发电厂空冷系统及其控制
摘 要：电厂采用空冷系统可以大幅度降低电厂耗水，在节水方面有显著的效益，因而空冷机组得到了越来越多的应用。以2X200MW空冷机组为例介绍了间接空冷系统及其控制；以2X300MW机组为例介绍了直接空冷系统及其控制和运行。关键词：间接空冷 直接空冷 控制系统 DCS
1 概述
空冷系统主要指汽轮机的排汽通过一定的装置被空气冷却为凝结水的系统，它与常规湿式冷却方式（简称湿冷系统）的主要区别是避免了循环冷却水在湿塔中直接与空气接触所带来的蒸发、风吹损失以及开式循环的排污损失，消除了蒸发热、水雾及排污水等对环境造成的污染。由于空冷方式用空气直接冷却汽轮机排汽或用空气冷却循环水再间接冷却汽轮机排汽构成了密闭的系统，所以在理论上它没有循环冷却水的上述各种损失，从而使电厂的全厂总耗水量降低80%左右。
用于电厂机组末端冷却的空冷系统主要有直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统又分为带表面式凝汽器和带混合式凝汽器的两种系统。三种空冷方式在国际上都得到广泛的应用，技术均成熟可靠，在国际上三种空冷方式单机容量均已达到600MW。 采用空冷机组大大减少了电厂耗水，为水源的落实和项目的成立提供了便利条件。特别在富煤缺水地区大力发展大型空冷机组对节约水资源和电力工业可持续发展具有重大的战略意义。内蒙古地区煤资源丰富，近几年投产的机组，基本都采用了空冷系统，而且大部分为直接空冷系统。
目前建设的电厂空冷控制系统大多直接纳入机组DCS系统，空冷系统采用独立的冗余DPU。控制系统功能包括数据采集和处理系统（DAS）、顺序控制系统（SCS）、模拟量控制系统（MCS）。
空冷系统在集中控制室实现集中监控，由DCS的操作员站完成对其工艺系统的程序启/停、中断控制及单个设备的操作。 2 间接空冷系统
间接空冷系统又分为带混合式凝汽器（海勒式）和带表面式凝汽器（哈蒙式）的两种系统。
2.1混合式间接空冷系统（海勒式）
混合式间接空冷系统工艺流程是汽轮机尾部排汽排至安装在汽机房内的混合式凝汽器内与喷射成水膜的循环水直接接触冷却，混合的冷凝水一小部分经精处理后送至再热系统，其余的经循环水泵升压后回至室外的空冷塔，进入安装在塔底部的表面式空冷凝汽器内与空气进行表面式换热冷却，冷却后的循环水通过水轮机或节流阀调压后回至混合式凝汽器循环使用。
混合式凝汽器的间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和空冷塔构成。系统中的冷却水是高纯度的中性水，中性冷却水进入凝汽器直接与汽轮机排汽混合并将其冷凝，受热后的冷却水绝大部分由冷却水循环泵送至空冷塔散热器，经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水再送至喷射式凝汽器进入下一个循环。空冷塔散热器外侧装有百叶窗，百叶窗的开度可调，可控制通风量，从而控制冷却性能。当环境温度较低时，关闭百叶窗，防止散热器冻坏。
系统特点：两次换热、凝结水与循环水混合冷却、运行分正压和微正压两部分，因此，需要设大规模的精处理设备，与其它空冷方式相比增设了水轮机和调节阀大型设备，系统复杂，循环水泵必须紧靠凝汽器布置，为防止水泵汽蚀需设大型泵坑，需设大型冷却塔，因此，基建投资高，优点是年平均背压低。
带混合式凝汽器的间接空冷系统的优点是以微正压的低压水系统运行，较易掌握。缺点是设备多、系统复杂、需要凝结水精处理装置、自动控制系统复杂、全铝制散热器的防冻性能差。
2.2表面式间接空冷系统（哈蒙式）
表面式间接空冷系统与常规湿冷系统基本相同，不同的是空冷塔代替湿冷塔。工艺流程为汽轮机尾部排汽排至安装在汽机房内的表面式凝汽器内，经与循环水换热后，由凝结水泵升压回至再热系统，换热后的循环水回至安装在室外空冷塔内的表面凝汽器内，与空气换热后经循环水泵升压，送回至汽机房内的表面式凝汽器循环使用。 该系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，通常用不锈钢管凝汽器代替铜管凝汽器，用碱性除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开敞式循环冷却水系统。
该系统采用自然通风方式冷却，将散热器装在自然通风冷却塔中。
系统特点：循环水与凝结水分为两个系统，两水质可按各自的要求分别处理，系统简单、设备少，缺点是因两次换热，热效率相对较低，需要大量的冷却面积、设大型冷却塔，因此基建投资高。
带表面式凝汽器的间接空冷系统类似于湿冷系统，其优点是节约厂用电，设备少，冷却水系统与汽水系统分开，两者水质可按各自要求控制。缺点是空冷塔占地大，基建投资多，系统中需进行两次换热，且都属表面式换热，使全厂热效率有所降低。 2.3 间接空冷控制系统
本文以2X200MW空冷机组为例，介绍海勒式间接空冷系统的控制。 1）主要监控测点：
补水流量、凝汽器水位、凝汽器真空、贮水箱水位、凝汽器喷咀前后差压、循环水泵出口压力、水轮机入口、出口压力、扇形段顶部压力、扇形段出口水温、扇形段百叶窗开度、塔内温度、排汽温度。
2）主要监控内容：
凝汽器水位控制：热力系统中的汽水损失、系统泄漏等，均可引起凝汽器水位的变化。运行中要维持凝汽器水位在一定范围内。
系统总压力（或竖管压力）控制：海勒式间接空冷系统的特点是系统处于微正压运行状态。在每一扇形段的顶部安装一根竖管。正常运行时竖管的水位是通过水轮机（或节流阀）的调节来完成。在调节水轮机（或节流阀）的同时，相应控制了凝汽器喷咀前后差压，即控制了进入凝汽器的冷却水量。
循环水泵的控制：循环水泵及其出口阀按照程序启停。正常时两台循环水泵同时运行。
水轮机（或节流阀）的控制：水轮机的作用，一是回收能量，二是调节系统总压力（或竖管压力）及凝汽器喷咀前后差压。节流阀作为备用，水轮机故障时切换至节流阀。 百叶窗控制：控制百叶窗的目的是改变其开度，从而调节散热器的通风量，达到调节冷却水温的作用。在冬季，关闭百叶窗可以保护散热器免遭冻坏。
空冷塔扇形段控制：整个空冷塔中的散热器分成六个扇形段，运行中根据大气温度调整扇形段投入的数量，获得在不同负荷时的较好的冷却效果。
贮水箱水位控制：在空冷系统停运或凝汽器水位过高时，将扇形段冷却水排至贮水箱。
补水阀控制：当凝汽器水位低于设定值时，开启补水阀向凝汽器补水。
3 直接空冷系统
电厂直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽机排出的饱和蒸汽经排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，冷凝后的凝结水，经凝结水泵升压后送至汽机回热系统，最后送至锅炉。电厂直接空冷系统主要包括以下系统：空冷凝汽器（ACC，Air cooled condenser）、空气供给系统、汽轮机排汽管道系统、抽真空系统、空冷凝汽器清洗系统、空冷凝汽器平台及土建支撑。
蒸汽从汽轮机出来，经过蒸汽管道流向空冷凝汽器，由蒸汽分配管道向空冷冷凝器分配蒸汽。目前直接空冷凝汽器大多采用矩形翅片椭园管芯管的双排、三排管和大口径蛇形翅片的单排管。空冷凝汽器由顺流管束和逆流管束两部分组成。顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝75%～80%的蒸汽，在顺流管束中，蒸汽和凝结水是同方向移动的。设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在空冷凝汽器内的某些部位形成死区、冬季形成冻结的情况，在逆流管束中，气体和凝结水是反方向移动的。
冷凝所需要的冷空气由轴流冷却风机从大气中吸入，并吹向换热器翅片。风机采用变频控制，系统可通过控制启停风机台数和对风机转速进行调整来控制进风量，能灵活的适应机组变工况运行，并且起到很好的防冻作用。
抽真空系统由3X100%水环真空泵组成。泵连接逆流管束的的顶部和主排汽管道。在启动的时候，不凝气体在抽真空系统中被压缩，并排到大气中。在部分排汽支管道上设置蒸汽隔离阀（启动排不设蒸汽隔离阀），当冬季汽轮机低负荷运行或启动时，切断某几个散热端的阀门，将热量集中在剩余的散热端中，增加热负荷达到防冻目的。为防止灰尘附着凝汽器翅片影响系统散热效果，设立冲洗系统，冲洗系统由冲洗水泵以及管道阀门组成。
为减少系统容积，大型机组的空冷凝汽器一般布置在紧靠汽机房A列柱外的平台上。为适应机组变工况运行和维护，空冷凝汽器被分为几组，每组由相同冷却单元组成，每个冷却单元由“人”型的冷却器排架构成，每个冷却单元下面设一台轴流风机。 直接空冷系统为一次冷却，直接空冷系统的主要优点有：不需中间换热介质，换热温差大，冷凝效果好；冬季防冻措施比较灵活可靠；占地少；节省投资。不足之处是：汽轮机背压变幅大；真空系统庞大；风机群噪声大；厂用电高。
本文以2X300MW空冷机组为例，介绍直接空冷系统的控制。 1）主要监控测点：
常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文
排汽压力、环境温度、大气压力、风速风向、凝结水温度、抽气温度、抽气压力、排汽管道凝结水收集装置液位、阀门位置显示和控制、空冷风机变频控制、抽真空系统、ACC清洗系统
2）主要监控内容：
控制系统通过控制启停风机台数和改变风机转速来改变通过冷凝器换热片的空气流量，从而控制ACC性能。
三个压力传感器测量排汽管道压力。在正常运行时，排汽压力是主控制变量。控制系统通过排汽压力控制变频风机，当排汽压力改变时，风机转速也改变，以确保提前设定的运行工况。
ACC的压力控制器和抽气温度控制器/凝结水温度控制器联合工作。如果压力是主控变量，温度控制器最小选择器被启动。一旦实际测得的温度降到设定值以下，这一排的温度控制器会覆盖压力控制器的信号，转为温度控制。其他排只要是凝结水/抽气温度还没有到达设定值之下，仍然是压力控制。每个覆盖行为都会显示在人机界面上。 当排汽压力是主控制变量时，只要其在设定值范围内，控制系统正常运行。为了避免单个单元凝结水过冷，控制变量排汽压力能自动被凝结水温度/抽气温度取代。在温度控制模式下，依据抽气温度和凝结水管道的凝结水温度来调节风机转速。
检测环境温度可以保护ACC不被冻结。在更差的工况，风机全部关闭，然后关闭个别的蒸汽隔离阀以减少换热面积。
为了加强系统监控，在冬季寒冷期，系统运行必须为自动控制。在冬季运行中如出现异常，控制系统及时发出指令，调整运行，同时发出警报，提请运行人员注意。
3）风机变频控制
每台300MW机组共30台变频控制柜，负责控制空冷机组30台风机的启停和转速调节。其中控制逆流管束单元风机变频柜6台，控制顺流管束单元风机变频柜24台。 该控制装置具有调节风机转速的功能，并具有自动、手动两种控制方式。当在手动工作状态时，可以通过空冷平台的就地按钮对风机手动启停。也可以通过控制柜上变频器操作面板对风机的运行进行控制以及变频器参数的设定。当在自动工作状态时，变频器投入运行，在集中控制室可以自动控制风机的最佳运行状态。由集中控制室输出频率控制信号对风机的转速进行控制，变频控制柜反馈电流和频率信号送入集中控制室。
在每种运行模式（手动/自动，夏季，冬季，压力控制，温度控制）下，ACC都有运行级别：启动准备、启动运行、正常运行、低负荷运行、关闭运行、非正常运行、紧急运行。
在“手动”模式下，整个系统完全手动运行，这种模式仅在调试和测试时使用，更经济的运行方式是自动运行。
1） 启动准备
ACC启动前提：管道伴热运行（仅在冬季）、汽轮机密封系统已运行、补水系统在运行、汽轮机旁路系统准备运行、汽轮机真空破坏阀关闭、抽气泵启动、主凝汽器系统启动
2） ACC的启动 （1） 夏季启动
夏季启动模式是环境温度高于+2℃。在夏季启动时，要打开所有的蒸汽隔离阀。ACC的启动在汽轮机旁路运行方式下实现。
启动汽轮机旁路操作至25%流量。慢慢地增加汽轮机排汽流量直到残留气体已被抽真空系统从ACC中抽走。检测排汽管道压力，避免压力增加并接近背压报警/跳闸值。依次启动风机，检测所有风机已启动并且没有报警产生。
只要是正常运行工况，则稳定增加蒸汽流量，直到稳定运行。 （2）冬季启动
冬季启动模式是环境温度低于或等于+2℃。在冬季启动，必须关闭蒸汽隔离阀。ACC的启动是在汽轮机旁路运行方式下实现的。
逐渐增加ACC的蒸汽流量，直到ACC中的剩余空气由抽气系统排出为止。检查排汽管道压力以避免压力增加到背压警报/跳闸值。缓慢增大蒸汽容积流量约至13%，并检查相关参数。然后逐渐增加蒸汽流量，接近到16%、32%的容积流量。顺序打开蒸汽隔离阀、依次启动风机，直到稳定运行。
考虑到管束受冻的危险，冬季启动要比夏季更为苛刻。冬季启动应尽可能快地达到最小蒸汽流量。
3）正常运行
ACC系统运行稳定后，控制程序从汽轮机旁路运行模式切换到汽轮机运行模式，ACC控制系统自动由汽轮机运行的压力设定值取代汽轮机旁路运行的压力设定值。
满负荷正常运行不允许关闭蒸汽隔离阀。
4） 低负荷工况
如果汽轮机的输出降低，则降低风机转速。只要一排冷凝器的所有风机都关闭，则这一排在自然通风模式。自然通风模式是非控制运行模式，是不允许的，特别在冬季。控制系统将关闭这一排的蒸汽隔离阀。
随着汽轮机负荷的增加，蒸汽隔离阀以相反的顺序打开。在低负荷时，蒸汽隔离阀的打开与排汽管道压力的设定值和所有运行的风机的总的转速是相互连锁的。
5）关闭冷凝器
