發(fā)電廠電氣控制和保護(hù)設(shè)計(jì)探究

韋賽杰

摘 要：文章針對(duì)目前發(fā)電廠中所應(yīng)用的不斷成熟的自動(dòng)化控制技術(shù)，從電氣控制室和電源選擇、控制電氣設(shè)備、保證監(jiān)控系統(tǒng)滿足相應(yīng)技術(shù)要求、提升電氣系統(tǒng)的抗干擾性等方面對(duì)發(fā)電廠電氣控制和保護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;電氣控制;保護(hù)設(shè)計(jì)

1引言

在目前的發(fā)電廠中，日趨成熟的電氣自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用起到保證發(fā)電廠安全運(yùn)行的重要作用，同時(shí)也發(fā)揮其測(cè)量、監(jiān)測(cè)以及控制等作用來(lái)提升其管理水平。為了確保其上述作用的發(fā)揮，需要分析和解決電氣設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，做好電氣控制和保護(hù)設(shè)計(jì)工作等應(yīng)對(duì)措施，減少發(fā)電廠運(yùn)行中的漏洞并確保發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2電氣控制室的選擇

發(fā)電廠在選擇電氣控制室時(shí)主要是從主控室和單元控制室中選擇，而選擇的依據(jù)就是經(jīng)驗(yàn)以及發(fā)電廠的單機(jī)容量，而沒(méi)有統(tǒng)一的選擇標(biāo)準(zhǔn)。比如在采用單機(jī)一控的電氣控制室中，表現(xiàn)出具有良好控制室環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，不僅有利于對(duì)于單元的保護(hù)，而且有利于開(kāi)展裝載、實(shí)施、監(jiān)控、測(cè)試和調(diào)節(jié)等工作。但是如果如果發(fā)電廠中存在數(shù)量較多的公用設(shè)備，在此種電氣控制室中則表現(xiàn)出兩地控制和管理難度比較大的問(wèn)題，所需要的人員數(shù)量較多，這也會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和管理的難度。

而如果采用兩機(jī)一控的電氣控制室，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)公用設(shè)備的集中運(yùn)行，也就無(wú)需采取兩地控制的方式，因此也簡(jiǎn)化了接線方式，節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作人員以及電纜的使用，實(shí)現(xiàn)成本的降低。但是在此種電氣控制室中，需要密集布置兩臺(tái)設(shè)備，這就會(huì)在開(kāi)展一臺(tái)設(shè)備的裝載、調(diào)節(jié)和維修等工作時(shí)容易對(duì)另一臺(tái)設(shè)備造成影響。

3電氣設(shè)備的控制方式

目前發(fā)電廠主要采用強(qiáng)電控制、弱電控制以及微機(jī)監(jiān)控控制等三種電氣設(shè)備控制方式，其中目前比較廣泛應(yīng)用的就是強(qiáng)電控制方式，這主要由于此種控制方式的接線和操作比較簡(jiǎn)單，也便于進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行調(diào)試，表現(xiàn)出具有較高安全性和可靠性的優(yōu)點(diǎn)。而弱電控制的接線則比較復(fù)雜且增加了操作工作量和難度，同時(shí)也表現(xiàn)出具有較低可靠性等問(wèn)題。而微機(jī)控制方式則是在目前逐漸深入應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)形勢(shì)下的必然發(fā)展趨勢(shì)，可以通過(guò)在電氣控制中應(yīng)用微機(jī)監(jiān)控方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)機(jī)組的自動(dòng)化控制。

4機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)這種輔助系統(tǒng)在發(fā)電廠中至關(guān)重要，比如可以將監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中代替人工開(kāi)展監(jiān)控操作，在節(jié)省此方面人力資源和人工作業(yè)成本的同時(shí)，也有利于保護(hù)作業(yè)人員的生命安全。同時(shí)，在此類(lèi)輔助系統(tǒng)的應(yīng)用中，可以通過(guò)統(tǒng)一監(jiān)控的方式來(lái)提升自動(dòng)化水平，也就是在同一的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)原則下實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)工作效益的提升。此外，在遵循功能分散和物力分散的原則下設(shè)計(jì)單元組控制系統(tǒng)，分散各個(gè)電子設(shè)備并采取分散控制的方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的信息管理方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電廠的全面監(jiān)控。

5電氣系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題

發(fā)電廠中各類(lèi)電氣設(shè)備運(yùn)行中存在較多的干擾因素而影響其安全運(yùn)行，這也對(duì)電氣系統(tǒng)中的各類(lèi)電氣設(shè)備的抗干擾性能提出較高的要求來(lái)確保整個(gè)電氣系統(tǒng)的抗干擾性能。在這些影響因素中，首先就是設(shè)備本身的質(zhì)量因素，主要表現(xiàn)在電氣設(shè)備本身存在較差的質(zhì)量和運(yùn)行噪聲，還存在接地問(wèn)題，這就會(huì)造成電位差問(wèn)題以及由于電容而引發(fā)耦合效應(yīng)等問(wèn)題。此外，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中還會(huì)廣泛存在電磁場(chǎng)、無(wú)線電波以及容易受到雷擊危害的影響，且在潮濕環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，也會(huì)干擾電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。比如上述問(wèn)題可能會(huì)造成顯示器無(wú)法正常和穩(wěn)定顯示畫(huà)面的問(wèn)題或者畫(huà)面比較扭曲等問(wèn)題。還可能會(huì)破壞計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的相關(guān)內(nèi)容而出現(xiàn)DCS系統(tǒng)癱瘓問(wèn)題，且在不及時(shí)處理上述干擾的情況下會(huì)導(dǎo)致更大事故的發(fā)生以及造成更為嚴(yán)重的損失。

