火電廠電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

張瑋瑋

摘要：文中通過(guò)查閱大量的資料，對(duì)火電廠“電氣二次系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，對(duì)變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案實(shí)施與布置現(xiàn)狀的成果進(jìn)行總結(jié)，以保障火電廠電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：火電廠：電氣二次;設(shè)計(jì)分析

中圖分類號(hào)：TM621

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）02-0011-02

0引言

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，火電廠的技術(shù)要求也越來(lái)越高，技術(shù)高度變得越來(lái)越密集。文中將深入分析和探討火電廠電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，保障二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1火電站電氣二次設(shè)計(jì)

1.1調(diào)度管理

火電站裝機(jī)容量180MW，其接線形式為發(fā)電機(jī)一變壓器組單元接線。在火電站調(diào)度管理方面，考慮電站由省中心調(diào)度通信局統(tǒng)一調(diào)度管理，故應(yīng)向省中心調(diào)度通信局傳送本電站的運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，并執(zhí)行其調(diào)度命令。

1.2控制管理方式

本電站擬采用1套全計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備對(duì)全廠所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，運(yùn)行方式按“無(wú)人值班”（少人值守）考慮。

1.3自動(dòng)監(jiān)視控制范圍

三臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組及附屬系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控、壩區(qū)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視廠用電系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控、主變壓器監(jiān)控、全廠公用及輔助系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控以及220kV開(kāi)關(guān)站設(shè)備監(jiān)控。

1.4全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

本電站屬中型電站，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)滿足簡(jiǎn)單可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和操作方便的要求。本電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擬采用全開(kāi)放分層分布式結(jié)構(gòu);設(shè)置負(fù)責(zé)全廠集中監(jiān)控的主控級(jí);設(shè)置完成對(duì)主變及220kV開(kāi)關(guān)站設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)的一個(gè)現(xiàn)地控制單元級(jí);設(shè)置完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組及機(jī)組附屬設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)的三個(gè)現(xiàn)地控制單元級(jí);設(shè)置完成對(duì)電站公用及輔助系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)的一個(gè)現(xiàn)地控制單元級(jí)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用單光纖以太網(wǎng)。

1.5勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本電站擬采用自并勵(lì)靜止電壓源可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)，即發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁功率由接在機(jī)端的勵(lì)磁變壓器經(jīng)可控硅整流器整流后供給。自并勵(lì)靜止電壓源可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁電源變壓器、保護(hù)、非線性滅磁電阻、信號(hào)設(shè)施、三相全控橋可控硅整流裝置、勵(lì)磁系統(tǒng)控制、勵(lì)磁回路斷路器、檢測(cè)、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、輔助功能單元、起勵(lì)裝置等。

1.6機(jī)組輔助設(shè)備、全廠公用設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)

本電站機(jī)組勵(lì)磁設(shè)備、全廠公用設(shè)備（如滲漏排水、壓縮空氣裝置、生活消防供水、采曖通風(fēng)等）、機(jī)組調(diào)速器設(shè)備、機(jī)組輔助設(shè)備分別設(shè)置功能完善的、獨(dú)立可靠的PLC或微機(jī)型控制裝置，其主要作用是接受計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所下達(dá)的命令，并負(fù)責(zé)設(shè)備監(jiān)控。

1.7火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

在火電站廠房位置以及壩區(qū)位置，都需要設(shè)置微機(jī)型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其主要作用是與電站建立監(jiān)控通信，如果發(fā)生火災(zāi)，則可以及時(shí)將火災(zāi)信號(hào)傳遞至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中。在廠房火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控方面，采用集中報(bào)警控制方式，其主要作用是對(duì)廠房?jī)?nèi)的所有設(shè)備實(shí)行火災(zāi)檢測(cè)，如果發(fā)生火災(zāi)，則還需要負(fù)責(zé)自動(dòng)報(bào)警，并控制消防聯(lián)動(dòng)。在壩區(qū)采用區(qū)域報(bào)警監(jiān)控方式，同時(shí)還需要注意設(shè)置報(bào)警設(shè)備，如果發(fā)生火災(zāi)，則應(yīng)該立即將火災(zāi)信號(hào)傳遞至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中。

1.8繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

在該火電站建設(shè)中，對(duì)于所有保護(hù)設(shè)備，都采用微機(jī)型。為了確保發(fā)電機(jī)、主變壓器保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，應(yīng)該提升其抗干擾能力，并要求具備良好的自檢功能和自恢復(fù)功能，同時(shí)還能夠與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。根據(jù)發(fā)電機(jī)、主變壓器等主設(shè)備分別組屏。對(duì)于廠用變壓器及全廠供配電系統(tǒng)等的繼電保護(hù)裝置，分別采用微機(jī)型測(cè)控保護(hù)綜合裝置，安裝在相應(yīng)的高壓開(kāi)關(guān)柜上，測(cè)控保護(hù)綜合裝置采用I/0和數(shù)字通信兩種接口方式與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的公用LCU聯(lián)接。

1.9二次接線

含測(cè)量系統(tǒng)、同期系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)操作及閉鎖、信號(hào)系統(tǒng)、電流電壓互感器配置、電流電壓互感器配置等內(nèi)容。

1.10控制保護(hù)電源

在該火電站建設(shè)中，秉持無(wú)人值班或者盡量少人值班的原則，因此，變壓器保護(hù)、220kV線路保護(hù)均按雙套配置，重要的控制回路也考慮了必要的冗余，故要求控制保護(hù)電源必須安全可靠且也應(yīng)按冗余進(jìn)行配置。

