浅论中小型火电厂二次线、继电保护及自动装置的应用概况

　　摘要：随着我国电力工业的迅速发展，承接海外电力市场设计的火力发电厂装机容量和电网区域也在不断扩大。本文围绕土耳其BiGA电厂的二次线、继电保护及自动装置的应用概况进行分析讨论。

　　关键词：电力 二次线 继电保护 自动装置

　　1 工程概况

　　BiGA电厂位于土耳其Marmara海南岸，原有装机容量为1x135MW，二期扩建2台135MW循环流化床机组，电气主接线采用发电机和变压器组成单元接线，发电机出口装设断路器，不设高压起备电源，2台机组互为停机备用，电厂所发电量输送到土耳其国家电网（电压等级380kV）以及业主自有的钢厂电网（34.5kV）上。电厂与土耳其电网的电气设计分界在主变压器380kV及34.5kV套管处；所有电气设备规范均遵循IEC标准，设计标准采用中国国家/电力标准，并符合土耳其当地《ELECTRICITY MARKET GRID REGULATION》等强制规范。

　　2 二次线、继电保护及自动装置

　　电厂电气控制系统包括主厂房电气系统控制及辅助车间控制系统。主厂房电气系统主要包括：发电机、主变压器、厂用变压器、高低压厂用电源、直流系统、UPS系统等。辅助车间控制系统主要包括：输煤及石灰石输送控制系统、电除尘控制系统等。

　　2.1  主厂房电气系统控制

　　2.1.1  主厂房电气系统的控制方式

　　本期工程采用炉、机、电集中控制方式。单元机组电气系统的控制、信号和测量纳入DCS系统进行监控，不设置常规监控屏。

　　电气控制系统的设备采用DCS一体化设备。所有电气信息均采用I/O方式接入DCS，发电机-变压器组保护装置、AVR、直流系统以及UPS等专用装置可通过通讯接口与DCS通讯，重要联系信号采用硬接线方式接入DCS。

　　2.1.1.1  电气设备的就地控制

　　所有由计算机进行控制的上述电气设备，均在就地装设远方/就地切换开关和硬接线的操作设备，以满足设备就地检修和调试的要求，同时作为后备操作方式；

　　2.1.1.2  后备硬手操设备的设置

　　电气控制、信号和测量采用计算机监控后，为确保当计算机监控系统发生全局性或重大事故时机组的紧急安全停机，电气系统设置如下独立的后备硬手操设备：发电机出口断路器跳闸，发电机灭磁开关跳闸。

　　2.1.2  机、炉辅助电动机控制方式

　　本工程机、炉辅助电动机设有如下控制方式：

　　1）交、直流润滑油泵电动机在集控室控制台上设紧急起动按钮；

　　2）包括交、直流润滑油泵在内的所有要求在控制室控制的电动机均由DCS实现起、停控制；

　　3）所有电动机均在开关柜上设有供开关检修调试用的起、停操作手段；

　　4）就地控制方式：此方式用于就地控制电动机。对要求远方控制电动机，其就地控制按钮仅作为电动机调试用；

　　5）对于重要电动机还设有就地紧急跳闸事故按钮。

　　2.1.3  PT及CT接地方式

　　发电机出口(13.8kV系统)及厂用6.3kV及400V系统PT电压回路均采用N相接地方式(400V采用的V-V接线除外)。

　　发电机出口PT二次回路接地点设于电子设备间；厂用6.3kV及400V系统PT二次回路接地点设于配电装置。

　　发电机及励磁变CT二次回路接地点设于发电机及励磁变CT端子箱；主变套管CT二次回路接地点设于主变端子箱；厂用变套管CT二次回路接地点设于厂用变端子箱；厂用6.3KV及400V系统CT二次回路接地点设于配电装置。

　　2.2  辅助车间控制系统

　　2. 2. 1  电除尘控制系统

　　本工程电除尘器电源控制系统由浙江佳环电子有限公司制造。此系统由微机智能高压可控硅控制系统、低压PLC控制系统及各种传感器、检测装置等组成。

　　设置一套站级操作员站对电除尘高压级低压系统进行监视和控制。

　　电除尘控制系统设有通信接口与机组DCS连接，对于重要信号(如起、停指令、运行信号和故障总信号)采用硬接线与DCS I/O连接，正常运行时可通过站级操作员站或机组DCS操作员站对本机组的电除尘器进行监视控制，同时各子系统都能脱离上位机及DCS独立工作。

　　电除尘高、低压控制柜安装在除灰空压机室的电除尘配电室中，站级操作员站则布置于除灰空压机室的除灰及输煤系统控制室内。

　　2.2.2  输煤及石灰石输送控制系统

　　输煤及石灰石输送系统采用程序控制，控制范围包括：石灰石输送系统、运煤系统、配煤系统等。控制系统分为三部分：程控系统、皮带保护系统及料位计、工业电视系统。整个控制系统由西安恒生科技股份有限公司成套。