針對(duì)上述干擾問(wèn)題，在發(fā)電廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通常采取消除干桃源和切換干擾傳輸途徑的方式。比如針對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中的磁場(chǎng)干擾，可以通過(guò)屏蔽的方式或者是隔離電氣設(shè)備的方式來(lái)防止電磁干擾或?qū)Υ艌?chǎng)干擾進(jìn)行減弱。而針對(duì)線路傳輸過(guò)程中存在的干擾問(wèn)題，比較常用屏蔽線來(lái)屏蔽傳輸電纜或者采取將機(jī)柜一端接地的方式來(lái)提升其抗干擾能力。還可以隔離變壓器來(lái)防止供電回路中出現(xiàn)共模干擾問(wèn)題，通過(guò)電源低通濾波的方式來(lái)防止高次諧波進(jìn)入電網(wǎng)并對(duì)設(shè)備造成危害，從而保障設(shè)備安全。

6電池的選擇

發(fā)電廠中常用的蓄電池種類(lèi)主要有鉛酸蓄電池、UPS蓄電池以及磷酸鐵鋰蓄電池類(lèi)型，其中的鉛酸蓄電池在發(fā)電廠比較常用，但是此種電源具有較大的體積和占用面積，容易在運(yùn)行中產(chǎn)生會(huì)污染環(huán)境的氣體，因此需要進(jìn)行單獨(dú)房間的設(shè)置來(lái)進(jìn)行調(diào)酸，同時(shí)還要進(jìn)行調(diào)酸加液設(shè)備的應(yīng)用，在上述操作過(guò)程中表現(xiàn)出具有較高危險(xiǎn)性的特點(diǎn)。此外，目前的堿性鎘鎳蓄電池技術(shù)還不夠成熟，容易在使用中出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，需要在應(yīng)用中做好定期檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理此滲漏問(wèn)題并進(jìn)行補(bǔ)液，同時(shí)也由于其應(yīng)用價(jià)格比較高，目前也不推薦使用。最后是針對(duì)閥控式鉛酸蓄電池來(lái)說(shuō)，其在不具有上述兩種蓄電池缺點(diǎn)的同時(shí)，可以在控制室內(nèi)進(jìn)行小容量蓄電池的布置，實(shí)現(xiàn)空間的有效節(jié)省。

7電氣監(jiān)控系統(tǒng)的硬接線和通信管理層

在發(fā)電廠中通常采用硬接線的方式將電氣監(jiān)控系統(tǒng)接入DCS系統(tǒng)中，但是在技術(shù)運(yùn)行中還存在信息儲(chǔ)備方面的欠缺，比如通過(guò)普通電度表的安裝而無(wú)法擁有諸多電氣管理維護(hù)功能，比如缺少事故發(fā)生時(shí)的記憶功能、濾波分析功能以及防誤碼閉鎖功能等。此外，還要通過(guò)DCS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)接口與變送器、IO卡件以及電纜進(jìn)行聯(lián)機(jī)來(lái)傳輸電壓、電流、電量以及各種保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等內(nèi)容。為了確保上述功能的發(fā)揮，就需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)提升發(fā)電廠的自動(dòng)化水平，將發(fā)電廠電氣系統(tǒng)集中于DCS系統(tǒng)中來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控一體化，也就是將DCS系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接。

8電氣設(shè)備安裝

在發(fā)電廠電氣控制和保護(hù)設(shè)計(jì)工作中需要做好電氣設(shè)備的科學(xué)有效安裝工作，針對(duì)此工程中數(shù)量和種類(lèi)較多的電氣設(shè)備以及錯(cuò)綜復(fù)雜的線路，需要通過(guò)科學(xué)規(guī)劃和安排來(lái)確保設(shè)備安裝質(zhì)量以及工程安全。尤其是針對(duì)目前工程建設(shè)中比較常用的微型機(jī)來(lái)說(shuō)，比如自動(dòng)重合閘裝置及發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置等微型機(jī)，可以通過(guò)集成電路型裝置進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的工程設(shè)計(jì)，隨著微機(jī)型技術(shù)的更加成熟，也在推進(jìn)此種裝置向危機(jī)型技術(shù)方向發(fā)展，這也成為目前此行業(yè)中的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。在發(fā)電廠中通過(guò)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，在確保發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程專(zhuān)業(yè)性和技術(shù)性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠整體運(yùn)行水平的提升。此外在協(xié)調(diào)各方面工作的同時(shí)還要不斷進(jìn)行改善，提升系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

9結(jié)語(yǔ)

在目前發(fā)電廠中的DCS系統(tǒng)的應(yīng)用更加深入和硬件不斷完善的過(guò)程中，為了發(fā)揮電氣設(shè)備在發(fā)電廠中的重要作用，需要做好發(fā)電廠電氣控制和保護(hù)設(shè)計(jì)工作。比如做好文章中提到的選擇電氣控制室和電源、控制電氣設(shè)備、保證監(jiān)控系統(tǒng)滿足相應(yīng)技術(shù)要求、提升電氣系統(tǒng)的抗干擾性等，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠各方面性能的提升。

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