摘要：我国煤炭资源相对丰富，而石油资源相对短缺；以煤发电、以电代油是我国一项非常重要的能源政策，研究开发推广以电代油的技术和产品是我国正在执行的长期能源战略的一部分。我国火力发电机组的启停及低负荷稳燃需消耗大量的石油资源，且造成严重的环境污染，节约或彻底摒弃锅炉点火和稳燃用油势在必行。
等离子点火技术是现代大型燃煤发电机组锅炉点火和稳燃过程中，以电代油的主流节油技术。大唐宝鸡热电厂采用等离子煤粉点火及稳燃装置，利用直流电将以压缩空气为介质的气体电离后，产生功率稳定、定向流动的直流空气等离子体，在燃烧器的一级燃烧筒中形成T＞4000K、梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，能在3～10秒内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。
大唐宝鸡热电厂初期等离子电源设备系统，因电源设备选型过小，设计欠合理，电源设备系统故障率高，设备稳定性差，设备实际使用时发热严重，在机组锅炉系统投产以后经常发生过热着火事故，因等离子故障往往造成延误开机事件，并且迫使锅炉点火用油稳燃，造成极大能源浪费和环保指标超标。鉴于等离子系统电源部分故障频发，设备维护量大等原因，大唐宝鸡热电厂专业技术人员通过不断探索与多方调研，形成改造方案，对锅炉系统等离子电源设备进行优化和增容改造，彻底解决了一直以来困扰大家的设备故障问题。
关键词：等离子；优化；增容；环保
一、等离子电源设备概述
大唐宝鸡热电厂等离子电源设备系统配置：由主厂房6kV配电装置供电，通过一台1000kVA、6.3/0.4kV配电变压器引接至等离子配电装置，由4台抽屉开关控制4台隔离变，给直流电源柜供电，通过直流电源柜将交流电转换为直流，经过4台就地转接箱，提供给等离子发生器通过4台点火柜产生电弧引燃煤粉。
因电源设备选型过小，选型不当，设计欠合理，初期产品，自设备投产以来，多次发生等离子电源设备发热着火事故，设备运行极不稳定，造成多次开机延误事件，同时增加了燃油消耗，因设备故障率高，给平时的检修维护带来极大的工作量。
二、等离子电源设备故障原因分析
大唐宝鸡热电厂等离子电源设备安装于等离子配电室，由电源变压器、低压配电装置、4台隔离变、4台电抗器、4台直流电源柜、4台就地转接箱、4台点火柜、一、二次电缆等部分组成。
2.1、电源变压器发热严重。
等离子电源变压器额定电压：6.3/0.4kV；容量1000kVA；额定电流：91.643/1443.376A，在等离子运行期间变压器低压侧电流达到1420A，几乎满额度运行，变压器严重发热，在本体6台冷却风机运行情况下线圈温度可达90℃以上，设备老化程度加剧，安全可靠性降低，同时造成配电室环境温度升高，因此造成其它设备温度同样升高过热。
2.2、隔离变及隔离变电源抽屉开关故障频繁。
隔离变容量250kVA，额定电流380A，实际运行电流达到360A，设备严重发热，投产以来因发热已烧毁2台次。
抽屉配置开关为630A空气开关，进线及出线插头容量400A，且设计布局拥挤，电缆接线柱使用开口鼻子极易发热，投产以来已发生烧毁事件4起。
2.3、直流柜设计有电阻元件，运行时严重发热，曾经因温度高烧毁过2次。
直流柜内设计有含电子元件的设备：直流调速器，该设备对环境温度要求较高，温度过高极易造成元件损坏，因温度高已造成设备损坏事件3次。
2.4、点火板故障频繁。
大唐宝鸡热电厂初期等离子系统，采用的点火板为第一代产品，产品不是很成熟，设备可靠性、稳定性较差，实际使用时故障率高，经常性导致点火不成功。
2.5、直流柜无故障诊断能力。
初期产品直流柜无故障诊断能力，等离子设备点火不成功时，除明显烧损故障外，其余故障短时间内很难查清，往往需要热控、机务、电气一、二次人员，甚至运行人员一起查找缺陷逐步排除，费时费力，对机组启停造成延误，也带来极大的人力浪费。
