【摘要】燃气发电机组是燃气电厂中的重要设备之一。电气控制系统的合理设计能够有效保障燃气电厂机组的正常运行。因此，加强电气控制系统设计的研究能够促进燃气电厂的良性发展。本文从燃气电厂的生产过程入手，对燃气电厂电气控制系统设计要点进行分析。
【关键词】燃气电厂；电气控制系统；设计要点
前言
近年来，我国各个行业的电能需求发生了显著增加，这种现象为燃气电厂带来了一定的压力。为了保证电能提供的稳定性、安全性，需要将电气控制系统应用在燃气电厂中，该系统的作用是能够保障机组处于正常运行状态。在设计电气控制系统的过程中，应该充分考虑燃气电厂的实际需求。
1燃气电厂
1.1燃气电厂的生产过程
在燃气电厂中，天然气等相关燃料在燃气轮机中发生燃烧，这个过程会产生大量的蒸汽，并完成化学能向内能的转化。当产生蒸汽达到一定数量之后，蒸汽会对汽轮机产生推动作用，进而实现内能向动能的转化。当上述步骤完成之后，发电机会将动能转化为电能，供给人们使用[1]。
1.2燃气电厂的优点
与燃煤电厂相比，燃气电厂的优点主要表现为其生产过程中产生的污染少。燃气电厂的发展有助于可持续发展目标的实现。
2燃气电厂对电气控制系统的要求
燃气电厂对电气控制系统的要求主要集中在实用性方面，具体要求主要包含以下几种：
2.1反应速度
为了保证电气控制系统作用的合理发挥，需要保证所设计的电气控制系统具备极快的反应速度。需要将电气控制系统快速保护功能的实现时间控制在100ms以下。
2.2电气设备
从操作角度来讲，电气控制设备的信息收集量相对较小，因此其操作程序较为简单。但该系统需要对整个燃气电厂的机组进行控制，这种特点对组成电气控制系统的电气设备提出了更高的要求。为了保证电气控制系统控制功能、保护功能等相关功能的有效发挥，需要加强对所应用电气设备的安全性和可靠性方面的控制[2]。
3电气控制系统的组成部分
电气控制系统主要是由以下两部分组成的：
3.1网络结构
网络结构的存在能够实现燃气电厂相关信息的实时监控。网络结构主要包含以下两部分：3.1.1实时监控网该部分主要是由电器网络监控系统网等组成的。在燃气电厂中，这种网络结构的作用是为电气控制系统捕捉相关设备控制信息。3.1.2厂级监控信息网就厂级监控信息网而言，它的作用是完成对燃气电厂在生产活动中产生相关信息的储存和分析。该网络结构的作用使得其应该具有一定数量的通信接口。在实际应用过程中，当生产活动发生后，厂级监控信息网需要将其所收集和处理的信息分别传送至相应的机组控制系统中，进而实现合理的控制作用[3]。
3.2相关硬件设备
就我国目前的燃气电厂机组特点而言，单元制机组较为常见。根据燃气电厂生产活动的特点，电气控制系统的硬件设备应该包含汽机———燃机控制系统以及分散控制系统。在这些硬件设备之间，运用一定数量的通信和硬接线进行连接，进而实现不同系统之间信息的有效传输。
4燃气电厂电气控制系统设计要点
燃气电厂电气控制系统的设计要点主要包含以下几种：
4.1燃气电厂电源系统模块设计
该模块主要包含以下两部分设计要点：4.1.1燃气电厂用电源系统燃气电厂用电源系统是电气控制系统中的基础部分。为了保证通过该系统的设计使电气控制系统产生良好的控制功能，需要应用事故保安电源系统、6kV厂用电源系统以及380V厂用电源系统组成整个燃气电厂用电源系统。其中，事故保安电源系统的作用是保证燃气电厂机组的运行安全。由于该系统的重要作用，需要将该系统控制在热备用状态中，便于燃气电厂相关人员对该系统的快速启用。就6kV厂用电源而言，其手动合闸指令是通过键盘进行传递的。当该指令发出后，键盘会将其传递至快切装置中，当系统判断结果显示满足通气条件时，该指令才会被执行。