电厂厂用电系统供电可靠性分析与优化研究

引言

电厂是电力系统的第一生产环节，厂用电系统是电厂本身进行各种生产和辅助生产的用电系统，如果电厂发生停电现象会导致电厂中所有相关设备均无法正常运行，出现严重的安全事故。厂用电系统伴随着现代电厂发展一直向着智能化、高自动化的方向前进，在不断提高厂用电系统自身使用效率的同时也使得其要求供电更加安全可靠。

一、电厂厂用电系统概述

1.1 厂用电系统的组成与功能

电厂厂用电系统是电厂内部提供保证生产过程、辅助生产和生活所需要的供电和配电网络。系统包含厂用高压系统、厂用低压系统、直流电源系统和应急电源系统，使用各种类型的电气设备包括变压器、开关柜、母线、电缆、断路器、继电保护装置等等。电厂厂用电系统的供电对象主要有两大类，一是提供给汽轮机、锅炉、发电机等主机设备作为工作电源；二是提供给燃料、供水、环保、照明、通信等辅助系统做电源，使整个电厂的生产工艺能够正常运行。

1.2 厂用电负荷特性

厂用电负荷具有连续性、重要性和突发性的特点。持续性的特点是 24小时不间断工作的工厂所有电器设备，不能有片刻的停顿，一旦停电，会影响到发电机组的安全运行；重要的原因是有些厂用电负荷设备(如：冷却水泵、送风机、燃料运输机具等)是对机组安全起着重要作用，一旦失电会引起机组联锁跳闸或者设备损坏；突发性的特点在于负荷变化较大，在机组启停或者调整负荷的过程中，会引发较大的厂用电负荷波动，增加了系统的难度。

1.3 厂用电系统的运行特点

厂用电系统的运行须达到安全、经济与可靠性的统一，高压侧多采用双母线分段或单母线分段接线方式，能在一条母线或一个单元设备发生故障后，另一段仍能够为重要的负荷提供不间断的供电；低压侧多采用单母线接线，对于重要的负荷设有不间断电源或双电源切换装置。运行中需要考虑到正常负荷变化和短路、电压波动、谐波干扰等各种工况的影响。

二、厂用电系统供电可靠性影响因素

2.1 设备性能与老化

厂用电系统的设备是厂用电系统正常工作的关键因素，直接决定了供电的可靠性。同时，在机组长期运行后，电缆、开关设备、变压器以及控制装置等各个组成设备均进入老化阶段，绝缘性逐渐降低，产生相应的机械磨损，因此故障率也会随着逐年递增。当绝缘老化时会引发电缆故障，即发生短路或者接地现象，此时保护会跳闸，从而致使整个系统失电。在设备的制造过程，有的设备选型过小或生产质量不合格，如果长期超负荷运行将会加大损坏的概率，不利于提高供电的安全性。

2.2 系统结构设计

厂用电系统的结构设计影响到供电路径的灵活和冗余程度，因此对供电的可靠程度有很大的关系，电厂的高压厂用系统一般会采用双母线分段的形式，在其中一条母线故障后，另一条母线能带负荷运行，可以保证重要负荷的供电，但是对于一些存在一部分区域没有备用电源，一旦出现故障就会引起整个系统的停运的问题较为严重的电厂而言还达不到要求。另外，系统结构越复杂，则造价越高，如果单纯从造价出发来考虑系统的设计是非常片面的，无法保证其可靠性能。

2.3 操作管理与运行维护

厂用电系统操作管理和运行维护水平决定了能否使厂用电系统长期可靠，操作失误易引起误动作、跳闸、设备损坏等故障，造成停电；维护不及时容易产生隐患发展成为严重故障。目前电厂厂用电系统的管理是集控运行、集中监视、自动控制及数据分析、预警系统和消缺计划为一体的现代化电厂厂用电管理系统，但由于部分电厂存在规程不健全、数据少、分析不够充分等问题，以及对预防性检修重视程度不够等原因，导致厂用电系统的管理水平仍然没有从根本上提高。

三、厂用电系统供电可靠性优化措施

3.1 系统结构优化

提升厂用电系统供电可靠性主要从系统结构着手。采取灵活的接线方式如双母线分段、双母线双断路器、单母线带旁路等，可以增加厂用电系统抗故障的能力；对重要的负荷区域设置双电源供电并配套快速切换装置，可以保证短时间内快速切换电源，降低失电的风险。优化母线分段的方式，可以降低故障范围波及的关键设备，有利于提高关键设备的连续运行能力。

3.2 智能化监测与控制

利用智能化技术可以给厂用电系统供电可靠性提供一种新思路，在运行过程中，可以利用智能监测装置监测电压、电流、功率、温度、振动和谐波等多个参数，并能够提早发现异常，采用智能保护装置具有的自适应整定、自检功能来提高故障处理能力和快速切除故障的能力，将数据集中收集起来，进行分析、预测，做出相应的维护计划，智能化控制可以提高整个系统的响应速度，且更容易做到准确操控，从而大大降低人工错误发生几率。

3.3 设备选型与更新改造

发电设备的质量决定了供电的可靠性，采用高质量高可靠性电气设备是减少故障发生的有效方法之一。当前电厂新的建设和技术改造过程中都倾向于使用一些低能耗、环保和智能化的产品，如真空断路器、智能变压器、数字化保护装置等，这种设备具有优良的绝缘性能、较高的机械强度、较强的智能化功能。对于部分运行时间较长、故障较多的老旧设备，我们应该积极采用更新改造的方法，利用巡检时的一些先进检测方法如局部放电检测、红外测温、振动监测等，发现设备隐患并及时加以排除。

3.4 运行维护管理提升

保证高可靠的厂用电系统需要做好其科学运行和维护管理工作。完善运行规程和检修制度，定期对运行人员进行考试考核，不断提高运行人员的操作水平和应变能力，尽量减少人为事故的发生。开展基于状态维修方式的设备维修策略，根据在线监测的数据分析来合理判断维修时刻，纠正以往凭经验定期检修的做法，做到有针对性地按需进行预防维修。建立运行日志、故障数据库，总结以前运行记录和故障案例的经验教训，可以为以后的运维工作提供参考。

结束语

电厂厂用电系统是电力生产的必要条件之一，在电厂安全运行、经济利益等方面都起着重要的作用。电厂厂用电系统中影响供电可靠性的各种因素会制约电厂的正常运转，为提高厂用电系统的供电可靠性，现就系统结构、智能化技术的应用、设备更新和运行管理方面提出了优化措施，最后阐述了以后基于智能电网与数字化时代电厂厂用电系统必然向更高更优的方向发展。

参考文献

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