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基于QFK中央控制系统的高炉发电机保护系统分析

时间:2017-4-21 10:01:00   来源:本网   添加人:admin

 

  实际生产中发电机和高炉生产的正常与否,是受风力、煤气、水气和电力等的制约,而发电机既是高炉供电系统的关键设备,又是高炉生产的节能设备,当外电网突然失电或电压波动时,会使整个篼炉供电系统瘫痪,要从发电机往外拖负荷,以致拖垮发电机,进而导致工厂停电。可见,完善发电机的保护,使发电机在外电网突然失电后仍能正常运转,就成为解决篼炉停电事故的关键。

  总体设计原则:工厂并列运行的系统或发电厂失去同步的现象称为振荡,电力系统振荡时两侧等效电势间的夹角在作周期性变化。引起系统振荡的原因很多,大多数是由于切除故障时间过长而引起系统暂态稳定破坏,在联系较弱的系统中,也可能由于误操作、发电机失磁或故障跳闸、断开某一线路或设备而造成系统振荡。电力系统发生振荡后,可能在励磁调节器或自动装置的作用下恢复同步,在必要时可将振荡的电力系统在预定解列点解列,切除功率过剩的发电厂中的机组,或切除某些负荷以尽快恢复系统稳定运行。

  原有保护装置及其缺陷原有保护装置有:①发电机与外电网的联网开关装有方向过流保护,外电网发生故障时,保护回路动作切断电网;②发电机本身具有过流、过压和低压保护措施;③制定规则和措施人为甩掉联网开关,进行自保发电,避免进网线路遭雷击引起停电事故。但这些保护装置和措施只能有效地保护发电机、主变压器等,而对于外电网突然失电和内电网遭雷击时发电机被拖垮等问题则无法解决。原因如下:当外电网有故障时,一是即使上一级降压站已断开,但同发电机相连线路上的其它设备以及该线路和故障点还是要从发电机拉负荷,导致电压、频率急剧下降,形成过流,发电机被拖垮;二是即使联网开关保护元件及时动作切断外电网,但发电机从重负荷突然变为轻负荷,转速急剧增大,电压升高,造成飞车,致使发电机保护元件动作跳闸停机;三是发电机在运行过程中,设备的保护技术参数偏移会使发电机过早跳闸,如电压继电器的整定值过高则会使发电机电压下降,从而导致过早动作而跳闸停机;四是雷雨季节的视天气情况甩网虽然能自保发电,但缺陷多,发电机和外电网不能并网运行对供电不安全等;另外,工厂内部低压用电设备的电气回路中的交流接触器电源电压低于额定电压的85%时就跳闸。

  完善保护装置和技术参数要解决发电机被外部和内部用电拖垮的问题,应在原有基础上对技术加以改进:引进了QFK中央控制系统(简称中控)保护发电机,它具有自动并网、甩网、减载和平衡负荷的功能。引进中控后,根据实际情况选取了与发电机相配套的技术参数,使得当外部电网突然失电时也能有效地在设定时间内甩掉外部电网,平衡负荷,并能根据发电机运行情况,自动给发电机减载。“中控”在外部电网失电时都能及时动作甩网,但发电机与联网开关和减载开关却同时跳闸,这是不允许的。通过对“中控”原有技术参数的调整,满足了发电机运行的需要。修改后的“中控”与发电机配合运行良好。中央控制系统简要框图下面是中央控制台的简要结构框图及各个组成部分应满足的条件并网装置负荷平衡检验压差频率的大小及方向的判定。压差频率不满足时,闭锁合闸命令发出。5Hz时,发增速脉冲(在0~180.处发)根据频差大小自动在一定时间内发不同数量的脉冲,为了适应不同的调整机构,脉冲宽度应可调(0.1-0.4s),滑差过大或过小。均应发多个脉冲个数。调压脉冲间隔时间,可在3 ~6s范围内。并网时两电源电压,即且360V矣U,400V则电压条件满足。同时频差要求很高,应满足条件:=N3,运用模糊决策,适当调节N,队、N3的值,使其减少合闸的误差,和避免漏掉合闸机会。同时检测到两电网的相位角150'冲击闭锁继电器B合上,程序开始运行。

  (二)解列装置自动解列装置设置在解列点,反应系统振荡而动作,在预定解列点将系统解列,是电力系统失去稳定后为防止事故继续扩大化所采取的有效措施之一。将负载大致平衡的发电厂或局部电力系统从系统中解列出来,以保证局部系统的正常运行,而对其它部分仍采取相应的对策,把事故控制在局部地区,防止事故的扩大化。

  如果系统断开并网开关后,系统的电压或频率继续下降,有可能会出现电压崩溃或频率崩溃的现象。通过由单片机监控系统的电压和频率,当解列指令发出后,系统的电压或频率持续下降时,采取自动低周分级减载,分级发出一、二、三级减载指令,切除部分次要负荷,保证系统的继续安全运行.自动解列装置应满足的要求应准确区分短路故障和系统振荡。应在系统开始振荡时,即在两侧电势夹角刚刚摆开时发出执行命令,或在稳定确已被破坏的第一个振荡周期发出执行命令。应能判别出装置安装侧的机组是处于开速还是处于减速,以便根据不同的要求发出不同的执行命令。互感器送来的电网讯号和发电机讯号经“中控”处理后,决定是否平衡负荷和负荷的减载程度,当外电网失电或电压波动时,信号从PT送至“中控”进行鉴另丨,当电网的频率下降至4S.8HZ或电压下降到额定电压的85%时中控“动作接通联网开关,经0. 3秒后,切断外电网,发电机自保发电。此时,若两发电机是满载运行,”中控“将根据负载情况,发出平衡信号,接通汽轮机调速电机,进行发电平衡负荷;若两台发电机所发的电量不足4400KW时,两台发电机带不起整个的负荷,需减载。

  完善重要水泵、风机的控制回路余热发电机是利用高炉煤气作能源的,就篼炉和发电机以及整个系统来说,电、水、煤气是高度循环、相互依赖的。外电网停电后这个问题更为突出,会导致篼炉停炉、全厂停产。而发电机停机是由水泵电机的交流接触器正常跳闸引起的,由此设计了一个比较完整的控制电路,在原有电路的基础上,增加了一个重锤连杆和一个牵引电磁铁,使该电路既保持原有的功能又能在电网失压时不跳闸,吸引线圈平时不带电,由重锤连杆锁定接触器。克服了电网一失电接触器就释放的问题,将这个电路安装在十三个重要水泵和风机上,效果良好。

  结束语:本文论述了工厂外部电网失电时正常发电和篼炉正常运行的措施,并且论述了原有装置的局限性和新引进的设备装置的工作原理以及相应的控制电路,从而解决了困扰工厂供电的一大难题,具有很高的理论价值和实用价值。