微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置在硫酸余熱發(fā)電中的應(yīng)用

謝高平

(云浮聯(lián)發(fā)化工有限公司，廣東云浮 527300)

微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置在硫酸余熱發(fā)電中的應(yīng)用

謝高平

(云浮聯(lián)發(fā)化工有限公司，廣東云浮 527300)

針對(duì)硫酸余熱發(fā)電并網(wǎng)手動(dòng)同期存在的各種缺陷，選擇了CM-320雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期控制器。該設(shè)備具有極高的可靠性與穩(wěn)定性、同期速度快、精度高、功能強(qiáng)、適用范圍廣、通訊功能完善、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、安裝方便等特點(diǎn)，完全能滿足硫酸裝置余熱發(fā)電同期并網(wǎng)操作的需要，即使制酸裝置開一條生產(chǎn)線，汽機(jī)波動(dòng)比較大的情況下，也能一次并網(wǎng)成功。

硫酸生產(chǎn) 余熱發(fā)電 微機(jī) 自動(dòng)準(zhǔn)同期 手動(dòng)準(zhǔn)同期 同期點(diǎn) 并列操作

在電力系統(tǒng)中，被稱為同期點(diǎn)的斷路器在進(jìn)行合閘時(shí)，斷路器的兩端都可能因不同的系統(tǒng)供電而帶電，此時(shí)就必須進(jìn)行一系列的操作，最終才能將斷路器合閘。這一系列的操作加上斷路器的合閘統(tǒng)稱為并列操作，同期點(diǎn)的并列操作是電力系統(tǒng)中一項(xiàng)主要的操作內(nèi)容。因?yàn)閿嗦菲鞯膬啥司须娫矗敉邳c(diǎn)斷路器的合閘時(shí)機(jī)不適當(dāng)，兩端的電參數(shù)相差較大，將會(huì)引起斷路器爆炸甚至整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定被破壞而導(dǎo)致崩潰， 發(fā)生大面積停電事故。

1 現(xiàn)狀

云浮聯(lián)發(fā)化工有限公司是產(chǎn)能為400 kt/a硫酸的硫鐵礦制酸企業(yè)，發(fā)電蒸汽來(lái)源于硫鐵礦焙燒后的兩臺(tái)30 t/h的余熱鍋爐，配套余熱發(fā)電機(jī)組為單臺(tái)15 000 kW。一般情況下由于生產(chǎn)工藝的波動(dòng)，導(dǎo)致汽量汽壓有一定的波動(dòng)，引起發(fā)電的電氣參數(shù)也有一定的波動(dòng)。單條線生產(chǎn)的情況下電氣參數(shù)波動(dòng)更大。該廠高壓系統(tǒng)采用雙回路進(jìn)線，進(jìn)線電源來(lái)自上級(jí)35 kV變電站的兩條6 kV母線，而上級(jí)電站35 kV電源進(jìn)線只有一條，線路總長(zhǎng)約10 km，來(lái)自上級(jí)110 kV站。這條35 kV線路年久失修，故障率比較高。6 kV同期系統(tǒng)示意見圖1。

圖1 6 kV同期系統(tǒng)示意

圖1中有3個(gè)同期點(diǎn)：1#進(jìn)線與母線的同期并列點(diǎn)、2#進(jìn)線與母線的同期并列點(diǎn)；發(fā)電機(jī)與母線的同期并列點(diǎn)。3個(gè)并列點(diǎn)共用1套同期裝置。

同期操作原配有手動(dòng)和自動(dòng)2套同期裝置，在投產(chǎn)后2套裝置同時(shí)使用，可根據(jù)需要隨時(shí)切換。但不久之后自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置出現(xiàn)過(guò)2次非同期合閘的情況，由于外部電力系統(tǒng)相對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)不算太大，合閘瞬間非同期的相角差可能也不算大，并且電氣保護(hù)裝置完善可靠，所以除了系統(tǒng)短路閘跳外沒出現(xiàn)更大的電力事故。自動(dòng)同期裝置出事故后就一直采用手動(dòng)同期并列，手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置并發(fā)電機(jī)和母線時(shí)基本沒什么問(wèn)題。開2套硫酸裝置時(shí)并母線與外線相對(duì)來(lái)說(shuō)時(shí)間較長(zhǎng)，開1套硫酸裝置時(shí)由于電氣參數(shù)波動(dòng)大，有時(shí)并網(wǎng)時(shí)間達(dá)到2 h。綜合起來(lái)，手動(dòng)同期存在如下缺陷：

