发电厂电气控制和保护设计探究

韦赛杰

摘 要：文章针对目前发电厂中所应用的不断成熟的自动化控制技术，从电气控制室和电源选择、控制电气设备、保证监控系统满足相应技术要求、提升电气系统的抗干扰性等方面对发电厂电气控制和保护设计进行研究。

关键词：发电厂;电气控制;保护设计

1引言

在目前的发电厂中，日趋成熟的电气自动化技术的广泛应用起到保证发电厂安全运行的重要作用，同时也发挥其测量、监测以及控制等作用来提升其管理水平。为了确保其上述作用的发挥，需要分析和解决电气设计中的问题，做好电气控制和保护设计工作等应对措施，减少发电厂运行中的漏洞并确保发电系统的安全运行。

2电气控制室的选择

发电厂在选择电气控制室时主要是从主控室和单元控制室中选择，而选择的依据就是经验以及发电厂的单机容量，而没有统一的选择标准。比如在采用单机一控的电气控制室中，表现出具有良好控制室环境的优点，不仅有利于对于单元的保护，而且有利于开展装载、实施、监控、测试和调节等工作。但是如果如果发电厂中存在数量较多的公用设备，在此种电气控制室中则表现出两地控制和管理难度比较大的问题，所需要的人员数量较多，这也会增加现场运行和管理的难度。

而如果采用两机一控的电气控制室，可以实现对两台公用设备的集中运行，也就无需采取两地控制的方式，因此也简化了接线方式，节省了现场作业工作人员以及电缆的使用，实现成本的降低。但是在此种电气控制室中，需要密集布置两台设备，这就会在开展一台设备的装载、调节和维修等工作时容易对另一台设备造成影响。

3电气设备的控制方式

目前发电厂主要采用强电控制、弱电控制以及微机监控控制等三种电气设备控制方式，其中目前比较广泛应用的就是强电控制方式，这主要由于此种控制方式的接线和操作比较简单，也便于进行设备运行调试，表现出具有较高安全性和可靠性的优点。而弱电控制的接线则比较复杂且增加了操作工作量和难度，同时也表现出具有较低可靠性等问题。而微机控制方式则是在目前逐渐深入应用自动化控制技术形势下的必然发展趋势，可以通过在电气控制中应用微机监控方式来实现对整个系统机组的自动化控制。

4机组监控系统的设计

监控系统这种辅助系统在发电厂中至关重要，比如可以将监控系统应用于煤矿运输系统中代替人工开展监控操作，在节省此方面人力资源和人工作业成本的同时，也有利于保护作业人员的生命安全。同时，在此类辅助系统的应用中，可以通过统一监控的方式来提升自动化水平，也就是在同一的标准和设计原则下实现统一监控，实现各个生产环节工作效益的提升。此外，在遵循功能分散和物力分散的原则下设计单元组控制系统，分散各个电子设备并采取分散控制的方式，通过网络化的信息管理方式来实现对发电厂的全面监控。

5电气系统的抗干扰问题

发电厂中各类电气设备运行中存在较多的干扰因素而影响其安全运行，这也对电气系统中的各类电气设备的抗干扰性能提出较高的要求来确保整个电气系统的抗干扰性能。在这些影响因素中，首先就是设备本身的质量因素，主要表现在电气设备本身存在较差的质量和运行噪声，还存在接地问题，这就会造成电位差问题以及由于电容而引发耦合效应等问题。此外，设备运行环境中还会广泛存在电磁场、无线电波以及容易受到雷击危害的影响，且在潮湿环境中长时间运行，也会干扰电气设备的正常运行。比如上述问题可能会造成显示器无法正常和稳定显示画面的问题或者画面比较扭曲等问题。还可能会破坏计算机存储的相关内容而出现DCS系统瘫痪问题，且在不及时处理上述干扰的情况下会导致更大事故的发生以及造成更为严重的损失。

