恩光能源有限公司山东济南250104
摘要：本文简要介绍了等离子点火装置的工作原理及系统组成。针对其技术特点及目前在常规火力发电厂中的应用情况，并结合我公司近期投资建设的工程实际应用，分析了等离子点火装置的电气设计方案，提出了等离子装置电气设计时应该考虑的问题及建议，供设计时参考。
关键词：火力发电厂；等离子点火装置；电气设计；方案比较
引言
在目前常规火力发电厂中，等离子点火技术以其经济、环保、高效、简单、安全等优点被广泛应用。等离子点火技术更是在华能玉环电厂4×1000MW机组、广东大唐潮州三百门电厂扩建工程2×1000MW机组等大型电厂取得了成功的启动运行经验[1][2]。
目前，DLZ-200型等等离子装置[3]已较成熟，等离子装置的调试、运行技术也相对规范化，但其电气设计却困扰着不少设计人员。
1、等离子点火系统
等离子点火系统主要由等离子发生器本体、电源系统、暖风器系统、载体风系统、冷却水系统和监控系统等组成。
1.1等离子发生器及其工作原理[4]
等离子发生器是用来产生高温等离子弧的装置，其主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件三大部分组成。如图1所示。
图1等离子体发生器外形图
Fig.1Shapeofplasmaignition
启动时，在两电极间加稳定的大电流，将电极之间的空气电离成具有高温导电特性等离子体，线圈通电形成强磁场，将等离子体压缩，并由载体风吹出阳极，形成可以利用的高温电弧。
1.2电源系统
电源系统由干式变压器、低压配电柜、隔离变压器、电源控制柜等组成。其基本原理是通过三相全控桥式晶闸管整流电路将三相交流电源变为稳定的直流电源。电源控制柜内布置有三相全控直流桥、大功率直流调速器、直流电抗器、交流接触器、控制PLC等，以此实现等离子点火器的启弧、停弧、功率调节等功能。
1.3载体风系统
载体风是等离子电弧的介质，等离子电弧形成后，通过线圈形成的强磁场的作用压缩成为压缩电弧，载体风以一定的流速将压缩电弧吹出形成可利用的电弧。
1.4冷却水系统
等离子发生器的阴极、阳极、线圈需要用除盐水进行冷却,且冷却水要以较高的流速冲刷阳极和阴极。所以每台炉设置两台增压水泵，以确保达到较好的冷却效果。
1.5监控系统
此系统包括壁温的检测和火焰的监视。通过安装于炉壁的热电偶和一次风管处的测量系统来实现温度和一次风速度的实时检测。通过为燃烧器配置的火检探头测得的火焰图像来监视炉内火焰状态。
2、技术方案的提出
目前已投产或在建的机组工程中，等离子点火装置的数量和布置随锅炉容量和型式的不同而变化。在常规300MW机组中，有的工程采用无油点火技术，单台锅炉等离子燃烧器设置两层，上下层互为备用。当燃烧器四角布置或前后墙布置时，单台锅炉等离子点火装置通常设有8台（上下各4台）。有的工程采用油和等离子混合点火技术，等离子通常设置一层，点火装置为4台。本文具体讨论设置两层等离子点火装置的电源供电问题。
在工程实际中，等离子电源系统从设计和产品角度一般分为两部分，并以低压配电柜出线端子为分界点。自厂用6KV母线段馈线柜至低压配电柜属设计院的设计范围，低压配电柜出线端子以下则为等离子厂家设计范围。
本文着重于探讨中压馈线柜至低压配电柜部分的电气设计。目前已投产或在建工程中，等离子点火装置电气设计一般有以下几种方案：
2.1方案1——单元机组内单母线供电
单台机组的等离子隔离变（每台容量为200KVA）由单段380V母线供电，该段母线电源由一台变压器提供。该变压器高压侧取自与启动时先启动（一般为锅炉60%BMCR前）的给水泵不同的母线段。具体接线如图2所示。等离子所属的载体风系统电源柜电源分别取自本母线段和保安段。冷却水系统的两套（一拖一模式，下同）控制柜分别与#2机的母线段交叉供电。
图2方案1电气接线图
Fig.2Wiringdiagramofscheme1
2.2方案2——单元机组内双母线供电
此方案设置两台变压器，分别由本机组的6KV两段母线A、B提供电源，采用暗备用模式，具体方案如图3所示。等离子所属的载体风系统电源柜的双电源分别本母线段和保安段提供。冷却水系统的两套控制柜电源分别与两母线段提供。
