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发电厂电气自动化改造施工设计中的几点浅见

北极星电力网技术频道    作者:王兵   2010/11/24 17:42:49   

 关键词:  电气系统 自动化 改造

摘要:自2003年10月以来,运行了十余年的攀钢发电厂3×1OOMW单元机组、11OkV升压站及线路部分已成功进行了电气综合自动化(计算机监控系统)改造,本文就攀钢发电厂电气计算机监控系统改造施工设计中遇到的一些问题进行讨论,以期对其他电厂电气监控系统改造或新建项目有所参考。
  ■ 序言
  攀钢发电厂是攀枝花钢铁公司的自备火力发电厂,第一台机组于1993年并网发电,其装机容量为3×100MW的单元制机组。原电气系统控制方式为传统的电气主控制室常规控制模式。为提高攀钢发电厂电气自动化控制水平,确保发电机组与电网安全、稳定、经济运行,攀钢发电厂决定采用新华控制工程有限公司XDPS-400+型分散控制系统对原有电气系统进行电气综合自动化(计算机监控系统)改造。该系统为集测量、控制、通讯与管理功能为一体的实时监控处理系统。
  本次电气自动化改造涉及到的配电装置一次规模如下:110kV侧主接线为双母线带旁路母线,110kV出线8回、1台母联开关、3台主变、1台高备变。
  自2003年起,攀钢发电厂依靠自身的技术力量,在新华公司的配合下进行了电气综合自动化改造的研究规划、方案制定、系统改造的施工图设计,并利用机组设备分步计划性轮流检修机会,成功顺利地完成了现场施工凋试,且一次性成功投入运行。运行至今,效果良好。
  ■ 本次电气自动化改造施工设计遵循的原则
  本次改造是对发电厂电气设备原有控制系统的改造,在运行中的发电厂进行电气自动化改造,不仅要考虑改造后监控系统的安全可靠性问题,更需要重点考虑安全施工与改造施工量、改造工期的问题。根据发电厂的机组与供电设备不可能全部停运来改造,只能分步利用电气设备轮流的检修机会来进行施工改造的实际情况。为此,必须全面地分析掌握现场设备实际状况,制定合理的、优化的改造设计方案与施工方案,在满足系统安金性、可靠性基础上尽可能利用系统原有设备,以优化改造的施工量、缩减改造工期、减小设备改造停运的影响,从而实现投资省、见效快的目的。结合新华控制工程有限公司XDPS-400+型分散控制系统的技术特点与电厂实际现状,在施工设计中应遵循如下原则:
  ● 改造后的电气自动化监控系统应满足新颁《火力发电厂变电所二次设计技术规程》(DL/T5136-2001)、《220~500Kv变电所计算机监控系统没汁技术规程》(DL/T5149-2001)与《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》的规定,并根据现场原有设备控制的要求、结合攀钢电厂生产运行实际对监控系统性能进行优化与完善。
  ● 结合现场实际,尽可能利用系统原有电缆,减少改造施工的工作量、缩减改造工期、减小对运行设备的影响,从而实现投资省、见效快的目的。
  ● 在改造后增加新功能的同时,要必须保证原有的功能不减少。
  ● 在不违反电厂《运行规程》的前提下,尽量符合运行人员的原有操作习惯。从设计上尽量避免运行人员误操作的可能。
  ● 监控系统必须具备较强的可扩展性,包括每种类型的I/0卡的测点量;各分散处理单元的处理器的处理能力及各存贮器的存贮量;供电电源等都必须留有相当比例的裕量和扩展空间。
  ■ 本次施工设计中遇到的问题及解决措施
  1.结合电厂电气系统实际情况,合理选配DPU数量
  鉴于攀钢电厂的实际情况,是在运行中的发电厂进行电气自动化改造,不仅要考虑尽可能的节约改造费用,更需要重点考虑安全施工与改造施工量、改造工期以及改造后系统的安全性、可靠性、运行维护的问题。结合攀钢电厂电气系统实际情况和新华控制工程有限公司XDPS-400+型分散控制系统的技术特点,我们将攀纲电厂的监控系统设计成5个分散控制处理单元(即5对DPU),这5个控制单元分别为:3台机组及其厂用电系统的控制各为一个分散控制处理单元,高压厂用备用变、220V直流系统与110kV升压站除发变组设备以外的系统设备按其功能及设备编号尾数的单双号而分别接入2个分散控制处理单元。其中每台机组的同期装置与11OkV系统的同期装置也随这5个分散控制处理单元而分散配置同期卡件。
