燃气电厂的电气控制系统分析.doc

燃气电厂的电气控制系统分析摘要：近年来，我国各个行业的电能需求发生了显著增加，这种现象为燃气电厂带来了一定的压力。为了保证电能提供的稳定性、安全性，需要将电气控制系统应用在燃气电厂中，该系统的作用是能够保障机组处于正常运行状态。在电气控制系统的设计过程中，应充分考虑天然气发电厂的实际需求。燃气电厂电气控制系统事关机组的安全运行，科学、合理设计燃气电厂电气控制系统是电厂机组正常、安全、稳定运行的基本保障。本文从燃气发电厂的生产过程，对天然气发电厂电气控制系统的设计关键点进行分析。关键词：燃气电厂；电气控制；系统应用中图分类号：TM619文献标识码：A与传统的燃煤发电相比，以天然气为原料的燃气发电机组具有投资少、效率高、工期短、污染物排放少等优点。燃气发电厂电气控制系统关系到机组的安全运行。科学合理地设计燃气发电厂电气控制系统，是电厂正常、安全、稳定运行的基本保证。1 燃气电厂对电气控制系统的要求燃气电厂对电气控制系统的要求主要集中在实用性方面，具体要求主要包含以下几种：1.1 反应速度为了保证电气控制系统的合理使用，电气控制系统必须设计具有快速的反应速度。需要将电气控制系统快速保护功能的实现时间控制在100ms 以下。1.2 电气设备从操作的角度来看，电控设备采集的信息量相对较小，所以其操作程序相对简单。然而，该系统需要对整个燃气电厂进行控制，这就对电气控制系统的电气设备提出了更高的要求。为了确保电气控制系统的控制功能和保护功能的有效功能，有必要加强对电气设备的安全性和可靠性的控制。2 燃气电厂电气控制系统构成硬件设备系统方面：燃机汽机多采用分散控制方式，采用通信、硬接线的方式将各个分散控制系统连接在一起，达到控制燃气机组正常运行的目的，控制器（多采用背板式 PC 结构等）、网络层以及人机接口是核心；总体网络结构系统方面：新建燃气电厂多采用“机、电、炉”集中控制方式，燃气系统、汽机控制系统、DCS 系统是整个网络结构的“核心”，主要组成部分包括数据控制中心（比如，存储系统、服务器网卡等）、备份系统、实时监控系统（比如，电气网络监控、水务管理以及单元机组控制网等等），各变压器组、锅炉运行、锅炉余热控制以及汽机旁路等等都由其来实施控制，以促进燃气电厂各个设备正常、安全运行目标的顺利实现。3 完善燃气电厂的电气控制系统的运用3.1 直流电源的保护系统该系统DC110V和DC220V是大部分热电厂的主厂房直流电源系统的两个主要等级分类。对直流油泵、事故照明、UPS电源等负荷进行控制和保护。每台机组的DC110V由两组母线组成，两者间的联系通过联络开关进行，并且整流器和蓄电池组被分别设置于系统中，同一台机组中的不同DC110V直流电源彼此间相互独立。两组直流母线被设置于DC220V直流电源保护系统，联络开关被设置于机组的直流母线之间，同时三组整流器存在于该系统中，并且由交流保安段为整流器提供电源。DC220V系统采用控制和动力负荷合并供电的方式。每台机组DC220V直流系统分别由三套高频开关电源、两组电压为220伏的蓄电池组、两段充电母线构成。在两组直流母线之间设置带闭锁的刀闸进行联络；充电设备通过开关可接于主母线作为浮充电，又可投切到蓄电池组上进行充电；每台机组的两组蓄电池共用一套备用充电设备，经过刀闸分别接于相应的直流主母线。同时，每组蓄电池配一套微机型绝缘监测装置，对直流系统各馈线及母线的绝缘状况进行巡回自动监测。3.2 发电机变压器组系统模块绝大多数燃气电厂的“发电机变压器组系统模块”涉及到的设备、元器件较多，需要对多个子系统实施有效控制，才能够确保整个电厂电气控制目标的实现。发电机控制方面，可采用“机岛控制系统”来实现，将励磁系统、燃机变频启动系统、发电机保护系统等控制模块、信号源接入在线控制系统，按照DCS系统发出的指令完成对发电机运行状态的自动控制；发电机出口开关、主变220KV侧开关均能够实现“准同期”（自动控制，一般情况下，“机岛控制系统”处于缺省状态下视为同期点）；断路器主要是用于提示接地刀、隔离开关所处的状态以及通过DCS系统实现对近端、远端的自动控制，断路器执行保护动作或者处于故障状态时不能合闸，一旦执行完合闸命令后就能够自动解除“指令”，从而整个发电机变压器组系统模块恢复到正常运行状态。3.3 电厂用电源系统一般情况下，燃气电厂电源系统控制模块主要由直流电源系统模块、保安段电源控制系统模块以及 UPS 不停电电源系统控制模块等三部分组成，其中，直流电源系统模块主要是满足电厂仪表、自动控制、保护、事故照明以及 UPS 电源等负荷用电需求，一般由 DC220KV、DC110KV 两种等级的直流电源组成，每一台机组的直流 220KV、110KV 系统都要设计为独立运行，绝对不能相互干涉， 并且要确保直流电源所有的蓄电池始终处于浮充电状态；设计保安段电源控制系统目的是在燃气电厂出现重大故障时，各个机组控制系统、大容量事故负荷以及直流系统始终处于运行状态（不停电）；UPS 不停电系统主要包括静态开关、整流器以及逆变器等几个部分，主要功能是在电厂机组出现故障时，满足用电负荷连续的交流用电需求，该系统模块电源由交流主电源、直流电源以及旁路电源，实践中，主要是通过交流主回路控制达成供电目标。3.4 保安段电源控制一旦比较严重的故障出现在机组厂用电中，直流系统和控制系统的硅整流器、重要的大容量事故负荷会通过保安段电源的控制而避免发生停电情况。当电源切断时，通过安全部分的电源控制，迅速启动柴油发电机组，并可连续提供电源给保安组。我公司保安电源失电的处理，包括第一，汇报值长、机长。第二，调出事故保安段画面，检查保安电源运行状况。第三， 检查进线开关是否切断。第四，检查失电原因，尽快处理。第五，如果全厂停电，且保安段备用电源备自投不成功，应注意监视直流系统情况。综上所述，电气控制系统是电厂运行中的重要部分，其效率和稳定性将直接影响到电厂供电能力和水平。随着科学技术的发展，电气控制系统得到了升级，性能得到了提高。有关行业人员应加强先进技术和设备的应用，不断提高电气控制系统的水