1)沒有自動(dòng)選擇時(shí)的功能，再加上電壓和頻率波動(dòng)比較快，合閘時(shí)機(jī)很難把握，所以對(duì)操作人員的要求較高，經(jīng)常出現(xiàn)操作人員多次合閘不成功的事件。

2)合閘時(shí)機(jī)隨意性大。只要操作人員合閘瞬間在同期裝置的允許范圍內(nèi)，斷路器就能合閘。但斷路器由于有機(jī)械和電氣傳動(dòng)延時(shí)和斷路器的固有合閘時(shí)間，很可能斷路器合閘時(shí)實(shí)際上已經(jīng)不在并列操作的允許范圍內(nèi)，從而造成非同期合閘，對(duì)斷路器發(fā)電機(jī)及電系統(tǒng)造成沖擊。

3)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)。必須由操作人員進(jìn)行手工調(diào)節(jié)，這使得1臺(tái)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)操作有時(shí)比較長(zhǎng)。

4)同期表質(zhì)量不可靠，2年多時(shí)間換了4塊同期表。

基于以上原因，采用一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)各電參數(shù)、在條件滿足的情況下自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖指令的微機(jī)智能型準(zhǔn)同期裝置已勢(shì)在必行。經(jīng)綜合比較，選擇了CM-320雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期控制器。

2 雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期控制器技術(shù)特點(diǎn)

雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期控制器具有以下技術(shù)特點(diǎn)【1-2】：

1)極高的可靠性與穩(wěn)定性。CM-320雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期控制器為雙微機(jī)結(jié)構(gòu)，雙機(jī)間互相獨(dú)立，合閘結(jié)果由雙機(jī)表決輸出。同時(shí)通過(guò)采用多種抗干擾措施與可靠的隔離技術(shù)，產(chǎn)品通過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的靜電放電、電磁輻射和電快速脈沖群等電磁兼容性試驗(yàn)。軟件采用多重冗余設(shè)計(jì)，加上全面的自檢措施，具有極高的可靠性和穩(wěn)定性，絕對(duì)保證裝置不誤動(dòng)。

2)同期速度快、精度高。采用現(xiàn)代控制理論，引入人工智能思想，正確預(yù)測(cè)同期點(diǎn)?？焖俑欕妷汉皖l率，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)組，使之以最快的速度進(jìn)入給定區(qū)域，確保在出現(xiàn)第一個(gè)同期點(diǎn)時(shí)精確無(wú)誤地將斷路器合上。

3)功能極強(qiáng)、適用范圍廣。既可用于各種類型電廠發(fā)電機(jī)的斷路器同期并網(wǎng)操作，又可用于各種電壓等級(jí)變電站的斷路器同期并網(wǎng)操作；既支持線電壓同期，又支持相電壓同期；同期對(duì)象可達(dá)8個(gè)或16個(gè)，且能根據(jù)不同對(duì)象，自動(dòng)取其相應(yīng)的同期定值，完成這些不同對(duì)象的同期合閘；可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角補(bǔ)償功能，補(bǔ)償因Y/△接線可能引起的相角差和電壓差；通過(guò)斷路器返回接點(diǎn)，自動(dòng)地精確測(cè)量斷路器合閘時(shí)間；能自動(dòng)識(shí)別環(huán)網(wǎng)運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)斷路器的環(huán)網(wǎng)并列。

4)完善的通訊功能。CM-320既可獨(dú)立運(yùn)行，也可以通過(guò)串口，以MODBUS規(guī)約方便地實(shí)現(xiàn)與其它計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊。

