燃氣電廠的電氣控制系統分析

【摘要】 在現階段的裝備制造領域中，燃氣輪機聯合循環發電技術是最先進的技術，該技術的原料以天然氣為主，具有投資成本不高、供電效率高、占地面積不大、節約水資源、環保性能較好以及建設周期不長等特點。但是現階段掌握重型燃機聯合循環發電設備設計技術和制造技術的企業還比較少，而我國的相關產品則主要依靠進口。隨著社會科學技術的不斷發展和進步，燃氣電廠開始正式投產發電，所以研究分析燃氣電廠的電氣控制系統對于實現燃機國產化具有非常重要的意義。

【關鍵詞】 燃氣電廠 電氣控制系統 系統實現

燃機電廠的電氣部分和常規機組的燃煤機組相比具有自身的特點，主要表現在勵磁控制、發電機控制與機組控制系統一體化、9F型機組基本上都是采用的變頻啟動系統等。對9F機組的電氣控制系統進行分析，可以讓9F機組的運行保持穩定和安全，同時也可以讓我國第二捆聯合循環電池的安裝調試質量得到有效提升。所以要想讓燃機電廠的電氣自動化水平得到有效提升，首先就應該要了解和掌握9F型燃機的電氣控制系統，而且也能為燃機的國產化提高有效的理論依據和實踐依據。

一、燃氣電廠電氣控制系統的特點

燃氣電廠的電氣控制系統操作簡單，控制的對象和信息采集量少，在操作頻率上也不高。但是必須具備可靠的運行電氣設備，這是因為任何的疏忽或者小失誤都會造成嚴重的后果。電氣控制系統要求相對快速的反應速度，對抗干擾的要求也較高，快速保護的出口必須保證在幾十毫秒內。電氣控制系統的主要任務是采集數據信息系統和順序控制，這就要求相互的設備之間要有簡單的聯鎖保護。而因聯鎖的保護比較多，當某一設備出現故障時，可能影響的范圍很大。電氣設備本身存在復雜的操作機構，當系統控制和處理的信息量過大時，系統更為復雜，只能以控制過程為主。在電氣控制系統的操作上，不僅僅要滿足機組的運行狀況，還要與電網關聯，需同時滿足兩者的共同需求。

二、燃氣電廠電氣控制系統的構成

2.1硬件設備

大部分燃機都是單元制機組，采用機、爐和電的集中控制方式。每一套機組都有一套分散控制系統、燃機—汽機控制系統，燃機—汽機控制系統是隨機設備配置的，通過少量硬接線和通信將燃機——汽機控制系統與分散控制系統連接，最終形成一個完善的控制系統。在控制變壓器組、余熱鍋爐、汽機旁路以及電氣廠用電時，往往都是通過分散控制系統來實現的，而循環水系統則是采用遠程I/O。分散控制系統和廠級監控信息系統是雙向數據通訊。

2，2網絡結構

燃氣電廠的電氣控制系統的網絡結構總體可以分成廠級監控信息網和實時監控網。廠級監控信息網是生產過程中實時數據信息的處理和保存中心。同時，廠級監控信息網為各個機組控制系統都留有通信接口，在實際的生產過程中，接口計算機將實時數據傳輸到廠級監控信息網中，從而實現雙向的數據通訊。另外通過隔離設備廠級監控信息網也可以和上級MIS網連接，從而實現廠級監控信息網向MIS的單向數據傳輸。實時監控網是由水務管理系統網、單元機組控制網和電器網絡監控系統網組成。

