电气二次技术在发电厂的应用实例

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摘　要:文章例举某电厂巧妙利用电气二次技术实现厂用6 kV公用段的快速切换功能,说明电气二次技术在发电企业发挥着重要作用。

关键词:电气二次;快速切换;发电厂　 　电力系统发展至今天,已经到了高度自动化阶段。许多发电企业的主机系统甚至辅机系统都已实现了集控化。这样大大减轻了电厂运行人员的工作量,使人力资源得以更高效率的利用。同时,自动控制专业技术也得以更好的发挥作用。火力发电企业的自动控制技术主要表现为电气二次技术和热控二次技术两类。两者分别担负着电气系统和热力系统的监视、控制、保护、测量等任务。这里着重阐述前者。电气二次技术虽然在电气设备运行中起辅助作用,但是合理利用二次技术可以有效解决一些生产实际问题,甚至可以弥补某些电气一次系统的缺陷和不足。而且利用二次技术解决问题有着投资小、用时短、易实现、效果好等优点。反之,二次设备运行状况不良或二次技术运用不合理,也会导致一些重大事故或隐患的发生。这里例举一个巧妙利用电气二次技术巧妙解决生产实践中的难题的典型案例。 1　问题的提出某火力发电厂厂用6 kV公用系统主要担负着输煤、化学制水等系统的供电工作,分为A、B两段。两段的工作电源开关LOBCA01(以下简称A01)和LOBCB01(以下简称B01)分别由两台高压公用变压器低压侧接引;两段的备用电源开关LOBCA02(以下简称A02)和LOBCB02(以下简称B02)分别引自启动备用变压器低压侧的两个不同分支;同时A、B段间设有联络开关LOBCA03(以下简称A03)。正常工作方式为A、B段分别由各自工作电源带,联络开关断开。当一台高公变停运时,其所带公用段的负荷的第一备用电源为另一台高公变(即合入联络开关),第二备用电源为启备变(即合入备用电源开关)。所以对于每一段,存在4种运行方式倒换操作:A段:A01→A03(停机时工作倒联络);A01→A02(停机时工作倒备用);A03→A01(开机时联络倒工作);A02→A01(开机时备用倒工作);B段:B01→A03(停机时工作倒联络);B01→B02(停机时工作倒备用);A03→B01(开机时联络倒工作);B02→B01(开机时备用倒工作)。考虑到备用电源开关和联络开关之间的切换操作机率极小,且逻辑不易实现,故不再考虑该种切换操作。 由于公用6 kV段所带负荷属二类或三类负荷,按照设计规程未设计快速切换运行方式的自动装置,切换时依靠人工操作。由于该厂工作电源和备用电源之间有较大角度差,工作电源和备用电源之间的切换只能使用串联切换,即先停电,再送电。出于机组运行安全考虑,两台高公变也不能并列运行,即工作电源和联络开关之间的切换也只能使用串联切换。因此在公用段倒换运行方式时,需事先停掉所带输煤、化水6 kV段及其380 V电源系统的重要负荷,倒换操作量大,停电时间长,每次操作均需2 h以上。另外,接于6 kV公用段的厂前区变压器承担向生产办公楼和综合服务楼供电任务,停电还会给正常生产办公带来极大不便。 2　解决方案的制定为简化公用段切换操作,急需一套能够实现自动快速切换的方案。当然在公用段加装厂用电快速切换装置是最直接有效的方法,但是这种方案很快被否定。有以下几点原因:(1)投资大。安装快切装置两套,加之电缆、施工调试费用等,总投资大概在20万元以上。对于一个二三类负荷的不常用操作,这样的投资显然是不经济的。(2)工程量大。需要安装一面快切装置屏,并且敷设大量电缆,再加上接线、调试,工程量很大。(3)公用6 kV开关室空间狭小,已无空间安装快切装置屏。电气二次技术人员通过认真研究图纸资料,发现公用DCS系统中原设计有公用段各开关的操作出口,可以利用其进行切换操作。在DCS系统中增加公用段运行方式倒换的画面。当进行切换操作时,由操作员在CRT上选择相应的操作按钮,经确认后发出操作指令,系统同时发出应合开关的合闸脉冲和应跳开关的跳闸脉冲。