建設速度快、數量多，工程招標經常會分區(qū)域進行，如IC區(qū)、鍋爐區(qū)以及汽機區(qū)等，這樣分區(qū)域招標直接導致分區(qū)設計，破壞了熱工電源系統(tǒng)的整體性。隨著科學技術的發(fā)展，大量的新型儀表和控制設備在大型火力發(fā)電廠中得到了廣泛的應用，這使得依靠熱工電源柜的供電對象較多，一個電源柜往往含有300多個用電回路，為系統(tǒng)安全運行埋下了較大的安全隱患。

2 電源柜配置繁冗優(yōu)化方案分析

由于所有用電儀表都依賴一個電源柜供電，同時現場需要的220VAC也是從此電源柜中供給，這就造成了熱工電源分配柜相當擁擠，對電網的穩(wěn)定運行帶來了負面影響。此種方案最大的缺點就是忽視了系統(tǒng)的整體性，如果火力發(fā)電中一個小部位出現問題，造成整個發(fā)電系統(tǒng)癱瘓，那么所謂的監(jiān)測系統(tǒng)也失去了意義。在我國大型輔機系統(tǒng)中，往往會配置就地成套控制箱，實現就地控制操作，另外還為遠方留有控制接口，實現遠方DCS控制。因此可以考慮將輔機配供需要電源的熱工儀表由成套控制箱供電，如果電源級別不同，還可以增加相應的變壓器。

系統(tǒng)中每一種設備的配備實質上就是為了保證其完整性，因此在大型火力發(fā)電廠中，熱工儀表電源應該按照該系統(tǒng)內總的電源進行配置，這樣不僅可以緩解全廠熱工電源柜的負擔，還能確保系統(tǒng)的整體完整性。在目前市場中，UPS電源是各種電源中性能相對最穩(wěn)定的，它的使用量對電廠的經濟性有著決定的意義。根據我國電力部門出臺的相關條例政策，在采用UPS電源時必須慎之又慎，不僅要考慮到電廠的經濟性，還應該著重考慮電網運行的安全性，所以并不是所有的熱工設備都可以采用UPS電源供電。因此需要設立普通熱工電源柜，移除原熱工UPS電源分配柜中不需要其供電的設備，如變送器保溫箱、吹灰程控等。然后通過電氣廠用電為配置的普通熱工電源柜進行供電。這樣的優(yōu)化設計不僅對機組安全運行的設備不產生影響，減小UPS的用電負荷，還可以緩解原電源柜的擁擠程度，降低運行人員因操作失誤帶來的系統(tǒng)故障。

3 分區(qū)域招標是否分區(qū)設計

在我國大型火力發(fā)電廠，工程分區(qū)域招標主要分為IC區(qū)、鍋爐區(qū)以及汽機區(qū)招標等。按照分區(qū)域招標分區(qū)設計的原則，由于不同設計院設計方法、設計內容以及設計思路不盡相同，再加上合同的約束，直接導致熱工電源系統(tǒng)設計失去整體性。在鍋爐熱工電源柜配置中，往往有300個左右的用電回路并列運行，而只有80多個用電回路依靠汽機熱工電源柜供電，這樣非常不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如果統(tǒng)一不同設計院的設計思路和設計理念，使其形成整體性設計意識，從全廠的實際情況分析，為電廠的安全穩(wěn)定運行打下了堅實的基礎。

雖然區(qū)域的主要內容是對設計進行劃分以及工藝系統(tǒng)的供貨，但是電源系統(tǒng)與控制必須需要緊密相連，這樣就會破壞系統(tǒng)的完整性。機爐協(xié)調控制不僅僅是簡單的DCS系統(tǒng)的集中控制，更需要對控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進行統(tǒng)一的規(guī)劃與配置，確?？刂葡到y(tǒng)與電源系統(tǒng)的整體性，這樣才有利于將來電廠的運行與維護。

4 電源的分級

電源分級就是指單個熱工儀表與整個電源控制系統(tǒng)是難以等效的，對火力發(fā)電過程中用電回路進行分析，2路進電源柜電源在進行自動切換后，需要設立幾個總分級開關，以便為不同用電回路提供電能。在這樣的設計下，如果某個回路組內個別用電回路發(fā)生故障，不會影響到其它電源回路組，只會對上層分級開關造成不同程度的影響，那么就確保了電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，非常利于當前形勢下火力發(fā)電的發(fā)展。電源分級的概念是電氣電源系統(tǒng)中最常規(guī)的設計，但是在熱工電源中卻沒有明確的標準與要求。當然如果要對熱工電源進行分級設計，就需要從電氣專業(yè)引入總的電源進行科學合理的規(guī)劃以及統(tǒng)一分配。但是在實際實施過程中，熱工電源分級設計的程序十分不清晰，帶來了較多的系統(tǒng)問題。隨著火力發(fā)電廠對控制理論的深入和實踐活動的應用，在熱工專業(yè)電源系統(tǒng)的基礎上，火力發(fā)電廠采用樹形結構，打破了單一熱工儀表與整個控制系統(tǒng)等效的形式，引入電源分級概念，將原來電源柜開關故障發(fā)生率分配到每一級開關中，把原來機組的故障進行細分化。熱工電源分級設計不僅緩解了熱工電源柜的供電壓力，同時還降低了熱工電源系統(tǒng)的故障率，對發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性和安全性起到了積極的促進作用。

5 結束語

隨著我國社會主義基礎建設和城市化進程不斷加快，人們對電能的需求量日益增加，熱工電源系統(tǒng)及其應用對整個電廠運行的安全性和穩(wěn)定性有著決定性的作用。目前，我國大型火力發(fā)電廠中，熱工電源系統(tǒng)配置還不是很完善，帶來了較多的系統(tǒng)故障，影響了電廠的正常運行。因此必須與時俱進，不斷創(chuàng)新設計思路與方法，引入電源分級設計概念，確保熱工電源系統(tǒng)的整體完整性不受影響，促進電源系統(tǒng)的機爐協(xié)調，實現發(fā)電機組安全調試和正常投產，從而滿足社會和人們日益增長的電能需求。

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