5)運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便。以大屏幕液晶顯示器(128 mm×128 mm)同步顯示同期合閘過(guò)程的實(shí)時(shí)參數(shù)和同期信息，全漢字菜單界面，并設(shè)有薄膜按鍵，方便人機(jī)對(duì)話。同時(shí)還設(shè)有電子式整步表，結(jié)合面板上直觀的指示燈，使運(yùn)行狀態(tài)一目了然。所有定值全部采用數(shù)字式整定，并且一經(jīng)整定，定值永不丟失，不受是否掉電的影響。自動(dòng)校準(zhǔn)零點(diǎn)和線性，特別便于運(yùn)行與維護(hù)。

6)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、安裝方便。采用長(zhǎng)48.26 cm的3U機(jī)箱，可以很方便地上柜或組屏；裝置正面為顯示/操作面板，支持人機(jī)接口；背面為封閉式背板，并按功能區(qū)分設(shè)有可插拔鳳凰插座和D型孔式插座，安裝、調(diào)試極為方便。

3 工業(yè)實(shí)踐

經(jīng)過(guò)近2年的使用，CM-320雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期控制器操作方便簡(jiǎn)單。操作人員只需按一下同期啟動(dòng)按鈕，便無(wú)需其它任何操作，以后均由自動(dòng)準(zhǔn)同期控制器執(zhí)行。自動(dòng)完成采樣、計(jì)算、執(zhí)行合閘并列。大大降低了操作人員的技術(shù)要求和勞動(dòng)強(qiáng)度，也降低了能源的損耗和避免了設(shè)備的損壞。

針對(duì)不同的同期點(diǎn)斷路器的特點(diǎn)，通過(guò)整定各個(gè)同期點(diǎn)斷路器的合閘導(dǎo)前時(shí)間等參數(shù)，使各個(gè)不同的斷路器均能在最佳時(shí)機(jī)合閘成功。由于計(jì)算機(jī)的快速性和可靠性，斷路器只能在設(shè)定的兩側(cè)電壓差和頻率差、相位差范圍內(nèi)才能并網(wǎng)，減小了因兩側(cè)電壓、頻率和相位差存在較大差異而引起的合閘瞬間的沖擊，有力的保障了電力設(shè)備特別是發(fā)電機(jī)和斷路器的安全，大大加強(qiáng)了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性。合閘速度快，即使硫酸裝置開一條生產(chǎn)線，汽機(jī)波動(dòng)比較大的情況下，也能一次并網(wǎng)成功。

經(jīng)十幾次的操作證明：CM-320雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置完全滿足該廠硫鐵礦制酸余熱發(fā)電同期并網(wǎng)操作需要，不僅節(jié)約能源，而且可保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。

[1] 晏劍輝.雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期系統(tǒng)的研制[J].工礦自動(dòng)化,2008(5):33-36.

[2] 商建鋒.新型雙微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的設(shè)計(jì)[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2009，36(8)：10-12.

Application of the computer-aided automatic quasi-synchronous device in sulphuric acid waste heat power generation

XIEGaoping

(Yunfu Lianfa Chemical Co., Ltd., Yunfu, Guangdong, 527300, China)

The CM-320 dual-computer-aided automatic quasi-synchronous controller is selected to offset the various drawbacks in the simultaneous operation of sulphuric acid waste heat power generation integrated with manual grid connected power system. The equipment has advantages of high reliability and stability, high synchronous speed, high precision, strong functionality, broad range of applications, perfect communication functions, easy operation and maintenance, standard configuration, easy installation, and so on. It can meet the requirements to simultaneously generate power by sulphuric acid waste heat and transmit and distribute the power into the grid connected system. Even when an extra production line is added and there is a relatively great fluctuation for the turbine, transmission and distribution of the power into the grid connected system can be successfully achieved.

sulphuric acid production; waste heat power generation; computer; automatic quasi-synchronization; manual quasi-synchronization; synchronous point; parallel operation

2017-05-08。

謝高平，男，云浮聯(lián)發(fā)化工有限公司電氣工程師，主要從事該公司電儀設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)及管理工作。電話：13580684436；E-mail：pgxdg@163.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)06-0051-03