  2.监控系统的外围回路
  由于改造完毕后将全部拆除电厂主控制室内原有控制屏(台),我们新制作安装了五面监控系统的前置柜,即每台机组及相应的厂用电系统各一面前置柜,分别用于安装该机组单元的直流控制电源保险、变送器、信号隔离中间继电器以及转接原接于控制屏台上至就地设备的电缆;另制作一面线路前置柜,用于安装9条线路的控制保险、二组11Okv母线PT的监控设备、母联控制设备、220V直流系统变送器、高压厂用备用变的控制回路设备;每面控制端子柜内直流电源也按单元化原则改造设计,各自分别接入两组直流母线并构成不同的直流环网,以提高监控系统可靠性、且便于分步施工改造。
  有了这五面监控系统的前置柜,既保证了原安装于控制屏(台)后的直流电源控制网络与控制保险,需进入监控系统的信号处理设备(如变送器、位置继电器等)有适当的安装位置;又可以尽量利用原有电缆,将该系统原安装于控制屏(台)和其它部分的电缆在前置柜集中以后,再分别按照改造后监控系统的柜子布置位置,重新合理分布设计电缆的走向。
  3.同期回路
  攀钢电厂原同期回路是按照典型的集中同期的方式设计的,全厂只有一套准同期回路,各个同期点通过各自控制屏(台)上的同期开关TK的切换来实现。在本次改造工程中,我们通过以下方法保证了保产与改造的顺利进行:
  ● 改造后的监控系统按照单元化思想,对每台机组采用独立的自动准同期装置以实现准同期并网;8条11Okv线路与母联、旁路开关,分别采用2套同期装置实现同期并列。这样保证了每台设备改造时不影响其它末改造设备的正常运行。
  ● 攀钢发电厂主变压器的连接组别为Y/△A-11,同期回路中11Okv系统侧采用的是AN相,发电机侧采用的是AC相,但我厂11OkV系统侧PT二次是N线接地,而发电机侧PT二次采用的是B相接地,为了防止发电机同期时发电机侧PT二次在同期卡内通过系统侧PT二次的N线发生C相接地短路,在每台发电机的同期回路的发电机侧同期电压回路中增加一个11OV/11OV的同期隔离变压器,隔离变压器前增加一付同期投入的DO点。这样一来既防止了发电机同期时PT二次发生短路,又保证了同期隔离变压器只在发电机同期时短时带电,而正常情况下不带电。
  4.跳、合们监视回路
  ● 改造前的开关分/合位监视是由串联在分/合位回路的红绿灯来实现,其作用是:监视开关状态;监视分/合闸回路是否完好;监视控制电源是否正常。改造后,我们用分/合位监视继电器来替代原来的红绿灯(选用的继电器线圈电阻值必须≥20千欧),将分/合闸回路监视继电器的接点引入监控系统中而不直接引入开关的辅助位置接点,这样在不减少原有功能的基础上,方使的实现了从模拟回路到数字回路的功能转换。
  ● 在改造后的开关分/合位回路中新增了一个磁保持的双位置继电器,实现记忆开关合后、分后位置的功能,以满足"事故跳闸"信号、重合闸等回路的需要。
  5.合理选用I/0卡件
  ● 根据实际需要配备I/0卡件的种类和数量,并预留20-25%的备用数量和可扩展的安装位置。对进入监控系统的5A、lOOV交流标准信号,改造时均采用新华公司设计的精度可达0.2级的
  ● 交流采样卡(CAI、CAV卡)直接采样;对发电机励磁系统、直流系统及其它辅助设备非标准信号的监测信号,才采用相应规格的有源变送器输出4-2OmA标准信号而进入采样卡进行监测。这样可以尽可能的简化设计、节省空间及电缆数量。
  ● 新华控制工程有限公司的BZT卡件功能比铰简单,无法满足发电厂厂用电源备自投回路的要求,为此备自投回路只能通过另外的设计来实现。
  6.合理选用扩展继电器
  改造中还必须注意到新华控工程有限公司的DO开关量输出端子板的DO触点容量,当用于220V直流回路时必须扩展,否则将容易损坏DO开关量输出端子板的触点。
  ■ 结论
  自2003年11月攀钢发电厂计算机监控系统投入运行以来,在一次设备及其辅助设施末做任何改动且在尽量利用旧电缆的情况下,改造后的计算机监控系统运行稳定可靠、效果良好,全面提高了发电厂的自动化运行和管理水平。
  实践证明,只要规划得当、设计合理、现场施工组织完备,在老电厂进行计算机监控系统改造是切实可行的,且可以做到较低的投入和较大的经济效益回报。

来源:互联网
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