自动关闭ACC的动作如下：
迅速降低汽轮机的排汽输出；60、50、40、30、20 排自动停止风机和关闭蒸汽隔离阀；降低10排的蒸汽直到10排的所有风机自动关闭；停止蒸汽输出；停止ACC。 手动关闭抽真空系统；关闭真空单元的抽气阀；所有其它的阀门保持打开大约30分钟；关闭高压清洗水泵；放干高压清洗水泵的配水管（冬季时）。
凝结水液位控制器要继续运行30分钟，以防止在所有的风机关闭后残留的蒸汽凝结后的凝结水导致液位升高。经过一段延时，关闭液位控制系统。
在完成以上程序后，ACC不再运行。清洗系统必须手动关闭。 6）特殊运行工况
（1） 逆流管束防冻加热保护
在冬季，逆流管束的上部分会产生一层薄冰，这层薄冰会积累更多的冰，并形成一个很大的障碍物。每排冷凝器的逆流管束在冬季的时候应该被加热以溶解这层薄冰。通过程序分组控制风机的运行，调节空冷凝汽器的进风量，在环境气温低于某一定值时，冷却单元的风机可自动减速、停运或反转，控制凝结水的温度降低。
只要环境温度<-2℃加热程序立即启动。这时，一排的逆流管束风机以提前设定的时间减速并停止，逆流风机停止后，又重新以25%的速度反转，顺流风机继续以恒速转动。在提前设定的时间一过，逆流风机反运行停止，重新回到正常运行状态。 下一排也是同样的顺序。逆流管束也可以由增加内部蒸汽负荷或从下一排来的热空气加热。
当环境温度<-2℃,并且抽气温度/凝结水温度非主控变量时，加热程序就会被周期执行。当环境温度〉+2℃或凝结水温度/抽气温度变为主控变量，加热程序就立即结束。
（2） 风机单元故障
在正常运行模式，风机振动开关动作将跳闸相应的风机。
如果由于振动开关动作导致了风机跳闸，控制室不能直接再启动风机。必须在就地进行故障检测，确认故障原因后并且检查空气供应单元可正常运行，振动开关才能复位。振动开关复位后，操作员才能在控制室重新启动风机。
（3） 真空泵故障
当真空泵运行故障，备用泵切换为主泵运行。 （4） 防冻保护
控制系统在自动运行模式时，防冻保护才有效。
当抽气温度控制器是有效时，只要温度还没有达到设定值，这排逆流风机的转速将被降低。如果抽气温度 如果汽轮机的负荷增加，并且排汽压力超过设定值，与之接近的蒸汽隔离阀被重新打开（最后关闭的）。随着汽轮机负荷的增加，一排一排又被重新投入运行。 如果实际的蒸汽流量比允许的最小流量小，启动排会关掉风机直到所有的风机不再运行，这就意味着工作在自然通风模式。当有冻结情况可能发生时，不受ACC控制（靠自然通风）的运行是不允许的。必须增加蒸汽流量，否则由于内部可能结冰，存在着损坏管束的危险。 4 结束语 随着电厂直接空冷技术的发展，电厂直接空冷技术在我国北方地区的应用越来越多，也积累了丰富的运行经验，特别是严寒季节的防冻问题也得到了很好的解决。直接 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 空冷可通过改变风机转速或停运风机或使风机反转来调节空冷凝汽器的进风量或直至吸热风来防止空冷凝汽器冻结，调节相对灵活，效果好，并已有成熟的运行经验。 我国是一个水资源缺乏的国家，淡水资源尤其匮乏，直接空冷技术在节约用水、降低耗水量、降低能耗等方面发挥着不可替代的优势，它将是我国经济持续发展的必行之路。在水资源日益紧张、水价不断提高、环保要求等问题的日益突出，直接空冷系统在经济性方面的优越性也就更加突出。 作者简介： 田振宇，男，1965年12月出生，工学硕士，高级工程师。1988年7月毕业于西安交通大学，1991年3月毕业于华北电力学院北京研究生部， 1991年4月至今在内蒙古电力勘测设计院热控室工作，现副主任兼专业工程师。通信地址：呼和浩特市锡林南路209号内蒙古电力勘测设计院热控室。 给水泵RB逻辑的探讨 刘建伟（河北大唐国际唐山热电公司） 摘 要：通过给水泵RB逻辑在电厂实际运行中的完善过程分析，揭示DCS控制系统初始设计不符合生产实际工况时，进行优化修改的必要性与可行性。 关键词：RUNBACK 给水泵 优化完善 1 某电厂机组概况 某电厂新建300MW一号机组，上海锅炉厂生产型亚临界，自然循环锅炉，一次中间再热，四角切圆燃烧，正压直吹式制粉系统。配备五台北京电力设备修造厂ZGM95型中速辊盘式磨煤机，四台运行一台备用。给煤机采用沈阳施道克有限公司的EG24590型电子称重式给煤机。汽机为东方汽轮机厂生产的型双缸双排汽，抽汽供热机组。锅炉侧主要辅机包括：两台离心式一次风机、两台轴流式动叶可调引风机、两台轴流式动叶可调送风机。机组给水系统配备了2台50%容量的汽动给水泵和1台50%容量的电动给水泵。正常工况两台汽泵运行，电泵备用。 2 RB逻辑简介 2.1 RB触发逻辑原始设计 原逻辑设计中包括四种辅机跳闸将触发RB功能：送风机、吸风机、一次风机、给水泵。下面以送风机为例介绍初始RB逻辑设计。 图1 送风机RB触发 正常工况下，协调控制功能投入，机组目标负荷指令大于RB目标负荷（定值为180MW），两台送风机运行，当一台送风机因故障跳闸后，功能块“EOR”（此功能块的作用是输入相同时，输出为0；输入不同时，输出为1）输出由0变为1，RS触发器输出变为1，RB动作，机组减负荷。RB功能有两个闭锁条件，一是机组目标负荷指令小于RB目标负荷（定值为155MW）；二是为运行人员设手动将RB功能切除。 初始设计中，吸风机、一次风机的逻辑设计与送风机完全相同，但给水泵因其正常工况时两台汽泵运行，一台电泵备用，与其它三个辅机略有不同，后面将专门介绍。 2.2 RB触发之后的动作 当机组RB触发之后，控制系统进行一系列的动作，以便实现快速降负荷，维持机组稳定的目的，主要是这样几个方面： 1）机组由炉跟机协调控制方式迅速切为机跟炉协调控制方式，由锅炉主控负责调整负荷，迅速减少燃料量，汽机主控负责调整汽压，维持机前压力为设定值，保证机组的安全； 2）机组目标负荷指令自动设为RB目标负荷，机组降负荷率切为RB负荷速率，其中RB目标负荷均为150MW，为额定负荷的50%，负荷速率则根据触发RB的辅机来决定：一次风机和给水泵RB为50MW/min，送风机和引风机RB为40MW/min； 3）按照保留运行中最底层两台磨煤机的原则，将其他运行磨以10S间隔跳掉，以达到快减燃料的目的； 4）RB触发之后发出180S的脉冲超弛信号，关闭一、二级过热减温器喷水调整门，防止由于负荷快速下降造成主蒸汽温度过低； 5）如果是由并列运行的送（引）风机，一台跳闸后触发的RB，将发出10秒脉冲，自动使运行送（引）机动叶指令超弛增加到80%，以维持机组RB时的瞬间工况。 3 给水泵RB逻辑优化完善过程 上文提到给水泵的RB触发逻辑应与其他三个辅机不同，且在初始设计中也已注意到了这个问题，但并不完善，不符合运行实际情况。经过分析研究后，进行了修改，下面是整个优化完善过程。 3.1 初始设计中给水泵RB触发逻辑分析 首先对最初的逻辑进行一下分析，可以发现其中存在的问题，以方便制订优化目标以及具体实施方案。如图所示： 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 图2 初给水泵RB触发逻辑 在协调投入，且负荷指令大于RB目标负荷时，若两台汽泵运行、电泵停止，任一台汽泵跳闸后，“EOR”功能块出口变为1，马上触发RB；若任意一台汽泵和一台电泵运行（EOR功能块的出口为常1，电泵停止信号为0），如果电泵跳闸停止，则RB触发；当机组目标负荷指令小于RB目标负荷或者RB功能手动切除后，给水泵RB不会动作。 仔细推敲，可以看出，这个逻辑是不完善的。首先当任意一台汽泵和电泵运行时，汽泵跳闸不会触发RB：“电泵停止”信号一直为“0”，一台汽泵运行，一台汽泵备用，当运行汽泵跳闸后，功能块“EOR”的出口也变成“0”，与门“AND”的出口不发生变化，不会触发RB；其次，正常运行中，两台汽泵运行，一台电泵备用时，只要汽泵一跳闸，就会马上发生RB动作，机组减少50%负荷，那么，是不是存在电泵迅速联启，弥补一台汽泵跳闸后的给水流量要求，维持机组原有工况不变的可能呢？ 3.2 RB逻辑完善的目标及可行性分析 通过上述分析，已经可以看出，给水泵的RB逻辑有必要进行修改优化。优化的目标主要是： 1）在现有功能基础上，增加一台汽泵运行和一台电泵运行时，汽泵跳闸后触发RB功能； 2）实现两台汽泵运行，一台汽泵跳闸后，等待电泵联启的功能：即电泵联启成功，则RB功能不触发，不成功则继续触发RB。 对于第一个目标只需增加相关逻辑即可，而第二个目标则需要先进行可行性分析之后，方可实施。下面是根据实际运行情况和其他相关控制逻辑的研究得到的一些信息： 1）正常运行中，电泵处于备用状态，为了提高在异常工况下的启动速度，其出口电动门是打开的，依靠出口逆止门进行系统隔绝； 2）电泵给水泵依靠改变液力耦合器的勺管位置进行调速，当电泵处于备用状态时，电泵勺管指令自动跟踪汽动给水泵的调速指令，紧急情况下，电泵启动后，转速迅速上升，达到工作状态； 3）电动给水泵的前置泵与主泵联轴，经试验，当启动指令发出后，启动反馈在2秒钟内便会返回。 综上所述，可以得出结论：当电动给水泵处于良好备用状态，且启动条件具备时，能够在汽泵跳闸后最短时间内启动，并迅速提升转速，满足锅炉供水量的要求。 3.3 经过修改完善后的给水泵RB逻辑分析 经过分析确认后，利用小修的机会对逻辑进行了修改，如图所示。对于修改后的逻辑我们进行一下分析，看是否实现了上文中提到需要完善的功能。 图3 修改之后的给水泵RB逻辑图 1） 一电一汽运行，任意泵跳闸后，马上触发RB（这部分功能由标注的红色部分来完成）：当1号汽泵和电泵同时运行，2号汽泵停止时，“1号汽泵事故停”信号为0，“2号汽泵事故停”信号为1，“电泵停”为0，这样“EOR013”功能块后为0，延时“TP014”功能块后为1，此时“协调投入”和“负荷指令大于给水泵RB目标负荷”信号均为1。若电泵跳闸，则“电泵停”信号为1，“1号汽泵事故停信号”仍为0，则“EOR013”功能块输出由0变为1，“A012”块的四个输入信号均为1，则其输出为1，通过或门“OR005“触发RB；若1号汽泵跳闸，则“1号汽泵事故停”信号变为1，“电泵停”信号仍为0，异或功能块“EOR013”输出为1，与门“A012”块的四个输入信号均为1，输出为1，或门“OR005”出口为1，触发给水泵RB。同样，当电泵与2号汽泵同时运行，1号汽泵停止，如发生电泵跳闸或2号汽泵跳闸一样会触发RB。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 图4 一电一汽运行RB步序图 2） 两台汽泵运行时，任一台汽泵跳闸，将等待电泵联启，成功，不触发RB；不成功则继续触发RB。这部分功能由图中所示的绿色部分来完成：当两台汽泵运行，电泵停止时，“电泵停”信号为1，“1号汽泵事故停”和“2号汽泵事故停”信号均为0。如果1号汽泵跳闸，“1号汽泵事故停”信号由0变1，异或功能块“EOR010”输出为1，这时面临两个选择，如果电泵投入备用，说明电泵具备联启功能，于是延时功能块“TP011”开始记时。3秒内，若电泵联启成功，也就是“电泵停”信号由1变为0，那么与门“A009”的第一个输入将变为0，即使3秒后，第二个输入变为1，“A009”的输出仍然为0，给水泵RB将不会触发；如果电泵系统有故障而未投备用，那么与门“A001”的第一个输入为1，两台汽泵事故停后的异或功能块“EOR010”的输出将不再延时，而直接送到“A002”的另一个输入端， “A002”的输出变为1，通过或门“OR003”和与门“A004”（另两个输入为协调投入和负荷指令大于给水泵RB目标负荷，此时均为1），送到“OR005”的输入端，从而触发RB。其步序如图5所示。 图5 两台汽泵运行RB步序图 3.4 修改后的静态试验 给水泵RB触发逻辑修改之后需进行静态试验。通过强制手段使两台汽泵具备挂闸条件，由运行人员手动挂闸，确认两台汽泵给水泵处于运行状态；强制机组协调系统投入，强制机组负荷指令大于给水泵RB目标负荷；电泵置试验位，并强制启动条件满足；投入RUNBACK功能。根据修改后的给水泵RB触发逻辑所具备的功能，模拟运行工况进行逐项试验。试验结束后，得到结论：修改后的给水泵RB触发逻辑，既保留了原有功能，又实现了优化完善目标，动作结果正确，动作过程可靠。 4 结束语 给水泵RB逻辑完善的意义就在于既保证了一台电泵与一台汽泵并列运行时，任意一台泵跳闸，都会发生给水泵动作，使机组负荷迅速下降，确保机组的安全稳定；同时，又保证了两台汽泵并列运行时，如果电泵保持着良好的备用状态，能够在任一汽泵跳闸后，迅速联启，维持机组的原运行状态，避免了机组降出力，减少了对电网的负荷扰动。 参考文献： 1、《火电厂过程控制》 张栾英 孙万云编著 中国电力出版社， 2000年7月 2、《火电厂开关量控制技术及应用》 李江 边立秀 何同祥编著 中国电力出版社， 2000年7月 3、《热工自动控制设备》 孔元发编著 水利电力出版社，1993 4、《火力发电设备技术手册》 中国动力工程学会 机械工业出版社，2000 发电厂自动调节系统常见问题及解决方法 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 马晓虎（新疆华电苇湖梁发电有限责任公司） 摘 要：目前电厂机组正在向大容量、超临界和超超临界发展，机组参数和监视点越来越多，机组的自动化水平要求日益提高，本文对发电厂自动调节系统中全程给水自动调节系统的水位准确测量、减温调节系统中纯滞后及磨煤机温度自动调节的解耦等共性问题的解决方法进行探讨。 