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三、解决方案
经过广泛调研，讨论，改造方案逐步成熟，对初期等离子电源设备进行改造，增加故障诊断系统，解决设备发热、故障率高、故障原因难以明确的问题。
3.1、电源变压器增容。
将电源变压器更换为1600kVA，146.629/2309.401A干式变压器，相应的6kV开关间隔由400A真空接触器更换为1250A真空断路器，相应的高压电缆也进行增容更换。
3.2、低压配电装置改型。
将等离子低压配电装置由一代产品设计更换为三代产品。操作更简易，设备更可靠。
3.3、直流柜改型
直流电源控制柜为等离子发生器提供直流电源及点火控制。其中功率元件采用全数字控制整流装置，基本原理是通过三相全桥可控硅整流，将三相交流电源变为稳定的直流电源。
控制系统采用西门子的PLC模块，编程软件为西门子软件，配备触摸屏（直流控制柜柜内）便于等离子系统内部故障查询，上位机融入与原DCS系统中，具备灵活的可操作性。每个发生器配置一套独立的PLC控制系统，这样可以保证每个发生器的相对独立性。中央控制系统接入主机DCS，并配合锅炉的FSSS逻辑保护，以保证整个系统的安全稳定运行。
取消发热电阻元件，加装柜内通风机，由温控器实现自动启停，彻底消除设备过热损坏的隐患。
3.4、点火板重新设计
重新设计形成的第三代点火板，引弧采用高频非接触引弧方式，在电极电路和直流电源之间串联连接高频引弧器，取消了易故障的高压元件，增加了并联电容数量，使设备点火功能进一步完善，点火成功率达99.9%以上。
3.5、增设故障诊断功能
在直流柜增设了故障诊断功能，结合提供的故障代码和故障代码解析，能够更快进行故障的识别，设备故障一目了然，可以针对性进行故障消除。
四、应用情况
经过各级人员论证方案，反复调研比对，大唐宝鸡热电厂对初期等离子电源设备进行了优化和增容技术改造。
近一年来，经过1号机组A修后的启动点火实际检验，以及平时每周定期的点火试验，等离子电源设备自改造后，使用情况良好，点火可靠，故障诊断准确无误，设备发热问题得到完美解决，相比改造前配电室设备运行时环境温度下降18℃以上，等离子系统电气方面故障基本上消除，超出了预期效果，为大唐宝鸡热电厂设备达设计值目标实现迈出了坚实一步，为各电厂设备改型提供了参考和依据！
五、经济效益
等离子电源设备正常投运，每次可避免启停机燃油消耗25吨，按330MW机组起停每年4次计算，每年可节约燃油消耗100吨，按每吨燃油价值6750元计算，折算价值：100×6750=675000元。
单台330MW机组等离子电源系统改造费用约110万元，按此计算：
1100000÷（25×6750）=6.5 年
机组启停约7次就可回本，2年时间就可收回成本，经济效益十分显著！
六、结语
通过对等离子电源设备技术改造，能有效降低设备故障率，保障了发电机组启停的安全可靠，做到了机组启动燃油零消耗，保证了环保指标，为发电机组安全稳定运行提供了坚实保障。给其它火电厂机组作为参考进行改造。
参考文献：
[1] 陈牧.燃煤电厂采用等离子点火装置的技术经济分析.《电力建设》，2006，27（12）：41-44.
[2] 金国根.燃煤锅炉等离子点火装置的调试及启动.《电力建设》，2006.
[3] 李春宏.等离子点火装置在宁海电厂600MW锅炉上的应用.《华电技术》，2007.
论文作者:李安奋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
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