摘要：近年来，随着环境污染和能源危机的加剧，工业领域在清洁能源的开发和利用方面也面临着巨大的机遇和挑战。充分利用天然气能源和先进技术，有效转化电能成为必然趋势。燃气轮机是最主要的应用设备，利用联合循环发电技术，高效的进行电气控制，对于电厂的高效、稳定运行起着至关重要的作用。文章围绕燃机电厂电气控制系统进行研究，结合其系统原理和运行经验，予以改进和完善，有效的进行电气控制，确保燃机电厂机组的安全平稳的运行。
关键词：燃机电厂；电气控制；系统
前言
电气控制系统是燃机电厂的核心组成部分，操作便捷、工作效率高。在电力行业领域得以广泛的应用。应用天然气为原料，利用联合循环发电技术，极大的提升了电力生产效率，并做到节能环保，具有经济和环境的双重效应，是值得推广和普及的发电技术。从燃机电厂电气控制系统着手，采取有效的控制策略，为燃机的完善与升级提供新的思路。
1.目前国内燃机市场概况及控制系统现状
国家“十五”期间,经过3次捆绑招标引进美国通用电气、德国西门子、日本三菱3种F级重型单轴燃气轮机弘套,总装机超过2000M认。我国三大动力集团投人重要力量研制高科技含量的9F系列燃气轮机,哈尔滨动力集团与美国通用电气((出)组成联合体生产10gFA机型;东方电气集团和日本三菱组成联合体生产M70lF机型;上海电气集团和德国西门子成联合体生产vg3A机型。
燃机联合循环控制系统,各主机厂家均未对其核心技术进行转让。例如:GE公司F级燃机设备电站,燃机本体控制系统(Tcs)均采用“E公司M八RKvl。这是因为燃机控制系统(Tcs)较为复杂,对控制系统的软件和硬件可靠性要求非常高,而国外燃机公司出于技术的保密性和商业运营的需要,未将其控制系统的核心技术转让给其他控制厂家。这意味着购买燃机必须配套采购其公司的对应的控制系统。最近几年的发展,各个燃机电厂逐渐认识到一体化控制对联合循环具有节省投资、简化接口、共享备件、集中操作、维护简单等优点。
2.燃机电厂电气控制系统的设计
2.1电气控制系统的特点
燃机电厂的电气操作系统不需要面向较多的控制对象进行信息采集，操作流程简单，但是在安全方面必须予以保证。这是燃机电厂的电气操作系统操作当中锋容易忽略的问题。任何疏忽和失误，都是电气控制系统当中的安全隐患。快速保护、强抗干扰能力是电气控制系统的基本需要，以保证信息数据采集的安全性，顺序控制是主要任务之一。电气控制系统设备之间存在连锁反应，当出现故障时，波及的范围较广，会影响其他设备的正常运行。另外，电气控制系统在操作的过程中，要兼顾燃机的运行以及电网的关联，进而保证燃机电厂机组的安全平稳的运行。
2.2燃机电厂的特点
以燃气轮机为主的燃气/蒸汽联合循环(GTC)C发电机组具有效率高、启/停迅速、建设周期短以及利于环保等特点。与传统的煤电发电机组电气系统相比,GTCC发电机组相对简单。燃气轮机的控制系统中已包括与其相关的各种电气控制功能;联合循环的余热锅炉(HRSG)与燃煤锅炉相比,结构简单,辅助系统较少;GTCC主要采用双轴方式,即有单独的蒸汽轮及其配套的发电机,采用一台燃机拖一台汽机的方式时,其容量一般只有燃气轮机组的一半左右,并且发电机一般采用全空冷发电机,因而整个电厂的厂用电设置比煤电机组简单,但是升压站部分与一般燃煤电厂没有太大差别。
2.3燃机电厂基本硬件设备和网络结构
燃机为单元制机组，与锅炉、电网进行集中控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分散控制系统、燃机一汽机控制系统是是燃机机组当中所配供的系统。其中分散控制系统为燃机机组必备的硬件设备，而燃机一汽机控制系统则是随机分配。二者之间有机的连接在一起，通讯和少量硬接线是必不可少的。该控制系统能够对联合循环机组集中监控，由分散控制系统对变压器组、汽机旁路以及余热锅炉进行有效控制，同时对辅助蒸汽系统、厂用电系统以及天然气调压系统进行实时监控，并与厂级监控信息网和实时监控网进行有效的协作，保证通信的顺畅。