关键字：SMITH预估器 水位测量补偿 解耦 大容量、高参数、高效率的大机组是现代化电厂的发展方向，而大机组目前普遍采用DCS控制系统现代大型发电机组分散控制系统已经是一种标准模式，在DCS系统的热工控制中全程给水自动调节、主汽温度自动调节，磨煤机温度自动调节等调节系统在DCS系统的系统构成中占有相当的比重，这些自动调节系统的投入对机组安全稳定经济运行非常重要，但是目前的调节系统中存在一些共性问题，影响到自动调节系统的投入，下面提出一些共性问题及供参考的解决方案： 1 给水调节系统存在的问题及解决方案： 锅炉汽包水位的测量在电厂中非常重要，锅炉汽包水位太高，将使蒸汽带水量增加，蒸汽品质变坏，导致过热器结垢，使管壁超温爆管，以及汽轮机通流部分结垢，热效率下降，严重的满水将导致汽轮机遭受水击，使汽轮机严重损坏，而汽包水位太低将引起锅炉炉管爆炸。因此在锅炉运行过程中，锅炉水位自动调节系统的调节品质对系统的高效经济运行至关重要。125MW机组的水位控制系统一般设计为全程控制系统，锅炉负荷从0--100℅均能实现汽包水位的自动控制，为适应机组的运行方式,汽包水位控制系统设计为高可靠的多回路变结构的自动控制。但是在全程给水自动调节中存在着汽包水位测量不准确，自动调节品质不良等问题。 一般给水控制系统要求如下： 1）在给水控制系统中不仅要求满足给水调节的要求，同时还要保证给水泵工作在安全区内。 2）由于机组在不同的负荷下呈现不同的对象特性，要求控制系统能够适应这样的特性，随着负荷的增长和降低系统要能从单冲量过度到三冲量或从三冲量过度到单冲量，对于由此产生的切换问题并且必须保证两套系统相互切换的控制线路。 3）由于给水系统的控制范围比较宽，对各个信号的测量提出了更高的要求。 4）在多调节给水自动的机构的复杂切换中给水控制系统必须保证无扰切换。 5）给水调节还必须适应机组的定压运行和滑压运行方式。 因此在全程给水自动调节系统中水位真实值的测量非常重要；综合以往的经验，在目前DCS系统中软件丰富，功能组态完善的情况下，采用单室测量筒取差压信号，同时测取汽包压力信号和单室测量筒的温度信号对汽包水位进行补偿取得了很好的效果，原理见图1： 图1 测量原理图 由上图可知： △P=P+ - P- = LR3G -[(L - H)R1G + HR2G] 式中△P为正、负压取样管的差压，G为重力加速度，为常数，L 为正负压取样管的高度差，R1为饱和蒸汽密度，R2饱和水密度， R3凝结水密度,H为汽包水位。 经运算得出： H=[ L(R3G-R1G)-- △p] /（R2G-R1G） 根据公式只要知道饱和蒸汽密度R1，饱和水密度R2，凝结水密度R3，就可以计算真实的汽包水位高度H 。 根据饱和水和干饱和蒸汽密度表把饱和水和干饱和蒸汽密度曲线压力进行分段线形化处理。压力分段取值如下（单位为KG/CM2）： 压力分段分别为0．2—0.4 、0.4—0.6、、0.8—1.0 、1.0—2.0 、2.0—3.0 、3.0—4.0 、、、、7.0—8.0 、8.0—9.0 、9.0—1.0 、10—11、11—12 、12—13 、13—14、14—15 、15—16、16—17、17—18、18—19、19—20共取24段。 通过以上对饱和水和饱和蒸汽的密度进行分段线形化，计算出不同压力下饱和水和饱和蒸汽的的实时密度，同理根据不同温度下凝结水的密度不同，对凝结水的密度 进行分段线形化，可以得出凝结水的实时密度。水位测量流程图见图2： 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 图2 水位测量流程图 经过以上计算将得出H的值，作为给水调节系统调节器的水位测量值。将H的值经过处理，可以得到4—2MA的模拟量值供输出使用。 在实际应用中一般同时测量4个水位值，经过逻辑运算，剔除偏差较大的一个，然后进行三取中或取平均值，作为进入调节系统的水位测量信号。L的取值主要取决于锅炉的型号，220吨锅炉一般取值为700 --715mm。正负压取样管直接伸入到汽包内部。温度测点装于凝结水罐上。 2 主汽温度调节中存在的问题急解决方案 目前，大型锅炉中过热管路长，结构复杂，整个过热器分成若干段，每段设置一个减温器，分别调节各段汽温以维持各段的定值。对于整个过热器是对流式的系统，则一般采用分段调节，即维持各段减温器出口汽温为一定值，每段设置独立的系统。如果过热器既有对流式又有辐射式的，则必须采用温差调节，即用前级喷水维持后级减稳器前后温差为一定值。但无论采用那种方式调节，汽温调节对象都是有延迟和惯性的，对于一般的中高压锅炉采用喷水减温器，而喷水量扰动时，延迟时间一般在30—60秒。因此主汽温度调节中存在的问题主要是由于温度的测量值滞后，调节环节中存在纯迟延，调节环节容易发生振荡，调节品质不良。图3为一般主汽温串级自动调节示意图。 图3 主汽温串级自动调节示意图 它的串级自动调节框图如图4（不带虚线部分）所示θ*为主汽温给定值，θ1为减温器后过热器前的温度，θ2为主汽温度（分段调节为减温器后温度） ，G1（S）为减温器的传递函数，G2（S）e –τS 为过热器的传递函数。它带有明显的延迟效应，过热器的这种纯滞后性质会导致控制作用不及时，调节过程中易产生超调和振荡，对于此种调节可以利用SMITH预估器来进行滞后补偿，在实践中取得了比较好的效果，原理如下： 利用SMITH预估器来进行滞后补偿时，在主控制器并接一个补偿环节，这个补偿环节称为SMITH预估器，它的传递函数为[1- G2（S）e -τs]，补偿后的系统框图见图4全图所示： 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 图4 补偿后的系统框图 传递函数G1（S）和G2（S）e –τS分别通过实验取得，其中对主对象的传递函数G2（S）e –τS应力求准确，使得到的SMITH补偿器模型准确，调节品质才会得到加强。 3 磨煤机风量和温度控制系统 磨煤机风量控制系统主要有两种控制方案： 1）为每台磨煤机配有冷风调节门热风调节门和总风调节门。 用总风调节门控制磨煤机的风量，用冷风调节门和热风调节门（用差动方式）控制磨煤机出口温度当磨煤机负荷发生变化时，需要调节风量时，开大或关小总风门以满足磨煤机风量的需求热风门和冷风门基本保持不变，当煤种或媒质发生变化时，需要调节磨煤机出口温度时，差动调节热风调节风门和冷风调节风门。当需要降低磨煤机出口温度时则按比例开大冷风调节门，关小热风调节门，反之亦然。由于冷热风门是按比例差动调节的所以不存在解耦问题。 2）一种为每台磨煤机只配有冷风调节门热风调节门。 磨煤机风量 磨煤机出口温度控制原理如下：此系统中磨煤机风量和磨煤机出口温度控制系统是一个2Χ2的多变量系统，其两个输入量分别为冷热风挡板的开度，两个输出量分别为一次风量和磨煤机出口温度，控制对象框图如图5所示： 图5 控制对象框图 在图中DC、DH分别为冷、热风门开度，F1、T分别为一次风流量和出口温度，WFC（S）、WTC（S）为冷风门开度变化引起的一次风流量和出口温度变化的传递函数，WFH（S）、WTH（S）为热风门开度变化引起的一次风流量和出口温度变化的传递函数。WFC（S）、WFH（S）为一时间常数较小的惯性环节，WTC（S）、WTH为时间常数较大的多容环节。风量特性和出口温度特性两者相差较大。在负荷变动时，风量变化较大，故该系统的磨煤机一次风流量和出口温度的控制比较困难。在此种控制方式下可以采用解耦控制。由于WFC（S）与WFH（S）以及WTC（S）与WTH（S）的特性比较相似，故可以采用静态解耦，即在温度调节器的输出去控制热风门的同时通过一个负比例 环节去控制冷风门，使温度调节器的输出基本上不影响一次风量，同样在风量调节器的输出控制冷风门的同时，通过一个正比例环节去控制热风门，使风量调节器动作基本上不影响温度控制。 在实际应用中，磨煤机一次风量和出口温度的测量宜采用三个测量变送器，被调量采用三取中。磨煤机一次风量的测量值用磨煤机进口温度和压力进行补偿，补偿公式为： V1= K ( P*ΔP) / T 式中：V1为一次风流量，单位为T/H； ΔP为差（PA）； P风压绝对压力（KP）； T 风温（K）；K：流量系数 4 结论： 以上对发电厂机组的全程给水自动控制系统减温自动控制和磨煤机风量及温度控制系统中影响调节品质的几个问题给出了初步的解决方案，经过现场实际应用，取得了良好的调节效果。 参考文献： 【1】 唐必光主编.125\\135火力发电机组技术丛书.北京:中国电力出版社,2003 【2】 王家璇主编.热工基础及热力设备.北京:水利水电出版社,1995 【3】 孙学信主编.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法.北京:中国电力出版社,2002 九江电厂#3机组部分热工自动调节系统的改进熊文华（国电九江发电厂） 摘 要：通过对#3机组部分热工自动调节系统的改进，锅炉汽包水位和主汽压力自动调节系统在线投入的安全性得到了极大地提高，保证了#3机组的安全、经济运行。关键词：自动调节 控制 联锁 后备手动 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 0 引言 自动调节是指在没有人直接参与的情况下，用调节设备（或仪表）使被控制的对象或生产过程自动地达到预期效果的操作。自动调节是火电厂生产过程自动化的重要组成部分，自动调节在电厂大型单元机组实现过程控制中的意义远远超出节省人力、提高劳动生产力、改善劳动条件的范围，更重要的是为大型机组及全厂实现安全、经济运行提供了可靠的保证，并为实现最佳经营管理提供了条件。 电厂热工过程自动调节是热工过程自动控制中最重要的功能，随着单机容量的增大，对热工过程自动调节的功能和可靠性的要求不断提高。因此，自动调节系统除应具备自动调节功能外，还应具备报警、监控和保护功能。 我厂#3机组装机容量为200MW，于1991年投产发电。限于当时的技术条件及机组的装备水平，控制系统未采用分散控制系统，热工控制系统由常规仪表和KMM单回路调节器组成，自动调节系统在线投入时可控性较差，在测量值与给定值偏差大、PID输出与反馈偏差大或控制仪表发生故障时容易引起自动调节系统跳“手动”，从而导致机组运行的主要参数波动大，对机组的安全、稳定运行十分不利。 1 热工自动调节系统的组成 热工过程自动调节系统是由调节对象和调节设备组成的反馈（或前馈—反馈）控制系统。自动调节系统简化方框图如图一所示： 图一 自动调节系统简化方框图 调节对象是指被控制的生产过程或设备，调节设备是指参与自动调节的仪表或设备，热工过程自动调节系统包括信号测量装置、调节机构和执行机构，信号测量装置包括一次元件取样管道和变送器，调节机构包括操作器和调节器，执行机构包括伺服放大器和执行器。 2 热工自动调节系统存在的问题 正是由于自动调节系统包含的设备多，自动调节系统出现问题的概率就增大，而我厂#3机组的热工自动调节系统除高、低压加热器水位自动调节系统在高、低压加热器水位高Ⅱ值时会联锁全开疏水调整门外，其余自动调节系统基本无报警、监控和保护功能，对机组的安全稳定运行就不能起到可靠的保证作用。3 改进措施为了确保我厂热工自动调节系统自动投入运行的可靠性，保证机组的安全、稳定和经济运行，根据我厂热工自动调节系统的现状，对重要的自动调节系统如锅炉汽包水位和主汽压力自动调节系统必须增加报警和监控功能。具体办法如下：1）热工自动调节系统中各设备（或仪表）出现问题，都会使调节器输出正向越限或负向越限，使调节系统产生振荡或波动大，导致调节对象（被调量）偏离正常值；其次，热工自动调节系统投入的一个基本条件是机组应带70%的负荷(特殊自动调节系统除外)，这时汽包水位自动调节系统中的给水泵勺管开度应在40%以上。鉴于以上两种情况，对汽包水位自动调节系统增加的报警和监控功能是：汽包水位自动调节系统在调节器输出低于40%或高于97%时，使运行中的电动给水泵偶合器勺管操作器由原来的“自动”状态自动切为“手动”状态，同时发出“汽包水位自动调节系统故障”光字牌报警，提醒运行人员注意监视给水泵转速、给水流量和汽包水位的变化，具体实施办法如图二中的实线所示： 图二 汽包水位自动调节系统报警和监控功能原理接线图 从图二中可以看出：该系统增加了一台DFZJ—1000型继电转换器和一个闪光报警光字牌。DFZJ-1000型继电转换器是与单回路调节器配套，接收其输出的数字量信号，通过继电转换器的内回路转换成大功率无源接点输出，其原理是：当DO1接通（即：1、2端子接收晶体管输出信号）时，常开触点13、14和16、17接通，常闭触点14、15和17、18断开；当DO2接通（即：3、4端子接收晶体管输出信号）时，常开触点19、20和22、23接通，常闭触点20、21和23、24断开。操作器11、12为“程控切手动”接点。KMM调节器13和12接点分别为数字量输出信号和直流24V负端，HMS为高值监视模块，LMS为低值监视模块，OR为“或”逻辑模块。 2）我厂自动调节系统使用的调节器为KMM可编程序调节器，该调节器与以往传统的调节器具有同样的操作性，且其控制参数等能以数字值进行高精度设定，除具有输入处理、运算处理和输出处理功能外，还具有自诊断功能。