三、燃氣電廠電氣控制系統的實現

3.1廠用電源系統

廠用電源系統主要包括6KV廠用電源系統、380V廠用電源系統以及事故保安電源系統。6KV廠用電源系統在實際的運行中，可以實現雙向的軟手操切換，切換時可以選擇同時切換或者并聯切換，手動合閘的指令是由ECSLCD/鍵盤傳遞給快切裝置，滿足通氣條件，同時在LCD上會顯示信號。只有在廠用變壓器沒有出現故障，以及上述量保持在正常范圍內時，才能進行手動合閘，否則合閘就會閉鎖。對于380V廠用電源系統來講，每一臺機組上都有兩段保安母線，每一段保安母線分別設置有一路工作電源、備用電源和保安電源，工作電源分別來自本機組的工作段。而備用電源則來自另外一段工作段。保安段主要是負責向直流系統、整流器電源、主潤滑油泵、熱控電源、DCS電源以及UPS電源供電。事故保安電源主要就是為了讓機組的安全得到保證，事故保安電源一直處在熱備用狀態，可以隨時開啟使用和運行。

3.2變壓器和發電機組系統

發電機的控制通過機島控制系統得以完成。隨著配套發電機的勵磁系統、保護和燃機啟動的信號接入機島控制系統并控制，自動同期校準由機島控制系統完成。電氣控制系統通過硬件與機島控制系統的接口同期接入，與其進行電氣信息的交換。主變220KV的側開關和發電機出口的開關都可以自行同期，如果將主變220KV的側開關設為同期點，就需要電氣控制系統向機島控制系統發出請求命令，機島控制系統才能發出第二個同期信號。

3.3廠用電源的切換裝置

廠用電源切換裝置主要是為了讓高壓廠用電源的供電能保持連續性、可靠性和安全性。廠用電源切換裝置是設置在高壓廠用電源系統的備用電源和工作電源的進線開關處。廠用電源切換裝置獨立于ECS，通過硬接線和ECS進行信息之間的交換。

3.4直流電源的保護系統

大部分燃氣電廠的主廠房直流電源系統可以分成兩種等級：DC110V和DC220V。其主要作用就是對直流油泵、UPS電源、事故照明等負荷進行保護、控制。每臺機組的DC110V直流電源保護系統是由兩組母線組成，用網絡開關來進行聯系，同時分別設置蓄電池組和整流器。每臺機組的DC110V直流電源保護系統在實際的運行中都是獨立的。DC220V直流電源保護系統則設置一組直流母線，機組的直流母線之間需要設置聯絡切換開關，該系統的整流器一共有三組，而整流器的電源則來自交流保安段。

3.5保安段電源控制

如果機組廠用電出現了比較嚴重的故障，采用保安段電源控制就可以讓直流系統和控制系統的硅整流器、重要的大容量事故負荷不會出現停電的情況。在機組廠用電斷開時，采用保安段電源控制就可以讓柴油發電機組快速啟動，從而對保安段負荷進行連續的供電。

3.6 UPS不停電系統

UPS不停電系統由逆變器、整流器以及靜態開關組成，它可以為負荷提供連續的交流電源。在實際的運行過程中，主要是通過逆變器和整流器向負荷供電，而逆變器的控制單元則可以讓電壓輸出的頻率和波形更加穩定、準確。UPS不停電系統的電源主要包括直流電源、交流主電源以及旁路電源，380V保安段的交流主回路主要負責向整流器供電，而整流器或者DC220V直流系統所提供的直流電源則主要負責向逆變器供電。UPS不停電系統的旁路電源分成靜態開關控制的旁路電源以及不經過靜態開關控制的手動旁路。UPS不停電系統在實際的運行過程中主要是通過交流主回路進行供電。

四、結束語

通過對燃氣電廠的電氣控制系統進行簡單的分析可知，燃氣電廠的電氣控制系統應該要具有一個合理的網絡結構，這樣才能保證電廠的運行可靠性和安全性，同時才能有效實現其他重要控制功能。而對發變組、廠用電、直流電源以及保安電源等進行合理和科學的設計，才能讓用戶的實際生產需求得到有效滿足。

作者簡介：祁世華 男 1964年10月18 內蒙古蘇里格燃氣發電有限責任公司

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