火电厂电气控制系统设计及实际应用探究.pdf

2023.7 下 EPEM 53发电运维Power Operation火电厂电气控制系统设计及实际应用探究国能寿光发电有限责任公司 苏 展摘要：火电厂电气控制系统实践应用过程中，须针对系统运行原理系统功能设计问题引起充分重视。结合火电厂电气控制系统应用功能要求进行系统运行模式设计、提升实践应用质量。通过文献查阅与总结分析可知，现阶段火电厂电气控制系统设计要点包括：主接线设计、导体设备选择、厂用电系统接线设计、直流系统设计、软件系统设计。完成上述设置后，方可进一步基于软件系统运行支持对设计功能实现效果进行观察。关键词：火电厂；电气控制系统；设备选择；直流系统；软件设计传统火电厂运行中机电保护被设置为核心问题，继电器不同组织形式对电路保护效果会直接产生影响。传统气垫保护系统构建时有多方面问题，也给检修工作带来很多困难和不便。因此，现阶段火电厂电气控制系统积极引入自动化技术设备以及智能性软件系统，为故障分析、运行稳定性保障提供支持。1 电气控制系统设计要点分析1.1 主接线设计分析主接线设计需结合整个电机控制系统应用功能需求形成多个不同方案。通过数据对比分析功能观察研究选择适当的方案进行电气主接线设计。在判断设计方案可行性时，主要关注接线方案运行可靠性指标。本文从实际出发分析可知，在整个电气控制系统设计过程中，基础设备运行状态、变压器接地选择以及串联电阻、接地方式选择非常重要。常见接力方式为直接接地。另外，为保证事故背景下发电厂设备供电电源运行稳定性，还需在常规供电设备系统基础上增设独立性更强、可靠性更高的供电设备。供电设备引入后，一般由快速自动程序启动设备、发电机1。同时，还需匹配设置相应柴油发电机组，为不同设备组电力资源供应提供支持。1.2 导体与设备选择分析1.2.1导体选择分析发电机出线环节与高压厂用分支回路导体在连接时，均需借用全连式离相封闭母线，这主要是为了规避短路故障风险。从实际出发来讲，选择适当导体，能够有效屏蔽大电流对邻近区域钢结构主体所产生的电磁效应。在具体选择导体设备时，还须考虑配电装置电压水平。例如，500kV 配电装置。在导体选择时，可选用悬吊管母，规格设置为250/230。导线选择规格为2xLGJQT-1400导线。1.2.2设备选择分析在设备选择过程中，要针对以下几种设备进行科学选择。主变压器选择过程中，要针对发电机最大连续输出功率进行合理确认2，并结合相关条文规定对发电机厂用工作变压器计算负荷进行有效扣除，进一步计算获得主变压器容量。除此之外，须在现阶段的变压器运用中充分考虑运输条件问题选择三相变压器进行应用常规主变压器技术参数，基本要求见表1。表1 主变压器常规参数统计表序号参数指标参数规格1额定容量780mVa2额定电压与抽头范围5252x2.5%/22kV3接线组别yn，d114抗阻电压14%除此之外，设备选择还包括一些细节设备。如断路器、开关设备，电流互感器等。其中，断路器需选择瓷柱式断路器，或双断口六氟化硫断路器。额定电流一般设置为3150A。隔开开关一般选择户外三相隔离开关，额定电流与断路器额定电流保持一致，额定动稳定电流值设置为160kA。电流互感器变比指标范围设置为12502500/1A。电流互感器规格为54 EPEM 2023.7 下发电运维Power OperationSF6。对电流互感器规格提出要求时，还强调互感器能够在运输过程中保持平放状态。关于绝缘设备的选择，需要注重其在户外环境中的运用，保证选取户外环境中的房屋型学员产品，并且对其地震耐受力进行确认。通常情况下，设备地震抗击程度要达到7度。1.3 厂用电系统接线设计厂用电系统接线设计中，需针对不同规格的厂用电系统进行科学选择和设计确认。具体来说，不同电压规格的厂用电系统设计，是保证用电系统设计符合整个火电厂电气设备运行需求的关键要点。厂用电系统接线设计中存在常见的两种规格。