根据KMM调节器的自诊断功能，当KMM调节器失电、外部输出回路开路以及KMM调节器的功能板出故障（当KMM调节器外部输出回路开路以及KMM调节器的功能板出故障时，KMM调节器面板CPU故障“CPU·F”灯亮）时，KMM调节器处于“后备手动方式，即：S方式”，此时KMM调节器“S方式”原晶体管输出信号断开，接线板端子号为16、12，再将此信号与继电转换器、闪光报警器和操作器相连，就能实现以上故障的声光报警和处于“自动”运行中操作器程控切“手动”功能，如图二中的虚线部分。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 3） 除汽包水位自动调节系统外，主汽压力自动调节系统也要增加报警和监控功能，考虑到主汽压力自动调节系统正常投入时，KMM调节器的输出信号较低，且各给粉机操作器均设有最低转速300r/n，因此，主汽压力自动调节系统只增加KMM调节器处于“后备手动方式”时的报警和监控功能，如图三所示。 图三 主汽压力自动调节系统报警和监控功能原理接线图 从图三中可以看出：主汽压力自动调节系统的报警和监控功能也增加了一台继电转换器和一个闪光报警光字牌，给粉机总操作器的8、9接点为“操作器程控切手动”接点，其中8为直流24V负端。 4 实施效果 我厂#3机组锅炉汽包水位和主汽压力自动调节系统增加以上报警和监控功能后，在#3机组正常运行中发挥了至关重要的重要作用，未出现过因自动调节系统原因引起的锅炉汽包水位和主蒸汽压力等重要参数的大幅度波动现象，为#3机组安全、经济运行起到了保驾护航作用。 5 #3机组分散控制系统改造后的借鉴作用 由于热工自动调节系统的报警和监控功能完善能极大地提高自动调节系统的可靠性， 2007年底#3机组进行分散控制系统改造后，对所有自动调节系统均采用了报警和监控功能，减轻了运行人员的劳动强度，提高了机组经济运行的可靠性和自动化水平，我厂#3机组分散控制改造后自动投入率达到了100%。 600MW火电厂直接空冷系统排汽压力控制与自动防冻保护 张学渊 班志伟（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托县 010206） 摘 要：本文简要介绍了内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司600MW空冷火电机组的直接空冷系统的构成，着重讲述直接空冷系统的排汽压力控制、风机控制步序及冬天直接空冷系统的防冻保护，对已经使用该系统的电厂有一定的参考价值。 关键字：直接空冷系统 排汽压力控制 步序 防冻保护 引言 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称托电公司）地处内蒙古呼和浩特市托克托县，地区特点为富煤缺水，而直接空冷机组最大的特点是节水、占地面积小、投资费用低，对环保起到积极作用，因此托电三、四期汽轮机排汽采用直接空气冷却技术冷却。为减少运行人员操作、提高自动化程度、减员增效，我厂7号机组在德国GEA能源技术有限公司设计的基础上完成并优化了直接空冷系统的排汽压力自动控制，并且对直接空冷系统的防冻保护进行了改进，从试验结果来看，我们进行的工作是成功而有效的。 1 机组概况 托电公司7号机组为600MW亚临界参数燃煤发电机组，汽轮机型式为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。汽轮机排汽采用直接空气冷却技术冷却，空冷岛主要设备由德国GEA能源技术有限公司和北京基依埃能源技术有限公司供货。 控制系统主要采用美国西屋公司制造的OVATION分散控制系统，该系统主要完成CCS、MCS、FSSS、SCS、DAS系统等功能。直接空冷系统受机组的监控系统的监视(Unit DCS)。而空汽冷凝器（ACC）由其自身的调节性控制系逻辑（ACC DCS）监控。重要的监控信号要在GC ACC和机组控制系统（Unit DCS）间实现交换。 2 直接空冷系统概述 直接空冷系统由空冷凝汽器（ACC）、空冷风机、凝汽器抽真空系统及空冷散热器清洗系统组成。 2.1 空冷凝汽器（ACC）和空冷风机 空冷凝汽器和空冷风机搁置在空冷平台之上，布置在主厂房外。每台机组空冷平台上共安装56组空冷凝汽器和56台空冷风机，分为8排垂直布置，每排有7组空冷凝汽器，其中第2、第6组为逆流凝汽器，其余5组为顺流凝汽器。每组空冷凝汽器由12个散热器管束组成。每组空冷凝汽器下部设置1台轴流变频调速冷却风机，使空气流过散热器管束外表面将排汽凝结成水，流回到排汽装置水箱。变频空冷风机的变频调速具有超速110%的能力。 2.2 凝汽器抽真空系统 在机组启动阶段的抽真空过程是由三台水环真空泵并行完成的。在正常的运行阶段只有一台泵工作，将不能冷凝的气体排出真空系统；如果需要也可以由操作员单独手动控制每一台水环真空泵的投切。抽空气管道接到每个冷却单元逆流空冷凝汽器的上部，运行中不断将空冷凝汽器中的空气和不凝结气体抽出，保持系统真空。 2.3 空冷散热器清洗系统 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 空冷散热翅片管束表面脏污、翅片堵塞杂物会导致换热效果下降，进而影响机组出力带负荷，因此需要配备翅片管清洗系统。清洗采用主厂房除盐水来水，经补水管道进入空冷岛电控室水泵间的水箱，冲洗水泵从水箱取水升压后将高压除盐水送入空冷平台冲洗装置对翅片进行冲洗。 3 直接空冷凝汽器控制系统的结构 机组的控制系统（UNIT DCS）是整个电厂的调节性监控系统，而空冷凝汽器的控制系统（ACC DCS）则是机组控制系统（UNIT DCS）中的一个独立的子组控制逻辑。重要的监控信号要在GC ACC和机组控制系统（Unit DCS）间实现交换。 空冷凝汽器的控制系统（ACC DCS）包含一个组控制逻辑和一个压力控制器。 组控制逻辑：空冷凝汽器的多种操作模式（启动、正常运行、特殊运行以及停机）都处于这个主监测组控制逻辑（GC ACC DCS）当中。 压力控制器：为了获得理想的排气背压，排汽压力控制器将排出蒸汽的压力实际值与控制系统给出的设定值进行比较，通过一个PI控制器改变风机转速实现负载变化时系统的快速响应；如果控制偏差超过相应的高值，通过在风机步序控制立刻上切一步，即改变空冷风机转速的同时改变相应位置的空冷风机投入数量来实现快速使系统调整到一个新的稳态情况（不同的蒸汽负载和冷却空气温度 4 直接空冷系统排汽压力控制 我厂空冷系统在投产后空冷背压自动控制一直未实现，启动过程中通过运行人员手动设置压力设定点而改变风机转速从而调整排汽压力。在7号机停机时间，我们进行了7号机组空冷自动控制逻辑优化与完善，通过风机的自动转速切换可以实现空冷系统的自动压力控制。正常运行时通过改变风机转速以及运行台数来控制背压。低温且低负荷情况下，通过改变风机转速，运行台数，进汽蝶阀开启个数这三部分来控制背压。 4.1 风机分步配置表 根据不同的蒸汽负载和冷却空气温度，我们制定了空冷风机分步配置表。在表中规定了不同稳态情况下风机转速范围、运行台数、进汽蝶阀开启个数的分配情况；在较大扰动下可以进行空冷风机步序间的向上或向下切换，以使系统快速调整到新的稳态情况。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 上面三幅图中： D：逆流部分/风机（提聚器） C：汇流部分 / 风机 (冷凝器r) 0：风机“停机” 10-20 Hz：风机速度在10 到 20 Hz间 10-50 Hz：风机速度在10 到 50 Hz间 55Hz：只有操作员手动设定 A1：第1排排出蒸汽管阀门 A2：第2排排出蒸汽管阀门 A3：第3排排出蒸汽管阀门 A4：第4排排出蒸汽管阀门 A5：第5排排出蒸汽管阀门 A6：第6排排出蒸汽管阀门 A7：第7排排出蒸汽管阀门 A8：第8排排出蒸汽管阀门 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 4.2 上切UP-Switching 当实际排出蒸汽压力高于设定值并持续一段时间（也就是实际排汽压力和设定值间存在正偏差），即现在运行的空冷风机提到本步序下的最大转速仍无法满足增长的蒸汽负载时，需要空冷风机向上切换到更高的步序，再提高风机转速、启动更多的风机甚至打开排气蝶阀投入更多排的风机组来适应蒸汽负载的增长。为了避免风机切换过于频繁，在风机每变换过步序之后等待一段时间。除了第12步，其他所有步骤中风机电机的最高速度受到限制，以减少造成相应排冷凝的不平衡和避免冷凝水的积累。 空冷风机的1-8级步序是用于低温情况（只有在环境温度低于+2℃的情况下）。1-8级的逐级向上切换是只要环境温度低于2度，所有运行着的风机的频率大于20HZ，并且排汽压力与实际设定点的差大于5KPa就自动向上切换，切换后，将改变进汽碟阀的数量，以及改变各台风机的转速（见风机转速级别配置图）。以从风机步序４到７上切为例说明：在风机步序４时第 1、2、7、8排风机组被隔离（A1、A2、A7、A8排汽蝶阀关闭）。当满足条件风机转速大于20 Hz和实际排汽压力 设定值 +5KPa时，风机步序从第4步切换到第7步，在此过程中第1排和8排的排气蝶阀仍关闭 ，但打开第2排和7排的阀门。风机第2排至第7排的所有2-6号风机组将以最低转速10Hz运行，随时跟随压力控制指令的输出，如果指令增加，那么将提升相应转速来维持真空度。 当夏季温度高、负荷高时，机组对于真空的要求比较高，这时需要增加风机，以及增加风机的转速来提高相应的真空度，如果风机转速级别已经从下级切在第8级，而排汽压力大于实际设定点5KPa时，转速级别自动直接切到最高步序12级，在此过程中打开第1排和8排的排气蝶阀，此时所有排汽阀门全部已打开，所有空冷风机将以最低转速运行，随时跟随压力控制指令的输出，它们的转速指令是通过排汽压力作为过程变量与锅炉负荷作为给定的PID算法得出的。 风机的上切可以从1到2….直到12步，以上所列的从4到7，从8到12只是相应的改变了进汽碟阀的数量，除此以外的步续上切，例如从2步到3步，其实只改变了风机的台数及转速来提高相应的真空度。 4.3 下切DOWN-Switching 当有持续的低负载，即实际排汽压力经过一个给定的延时后仍然小于设定值（也就是说实际排汽压力和设定值间有负偏差），才进行风机的下切和换热管束排的关闭。每一步风机电机的最低速度都有限制，这样是为了避免对运行中的电机产生消极影响。 具体条件为当风机转速低于１２Ｈｚ并且排汽压力小于设定值延时２分钟后需要进行风机的下切，在非常低的温度下（低于＋２℃），必须通过关闭换热管排来减少换热面积。通过关闭相应配汽管上的阀门被关闭，即没有蒸汽进入相应的冷凝单元，只有每被隔绝排的风机保持运行。 例如自动转速级别处在第12步，此时负荷若下降了些，那么风机的转速指令也会由于PID的指令输出而改变，即减小。那么排汽压力此时由于减负荷应该减小，当排汽压力减小低于排汽压力设定点3KPa并且所有风机的转速已被PID输出的指令降至12HZ以下，自动转速级别会从12步自动下切到11级，若条件存在，最后会切至第9步，如果负荷在此过程中再上升，风机的转速指令也会由于PID的指令输出而改变，即增加。那么排汽压力此时由于增负荷应该增加，排汽压力若又高于设定点5KPa，且所有风机转速提高到20Hz时，那么转速自动级别再从第9步向上切。如此便实现了风机转速级别的上切及下切，由此通过改变增加或减少风机台数，增加或减少所有风机的转速而改变机组对真空的要求，从而达到了排汽压力自动控制的要求。 5 直接空冷系统防冻保护 进入冬季后，托电附近环境温度经常在-20℃左右，而空冷岛就露天置于主厂房外，这种情况可能导致冷凝器内的冷凝水过冷而冻结，因此空冷系统的防冻措施，对于空冷机组的安全稳定运行尤其重要。为此，我们对直接空冷系统的防冻保护进行了改进、试验、完善，从试验结果来看，我们进行的改进是成功而有效的。 我厂的直接空冷系统防冻保护主要包括以下三个部分： 5.1 凝结水过冷防冻保护 如果排气压力控制工作正常，排出蒸汽压力在排空气单元的抽气能力有所下降，那么大量的空气和冷凝器内未冷却的气体就会聚积，这种情况可能导致冷凝器内的冷凝水过冷从而在冬季很低的环境温度下冻结。所以，排蒸汽压力控制也就同时成了一种防冻的手段。 在ACC处在不正常的运行模式时，例如抽空气单元失灵，非正常空气涌入真空系统或者排蒸汽压力控制失灵，过冷就可能出现。ACC系统在冷凝水收集管中（逆流管）通过测温元件发现冷凝水的过冷现象，这些收集管将冷凝水排出到冷凝水收集罐中。每排的顶侧都装有2套冷凝水温度测量元件。 如果冷凝水的某一个温度降到20℃以下并且环境温度低于2℃，则发出一个警告信号 (COND SUB-COOLING)。如果冷凝水温度降到15度以下，那么发出一个警告 (FREEZE PROT)，同时控制系统给出的排蒸汽压力设定值升高3KPa。如果经过30分钟过冷仍然存在，则启动第二台水环真空泵,使可能出现冷凝的蒸汽在真空度较高的情况下迅速冷凝回流，防止出现真空度低而导致空冷岛内部蒸汽出现过快冷凝冻结在管道上。 如果冷凝水的过冷消失，也就是所有的冷凝水温度正常（接近排出蒸汽的温度），则关闭第二台水环真空泵，排出蒸汽压力的设定值设回之前的值，且扰动指示 (FREEZE PROT) 消失。 5.2 逆流管束回暖防冻保护 在正常运行时且环境温度低于+2℃一段时间（从水蒸气到固态，能够形成松散的冰粒），在逆流管的上部区域可能发现无法凝缩物质的过冷现象。