在指令执行的同时，信号会被显示在屏幕中。380V电源系统中包含多台机组，每台机组都包含两段保安母线。保安电源、工作电源以及备用电源是保安母线的主要组成部分。其中，保安电源的供电对象主要是指UPS系统等。该部分设计的合理性直接对电气控制系统的功能产生影响，因此需要对所有组成部分的设计和应用加以重视。4.1.2燃气电厂用电源的切换装置人们用电量的增加对燃气电厂的电能供应提出了更高的要求。为了保证高压厂用电源的连续、稳定、安全供电，需要将厂用电源切换装置融入电气控制系统中。在安装该装置的过程中，既要保证装置切换功能的合理发挥，还要保证且安装位置不会对其他设备的运行产生影响。从综合角度考虑，可以将该切换装置安装在高压电源系统中工作电源位置的进线开关周围。该装置具有一定的独立性特点，为了保证该装置的正常运行，需要利用硬接线实现厂用电源切换装置与电气控制系统之间的有效信息传输[4]。
4.2燃气电厂电源系统控制模块设计
就燃气电厂的运营特点而言，对电源系统进行控制具有一定的必要性。在该设计要点中，组成部分主要包含以下几种：4.2.1UPS不停电电源系统UPS不停电电源系统是电源控制系统中的重要组成部分。该系统中主要包含静态开关、逆变器以及整流器。在燃气电厂中，UPS系统可以不间断为其提供交流电源。其中，逆变器的作用主要是保证电压波形的稳定，逆变器和整流器的作用是完成电能的提供。4.2.2直流电源系统在我国目前的燃气电厂中，常见的直流电源系统主要包含DC220V和DC110V。就DC220V直流电源系统而言，该系统是由三组整流器和一组直流母线组成的。交流保安段负责为该系统中的整流器提供电源；为了保证直流母线作用的正常发挥，需要在不同的直流母线之间加设一定数量的联络切换开关。就DC110V系统而言，其中包含两组母线、整流器以及蓄电池组。为了保证不同母线之间能够进行有效联系，需要设置一定数量的网络开关。直流电源系统的作用对象主要是事故照明等燃气电厂中的常见负荷，该系统需要对这些常见负荷进行合理的控制和保护[5]。4.2.3保安段电源系统机组厂用电故障会为燃气电厂带来一定的经济损失。为了保证电能的正常供应，需要将保安段电源系统加入电气控制系统设计要点中。在燃气电厂机组的正常运行过程中，当发生用电故障时，保安段电源系统会对直流电源系统等进行有效控制和保护，进而实现机组的正常运行。除此之外，机组厂用电断故障的发生频率相对较高，电气控制系统的应用可以有效降低其发生概率。对此，应用电气控制系统之后，当燃气电厂机组厂用电再次发生断开故障时，保安段电源系统通过自身功能的发挥可以实现柴油发电机组的快速启动，进而保证供电的连续性、安全性。
4.3燃气电厂发电机和变压器组系统模块设计
该模块包含的元件数量较多、种类较为复杂，这种特点为电气控制系统的设计带来了一定的难度。为了保证电气控制系统设计的合理性，需要运用机岛控制系统对发电机进行控制。在这种控制方式中，可以在在线控制系统与信号源以及发电机保护系统等相关控制模块之间建立有效的连接。发电机的实际运行状态监控主要是通过DCS系统完成的[6]。
5结论
电气控制系统的作用主要是对燃气电厂机组进行有效保护和控制。根据燃气电厂生产活动的特点，可以将电气控制系统的设计要点集中在燃气电厂用电源系统、电源切换装置以及保安段直流电源系统等方面。在设计电气控制系统的过程中，应该注重所使用电气设备的安全性、以及反应速度的快速性等要求。
作者：刘军 李杭 单位：中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司
