火电厂电气二次系统设计分析

张玮玮

摘要：文中通过查阅大量的资料，对火电厂“电气二次系统进行合理的设计，对变电站二次系统设计方案实施与布置现状的成果进行总结，以保障火电厂电气二次系统的设计质量。

关键词：火电厂：电气二次;设计分析

中图分类号：TM621

文献标识码：A

文章编号：2095-6487（2019）02-0011-02

0引言

随着社会的发展与进步，火电厂的技术要求也越来越高，技术高度变得越来越密集。文中将深入分析和探讨火电厂电气二次系统的设计问题，保障二次系统的设计质量。

1火电站电气二次设计

1.1调度管理

火电站装机容量180MW，其接线形式为发电机一变压器组单元接线。在火电站调度管理方面，考虑电站由省中心调度通信局统一调度管理，故应向省中心调度通信局传送本电站的运行状态和实时运行参数，并执行其调度命令。

1.2控制管理方式

本电站拟采用1套全计算机监控设备对全厂所有机电设备进行集中监控，运行方式按“无人值班”（少人值守）考虑。

1.3自动监视控制范围

三台水轮发电机组及附属系统设备监控、坝区的实时数据监视厂用电系统设备监控、主变压器监控、全厂公用及辅助系统设备监控以及220kV开关站设备监控。

1.4全厂计算机监控系统

本电站属中型电站，监控系统应满足简单可靠、经济实用和操作方便的要求。本电站计算机监控系统拟采用全开放分层分布式结构;设置负责全厂集中监控的主控级;设置完成对主变及220kV开关站设备的监控任务的一个现地控制单元级;设置完成对水轮发电机组及机组附属设备的监控任务的三个现地控制单元级;设置完成对电站公用及辅助系统设备的监控任务的一个现地控制单元级。计算机监控系统网络结构采用单光纤以太网。

1.5励磁系统设计

本电站拟采用自并励静止电压源可控硅整流励磁系统，即发电机的励磁功率由接在机端的励磁变压器经可控硅整流器整流后供给。自并励静止电压源可控硅整流励磁系统由励磁电源变压器、保护、非线性灭磁电阻、信号设施、三相全控桥可控硅整流装置、励磁系统控制、励磁回路断路器、检测、微机励磁调节器、辅助功能单元、起励装置等。

1.6机组辅助设备、全厂公用设备的自动控制系统

本电站机组励磁设备、全厂公用设备（如渗漏排水、压缩空气装置、生活消防供水、采暧通风等）、机组调速器设备、机组辅助设备分别设置功能完善的、独立可靠的PLC或微机型控制装置，其主要作用是接受计算机监控系统所下达的命令，并负责设备监控。

1.7火灾自动报警系统

在火电站厂房位置以及坝区位置，都需要设置微机型火灾自动报警系统，其主要作用是与电站建立监控通信，如果发生火灾，则可以及时将火灾信号传递至计算机监控系统中。在厂房火灾自动报警系统监控方面，采用集中报警控制方式，其主要作用是对厂房内的所有设备实行火灾检测，如果发生火灾，则还需要负责自动报警，并控制消防联动。在坝区采用区域报警监控方式，同时还需要注意设置报警设备，如果发生火灾，则应该立即将火灾信号传递至计算机监控系统中。

1.8继电保护及安全自动装置

在该火电站建设中，对于所有保护设备，都采用微机型。为了确保发电机、主变压器保护装置的正常运行，应该提升其抗干扰能力，并要求具备良好的自检功能和自恢复功能，同时还能够与计算机监控系统实现通信。根据发电机、主变压器等主设备分别组屏。对于厂用变压器及全厂供配电系统等的继电保护装置，分别采用微机型测控保护综合装置，安装在相应的高压开关柜上，测控保护综合装置采用I/0和数字通信两种接口方式与计算机监控系统的公用LCU联接。

1.9二次接线

含测量系统、同期系统、开关操作及闭锁、信号系统、电流电压互感器配置、电流电压互感器配置等内容。

1.10控制保护电源

在该火电站建设中，秉持无人值班或者尽量少人值班的原则，因此，变压器保护、220kV线路保护均按双套配置，重要的控制回路也考虑了必要的冗余，故要求控制保护电源必须安全可靠且也应按冗余进行配置。