这样可以实现远程控制,操作人员在控制室即可完成切换操作。解决了远程控制的问题,还必须解决串联切换问题。因切换操作在任何时候都必须保证是串联切换,即先跳后合,并且切换时间尽量小。这是一个难题,仅依靠DCS的操作指令不能实现该条件。经过研究相关各开关的电气操作回路(相关开关的合闸闭锁回路如图1所示,图中触点为旁标开关的常闭辅助触点,括号内的字母用于B段),发现利用它们之间的电气闭锁回路可以很好地解决该问题。以A01→A03操作为例,应实现的操作是跳开A01,合入A03。在A03的合闸回路中串有A01的常闭触点,在A01跳开后A03的合闸回路才会接通,所以当A01的跳闸脉冲和A03的合闸脉冲同时发出后,A01先跳开,然后A03合入,之间的时间间隔应是开关固有动作时间和辅助触点翻转时间之和,应不超过100 ms。其他的操作类似。这样一来,原有的操作回路无需进行任何改造就可实现串联切换的条件,达到了事半功倍的效果。6 kV公用段电源开关合闸闭锁回路图接下来的一个问题是防止误操作问题。因为对应某一种运行工况,只能进行一种切换操作。为避免人为误操作,在DCS系统中设置了闭锁逻辑。加入此条件是为了保证启备变在带有机组负荷时不再带公用负荷,防止启备变过负荷。符号“&”表示逻辑与。逻辑中所用开关的位置信号在DCS系统中全部已经存在,不必新增测点。闭锁逻辑的实现通过DCS软件编程。在操作人员执行某一个操作时,该操作对应的条件不满足,则DCS系统会自动闭锁出口,不会执行指令,并提示操作人员。通过闭锁逻辑,可以有效地防止人为误操作。至此,一套完备的公用段快速切换方案已经制定完成。 3　传动试验方案经审批后得以实施。技术人员对相关切换操作进行了传动试验。结果表明,在前面述及的8种切换方式下都能保证完成串联切换,切换时间在72. 1 ms至83. 2 ms之间,平均时间为77.1 ms。 4　结论 4•1　成果试验结果表明这一方案是切实有效的。由于切换时间不足100 ms,母线上的负荷电压恢复很快,能够满足自启动条件而无需事先将负荷停电,从而极大限度地提高6 kV公用系统运行方式倒换的工作效率,使原来需要2个小时的工作在短短几秒钟内即可完成。切换效果可与专用的快速切换装置媲美。该方案无需增加设备投资,无需进行设备和回路的改造,巧妙利用电气二次技术,全部改进工作均在原有设备基础上通过软件升级来实现,具有极高的经济性和实用性,充分体现了电气二次技术的优势和重要意义。 4•2　不足由于公用段运行方式的切换必须是串联切换,所以导致负荷有80 ms左右的停电时间。这不会对一般负荷造成影响,但并不能保证计算机设备的用电需要。生产办公楼和综合服务楼的一些重要计算机设备在倒换运行方式时仍然会失电停机。这是串联切换固有的弊端。要解决这一问题必须加装UPS设备给这些重要负荷供电。 参考文献 [1]崔家佩,孟庆炎,陈永芳,等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京:中国电力出版社, 1993. [2] NDGJ 8—89,火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定[S]. [3]元磊,张正涛,陈强,等.快速切换技术在莱钢CCPP电厂的应用[J].莱钢技术, 2009, (3): 29-31. [4]阮俊豪.厂用电快切装置改造[ J].华电技术, 2008,(12): 66-69. [5]张斌,时燕新.快切事故浅析[ J].天津电力技术,2008, (4): 22-25. [6]叶波. 6 kV厂用电源快切装置合闸出口回路及DCS中相应切换逻辑改进方案研讨[J].贵州电力技术, 2008,(3): 80-81. [7]陈悦.厂用6 kV快切装置动作分析与改进[J].华北电力技术, 2008, (10): 39-42. [8]龚大德.高压厂用备用电源是否需要装设快切装置的分析[J].电力勘测设计, 2006, (6).