一是16kV厂用电系统。二是380/220V 厂用电系统。下文主要以380/220kV 厂用电系统设计工作作为案例进行详细分析。在实践分析中，厂用电接线方案需要在主厂厂房内外部进行分别设置。其中，主厂房内部用电接线方案设计时，需要把握以下几方面要点。一是对应单独机械设备设置备用设备。除此之外，还需要做好两台1600kVA 的锅炉变以及锅炉 PC 母线设置，通过设置成对的 PC 母线设置网络开关。二是不同机械设备选用公用 MCC，分别从两种机组的汽机 PC 上获取电力资源，并为主厂房提供照明条件。除此之外，检修网络和动力网络区分开设置不同机组，配备相应照明变以及 PC 母线。另外，还需针对不同组别锅炉设备配备除以及母线，分别提供系统运行供电支持。关于主厂房外的厂用电系统设计，需结合不同设备类型以及实践应用功能进行科学规划。主场外部区域的供电需要结合系统运行工艺以及供电便捷性问题进行综合考量，以就近供电为原则设置车间配电动力中心，并设置备用电源区域。除此之外，化学水处理设备也需要设置备用设备并对 PC 母线设备进行同步匹配。关于输煤系统在具体设计时，也设计为两台设备互相备用模式，并匹配设计输煤PC 母线、翻车机、除灰系统、综合水泵房以及供电变压器都需要结合实际设置原始系统与备用系统，为取得更好的系统运行稳定性提供支持。1.4 直流系统设计1.4.1直流系统设计方案确认现阶段，设计方案确认须结合电力工程直流系统设计技术规程规定进行合理设计。尤其是针对蓄电池配置方式要进行精准确认。通常情况下，单独基础需设置三组蓄电池，分别将电压水平设置为220V、110V。其中，220V 的蓄电池组主要用来提供动力负荷，110V 的蓄电池组则主要发挥控制负荷作用。1.4.2蓄电池形式与容量选择蓄电池容量选择时，也需结合专业规程要求进行科学选择。另外，还需针对蓄电池浮充电压、均衡充电电压进行确认，为检验蓄电池应用成效，需假设出现故障或停电事故同步设置故障发生后的预期时间。以此为基础，观察蓄电池工作状态，并且科学按照负荷控制要求对负荷状态进行统计。上文所述110V 与220V 蓄电池组在直流负荷数据统计中，模拟故障后的蓄电池形式与容量状态。表2 故障放电1h 背景下110V 背景下直流负荷统计表序号负荷名称装置容量负荷系数计算容量电流指标故障期电流1 控制经常负荷 25.00kW 0.6 15.00kW 136.36a 136.36a2常用电恢复断路器合闸12.00a-12.00a1.4.3充电器配置与容量选择在实践选择中要针对充电设备额定电流，以及充电器输出额定电流进行科学选择与合理计算。选择与计算时，也需要对基础满足条件进行科学设置.例如，充电设备额定电流选择时，要满足以下几方面条件。一是满足蓄电池浮充电要求。计算公式为 Ir=0.01I1 Ijc。二是电流水平要满足蓄电池初充电要求。计算公式为，Ir=1.0I101.25I10。三是电流要满足电池均衡充电要求，计算公式为，Ir=（1.0I101.25I10）Ijc（当均衡充电蓄电不与直流母线相连即不带经常负荷时，Ijc=0）。关于充电器输入额定电流选择的计算要点如下。一是基于110V 充电器，按照 N 1模块备用的方式计算输出电流。计算时，可设置额定电流和充电模块状态得到精准数据。二是基于220V 条件下按照满足蓄电池均衡充电的基本原则，基于经常负荷要求完成计算。1.5 输煤液压系统设计液压系统是火电厂输煤系统中的设计重点环节，在设计该系统中，一方面要针对各液压马达的转矩载荷开展精确计算，其公式如下：（1）公式（1）中，T 表示液压马达转矩载荷，TW表示驱动功率，nm为机械效率，n 表示马达转速，Pc代表最大推力。另一方面，设计人员在设计液压系统时，要确定液压缸的主要结构尺寸，液压缸活塞与活塞杆直径计算公式如下：（2）2023.7 下 EPEM 55发电运维Power Operation公式（2）中，D 表示活塞直径，F 为活塞行程，表示活塞杆直径。