燃氣電廠的電氣控制系統(tǒng)分析

【摘要】 在現(xiàn)階段的裝備制造領(lǐng)域中，燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)是最先進的技術(shù)，該技術(shù)的原料以天然氣為主，具有投資成本不高、供電效率高、占地面積不大、節(jié)約水資源、環(huán)保性能較好以及建設(shè)周期不長等特點。但是現(xiàn)階段掌握重型燃機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)的企業(yè)還比較少，而我國的相關(guān)產(chǎn)品則主要依靠進口。隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，燃氣電廠開始正式投產(chǎn)發(fā)電，所以研究分析燃氣電廠的電氣控制系統(tǒng)對于實現(xiàn)燃機國產(chǎn)化具有非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】 燃氣電廠 電氣控制系統(tǒng) 系統(tǒng)實現(xiàn)

燃機電廠的電氣部分和常規(guī)機組的燃煤機組相比具有自身的特點，主要表現(xiàn)在勵磁控制、發(fā)電機控制與機組控制系統(tǒng)一體化、9F型機組基本上都是采用的變頻啟動系統(tǒng)等。對9F機組的電氣控制系統(tǒng)進行分析，可以讓9F機組的運行保持穩(wěn)定和安全，同時也可以讓我國第二捆聯(lián)合循環(huán)電池的安裝調(diào)試質(zhì)量得到有效提升。所以要想讓燃機電廠的電氣自動化水平得到有效提升，首先就應(yīng)該要了解和掌握9F型燃機的電氣控制系統(tǒng)，而且也能為燃機的國產(chǎn)化提高有效的理論依據(jù)和實踐依據(jù)。

一、燃氣電廠電氣控制系統(tǒng)的特點

燃氣電廠的電氣控制系統(tǒng)操作簡單，控制的對象和信息采集量少，在操作頻率上也不高。但是必須具備可靠的運行電氣設(shè)備，這是因為任何的疏忽或者小失誤都會造成嚴重的后果。電氣控制系統(tǒng)要求相對快速的反應(yīng)速度，對抗干擾的要求也較高，快速保護的出口必須保證在幾十毫秒內(nèi)。電氣控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是采集數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)和順序控制，這就要求相互的設(shè)備之間要有簡單的聯(lián)鎖保護。而因聯(lián)鎖的保護比較多，當(dāng)某一設(shè)備出現(xiàn)故障時，可能影響的范圍很大。電氣設(shè)備本身存在復(fù)雜的操作機構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)控制和處理的信息量過大時，系統(tǒng)更為復(fù)雜，只能以控制過程為主。在電氣控制系統(tǒng)的操作上，不僅僅要滿足機組的運行狀況，還要與電網(wǎng)關(guān)聯(lián)，需同時滿足兩者的共同需求。

二、燃氣電廠電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1硬件設(shè)備

大部分燃機都是單元制機組，采用機、爐和電的集中控制方式。每一套機組都有一套分散控制系統(tǒng)、燃機—汽機控制系統(tǒng)，燃機—汽機控制系統(tǒng)是隨機設(shè)備配置的，通過少量硬接線和通信將燃機——汽機控制系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng)連接，最終形成一個完善的控制系統(tǒng)。在控制變壓器組、余熱鍋爐、汽機旁路以及電氣廠用電時，往往都是通過分散控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的，而循環(huán)水系統(tǒng)則是采用遠程I/O。分散控制系統(tǒng)和廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)是雙向數(shù)據(jù)通訊。

2，2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

燃氣電廠的電氣控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總體可以分成廠級監(jiān)控信息網(wǎng)和實時監(jiān)控網(wǎng)。廠級監(jiān)控信息網(wǎng)是生產(chǎn)過程中實時數(shù)據(jù)信息的處理和保存中心。同時，廠級監(jiān)控信息網(wǎng)為各個機組控制系統(tǒng)都留有通信接口，在實際的生產(chǎn)過程中，接口計算機將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)綇S級監(jiān)控信息網(wǎng)中，從而實現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)通訊。另外通過隔離設(shè)備廠級監(jiān)控信息網(wǎng)也可以和上級MIS網(wǎng)連接，從而實現(xiàn)廠級監(jiān)控信息網(wǎng)向MIS的單向數(shù)據(jù)傳輸。實時監(jiān)控網(wǎng)是由水務(wù)管理系統(tǒng)網(wǎng)、單元機組控制網(wǎng)和電器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)組成。

三、燃氣電廠電氣控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1廠用電源系統(tǒng)