燃机电厂的电气操作系统网络结构主要由厂级监控信息网和实时监控网组成，该二层网络嘛结构也统称全厂生产网络系统。充分利用厂级监控信息网和实时监控网的职能和优势，相互协调合作，形成完善的通讯网络，在电气控制系统当中发挥着重要的作用。明确燃机一汽机控制系统的特点和控制范围，采用多种方式进行分散控制系统与燃机一汽机控制系统之间的通信，并有效保证其安全性和可靠性，为基本硬件设备在燃机电厂机组的安全有序的运行提供保障。
3.燃机电厂电气控制系统的应用
3.1电源系统
燃机电厂厂用电源是电气控制系统的重要组成，根据燃机电厂生产的具体情况，选择相应的厂用电源系统。一般来说，燃机电厂厂用电源系统主要有380V、6KV以及事故保安电源等几种类型，具有不同的优势和作用。380V厂用电源系统是在燃机机组当中设置两条保安母线，将工作电源、备用电源以及保安电源合理设置在每段保安母线上。当工作电源失去作用时，则及时启动备用电源，即使被动电源发生异常，则可以跳开分段开关，启动柴油发电机组进行供电，以保证厂用电源系统的正常运行，机电厂机组才能安全平稳的工作；6KV厂用电源系统能够对工作电源和备用电源进行高效的双向转换，以并联切换和同时切换的方式进行双向软手操切换。由分散控制系统快速切换装置设定，根据厂用变压器运行的情况，非故障采取许手动合闸，故障情况则采用闭锁合闸。以保证厂用电源系统的安全运行；事故保安电源系统是为了防止机组厂用电源发生故障情况下，继续维持机组厂用电，及时、快速的启动柴油发电机，确保不间断供电，事故保安电源系统处于实时准备的状态。
3.2厂用电源切换装置
为了保证厂用电源供电的连续性和可靠性，在工作电源和备用电源之间设置切换装置，以备不时之需。该切换装置主要有正常切换和故障切换两种方式，正常切换由手动起动，是一种自动、双向的切换方式，当满足切换条件时，自动进行厂用电源的切换。故障切换是厂用电源发生故障时，通过串联单向切换，由工作电源切换为备用电源，确保燃机机组的正常运行。
3.3变压器和发电机组
由燃机一汽机控制系统控制发电机，有效掌握励磁系统、发电机保护和燃机变频启动系统的信号，予以有效的控制。分散控制系统利用通讯和少量硬接线燃机一汽机控制系统，以完成电气信息交换，为变压器和发电机组的安全运行提供保障。主变220KV侧开关为同期点，由燃机一汽机控制系统控制，以发出第二个同期信号，才能有效利用电气控制系统对变压器和发电机组进行操作控制。
结论
燃机电厂电气控制系统，结合电气控制系统的特点，开发和应用联合循环发电技术，既有效提升了电力生产的效率，同时还满足了节能环保的要求，充分发挥燃机电厂电气控制系统的重要作用。通过燃机电厂电气控制系统的合理设计。分别在燃机电厂厂用电源、厂用电源切换装置以及变压器和发电机组当中予以应用，充分发挥电气控制系统的优势，对燃机电厂的可持续发展有着积极的影响。
参考文献
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[3]祁世华.燃气电厂的电气控制系统分析[J].中国新通信,2014(24):34-35.
论文作者:张肖蓉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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