2 软件系统设计与实现分析软件系统需结合系统运行功能做好各环节设置具体来说软件系统设计中的基础功能，包括以下几方面要点。2.1 常规台账管理功能设置常规台账管理工作开展中，须定期完成管理工作要点内容。包括基础设备信息、试验周期表生成以及设备定期轮换。各环节工作须在系统中设置具体责任人和工作落实执行时间。具体台账构建要点包括以下几部分。一是建立基于电力系统设备应用情况的台账。二是由软件系统自动生成电气设备定期工作状态台账。三是生成电气设备定期管理工作台账。四是生成电力系统设备定期项目管理台账。五是形成电力设备工作安排台账。台账管理在具体执行时主要依托多种类型报表发挥作用。具体包括电气 MIS 报表、汽机MIS 报表、锅炉 MIS 报表、化学 MIS 报表和除灰脱硫 MIS 报表。另外，还包括一部分专业方案，技术措施，公用表格和值班报表。2.2 设备管理功能设置设备管理功能设置时需把握两方面要点。一是针对设备故障问题以及现阶段缺陷实施有效管理。其中，出现故障问题后，由工作人员对故障现象以及故障表现进行总结并形成电子版，直接录入系统，将其记录为故障维修事件。随后，参考故障维修流程对故障进行及时处理，并将故障次数故障发生严重程度等实际指标和具体情况进行综合考量分析，提升故障缺陷管理质量。2.3 数据库指标设计分析数据库设计工作开展须针对数据库指标中的结构和命名规范进行科学确认。另外，数据库设计要尽可能缩小所占空间、保存一定扩充空间。下表3表5分别为数据库电气 MIS 报表数据库设计信息统计表、绝缘数据库设计信息统计表、变压器分接头数据库设计信息统计表。表3 miS 报表数据库设计地刀线设计信息统计表程序代码指标类型数据类型长度备注id记录编号字符型20主键必填position位置字符型40必填didaodixian 地刀地线字符型40必填Fixer装设人字符型10-Fdate装设时间日期型-unfixer拆除人字符型10-udate拆除时间日期型-表4 miS 报表数据库设计绝缘设计信息统计表程序代码指标类型数据类型备注name记录编号字符型主键必填tablelevel设备名称字符型必填threetoland摇表等级字符型必填distance三相对地浮点型-tester相间浮点型-date测量人字符型-时间时间日期型-表5 变压器分接头数据库设计信息统计表程序代码指标类型数据类型长度备注id记录编号字符型20主键必填name设备名称字符型40必填oldvoltageoldposition原电压分接头原位置字符型字符型2030-newvoltage现电压字符型20-newposition 分接头现位置日期型30-operator操作人字符型10-date日期日期型-完成上述数据库设计后，方可结合各环节功能进行综合分析，以便确保火电厂电气控制系统在功能发挥上取得良好效果。具体来说，数据库系统实现时需做好前期数据库连接、做好系统操作界面设置以及修改权限设置。在数据库功能实现时，须结合火电厂电气控制系统数据库创建相应基础数据表并建立相应类别模型。最后，应用 SQL 语句进行表示，然后再集中通过监控系统对数据指令功能操作环节进行外化显示。由系统操作人员结合智能化管理系统和监控系统达到数据信息监控、火电厂电气控制系统运行操作效果。3 结语综合本文实践分析可知，在火电厂电气控制系统设计与应用过程中，须针对设备运行基础状态确认设计方案。并结合实际对设计效果进行比对分析，最终形成各环节科学设计思路并进一步优化设计效果。精准计算数据信息，为构建信息化数据库和自动化控制系统提供依据。参考文献1 付波.PLC 控制系统 在机 械电气控制中的应用评三菱 PLC 机械电气控制及应用实例J.中国科技论文,2022,6.2明显诚,许博.应用 CAN 总线车辆辅助电气系统控制器设计分析 J.机械设计与制造,2021,6.