探析火力發電廠的等離子點火裝置電氣設計分析

摘 要：本文將對等離子點火裝置的系統組成及工作原理進行分析，針對目前常規火力發電廠當中的應用情況進行探討，將近期工程設計的實際應用進行結合，對等離子點火裝置電氣設計的相關方案進行分析，并提出在設計中需重視的問題，以供參考。

關鍵詞：火力發電廠；等離子；點火裝置；電氣設計

在現階段常規火力發電廠當中，等離子點火技術的優點十分明顯，包括了安全、簡單、環保及經濟的優勢，所以在目前的應用中較為廣泛。現在在幾大大型電廠等離子點火技術已經有了非常成功的運行經驗。而現今DLZ-200型等離子裝置的各方面最成熟，而經過調試等離子裝置，其運行技術也開始處于規范化，本文將對其等離子點火裝置中的電氣設計進行分析[ 1 ]。

一、關于等離子點火系統

一般來說，等離子點火系統是由電源、暖風器、載體風、監控以及冷卻水等系統與其本體所組成的。

（一）電源系統

電源系統是由電源控制柜、低壓配電柜、干式與隔離變壓器所組成。而基本原理為經過三相全控橋式晶閘管整流電路來控制三相交流電源，使其能成為穩定電源，以此實現等離子點火器的停弧、啟弧與功率調節等相關功能[ 2 ]。

（二）冷卻水系統

等離子發生器中的線圈、陰陽極都需要應用除鹽水來進行相應冷卻，并且冷卻水需要應用較高流速對陰陽極進行沖刷。因此每一臺爐都需要應用兩臺增壓水泵，以此確保能達到最佳冷卻效果。

（三）載體風系統

載體風是等離子電弧的相關介質，而在等離子電弧形成之后，應用線圈所形成的強磁場作用將其壓縮為壓縮電弧，而載體風需應用一定流速來吹出可以應用的電弧。

（四）監控系統

其系統中包含了火焰以及壁溫等監測，應用爐壁與風管處測量系統使一次風速度與溫度得以實時進行監測，并應用火焰探頭來對爐內的火焰狀態進行監視。

（五）等離子發生器

等離子發生器是用于形成高溫等離子弧的相關裝置，是由線圈、陰極與陽極等組件所組成。

二、等離子點火裝置電氣設計分析

在實際工程中，等離子電源系統從產品及設計角度來看將分成兩個部分，將低壓配電柜出線端子作為分界點。現階段在建工程中，其等離子點火裝置的電氣設計可分成以下幾個方案。

（一）內雙母線（方案1）

這個方案每臺機組需要設置兩臺變壓器，由本機組中壓段兩段母線A、B來提供相應電源，采用暗備用方式。其等離子所屬載體風系統的電源柜雙電源是由保安段以及其中一段低壓母線段提供，冷卻水系統中兩套控制柜電源分別由兩段低壓母線段提供。

（二）內單母線（方案2）

在每臺機組中，等離子隔離變由單段的380V母線來進行供電，而這個母線的電源則是由一臺變壓器所提供，而此變壓器高壓側取了與電動給水泵不同的母線段。等離子所屬載體風系統及其電源柜的電源取自保安段以及本母線段。冷卻水系統中兩套控制柜均從本母線段供電。

（三）雙母線（方案3）

這個方案是按照一臺機組設置一臺變壓器的方法，等離子裝置所對應的隔離變讓本機組的母線來提供相應電源，而后兩機組之間設立了聯絡開關，以此使負荷雙電源供電得以實現。載體風系統電源柜中的雙電源是由保安段及本機組的母線段所提供。冷卻水系統中的兩套控制柜電源均由本機組的母線段提供[ 3 ]。

（四）雙母線交叉（方案4）

這個方案也是每臺機組設置1臺變壓器，把隔離變依照對應的燃燒層進行交叉設置，其下層等離子裝置則由本機母線段來進行供電，而其上層等離子裝置通過對側機組予以供電，其后在兩機組之間設立相關聯絡開關，以此使雙電源供電實現。載體風系統電源柜中雙電源主要由保安段及本母線段所提供，而冷卻水系統中兩套控制柜電源由兩臺機組的母線交叉提供。

三、探討設計方案

（一）方案1

方案1是嚴格按照相關規程規定，并采用暗備用接線，二臺變壓器分別由中壓段兩段母線來以供電。而在實際運行過程中，需盡量避免因為電動給水泵的啟動而導致電壓降低，應先退出一臺變壓器，將母聯開關閉合，在鍋爐啟動之后，穩燃的工況之下，再分段運行。這種接線形式不僅方便而且十分可靠，但初期變壓器等設備、電纜投資大。

（二）方案2

方案2的設計內涵將單臺電動給水泵在啟動時所引發的母線段電壓降低的問題得以解決，且初期設備和電纜投資少，但等離子設備由單母線供電，可靠性很低，一旦母線失電，將無法點燃鍋爐。

（三）方案3

方案3是以確保各機組廠用電獨立性，機組間聯系減少，提高相關運行可靠性為要求來進行設計的。本次方案所應用的是每臺機組僅一臺變壓器運行的模式，在一定程度上使設備投資得以有效節約，并且能讓配電裝置所占的面積縮小，整體的投資也相應減少，且兩臺機組間設有聯絡開關，電源互為備用，可靠性也很高。

（四）方案4

方案4突顯的問題就是在工程建設當中，針對后一臺機組的相關施工進度有相應的要求，也就是當1號機啟動的時候，其2號機必須要完成倒送電工作，機組間的獨立性很差。

四、結語

通過對比4種設計方案，可以看出其中方案3的整體設計概念都與規程相符，不僅能方便運行，還能有效節省投資。而在實際設計當中，可以分別從經濟性、安全性以及可行性等方面以此確定最優秀的方案。

參考文獻：

[1] 盧靜，李春瑩，翟強.火力發電廠等離子點火裝置電源的優化配置[J].電氣應用，2013，09（03）：218-219.

[2] 李紹生，李禹江，劉森，張盛智.火力發電廠等離子點火裝置電氣設計方案[J].山東電力技術，2013，05（12）：60-62+67.

[3] 鄭明.新會雙水發電廠2×660MW機組熱電聯產工程的電氣方案設計[D].華南理工大學，2013，04（06）：155-156.

作者簡介：王少蕊（1981-）， 女，漢，河北人， 本科，工程師，研究方向：火力發電廠電氣系統設計。