廠用電源系統(tǒng)主要包括6KV廠用電源系統(tǒng)、380V廠用電源系統(tǒng)以及事故保安電源系統(tǒng)。6KV廠用電源系統(tǒng)在實際的運行中，可以實現(xiàn)雙向的軟手操切換，切換時可以選擇同時切換或者并聯(lián)切換，手動合閘的指令是由ECSLCD/鍵盤傳遞給快切裝置，滿足通氣條件，同時在LCD上會顯示信號。只有在廠用變壓器沒有出現(xiàn)故障，以及上述量保持在正常范圍內(nèi)時，才能進行手動合閘，否則合閘就會閉鎖。對于380V廠用電源系統(tǒng)來講，每一臺機組上都有兩段保安母線，每一段保安母線分別設(shè)置有一路工作電源、備用電源和保安電源，工作電源分別來自本機組的工作段。而備用電源則來自另外一段工作段。保安段主要是負責(zé)向直流系統(tǒng)、整流器電源、主潤滑油泵、熱控電源、DCS電源以及UPS電源供電。事故保安電源主要就是為了讓機組的安全得到保證，事故保安電源一直處在熱備用狀態(tài)，可以隨時開啟使用和運行。

3.2變壓器和發(fā)電機組系統(tǒng)

發(fā)電機的控制通過機島控制系統(tǒng)得以完成。隨著配套發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)、保護和燃機啟動的信號接入機島控制系統(tǒng)并控制，自動同期校準(zhǔn)由機島控制系統(tǒng)完成。電氣控制系統(tǒng)通過硬件與機島控制系統(tǒng)的接口同期接入，與其進行電氣信息的交換。主變220KV的側(cè)開關(guān)和發(fā)電機出口的開關(guān)都可以自行同期，如果將主變220KV的側(cè)開關(guān)設(shè)為同期點，就需要電氣控制系統(tǒng)向機島控制系統(tǒng)發(fā)出請求命令，機島控制系統(tǒng)才能發(fā)出第二個同期信號。

3.3廠用電源的切換裝置

廠用電源切換裝置主要是為了讓高壓廠用電源的供電能保持連續(xù)性、可靠性和安全性。廠用電源切換裝置是設(shè)置在高壓廠用電源系統(tǒng)的備用電源和工作電源的進線開關(guān)處。廠用電源切換裝置獨立于ECS，通過硬接線和ECS進行信息之間的交換。

3.4直流電源的保護系統(tǒng)

大部分燃氣電廠的主廠房直流電源系統(tǒng)可以分成兩種等級：DC110V和DC220V。其主要作用就是對直流油泵、UPS電源、事故照明等負荷進行保護、控制。每臺機組的DC110V直流電源保護系統(tǒng)是由兩組母線組成，用網(wǎng)絡(luò)開關(guān)來進行聯(lián)系，同時分別設(shè)置蓄電池組和整流器。每臺機組的DC110V直流電源保護系統(tǒng)在實際的運行中都是獨立的。DC220V直流電源保護系統(tǒng)則設(shè)置一組直流母線，機組的直流母線之間需要設(shè)置聯(lián)絡(luò)切換開關(guān)，該系統(tǒng)的整流器一共有三組，而整流器的電源則來自交流保安段。

3.5保安段電源控制

如果機組廠用電出現(xiàn)了比較嚴重的故障，采用保安段電源控制就可以讓直流系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的硅整流器、重要的大容量事故負荷不會出現(xiàn)停電的情況。在機組廠用電斷開時，采用保安段電源控制就可以讓柴油發(fā)電機組快速啟動，從而對保安段負荷進行連續(xù)的供電。

3.6 UPS不停電系統(tǒng)

UPS不停電系統(tǒng)由逆變器、整流器以及靜態(tài)開關(guān)組成，它可以為負荷提供連續(xù)的交流電源。在實際的運行過程中，主要是通過逆變器和整流器向負荷供電，而逆變器的控制單元則可以讓電壓輸出的頻率和波形更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確。UPS不停電系統(tǒng)的電源主要包括直流電源、交流主電源以及旁路電源，380V保安段的交流主回路主要負責(zé)向整流器供電，而整流器或者DC220V直流系統(tǒng)所提供的直流電源則主要負責(zé)向逆變器供電。UPS不停電系統(tǒng)的旁路電源分成靜態(tài)開關(guān)控制的旁路電源以及不經(jīng)過靜態(tài)開關(guān)控制的手動旁路。UPS不停電系統(tǒng)在實際的運行過程中主要是通過交流主回路進行供電。

四、結(jié)束語

通過對燃氣電廠的電氣控制系統(tǒng)進行簡單的分析可知，燃氣電廠的電氣控制系統(tǒng)應(yīng)該要具有一個合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這樣才能保證電廠的運行可靠性和安全性，同時才能有效實現(xiàn)其他重要控制功能。而對發(fā)變組、廠用電、直流電源以及保安電源等進行合理和科學(xué)的設(shè)計，才能讓用戶的實際生產(chǎn)需求得到有效滿足。

作者簡介：祁世華 男 1964年10月18 內(nèi)蒙古蘇里格燃氣發(fā)電有限責(zé)任公司

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