如果这种情况在很长时间经常出现，也就是一天或好几天环境温度低于零下，这可能导致逆流管的上部端口逐渐堵塞且妨碍无法冷凝物质的抽出。 作为一项预防性措施，逆流风机依次停止且要以给定的速度反转一段时间，对各排蒸汽逐渐开始回暖保护，使冷凝散出的热量通过倒转的风机向下流通并经过散热片，给提聚器管加热，融化可能形成的冰块。 例如风机处在步序3或4时，-15℃<环境温度<2℃，自动启动第3排~第6排这四排的逆流管束回暖顺控。回暖顺序为第3排→4排→5排→6排，各排的回暖间隔为15分钟。第6排回暖完成后，15分钟后重新进行第3排的回暖，开始新一轮的各排回暖。如环境温度<-15℃，各排的回暖间隔缩短为8分钟。环境温度>5℃，自动停止各排回暖。每排的回暖顺控过程为停逆流风机（#2和#6风机）→反转逆流风机，频率为15Hz→反转15分钟后停逆流风机→正转逆流风机。 5.3 抽真空过冷防冻保护 如果排出蒸汽的温度与抽空气系统的所有非隔离部分的平均温度之差超过15 K (过冷) ，持续时间10分钟，第二台水环真空泵启动。当上述两温度之差小于6K并持续5分钟，第二台泵关闭。此保护的主要目的是防止因排汽散热过快，冷凝过慢的热量不平横而导致真空度骤然下降，进而导致空冷内部蒸汽可能出现冻结的重要保护手段。 6 结束语 大型火电厂的直接空冷系统在国内应用较晚，很多电厂业主关注的不仅是空冷系统设计优化的经济性，更关心的是空冷系统的安全性。托电7号机组直接空冷系统的排汽压力控制与防冻保护的优化与完善，在一定程度上提高了机组的安全经济运行水平，希望能够为更多北方缺水地区火电厂直接空冷技术的应用提供参考与借鉴。 参考文献 GEA空冷机组设计图 13 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 托电公司7号机组空冷系统逻辑图 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 基于单片机的六足机器人控制软件设计 一、 选题的背景和意义： 背景：在社会迅速发展的今天，单片机的的运用已经渗透到我们生活的每个角落，也似乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。智能仪表、医疗器械，导弹的导航装置，智能监控、通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，汽车的安全保障系统，动控制领域的机器人，数码像机、电视机、全自动洗衣机的控制，电话机以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 意义：单片机的学习、开发与应用将对于现代社会的发展，经济的繁荣，和提高满足人类日益增长的物质文化需求有着至关重要的作用。也成就了一批又一智能化控制的工程师和科学家。科技越发达，智能化的东西就越多。学习单片机是社会发展的必然需求，也是我们现代高级技工所必须要掌握的技能。 二、 课题研究的主要内容： 1：通过资料查询，分析研究得出芯片各引脚功能 2：研究单片机引脚与外接硬件的连接，得出芯片各引脚是对应哪些功能的控制。 3：根据单片机的和机器人资料，分析出定时器选择，计数方式选择，晶振的选择 4：结合C语言知识，利用KEIL软件编写控制六足机器人行走的程序。 5：使用STC_SIP_V3.9软件下载程序到芯片，进行软硬件联调。 三、 主要研究（设计）方法论述：首先利用网络资源查找出AT89S51单片机的结构，引脚功能图，弄清它的工作原理，再通过资料与公式计算出PWM的精度控制，然后通过观察弄清六足机器人和单片机之间的联系，从而了解芯片的引脚和机器人功能的对应，怎样用单片机去控制六足机器人的行走，然后利用KEIL软件，编写出C语言程序，编译通过后下载到单片机，再根据实际运行情况对程序进行修改，最终完成控制程序。 四、设计（论文）进度安排： 时间（迄止日期） —— —— —— 确定论文主题 寻找相关资料 阅读相关资料 借取六足机器人 对六足机器人的工作原理进行分析 编写控制程序，下载，调试 编写论文 提交论文 工 作 内 容 五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日 某用户35kV变电所及其综合自动化系统设计 摘要: 35kV变电所综合自动化系统主要为无人值班形式，其设计应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此,本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。整个设计过程包括总降压变电所电气设计、10kV中性点接地设计与所用电设计、微机保护及综合自动化系统设计。我们将从各种相关方案中比较确定出最佳设计方案。其中总降压变电所采用内桥式的接线方式，10kV中性点采用经过小电阻接地，所用电采用接地变压器兼所用变压器的形式。 关键词：变电所，综合自动化，微机保护，中性点接地 Design on Customer 35kV Substation And The Synthesize Automation System Abstract: The complex automatic system nobody's form on duty 35kV transformer substation mainly it designs overall design that should obey automation of dispatching of power netwoks , it dispose, including equipment to decorate and should meet electric wire netting safe, high-quality, economical operation and information strata transmit, principle of resource-sharing function. Design we regard this as and design guideline launch the design work this time. Whole design process including electric to design to step down transformer substation always, 10 kV neutral some earth design with power consuming design, computer protect and complex automatic system design. We will relatively determine the best plan of design from various kinds of relevant schemes . Step down transformer substation wiring way of bridge type in adopting always among them, 10 kV neutral to adopt through disappear arc coil earth a bit, adopt the earth voltage transformer and concurrently form of the voltage transformers used with the electricity. Keyword: The transformer substation, comprehensive automation, the computer protect 第一章 变电站及配电所在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源，其自动化程度的高低直接反映了配电自动化的水平。1995年，国家调度中心要求现有35kV~110kV变电站在条件具备时逐步实现无人值班变电站，新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求，按无人值班设计。欲实现无人值班变电站，其中变电站的综合自动化程度很重要。 变电站自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统，应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。 按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全实现无人值班，即使是无人值班，也有一个现场维护、调试和应急处理的问题，因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样，保护单元亦应具有远方、就地投切和在线修改整定值的功能，以远方为主，就地为铺，并应从设计、制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。 要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器，对电量计费、功率总加等有精度要求的量可接量测电流互感器，供监测用的量可合用保护电流互感器。 变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术，减轻电流互感器和电压互感器的负载，提高测量精度。同时可取消以前经常采用的光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，由计算机承担信号监视功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的实时性、可靠性，节约占地空间，减少屏柜，二次电缆和设计、安装、维护工作量。 设计指导思想 14 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 变电站内存在强大的电磁场干扰。从抗电磁干扰角度考虑，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，这一点对分散式变电站自动化系统尤为适用。例LSA678，DISA－2，DISA－3型等均采用了光纤通信方式。但鉴于光纤安装、维护复杂及费用相对较高，因此本次设计的变配电站宜以电缆为通信介质。 由上面的设计指导思想可以看到我们这里无人值班变电所的设计应尽量使一些现实问题得以解决，使供配电质量能进一步提高。 第二章 总降压变电所设计 § 根据负荷资料可知：由用户确定主要为一、二级负荷，根据《工业与民用配电设计手册》一书我们可以很清楚地看到一级负荷应由两个电源供电，这样当一个电源发生故障 时，另一个电源不致同时受到损坏，以维持继续供电。 一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有发电机组、干电池、蓄电池或供电网络中有效地独立于正常电源的专用馈电线路。 同样，我们也可以看到二级负荷也需要有两个电源供电。做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电或中断后能迅速恢复。 § 根据所给的资料可知，当地供电部门可提供两个35kV供电电源，分别来自距离用户4km外的220/35kV地区变电所和5.5km外的110/35kV地区变电所。 § 从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地电网现状等多方面的因素考虑，对于该用户的变电所设计，我们拟订35/10kV降压变电所一座，供电给8个35/10kV车间变电所，这样我们就可以兼顾到一、二级负荷的要求了。采用这中做法还有一 个好处就是：使高压电源深入负荷中心，减小配电半径，降低电缆投资，提高供电质量。 §2.4 35kV变配电所主接线方案确定 通过阅读各类相关资料可知，为了降低电能损耗，应选用低损耗节能变压器。在电压偏差不能满足要求时，35kV降压变电所的主变压器应首先采用有载调压变压器。 35kV变电所主接线应根据变电所在电力网中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。变电所主接线要满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求。其中，安全包括设备安全及人身安全；可靠应满足一次接线应符合一、二级负荷对供电可靠性的要求；灵活即用最少的切换来适应各种不同的运行方式，检修时操作简便，另外，还应能适应负荷的发展，便于扩建。；经济尽量做到接线简化、投资省、占地少、运行费用低。 在我们这组设计中35kV变电所主接线一般有单母线、单母线分段、双母线接线、单元接线、内桥式、外桥式方式可以考虑其可行性。具体分析如下： 单母线优点是简单、清晰、设备少，但可靠性与灵活性不高。（见下图1、2）一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。 