謝高平

(云浮聯(lián)發(fā)化工有限公司，廣東云浮 527300)

微機自動準同期裝置在硫酸余熱發(fā)電中的應用

謝高平

(云浮聯(lián)發(fā)化工有限公司，廣東云浮 527300)

針對硫酸余熱發(fā)電并網(wǎng)手動同期存在的各種缺陷，選擇了CM-320雙微機自動準同期控制器。該設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、適用范圍廣、通訊功能完善、運行維護簡便、結構標準、安裝方便等特點，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，汽機波動比較大的情況下，也能一次并網(wǎng)成功。

硫酸生產(chǎn) 余熱發(fā)電 微機 自動準同期 手動準同期 同期點 并列操作

在電力系統(tǒng)中，被稱為同期點的斷路器在進行合閘時，斷路器的兩端都可能因不同的系統(tǒng)供電而帶電，此時就必須進行一系列的操作，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，同期點的并列操作是電力系統(tǒng)中一項主要的操作內容。因為斷路器的兩端均有電源，若同期點斷路器的合閘時機不適當，兩端的電參數(shù)相差較大，將會引起斷路器爆炸甚至整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定被破壞而導致崩潰， 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)電蒸汽來源于硫鐵礦焙燒后的兩臺30 t/h的余熱鍋爐，配套余熱發(fā)電機組為單臺15 000 kW。一般情況下由于生產(chǎn)工藝的波動，導致汽量汽壓有一定的波動，引起發(fā)電的電氣參數(shù)也有一定的波動。單條線生產(chǎn)的情況下電氣參數(shù)波動更大。該廠高壓系統(tǒng)采用雙回路進線，進線電源來自上級35 kV變電站的兩條6 kV母線，而上級電站35 kV電源進線只有一條，線路總長約10 km，來自上級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個同期點：1#進線與母線的同期并列點、2#進線與母線的同期并列點；發(fā)電機與母線的同期并列點。3個并列點共用1套同期裝置。

同期操作原配有手動和自動2套同期裝置，在投產(chǎn)后2套裝置同時使用，可根據(jù)需要隨時切換。但不久之后自動準同期裝置出現(xiàn)過2次非同期合閘的情況，由于外部電力系統(tǒng)相對于發(fā)電機來說不算太大，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。自動同期裝置出事故后就一直采用手動同期并列，手動準同期裝置并發(fā)電機和母線時基本沒什么問題。開2套硫酸裝置時并母線與外線相對來說時間較長，開1套硫酸裝置時由于電氣參數(shù)波動大，有時并網(wǎng)時間達到2 h。綜合起來，手動同期存在如下缺陷：

1)沒有自動選擇時的功能，再加上電壓和頻率波動比較快，合閘時機很難把握，所以對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)合閘時機隨意性大。只要操作人員合閘瞬間在同期裝置的允許范圍內，斷路器就能合閘。但斷路器由于有機械和電氣傳動延時和斷路器的固有合閘時間，很可能斷路器合閘時實際上已經(jīng)不在并列操作的允許范圍內，從而造成非同期合閘，對斷路器發(fā)電機及電系統(tǒng)造成沖擊。

3)不能自動調節(jié)。必須由操作人員進行手工調節(jié)，這使得1臺發(fā)電機的并網(wǎng)操作有時比較長。

4)同期表質量不可靠，2年多時間換了4塊同期表。

基于以上原因，采用一種能自動調節(jié)各電參數(shù)、在條件滿足的情況下自動發(fā)出合閘脈沖指令的微機智能型準同期裝置已勢在必行。經(jīng)綜合比較，選擇了CM-320雙微機自動準同期控制器。

2 雙微機自動準同期控制器技術特點

雙微機自動準同期控制器具有以下技術特點【1-2】：

1)極高的可靠性與穩(wěn)定性。CM-320雙微機自動準同期控制器為雙微機結構，雙機間互相獨立，合閘結果由雙機表決輸出。同時通過采用多種抗干擾措施與可靠的隔離技術，產(chǎn)品通過了國家標準規(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。軟件采用多重冗余設計，加上全面的自檢措施，具有極高的可靠性和穩(wěn)定性，絕對保證裝置不誤動。

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，正確預測同期點?？焖俑欕妷汉皖l率，調節(jié)待并發(fā)電機組，使之以最快的速度進入給定區(qū)域，確保在出現(xiàn)第一個同期點時精確無誤地將斷路器合上。

3)功能極強、適用范圍廣。既可用于各種類型電廠發(fā)電機的斷路器同期并網(wǎng)操作，又可用于各種電壓等級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；同期對象可達8個或16個，且能根據(jù)不同對象，自動取其相應的同期定值，完成這些不同對象的同期合閘；可自動實現(xiàn)轉角補償功能，補償因Y/△接線可能引起的相角差和電壓差；通過斷路器返回接點，自動地精確測量斷路器合閘時間；能自動識別環(huán)網(wǎng)運行工況，實現(xiàn)斷路器的環(huán)網(wǎng)并列。

4)完善的通訊功能。CM-320既可獨立運行，也可以通過串口，以MODBUS規(guī)約方便地實現(xiàn)與其它計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通訊。

5)運行維護簡便。以大屏幕液晶顯示器(128 mm×128 mm)同步顯示同期合閘過程的實時參數(shù)和同期信息，全漢字菜單界面，并設有薄膜按鍵，方便人機對話。同時還設有電子式整步表，結合面板上直觀的指示燈，使運行狀態(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。自動校準零點和線性，特別便于運行與維護。

6)結構標準、安裝方便。采用長48.26 cm的3U機箱，可以很方便地上柜或組屏；裝置正面為顯示/操作面板，支持人機接口；背面為封閉式背板，并按功能區(qū)分設有可插拔鳳凰插座和D型孔式插座，安裝、調試極為方便。

3 工業(yè)實踐

經(jīng)過近2年的使用，CM-320雙微機自動準同期控制器操作方便簡單。操作人員只需按一下同期啟動按鈕，便無需其它任何操作，以后均由自動準同期控制器執(zhí)行。自動完成采樣、計算、執(zhí)行合閘并列。大大降低了操作人員的技術要求和勞動強度，也降低了能源的損耗和避免了設備的損壞。

針對不同的同期點斷路器的特點，通過整定各個同期點斷路器的合閘導前時間等參數(shù)，使各個不同的斷路器均能在最佳時機合閘成功。由于計算機的快速性和可靠性，斷路器只能在設定的兩側電壓差和頻率差、相位差范圍內才能并網(wǎng)，減小了因兩側電壓、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備特別是發(fā)電機和斷路器的安全，大大加強了電力系統(tǒng)安全運行的可靠性。合閘速度快，即使硫酸裝置開一條生產(chǎn)線，汽機波動比較大的情況下，也能一次并網(wǎng)成功。

經(jīng)十幾次的操作證明：CM-320雙微機自動準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)正常運行。

[1] 晏劍輝.雙微機自動準同期系統(tǒng)的研制[J].工礦自動化,2008(5):33-36.

[2] 商建鋒.新型雙微機自動準同期裝置的設計[J].電機與控制應用，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備的運行維護及管理工作。電話：13580684436；E-mail：pgxdg@163.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)06-0051-03