　　本期石灰石一级输送系统（D泵）就近接入一期输煤程控系统。

　　本期输煤程控系统设置1个输煤电子设备间及1个远程分站；输煤电子设备间设在碎煤机室0米层输煤配电室，远程分站位于主厂房除氧煤仓间34米层MCC配电室。输煤程控操作员站与除灰一起布置于除灰空压机室0米层除灰及输煤控制室； PLC采用双机热备配置，为西门子S7-400H系列。输煤电子设备间PLC和远程I/O分站采用双缆冗余结构通讯，所有传感器信号及输入/输出信号均通过继电器隔离后再与PLC的I/O模块连接。

　　2.2.2.1  系统控制功能

　　输煤及石灰石输送系统将设如下4种控制方式：

　　1）自动方式－整个系统按预设的运行流程自动起停；

　　2）联锁手动方式－联锁条件满足时，运行人员可在CRT功能键上一对一起动或停止设备；

　　3）解锁手动方式－在没有任何联锁条件下，在CRT功能键上一对一起动或停止设备；

　　4）就地手动方式－在没有任何联锁条件下，在就地电动机旁起动或停止设备。

　　上述方式1）和方式2）均为常规运行方式，解锁手动和就地手动仅作检修调试用，不作正常使用。

　　2.2.2.2  皮带保护系统及料位计

　　皮带保护系统包括撕裂、跑偏、打滑(速度)、拉绳、堵煤、煤流等。堵煤传感器采用日本东和HL-100型阻旋式传感器，其它传感器均采用上海施迈赛电气有限公司产品，安装支架等材料由输煤程控厂家成套提供。

　　原煤斗料位计包括高料位计和超声波料位计均用于配煤控制。高料位计选用美国平迪凯特公司产品，超声波料位计选用西门子公司产品。

　　2.2.2.3  工业电视系统

　　输煤系统设置一套工业电视监视系统，由4台监视器、17台摄像头、控制主机及其它附件和组成。17台摄像机分布地点为：

　　1）干煤棚1台，采用彩色摄像机及变焦镜头；

　　2）地下煤斗4台，采用黑白固定式摄像机及定焦镜头；

　　3）采光室1台，采用黑白固定式摄像机及定焦镜头；

　　4）碎煤机室4台（2台用于C-1A/1B胶带机头部，2台用于细碎机）；采用黑白固定式摄像机及定焦镜头；

　　5）煤仓间皮带层6台（2台用于C-2A/2B胶带机头部，4台用于C-3A/3B胶带机犁煤器），采用黑白固定式摄像机及定焦镜头；

　　6）一期磨房1台，采用黑白固定式摄像机及定焦镜头（接入一期输煤工业电视系统）。

　　主要控制设备如矩阵切换器、解码器、云台、键盘及报警接口等均采用美国AD公司产品，摄像机、变焦镜头及监视器采用日本公司产品。

　　2.2.2.4  电源系统

　　输煤程控系统共设2套UPS电源柜分别用于输煤电子设备间及远程分站供电；操作员站及输煤工业电视电源由除灰程控电源柜提供。

　　2.3  元件继电保护

　　2.2.1  发电机、主变压器及高压厂用变压器保护的配置

　　发电机、主变压器及高压厂用变压器保护采用许继集团公司生产的WFB-800系列微机成套保护装置，按保护单元划分为发电机保护屏，和变压器保护屏（含主变及高厂变保护）。

　　2.3.2  外部保护接口

　　由380kV电网提供380kV短引线保护及母线保护动作接点至电厂变压器保护屏，出口动作于全停。

　　2.3.3  其它元件的保护配置

　　低压厂用变压器及高压厂用电动机保护采用微机型综合保护装置，低压厂用电动机和低压厂用电源线路采用空气开关自身的脱扣器保护。

　　2.3.4  保护装置的布置

　　发电机?变压器组保护屏布置在除氧煤仓间9米电子设备间。低压厂用变压器和高压厂用电动机采用的微机综合保护装置均布置在相应的6.3kV开关柜上。

　　2.4  自动装置

　　本工程配置的自动装置主要包括同期装置、6.3kV消谐装置及接地选线装置等。

　　2.4.1  同期装置

　　单元机组设置一套微机型准同期装置，由深圳智能设备开发有限公司生产的SID-2CM型同期控制器、SID-2X型自动选线器和SID-2SL型同步表组成。同期系统采用单相同期方式，自动准同期装置和选线器的正常工作和故障报警信号接入DCS；同期装置布置于集控室内。

　　因电厂不允许脱开380kV系统独立运行，故同期点设在发电机出口断路器处，且仅当主变380kV侧断路器合闸后才允许同期装置投入。

　　另考虑主变380kV断路器作为同期点，仅当允许机组解列运行时才允许同期装置投入。

　　2.4.2  6.3kV消谐装置及接地选线装置

　　本工程6.3kV中性点采用不接地系统。故系统配置6.3kV消谐装置用于检测并消除谐振；配置6.3kV接地选线装置用于检测6.3kV系统接地点。

　　参考文献

　　[1]忠安 沈全荣 王言国等.电力系统智能装置的自动化测试系统设计[J].电力系统自动化,2009,33(8)

　　[2]张丽娟 宗国萍等.继电保护装置智能测试系统的软件设计[J].微计算机信息,2009,25(10)