在廠區(qū)控制方面，可以采用兩套閥控式密封鉛酸蓄電池作為電源，蓄電池直流220V，蓄電池容量初步估算為40OAh，蓄電池只數(shù)為104只，單體蓄電池浮充電壓為2.23V。因壩區(qū)離廠房較遠(yuǎn)，故在壩區(qū)配置1套閥控式密封鉛酸蓄電池，蓄電池電壓采用直流220V，蓄電池容量初步估算為10OAh，蓄電池只數(shù)為18只，單體蓄電池浮充電壓為13.38V。廠.區(qū)220V直流系統(tǒng)充電浮充電裝置選用兩套微機(jī)型高頻開(kāi)關(guān)電源裝置。兩套微機(jī)型高頻開(kāi)關(guān)電源裝置在正常運(yùn)行時(shí)并行工作。壩區(qū)220V直流系統(tǒng)充電浮充電裝置選用一套微機(jī)型高頻開(kāi)關(guān)電源裝置，并選擇1OA的充電模塊，并采用單母線分段接線形式。本電站設(shè)備所需的交流控制操作電源取自廠用電380/220V系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置有獨(dú)立的電源裝置（UPS）。

2變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1變電站中央信號(hào)系統(tǒng)

優(yōu)化了原有的中央信號(hào)系統(tǒng)，推廣閃光報(bào)警器的應(yīng)用。閃光報(bào)警器接線簡(jiǎn)單、技術(shù)含量高、信號(hào)回路設(shè)計(jì)不需要考慮重復(fù)動(dòng)作，經(jīng)過(guò)運(yùn)行實(shí)踐表明，使用閃光報(bào)警器的中央信號(hào)系統(tǒng)性能和技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于以往。與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合運(yùn)行，信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，數(shù)據(jù)處理能力大幅度提高，而且操作簡(jiǎn)單快捷。

2.2控制室、繼電室布置

加強(qiáng)二次設(shè)備間的通信能力，利用一條總線傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方和控制，采用保護(hù)小室下布置配電裝置的方案，分別設(shè)置了500kV的保護(hù)小室一個(gè)，220kV的保護(hù)小室兩個(gè)，35kV保護(hù)小室一個(gè)，減少了一次設(shè)備的電纜數(shù)量。為加強(qiáng)抗干擾能力，在保護(hù)小室下布置繼電保護(hù)及控制設(shè)備，以保護(hù)變電站安全運(yùn)行。

2.3變電站微機(jī)控制系統(tǒng)

以WindowsNT為操作系統(tǒng)平臺(tái)，由數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器等構(gòu)成以太總線網(wǎng)，采用星型連線、分布結(jié)構(gòu)，使得軟硬件平臺(tái)可以根據(jù)需要靈活配置。系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算模式，對(duì)客戶端程序和服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)曲線、系統(tǒng)選用的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)擁有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的服務(wù)器結(jié)構(gòu)，可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言對(duì)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和計(jì)算整理出客戶端需要的數(shù)據(jù)信息，以影像、圖表、聲音等形式直觀地將數(shù)據(jù)分析結(jié)果展示給使用者，實(shí)現(xiàn)了客戶端與服務(wù)器之間的智能化運(yùn)作模式。

2.4變電站直流操作電源

變電站使用的閥控式鉛酸蓄電池組以及配套的充電設(shè)備，具有不需加酸、水維護(hù)、沒(méi)有酸霧逸出、對(duì)系統(tǒng)設(shè)備沒(méi)有腐蝕、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染、電池重量輕、體積小，電量數(shù)值的精確度高、電池和充電設(shè)備安裝使用方便簡(jiǎn)單，從使用效果看，這套蓄電充電組合比一般電池的使用壽命長(zhǎng)、效果好[2]。

2.5變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

集成電路型和微機(jī)型變電站自動(dòng)調(diào)壓裝置由微機(jī)型自動(dòng)重合閘裝置，繼電保護(hù)自動(dòng)裝置、備用電源自動(dòng)調(diào)壓裝置、變電站投入裝置等構(gòu)建組成。自動(dòng)調(diào)壓功能自動(dòng)化綜合系統(tǒng)，設(shè)置220kV以上調(diào)壓等級(jí)的線路，裝設(shè)手動(dòng)準(zhǔn)同期和不同期裝置、手動(dòng)捕捉同期裝置，形成了同期功能和不同期系統(tǒng)的簡(jiǎn)化運(yùn)行，而且操作方便、簡(jiǎn)化了人為操作的流程，降低了繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的運(yùn)行成本，運(yùn)行安全可靠。

3結(jié)束語(yǔ)

在火力發(fā)電廠中，廠用電二次線設(shè)計(jì)優(yōu)化的運(yùn)用只是一個(gè)良好的開(kāi)端，伴著電廠控制自動(dòng)化水平的持續(xù)提升，電氣設(shè)備步入電廠廠DCS控制的方案如今運(yùn)用得較為普遍。為了與當(dāng)前國(guó)電公司的改革思路相互配合好，如何提升電廠自動(dòng)化水平、優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)約投資、提高效率變成了一個(gè)亟待設(shè)計(jì)人員探討的問(wèn)題，具有極大的研究意義。

參考文獻(xiàn)

[1]劉冬.淺談火電廠自動(dòng)化控制改造的有效方法[J].中國(guó)集體經(jīng)濟(jì).2009（24）：168.

[2]段新文.電廠電氣二次設(shè)備及自動(dòng)化改造探討[J].中國(guó)科技信息.2011（14）：79-80.

[3]唐利金.電廠電氣二次設(shè)備及自動(dòng)化改造探討[J].民營(yíng)科技.2016（9）：23-24.