针对上述干扰问题，在发电厂电气系统设计中通常采取消除干桃源和切换干扰传输途径的方式。比如针对设备运行环境中的磁场干扰，可以通过屏蔽的方式或者是隔离电气设备的方式来防止电磁干扰或对磁场干扰进行减弱。而针对线路传输过程中存在的干扰问题，比较常用屏蔽线来屏蔽传输电缆或者采取将机柜一端接地的方式来提升其抗干扰能力。还可以隔离变压器来防止供电回路中出现共模干扰问题，通过电源低通滤波的方式来防止高次谐波进入电网并对设备造成危害，从而保障设备安全。

6电池的选择

发电厂中常用的蓄电池种类主要有铅酸蓄电池、UPS蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池类型，其中的铅酸蓄电池在发电厂比较常用，但是此种电源具有较大的体积和占用面积，容易在运行中产生会污染环境的气体，因此需要进行单独房间的设置来进行调酸，同时还要进行调酸加液设备的应用，在上述操作过程中表现出具有较高危险性的特点。此外，目前的碱性镉镍蓄电池技术还不够成熟，容易在使用中出现渗漏问题，需要在应用中做好定期检查工作，及时发现和处理此渗漏问题并进行补液，同时也由于其应用价格比较高，目前也不推荐使用。最后是针对阀控式铅酸蓄电池来说，其在不具有上述两种蓄电池缺点的同时，可以在控制室内进行小容量蓄电池的布置，实现空间的有效节省。

7电气监控系统的硬接线和通信管理层

在发电厂中通常采用硬接线的方式将电气监控系统接入DCS系统中，但是在技术运行中还存在信息储备方面的欠缺，比如通过普通电度表的安装而无法拥有诸多电气管理维护功能，比如缺少事故发生时的记忆功能、滤波分析功能以及防误码闭锁功能等。此外，还要通过DCS系统中的网络接口与变送器、IO卡件以及电缆进行联机来传输电压、电流、电量以及各种保护动作信号等内容。为了确保上述功能的发挥，就需要通过现场总线技术和以太网技术的应用来提升发电厂的自动化水平，将发电厂电气系统集中于DCS系统中来实现监控一体化，也就是将DCS系统与电气控制系统进行无缝对接。

8电气设备安装

在发电厂电气控制和保护设计工作中需要做好电气设备的科学有效安装工作，针对此工程中数量和种类较多的电气设备以及错综复杂的线路，需要通过科学规划和安排来确保设备安装质量以及工程安全。尤其是针对目前工程建设中比较常用的微型机来说，比如自动重合闸装置及发电机自动调整励磁装置等微型机，可以通过集成电路型装置进行自动准同期装置的工程设计，随着微机型技术的更加成熟，也在推进此种装置向危机型技术方向发展，这也成为目前此行业中的技术发展趋势。在发电厂中通过电气控制系统的应用，在确保发电厂生产过程专业性和技术性的同时，实现发电厂整体运行水平的提升。此外在协调各方面工作的同时还要不断进行改善，提升系统运行的经济性与安全性。

9结语

在目前发电厂中的DCS系统的应用更加深入和硬件不断完善的过程中，为了发挥电气设备在发电厂中的重要作用，需要做好发电厂电气控制和保护设计工作。比如做好文章中提到的选择电气控制室和電源、控制电气设备、保证监控系统满足相应技术要求、提升电气系统的抗干扰性等，实现发电厂各方面性能的提升。

参考文献：

[1] 杨红兵. 发电厂电气控制和保护设计中需要注意的问题分析[J]. 山东工业技术， 2018， 000（003）：153.

[2] 王琳琳. 发电厂电气控制和保护设计中需要注意的问题分析[J]. 科学与财富， 2018， 000（017）：43.

[3] 余俐敏， 曾剑. 刍议火力发电厂电气控制与保护[C]// 2019年江西省电机工程学会年会论文集. 2019.