由于在该设计中用户不仅有二级负荷而且还有一级负荷，并且这里我们要考虑到无人值班变电所的因素，可靠性和灵活性显得尤为重要，鉴于这些方面的原因，单母线的优点显然不足以使用户满意，也有背于我们设计无人值班变电所的基本思想和初衷，因此我们这里不考虑单母线的方式。 单母线分段，母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。两路电源一用一备时，分段断路器接通运行。任一段母线故障，分段断路器可在继电保护装置作用下自动断开。两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行。任一电源故障，分段断路器可自动投入。 图a 一路电源 图b 两路电源一用一备 图2.1 一路电源 图2.2 两路电源一用一备 电源1电源2QF1QF3QS1WB1QSQFQF2QS2WB2QSQF出线1出线2出线3供一级负荷出线4 出线515 出线6常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 从上图2.4.3可以看出单母线分段虽然也能供给一级负荷，并且由于采用分段形式，变压器一用一备，较之单母线确实也在一定程度上大大提高了供电的可靠性和灵活性，与 我们的设计似乎有些相投，但我们也可以看到母线分段后带来的问题，比如母线分段后，我们需要在母线分段部位采用联络柜，这样就增加了投资经费，而且也会增加选择时的计算，并且还要考虑到和母线之间的匹配问题。因此我们再将其它几种接线方式做一翻讨论，看看有没有那一种接线方式能比单母线分段更出色，既能提高供电的可靠性和灵活性又能使投资建设经费降到最低，使变电所的接线方式尽量在最大程度上满足设计要求。 双母线接线方式能保证所有出线的供电可靠性，用于有大量一、二级负荷的大型变配电所。但我们也知道，我们设计的变电所并非大型变配电所，而是中小型变配电所，而 且双母线在形式上多了一根母线，这样也增加了投资成本，这也是用户所不愿意看到的。因此，即使双母线能保证可靠性，并且适用于一、二级负荷，这里也不考虑采用。 单元接线，当有两路电源进线和两台主变压器时，可采用双回线路－变压器组单元接 线，再配以变压器二次侧的单母线分段接线，则可靠性大大提高，见图2.4.4所示。这种接线方式同样也与单母线分段方式相同的是投资成本并不会随着没有母线的存在而减少，因此我们还有必要继续讨论桥式接线。 桥式接线，分内桥式和外桥式两种：能实现电源线路和变压器的充分利用，如变压器T1故障，可以将T1切除，由电源1和电源2并列给T2供电以减少电源线路中的能耗和电压损失。（接线方式见图2.4.5）但我们也可以从接线图中看出两者之间的区别： 内桥式，当变压器发生故障时，倒闸操作多，恢复时间长，而当线路发生故障时，倒闸操作少，恢复时间短。而外桥式的操作特点则恰恰与内桥式相反。因此内桥式接线适用于线路较长或不需要经常切换变压器的情况。由本次设计的基本思想可以看到，我们这里所要设计的是无人值班边电所，对于变压器自然不会有多次的切换操作，而且我们这里35kV总降压变电所是由供电部门提供的，因此线路长是在所难免的，加上内桥式接线是无母线制，这样可以省去母线的投资费用，在形式上，它比单母线分段又少了分段部分的联络部分，这样又可以省去联络柜，综合以上多方面的因素，我们认为内桥式接线方式基本综合了前面所述的各种接线方式的优点，满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求，因此决定采取内桥式的接线方式。 图2 双回线路－变压器组单元接线 图2.4：单元接线 a) 内桥b) 外桥 图2.5：桥式接线 根据前面的概括，我们已经知道35kV变电所的主接线方式采取内桥式，那么在本章中我们将重点讨论35kV变电所一次系统设计的具体过程。 § 从用户所给出的工程概况我们可以看到，所供给的车间变电所都为动力照明。 变配电所所址选择 根据规范我们可以得出以下结论： 变配电所所址的选择应尽量满足以下条件： ①. 接近负荷中心或大容量用电设备处，以减小低压供电半径，降低电缆投资，节约电能损耗，提高供电质量； ②. 进出线方便； 16 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 ③. 接近电源侧； ④. 设备运输方便； ⑤. 还应注意防尘、防腐、防火、防爆，防水等。 变配电所型式选择： 35kV变配电所型式一般分为户内式和户外式两种，从规范里我们可以看出这两种方式的优缺点。户内式运行维护方便，占地面积少。而户外式则节省土建费用，可以设置报警，散热条件好。我们也可以看出户内式的优点几乎就是户外式的缺点，综合着两种方式的优缺点我们这里取一种较为折中的方式即：半户内式，仅主变压器为户外布置。35kV、10kV配电装置均为户内式布置。这样将变压器置于户外就可以直接利用自然条件使变压器直接散热，也可以省去一笔建造变压器室的土建费用，但是考虑到安全方面的因素我们可以在变压器的周围建设围墙。这样安全、经济、运行维护方便等方面的要求基本都可以兼顾到了。 变配电所的布置： 根据规范可知，总体的布置应紧凑合理，便于设备的操作、搬运、检修、试验和巡视，还要考虑发展的可能性。从这里我们也可以看出35kV主变压器室应靠近10kV配电室。配电室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150~300㎜。根据本次设计的特点，我们这里的户内变电所选用双层布置，变压器室在底层。高压配电室内各种通道的宽度不应小于200㎜，背面离墙不应小于50㎜ §2.6主变压器选择： 电力变压器型式选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组型式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品。 联结组别： 35～～总降压变压器Y,d11 配电变压器 Y,yno、D,yn11 从用户所给资料可知，由于本次设计的负荷均为一、二级负荷，根据建筑电气设计规 范，我们可以取同时系数为K∑=0.9，COS_Φ=0.9，根据需要系数法计算出该用户总的计算负荷（详细计算经过及结果见附录部分），可以知道SC=23489.977kVA，经过计算补偿电容容量可知，补偿之后的容量SˊC=24376.17kVA。根据规范我们可以得到下列结论： 对两台变压器（一般为等容量，互为备用）满足条件： SNT≈且SNT≥ScⅠ+ Sc Ⅱ 经过计算我们可以得出变压器的容量为额定容量为SNT=17063.32kVA。 为了降低电能损耗，应选用低损耗节能变压器。在电压偏差不能满足要求时，35kV降压变电所的主变压器应首先采用有载调压变压器。 由于我们这里设计的是无人值班变电所，因此为便于变电所无人值班管理，同时兼顾到经济性，主变压器选用35kV低损耗双绕组户外自冷型油浸式变压器。根据电网运行情况，为保证供电电压质量，35kV侧采用有载调压开关。主变压器容量根据业主需要在12500~20000kVA选用。结合最近的样本以及各方面的因素考虑，我们这里选用型号为SZ9-20000/35，接线组别为Y，d11，电压比为35±3×2.5%/10.5，阻抗电压为UK=8%。结合现实情况考虑我们决定选用江苏常州变压器厂生产的此类产品，这种产品中溶入了东芝技术，变压器质量相对高一些。 § 我们也知道，供电部门对一些新建企业一般要求其月平均功率因数达到0.9以上。当企业的自然总功率因数较低，单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时，应装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高企业的功率因数。 无功补偿的方式有很多中，结合实际情况我们这里采用并联电力电容器补偿的方式 根据无功管理及供用电规则，我们可以得出，并联电容器装置的容量和分组按就地补偿、便于调整电压及不发生谐振的原则进行配置。设两组并联电容器装置分别接在两段10kV母线上，每组电容器容量按2400kvar配置，也可以根据实际无功补偿需要配置。 补偿装置为户内式成套装置，选用难燃介质的干式银锌复合镀膜电容器，包括放电线圈、避雷器等由制造厂成套供货。 考虑到10kV每段母线仅设单组电容器和较少有谐波污染，故不装设限制涌流和谐波分量的串联电抗器。为了减小涌流，电容器组宜在10kV母线分段情况下关合。参考各种相关的样本，结合现实情况我们这里选用由江苏宝应开关电器集团生产的GRJ-Z系列的高压电容自动补偿柜。 这种产品的特点是：每路电容器组设二相式电流保护，一次回路设熔断器、氧化锌避管器及电抗器保护电容组。同时设事故灯光、音响。及时进行报警。电容器组的投切采用性能优越的真空接触器。电源侧主控柜采用三相式电流保护及过电压。 §2.8高压电器的选择： 在我们讨论高压电器的选择之前，我们必须知道，选择高压电器的最基本的前提是短路电流计算。在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路、两相短路和单相短路，通常，三相短路电流最大。因此，我们在讨论高压电气的选择之前重点讨论一下三相短路电流计算以及它的目的及意义。 短路电流计算应求出最大短路电流值，以确定电气设备容量或额定参数；求出最小短路值，作为选择熔断器、整定继电保护装置和校验电动机起动的依据。一般需要计算下列短路电流值： ich——短路冲击电流（短路全电流最大瞬时值或短路电流峰值）； Ich——短路全电流最大有效值（第一周期的短路全电流有效值） Ik〞或I〞——瞬时变短路电流有效值（起始或0s的短路电流周期分量有效值） I——短路后0.2s的短路电流周期分量有效值； Ik——稳态短路电流有效值（时间为无穷大短路电流周期分量有效值）； S〞——超瞬变短路容量； Sk——稳态短路容量。 我们这里采用表么值法计算短路电流，35kV系统的短路电流按不大于20kA，具体计算过程及结果见附录计算短路电流部分，这里就不赘述了。下面我们详细讨论电气设备 的选择。 电气设备的选择，必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条件下工作要求，同时电气设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。 根据规范以及相关书籍可以看出：为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应按下列条件选择： （1） 按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择； （2） 按短路条件包括动稳定、热稳定和持续时间校验； （3） 按环境条件如温度、湿度、海拔、介质状态等选择； 下面结合本次设计涉及到的有关电力电气具体叙述： 按正常工作条件选择，就是要考虑电气设备的环境条件和电气要求。 环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构类型。 电气要求是指电气设备在电压、电流频率等方面的要求，即所选电气设备的额定电压应不低于所在线路的额定电压、电气设备的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流；即 对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，则还有断流能力的要求，即最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流。 1） 对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即 UN.etUNIN.etIcIOCIk(3).max2） 对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大负荷电流。即 IOCIL.max3）对熔断器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即 17 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 (3)IOCIsh（对非限流型熔断器） (3)IOCIk.max（对限流型熔断器） 在本次设计中由于高压部分并未采用熔断器装置，因此我们在高压这部分对熔断器姑且不做讨论，计算部分也忽略。 按短路故障条件校验 就是要按最大可能的短路故障时的热稳定性和热稳定性进行校验。 对于一般电器，满足力稳定的条件是： ietish对于一般电器，满足热稳定的条件是： 2It2tItj(3)I103AC对于载流导体，满足热稳定的条件是： tj 高压断路器的选择与校验： 高压断路器的选择与校验，主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力，按短路故障条件校验动稳定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和操作电源。 鉴于各方面的考虑，我们这里决定选取由江苏宝开集团有限公司生产的ZN-35/1000A，16kA户内高压真空断路器。这种断路器的优点是免维护，具有结构简单，开断能力强，寿命长，操作功能齐全，无爆炸危险，维修简便的特点，变电所等配电系统的控制或保护，尤其适用于开断重要负荷及频繁操作的场所。 