在厂区控制方面，可以采用两套阀控式密封铅酸蓄电池作为电源，蓄电池直流220V，蓄电池容量初步估算为40OAh，蓄电池只数为104只，单体蓄电池浮充电压为2.23V。因坝区离厂房较远，故在坝区配置1套阀控式密封铅酸蓄电池，蓄电池电压采用直流220V，蓄电池容量初步估算为10OAh，蓄电池只数为18只，单体蓄电池浮充电压为13.38V。厂.区220V直流系统充电浮充电装置选用两套微机型高频开关电源装置。两套微机型高频开关电源装置在正常运行时并行工作。坝区220V直流系统充电浮充电装置选用一套微机型高频开关电源装置，并选择1OA的充电模块，并采用单母线分段接线形式。本电站设备所需的交流控制操作电源取自厂用电380/220V系统。计算机监控系统上位机及网络设备设置有独立的电源装置（UPS）。

2变电站二次系统设计方案

2.1变电站中央信号系统

优化了原有的中央信号系统，推广闪光报警器的应用。闪光报警器接线简单、技术含量高、信号回路设计不需要考虑重复动作，经过运行实践表明，使用闪光报警器的中央信号系统性能和技术指标优于以往。与微机监控系统相结合运行，信号系统运行平稳，数据处理能力大幅度提高，而且操作简单快捷。

2.2控制室、继电室布置

加强二次设备间的通信能力，利用一条总线传输数据，实现远方和控制，采用保护小室下布置配电装置的方案，分别设置了500kV的保护小室一个，220kV的保护小室两个，35kV保护小室一个，减少了一次设备的电缆数量。为加强抗干扰能力，在保护小室下布置继电保护及控制设备，以保护变电站安全运行。

2.3变电站微机控制系统

以WindowsNT为操作系统平台，由数据服务器、WEB服务器等构成以太总线网，采用星型连线、分布结构，使得软硬件平台可以根据需要灵活配置。系统使用计算机数据库计算模式，对客户端程序和服务器的实时数据信息、数据曲线、系统选用的关系数据进行分析和处理，数据库管理系统拥有网络环境下的服务器结构，可以使用数据库查询语言对历史数据和实时数据进行收集、分析和计算整理出客户端需要的数据信息，以影像、图表、声音等形式直观地将数据分析结果展示给使用者，實现了客户端与服务器之间的智能化运作模式。

2.4变电站直流操作电源

变电站使用的阀控式铅酸蓄电池组以及配套的充电设备，具有不需加酸、水维护、没有酸雾逸出、对系统设备没有腐蚀、不会对环境造成污染、电池重量轻、体积小，电量数值的精确度高、电池和充电设备安装使用方便简单，从使用效果看，这套蓄电充电组合比一般电池的使用寿命长、效果好[2]。

2.5变电站继电保护及自动装置

集成电路型和微机型变电站自动调压装置由微机型自动重合闸装置，继电保护自动装置、备用电源自动调压装置、变电站投入装置等构建组成。自动调压功能自动化综合系统，设置220kV以上调压等级的线路，装设手动准同期和不同期装置、手动捕捉同期装置，形成了同期功能和不同期系统的简化运行，而且操作方便、简化了人为操作的流程，降低了继电保护自动装置的运行成本，运行安全可靠。

3结束语

在火力发电厂中，厂用电二次线设计优化的运用只是一个良好的开端，伴着电厂控制自动化水平的持续提升，电气设备步入电厂厂DCS控制的方案如今运用得较为普遍。为了与当前国电公司的改革思路相互配合好，如何提升电厂自动化水平、优化设计、节约投资、提高效率变成了一个亟待设计人员探讨的问题，具有极大的研究意义。

参考文献

[1]刘冬.浅谈火电厂自动化控制改造的有效方法[J].中国集体经济.2009（24）：168.

[2]段新文.电厂电气二次设备及自动化改造探讨[J].中国科技信息.2011（14）：79-80.

[3]唐利金.电厂电气二次设备及自动化改造探讨[J].民营科技.2016（9）：23-24.