图3方案2电气接线图
Fig.3Wiringdiagramofscheme2
2.3方案3——机组间双母线供电
此方案按机组分别设置一台变压器，等离子装置对应的隔离变由本机组母线提供电源，最后两机组间设立联络开关，实现负荷的双电源供电。载体风系统电源柜的双电源分别由本母线段和保安段提供。冷却水系统的两套控制柜电源分别由两段母线交叉提供。具体接线如图4所示。
图4方案3电气接线图
Fig.4Wiringdiagramofscheme3
2.4方案4——机组间双母线交叉供电
此方案按机组分别设置一台变压器，将隔离变按照对应燃烧层交叉设置，即将下层的等离子装置（点火时，先启动）由本机母线段供电，上层等离子装置由对侧机组供电，最后两机组间设立联络开关，实现负荷的双电源供电。载体风系统电源柜的双电源分别由本母线段和保安段提供。冷却水系统的两套控制柜电源分别由两段母线交叉提供。具体接线如图5所示。
图5方案4电气接线图
Fig.5Wiringdiagramofscheme4
3、设计方案比较
下面将从负荷性质、供电可靠性、设备选择、设备运行、技术经济性等方面对以上方案进行分析与比较。
方案1中，由于目前规程《DLT5153-2002火力发电厂厂用电设计技术规定》对等离子装置的负荷特性尚无明确的规定，一般地，若等离子点火装置设置两层，从厂家的设计角度和工艺专业的工艺设计角度可以认为是此负荷为II类负荷，且成对设置。所以，从负荷性质的角度，双套且互为备用的等离子设备应分段设置。由于等离子设备不仅用于机组启动，更与稳燃等工况密切相关，所以置于两段是较好的选择。
等离子相关辅助系统的电源根据厂家和工艺专业的设计而相应调整。对于冷却水系统，一般地，冷却水泵与电源柜间为“一拖一”模式，单台机组的两台水泵所属的电源柜置于两段互为备用的母线段。对于冷却风系统，若设置独立的等离子火检冷却风机，一般地，冷却风机与电源柜间为“一拖二”模式，两台风机互为备用，且要求双电源进线，此情况下一路电源参考锅炉火检冷却风机，电源取自保安段，另一回电源取自PC或MCC段。若等离子火检冷却风引自锅炉火检冷却风的话，则无电源问题。
方案2严格按照DLT5153-2002规程规定，采用暗备用接线，两套变压器由6KV两段母线供电。在实际运行中，应避免由于电动给水泵的启动而造成的电压降低，实行一台变压器先退出，闭合母联开关运行的方式。此方式也恰好满足一台给水泵带60%BMCR，而等离子在35%BMCR以上即退出的运行逻辑关系。在锅炉启动后的稳燃等工况下，分段运行可靠又方便。
方案3基于DLT5153-2002规程中“3.0.1对于200MW及以上的机组，应保持各单元厂用电的独立性，减少单元之间的联系，以提高运行的安全可靠性”的要求而设计的。鉴于实际运行的需要，同时设立了联络开关，防止6KV段馈线开关等故障导致机组减负荷甚至停机的事故。方案采用单变压器运行模式，节约了设备投资，使配电装置所占面积变小，整体投资减少。
方案4的提出旨在更好地解决单台电动给水泵启动时带来的母线段电压降低的问题。其突出问题是在工程建设期间，对于后一台机组的施工进度有一定要求。即当#1机起动时，#2机需完成倒送电，#1机启动时若母线段电压降低，可以通过#2机母线给等离子设备供电。
4、结语
通过对设计方案的比较，可以看出方案3基本符合规程的要求，又能节省投资，运行方便；在实际设计时，可以从可行性、可靠性、安全性、经济性等方面进行比较来确定最优方案。
参考文献
[1]付龙龙，刘超等．超超临界1000MW机组等离子点火系统起动调试及运行.热力发电2008.:50-51.
[2]王大伟．1000MW超超临界双切圆燃烧锅炉等离子点火系统启动调试及运行.广东电力,2011,24(1):103-105.
[3]DLZ-200型等离子点火装置使用维护说明.国电电力龙源电力技术有限公司.2006,8.
[4]季鹏伟，刘洋.等离子点火技术在600MW机组上的应用.长春工程学院学报(自然科版),2009,10(2):35-37.