电流互感器的选择与校验 1. 电压、电流的选择 电流互感器的额定电压应不低于装设地点电路的额定电压；其额定一次电流应不小于电路的计算电流；而其额定二次电流一般为5A。 2. 按准确级要求选择 电流互感满足准确级要求的条件，是其二次负荷S2不得大于额定准确级所要求的额定二次负荷S2N，即 S2N≥S2 对于保护用电流互感器来说，其复合误差限值为10%。 通过查阅资料，得出可以选择LDJ-35（Q）系列的产品，这种产品为环氧树脂真空浇注全封闭式结构，供户内50-60Hz额定电压为35kv及以下的电力系统中作电流、电能的测量和继电保护。通过电压、电流及准确级要求的校验可以看出这种电流互感器能够满足设计要求（详细计算过程及其结果见附录部分）。 35kV开关柜的选择 开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。就其结构类型可以分为铠装式、间隔式、箱式。 铠装式：各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型。这种方式能使开关柜安全性提高 间隔式：各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型。这种方式经济性好但安全性不是太理想。 箱式：具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGN型 另外我们也看到根据低压的电器布置形式可以分为手车式和固定式，由于固定式具有结构简单、价格便宜的特点，而手车式具有操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易的优点，权衡这两种布置方式各自的特点我们可以看出在这次的设计中已不能仅仅局限于结构简单、价格便宜的优点，我们这里主要考虑的还应是其安全性和可靠性，当然手车式开关柜的便于检修和维护也是我们这里考虑选用它的主要原因之一。 鉴于几个方面的因素，我们决定选用铠装移开式金属封闭开关设备，由江苏宝开集团有限公司生产的产品，型号为KYN10-40.5。这种类型的开关柜设计了可靠的“五防”闭锁系统，能保证设备的可靠运行和灵活性以及变电所无人值班的要求。 第三章 10kV中性点接地设计与所用电设计 §3.1 10kV中性点接地设计 低压配电系统的中性点接地型式通常有两种：中性点接地和中性点不接地两种接地形式，其中中性点接地分为中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经电阻接地两种，通常我们将中性点直接接地归为大电流接地系统，而将另外两种接地方式归为小电流接地系统，在我们这里选用小电流接地系统，具体分析如下： 根据文献《交流电气安装的过电压保护和绝缘配合》中规定“3~10kV钢筋混淋土或金属杆塔的架空线路当单相接地故障电容电流超过10A，3kV~10kV电缆线路当单相接地故障电容电流超过30A，又需要在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式”。该标准还规定：“6kV~35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求，故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等。”通过查阅各类资料可知，在我国城市配电系统中，全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流超过30A时采用中性点经电阻接地；全架空线路出线变电站的单相接地故障电容电流超过10A时采用中性点经消弧线圈接地，但在本次设计中，我们可以由前面的叙述看出，本方案中采用的是架空线和电缆线混合线路，那么在这样的情况下我们应该采取什么样的接地方式呢？一般来说确定配电系统中性点的接地方式，应从供电可靠性、内过电压、对通信线的干扰、继电保护以及确保人身安全诸方面综合考虑。下面我们就这几个方面展开讨论。 1． 供电可靠性 单相接地故障可分为永久性故障和非永久性故障，若在电缆与架空线混合线路电缆上发生永久性故障，一般是电缆本体或终端、中间接头击穿；若发生在架空线上，一般为绝缘子碎裂、绝缘导线断线或外物碰及裸导线等。对于永久性接地故障，都应停电排除故障后恢复供电。在中性点经消弧线圈接地时可短时（不超过2h）带故障运行，但是小接地电流系统中确定单相接地线路的“自动选线装置”在消弧线圈补偿后往往不准，只能试拉线路确定故障线路，试拉时实际上已对很多用户（往往是数条线路上的用户）短时停电。确定某条线路为接地故障后后仍旧要停电，只是可在停电前转移负荷或通知用户，但也仅限于重要用户。在发生单相接地时，另外两相电压升高，可能会发生其他电缆的另一相接地故障。发生非永久性接地故障，只会在架空线路的裸导线处，一般是雷击时绝缘子对地闪络或刮风时树枝碰线；在中性点经电阻接地时，线路将跳闸。但从各项统计资料显示，发生非永久性接地故障在日常生活中是很少出现的。 2． 内过电压 中性点经电阻接地可降低单相接地工频过电压，而且能迅速切除故障线路，工频电压升高持续时间很短，这对于有累积效应的电缆绝缘有利，也为氧化锌避雷器的安全运行创造了良好条件。 弧光接地过电压影响范围大、持续时间长，对设备绝缘有很大的威胁。在中性点不接地或经消弧线圈接地系统中，弧光点燃和熄灭过程中会产生严重的弧光接地电压。其最大可达最高工作相电压峰值的4.76倍中性点经电阻接地后，电弧点燃和熄灭过程中积聚的多余电荷可通过电阻泄漏入地，中性点电位很快衰减，所以重燃产生的过电压幅值明显降低，区庄变在接地电阻为10≈Ω时弧光接地过电压只有最高工作相电压峰值的1.52~1.89倍。 3． 对通信线的干扰 配电网接地故障电流以及正常运行时的零序电流，都会对通信线产生影响，具体表现为对通信线的干扰和电磁危险影响。配电线路对通信线路均的杂音干扰与两线路间的距离有关为，目前通信线路我们都采用电缆，这些通信电缆有静电屏蔽层，抗干扰能力强，按规定可不必考虑中性点经电阻接地时配电线路对通信线路的杂音干扰。 4． 继电保护 中性点经消弧线圈接地的配电系统，发生单相接地时继电保护装置只发预告音响，靠试拉线路确定故障线路，在发生2条线路同处2处接地时极易产生错觉，使调度和运行人员难确定线路。对中性点经电阻接地时，应加装零序电流互感器并增加零序电流保护。为保证继电保护的选择性，零序电流速断保护动作电流应躲过被保护线路的单相接地电容电流。 5． 确保人身安全 采用中性点经电阻接地，在发生高压线断线的情况下，可以立即跳闸，避免发生高压触电事故。 经过以上的比较，我们可以得出选用中性点经电阻接地的接地方式，查资料可知，采用阻值为10Ω的电阻接地，以将大的阻性电流叠加在故障点上。其优点是： （1） 能快速切除故障，过电压水平低，无谐振过电压，可采用绝缘水平较低的电缆和设备。 （2） 减少绝缘老化效应，延长设备使用寿命。 （3） 能把异相故障率衰减到最低限度。 18 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 （4） 为采用简单、有选择性、有足够灵敏度保护提供可能性。 § 10kV接地变压器。本变电所10kV均为电缆出线，按每回电缆长1km估算，所用电计算容量为50kVA，接地变压器容量相应选用两台160kVA。 接地变压器带二次绕组，作为所用电源，选用DSBC-160/10.5-50/0.4型三相树脂浇注干式铁芯接地变压器（具体设计计算过程详见附录部分）， 接地变压器选择：由于本变电所主变压器接线组别为YN，d11，低压侧无中性点引出，故考虑装设专用接地变压器，将其中性点引出后用来引接10Ω电阻。 接地电阻运行系统电压为10kV，接地电阻额定电压为 10/3kV。 接地变压器兼作所用变压器，可以带一个容量低于额定容量的二次绕组，作为变电所的所用电源。经本变电所所用电负荷统计计算，所用电计算容量为39.1kVA，选择接地变压器的二次绕组容量（连续负荷）SS=50kVA，电压为400/230V。 接地变压器的容量应与接地电阻及所用电容量匹配： 取所用电 cos=0.8， sin=0.6 则接地变一次绕组容量计算为 Sjj(SXSSsin)2(SScos)2(75500.6)2(500.8)2112.36kVA 根据产品系列选用较接近的接地变压器容量（2h负载）Sj=160kVA。 根据用户给定资料，我们可以统计出所用负荷（具体统计内容见附录） 接地（所用）变压器应能同时满足接地和所用电两种工况，即2h负载160kVA，连续负载50kVA。 为满足接地变压器零序阻抗低，空载阻抗高，损失小的特性要求，采用曲折形接法的接地变压器，接线组别为ZN，yn0。 第四章 微机保护及综合自动化系统设计 根据各方面的考证，我们先拟订这里的二次系统设计基本情况如下： 电气二次设备室内布置主变压器保护柜、交流柜、直流柜、通信机柜、通信电源及汇控柜等。 二次回路监控、保护、测量均采用DC220V和AC100V/5A。35kV侧不设电压互感器，35kV桥断路器备自投电压取自10kV母线。 10kV系统应无电源线。 各元件就地测量表计均采用测控或保护装置所带显示功能，不再另设表计。其中电能计量仅为内部考核使用，计费专用电能计量应另行设计安装。 35kV 和10kV断路器与隔离开关之间防误操作利用开关柜本身的机械五防闭锁装置，故不再另设闭锁措施。 § 变配电所的操作电源是供高压断路器控制回路、继电保护回路、信号回路、监测装置及自动化装置等二次回路所需的工作电源。 操作电源对变配电所的安全可靠运行起着极为重要的作用，正常运行时应能保证断路器的合闸和跳闸；事故状态下，在母线电压降低甚至消失时，应能保证继电保护系统可靠地工作，所以要求充分可靠，容量足够并具有独立性。 操作电源按其性质分，有直流操作电源和交流操作电源两大类。 直流操作电源 目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源大多为带免维护铅酸蓄电池或镉镍电池组储能的硅整流电源或高频开关电源成套装置。由于蓄电池组本身是独立的化学能源，因而具有较高的可靠性。 交流操作电源 小型10kV配变电所一般采用弹簧操动机构，且继电保护也较简单，则可以选用交流操作电源，可以从所用变压器或电压互感器取得220V电压源，从电流互感器取得电流源。 在本次毕业设计中，由于高压部分是35kV配变电所设计，而且考虑到我们这里是为无人值班变电所设计服务，这样即考虑到安全以及便于微机监控和供电以及维修的方便，有考虑到无人值班时的可靠性，我们这里采用直流操作电源，根据样本参考拟订选用由江苏无锡斯达电器公司无锡市斯达自控设备厂生产的微机型高频开关直流电源柜：GZDW-5型的产品，由于这种直流电源系统适用于10-500kV变电站和中小型发电厂，可作为高压开关、继电保护、自动装置、事故照明等的操作电源和控制电源，是替代传统的相控电源的理想产品。同时采用大屏幕中文汉字显示，突出了对电池的智能化管理，可以检测单个电池电压、内阻，自动职能充电转换、自动活化放电，具备远方通讯功能，可实现四遥，以满足变电所综合自动化的要求。具体设计如下： 变电所操作电源采用直流电压220V。设两组蓄电池，一组充电装置。直流系统为单母线接线。蓄电池选用阀控式密闭铅酸蓄电池：50Ah、12V、18只。直流柜留有远方监控接口，可在远方对直流系统实施实时监控(具体计算见附录)。 § 变电所的综合自动化系统是将变电所的继电保护装置、控制装置、测量装置、信号装置综合为一体，以全微机化的新型二次设备替代机电式的二次设备，用不同的模块化软件实现机电式二次设备的功能，用计算机局部网络通信替代大量信号电缆的连接，通过人机接口设备，实现变电所的综合自动化管理、监视、控制及打印记录等所有功能。 与常规变配电所的二次系统相比，变配电所综合自动化系统具有下列优点： （1） 功能综合化 （2） 操作监视屏幕化 （3） 结构微机化 （4） 运行管理智能化 在本次设计中变电所综合自动化的监测和保护装置采用分布式的微机远动终端，具有遥测、遥信、遥控、遥调等功能，安装在各个间隔单元内。所有信息经微机汇控单元，发送至控制端以实现远方控制端对本变电所的远方监控，所内不设当地微机操作界面，留有当地监控接口。具体“四遥”内容如下： 一、 遥控量 （13） 直流系统电压。 (11) 35kV线路及桥断路器弹簧未储能。 （1） 主变压器35kV侧三相电流。 二、 遥信量 (12) 35kV桥保护动作。 （2） 主变压器10kV侧电量。 （1） 主变压器35kV隔离开关位置。 (13) 35kV桥路备自投动作信号。 （3） 主变压器10kV侧有功功率， （2） 主变压器10kV侧断路器、隔离开关器位(14) 10kV分段备自投动作信号。 （4） 主变压器上层油温。 置。 (15) 10kV线路及分段断路器、隔离开关位置。 （5） 35kV桥一相电流。 (3) 主变压器有载分接开关位置。 (16) 10kV线路保护动作信号。 （6） 10kV母线电压。 (4) 主变压器及有载分接开关瓦斯动作信号。 (17) 10kV分段保护动作信号。 （7） 10kV分段一相电流。 (5) 主变压器差动保护动作信号。 (18) 10kV线路重合闸动作。 （8） 10kV出线一相电流。 (6) 主变压器后备保护动作信号。 (19) 10kV线路及分段断路器弹簧未储能。 （9） 10kV出线有功电量。 (7) 主变压器10kV侧断路器弹簧未储能。 (20) 10kV电容器断路器、隔离开关位置。 （10） 10kV电容器三相电流。 (8) 主变压器超温信号。 (21) 10kV电容器保护动作信号。 （11） 10kV电容器无功功率。 (9) 主变压器油位信号。 (22) 10kV电容器断路器弹簧未储能。 （12） 交流所用电压。 (10) 35kV线路及桥断路器、隔离开关位置。 (23) 35kV控制回路断线。 19 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 (24) 10kV控制回路断线。 (25) 10kV交流电压回路断线。 (26) 10kV系统接地选线信号。 三、 遥调量 主变压器有载分接开关调整。 四、 遥控量 所有35kV及10kV断路器的分、合。 § 在我们这里说到微机保护必须提到目前一种先进的自动控制系统即SCADA系统，该系统的中文即为配电网监视控制和数据采集系统，我们可以看到配电网SCADA系统包括 进线监视，10kV变电所自动化（SA），馈线自动化（FA），变压器巡检与无功补偿 。其中进线监视是指对配电网进线变电站的开关位置，母线电压，线路电流，有功和无功功率以及电量的监视。馈线自动化（FA）是指在正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电压、电流的情况，而且能完成线路开关的远方合闸和分闸操作，在发生故障时获取故障记录，并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电。变压器巡检是指对配电网中变压器、箱式变的参数远方监视。无功补偿是指对补偿电容器的自动投切和远方投切等。 从各种资料我们可以看出利用计算机系统（微处理器）采集和处理来自电力系统运行过程中的数据，并通过数值计算迅速而准确判断系统中发生故障的范围，经过严密逻辑过程后有选择性地执行跳闸等命令。这种基于计算机系统的继电保护装置，就是微机保护。 微机保护具有以下优点： （1）有极强的综合分析与判断能力，自动识别，排除干扰，可靠性高。 （2）微机保护的特性主要是由软件决定的，具有较大的灵活性，保护 性能的选择和调试方便。 （3）具有较完善的通信功能，便于构成综合自动化系统，提高系统运 行的自动化水平。 我们这里由于是35kV总降压变电所设计，而且涉及到的都为一、二级负荷，因此为安全性考虑起见，我们这里需要增设备用电源自动投切装置（以下简称备自投） 在要求供电可靠性较高的变配电所中，通常设有两路及以上的电源进线。如果装设备用电源自动投入装置（APD），则当工作电源线路突然断电时，在APD作用下，自动将工作电源断开，将备用电源投入运行，从而大大提高供电可靠性，保证对用户的不间断供电。 对备用电源自动投入装置的基本要求 （1）不论什么原因失去工作电源，APD都能迅速起动并投入备用电源； （2）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常时，才允许投 入备用电源； （3）APD应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中； （4）当电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。 在变电所综合自动化设计中，微机保护自然要作为重点讨论，在我们这里微机保护的保护内容重点又表现为变压器的微机保护，可以总结为以下几点： 变压器差动保护、后备保护、瓦斯保护、过电流保护、温度保护、备自投保护，弹簧未储能、断路器分合闸等等。 变压器瓦斯保护：根据规定，容量在320kVA以上的变压器都装设瓦斯保护。在本次设计中35kV变电所用2台20000kVA油浸式变压器，重瓦斯、轻瓦斯保护都必须具备。但瓦斯保护只能反映变压器内部的故障，包括漏油、漏气、油内有气、匝间故障、绕组相间保护等。而对变压器外部端子的故障无法反映，因此除设瓦斯保护外，还需要设置过电流、速断保护和差动保护。 变压器过电流保护和电流速断保护：降压变电所的变压器一般设置过电流保护，因为过电流保护的动作时间超过0.5s，为了使故障变压器迅速的从系统中切除，还需增设电流速断保护。由于保护装置设置在电源侧，因而即能反映外部故障，也可以作为变压器的内部故障的后备保护。 变压器的过负荷保护：35kV变电所采用两台变压器分列运行，在工作中可能过负荷，所以要装设过负荷保护。由于过负荷电流在大多数情况下是三相对称的，因此过负荷保护只要采用一个电流继电器装于一相电流中，保护装置作用于信号。 变压器差动保护：变压器的过电流保护、电流速断保护、瓦斯保护各有优缺点，因此我们认为在本次设计的过程中，我们有必要为变压器设置差动保护。具体地说，变压器差动保护是反映被保护元件两侧电流的差额而动作的保护装置。差动保护的原理是将变压器两侧的电流互感器同级相连，取两侧电流互感器二次电流之差，即不平衡电流。在变压器正常工作和保护范围内，不平衡电流小于差动保护的动作电流，故保护装置不动作。如不平衡电流大于差动保护电流，保护装置动作，使变压器两侧的断路器同时跳闸，将故障变压器退出工作。 对变压器差动保护的整定，我们有如下规定： （1） 运行情况下，为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，保护装置的动作电流应大于变压器的最大负荷电流。当负荷电流不确定时，可采取变压器的额定电流。 （2） 躲过保护范围外部故障时的最大不平衡电流。 （3） 躲过变压器的励磁电流。根据运行经验，差动保护的动作电流大于1.3倍的变压器额定电流才能躲过励磁电流的影响。 在一般情况下，变压器差动保护的整定可以按照上述的规定实现，但我们这里的差动保护是微机差动保护，因此一般不按照上面的方法整定。 第五章 主要设备及材料表 序号 名称 型号规格及主要参数 SZ9-20000/35户外三相油浸 单位 数量 备注 (27) 直流接地信号。 (28) 直流电压异常。 (29) 充电装置故障。 (30) 通信电源故障信号。 (31) 所用电失电信号。 (32) 全所事故总信号。 1 35kV有载调压变压器 3532.5%/10.5kV 20000kVA，Y，d11，UK=8% 台 2 技术条件书另提 2 10kV接地变压器 10.55%/0.4kV UK=6%，ZN，yn0 KYN10-40.5进线柜，配真空断路器，含微机保护装置及技术条件书另提， 台 2 装于10kV开关柜内 3 35kV手车式开关柜 分布监控终端 35kV，1000A，20kA KYN10-40.5分段柜，配真空断路器，含微机保护装置及台 2 技术条件书另提 4 35kV手车式开关柜 分布监控终端 35kV，1000A，20kA KYN10-40.5主进线变压器隔离柜， 台 2 技术条件书另提 5 35kV手车式开关柜 35kV，630A 台 2 技术条件书另提 20 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 6 7 35kV封闭母线 铜排 与35kV开关柜配套35kV，1000A TMY-63×8 主进线，配真空断路器，含微机保护装置及分布监控终端 8 10kV手车式开关柜 10kV，1600A，16kA 9 10 11 12 10kV手车式开关柜 10kV手车式开关柜 10kV手车式开关柜 10kV手车式开关柜 分段隔离柜，1600A 接地（所用）变压器柜，含所用变压器160kVA） 消弧线圈柜（含75kVA消弧线圈自动调协装置） 电容器馈线柜，配真空断路器含微机保护装置及分布监控13 10kV手车式开关柜 终端10kV，630A，16kA 14 15 10kV手车式开关柜 10kV封闭母线 10kV成套电力电容器16 装置 17 18 19 20 20 22 23 24 钢芯铝绞线 汇控柜 控制电缆 控制电缆 控制电缆 控制电缆 电力电缆 直流电源柜 10kV，电容器组容量2400kvar LGJ-70 m 台 km km km km km 30 1 3 2 6 4 2 馈线柜，配真空断路器10kV，630A，16kA 10kV，1500A GRJ-Z干式，难燃介质，三相组银锌复合镀膜，系统电压组 2 圈 含有载开关自动调压及无功补偿 低压进线 低压出线 低压出线 低压出线 10kV电容器电缆 台 m 12 20 与10kV开关柜供货厂配套 含配套的避雷器、接地开关、放电线台 2 台 台 台 台 2 2 2 2 台 2 m 9 800mm600mm2260mm YJV22-10-3*95铜芯 YJV22-10-3*70铜芯 TJV22-10-3*50铜芯 YJV22-10-3*35铜芯 YJV22-10-3*35铜芯 GZDW-5，800mm×600mm×2260mm 21 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 参考文献 （1） 国家现行电气设计规范 GB50052-95《供配电系统设计规范》 GB50053-94《10KV及以下变配电所设计规范》 GB50054-95《低压配电设计规范》 GB50059-92《35~110KV变电所设计规范》 GB50060-92《3~110KV高压配电装置设计规范》 GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB50063-90《电力装置的电测量仪表装置设计规范》 GB50217-94《电力工程电缆设计规范》 GB50169-92《电气装置安装工程.接地装置及验收规范》 GB50034-92《工业企业照明设计标准》 国家建筑标准设计图集 朱林根主编,现代建筑电气设计施工手册/建筑电气设计 上、下册，中国建筑工业出版社，1998 唐海主编，建筑电气设计与施工，中国建筑工业出版社，1999 中国航空工业规划设计研究院等编，工业与民用配电设计手册（第2版），中国电力出版社，1994 北京照明学会设计委员编，民用建筑电气设计实例图册 1、2，北京：中国建筑工业出版社，1998、2000 北京市建筑设计院编，建筑电气专业设计技术措施，北京：中国建筑工业出版社，2000 北京市建筑研究设计院编，建筑电气设计手册，中国建筑工业出版社，2001 江苏省电力设计院编， 35kV～110kV无人值班变电所典型方案设计，北京：中国电力出版社，2001 致谢 经过紧张而细致的三个月的努力，我们这一组的全体同学终于在翁双安老师的辛勤指导之下按时顺利地完成了本次毕业设计。在毕业设计的过程中我们小组的同学将扬州大学的校训：求是、求实、求新、求精作为设计总方针，同组之间互相帮助，相互鼓励，有问题及时讨论，发扬了很好的团队精神，同时特别感谢老师这么长时间对我们耐心而认真的指导，我们的问题有时在他看来很简单，有时甚至很幼稚，但老师并没有因为这些而对我们失去耐心，而是更认真地告诉我们正确的方法，教导我们用一些现实实用的技术而不是仅仅局限于书本上的条条框框，为此我谨代表个人向老师表示忠心的感谢，感谢您这么孜孜不倦地指导我们使我们每个人通过这次毕业设计都获益非浅，让我们对于自己的专业有了更具体的认识。 （10） （11） （12） （13） （14） （15） （16） （17） （18） （19） （20） （21） （22） （23） （24） （25） 黄益庄编著，变电站综合自动化技术，北京：中国电力出版社，2002 电气学会，工厂配电常设专业委员会，工厂配电设计施工手册，中国工业出版社，2002 丁毓山主编，微机保护与综合自动化系统，北京：中国水利水电出版社， 2002 陈元丽编,现代建筑电气设计实用指南，北京:中国水利水电出版社,1999 吕光大主编，建筑电气安装工程图集，北京：中国电力出版社，1995、1997 余健民，同向前，苏文成编，供电技术，机械工业出版社，2002 刘介才主编，供电工程师技术手册，机械工业出版社，2001 刘宝林主编，电气设备 选择、施工安装、设计 应用手册，上、下册，中国电力出版社，1998 白玉岷主编，电气工程安装及调试技术手册，中国建筑工业出版社，1999 黄跃明，6～10kV电网中性点电阻接地方式评述 ，电工技术，2000.3 王厚余，电阻接地10kV网络内变电所接地短路对低压用户的电气危险及其防范措施，电网技术，1998.11 戴克铭，配电系统中性点接地方式的分析，电网技术， 李英武，陈春友 ， 电力系统综合自动化的应用，电工资讯，2004.3 唐涛，电力系统厂站自动化技术的发展与展望，电力系统自动化，2004.2 沈详，祝项英，金乃正编，无人值班变电站远方监控系统的设计和应用，电力系统自动化，2004.4 于设计选型的电气设备手册、产品样本如： 江苏宝开集团有限公司的高压开关柜电力电容器柜等产品样本 南京国网电瑞电力科技公司的LSA900系列数字保护测控系统样本 常熟开关厂的电器产品样本 无锡斯达电器公司的微机高频开关直流电源柜 江阴长江斯菲尔电力仪表有限公司 （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） 22 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容