基于提高HGIS汇控柜内加热器使用效率的方法讨论

运行与维护
2019.14 电力系统装备丨89
Operation And Maintenance
2019年第14期
2019 No.14
电力系统装备
Electric Power System Equipment 近年来随着经济的迅猛发展，变电站及电气设备的数量日益增多，而且设备厂家多样，型式不一。

由于汇控柜内的二次线及继电器等元件对温湿度要求较高，随着设备的增多，柜内加热器的问题也越来越突出。

1 某220 kV 变电站HGIS 汇控柜加热器使用效率的现状讨论
某220 kV 变电站HGIS 汇控柜内的温湿度由两个加热器来调节。

一个加热器由检测柜体内部温度的温湿度控制器来控制，当柜内温度低于30℃时就启动，基本上处于长期加热状态；而另一个加热器则由检测柜体外部温度的温度控制器启动，仅在冬季外部温度低于15℃时才启动。

由于两个加热器的启动条件不同，降低了其循环使用效率，也会导致汇控柜内局部温湿度不均，加热效果不佳。

目前，HGIS 汇控柜内在不同位置装有两个加热器。

两个加热器的启动条件不一样。

一个加热器长期启动，另一个只在特定条件下启动。

这种启动方式主要存在以下几点不足之处：（1）一个加热器长期启动，导致其损坏率增高。

另外一个加热器不常使用，导致难以判断其好坏；（2）两个加热器的安装位置不同，容易造成柜体内加热不均匀，加热器的利用效率不高；（3）单个加热器的长期启动，会导致加热器周围区域温度过高，尤其是加热器上面的铁盖，作业人员易误碰造成烫伤，同时线槽盖板和导线易被加热器长期局部加热导致融化变形，提高了设备的运行风险；还可能会引起汇控柜中的易燃物体如老鼠贴烧焦起火等，危及整个柜内的安全。

2 现有提高HGIS 汇控柜内加热器使用效率的方法
加热器对保持汇控柜内温湿度稳定具有非常重要的作用。

而目前各厂家的加热器布置及工作模式并不能高效、稳定地完成加热功能，因为加热器导致的汇控柜内各类问题也占用了继电保护专业大量的人力物力。

同时，不合理的布置方式及工作模式也极易造成作业人员烫伤和柜内元件的损坏，因此有必要研制一种新型的提高HGIS 汇控柜内加热器循环使用效率的方法。

就目前而言，电力系统内提高HGIS 汇控柜内加热器使用效率的方案主要有3种，如表1所示。

通过分析可知，这3种方案均不能从根本上解决目前汇控柜内加热器存在的问题。

3 提高HGIS 汇控柜内加热器使用效率的新方法
在此，针对提高GIS 汇控柜加热器使用效率提出3个新 方法。

（1）研制一套温湿度控制器控制系统，实现平滑控制，
表1 提高HGIS 汇控柜内加热器使用效率的方案
方案
优缺点
运维班组定期对加热器进行故障排查。

人员安排不便，额外加大班组成员工
作量。

研制一套全新的汇控柜加热器控制系统。

成本高，改动较大，柜内空间不一定满足要求，回路改动较大。

更换加热器的布局、降低加热器功率，
增加加热器数量。

加大工作班成员工作量，成本高。

最大程度上增强效率。

控制器由单位自主设计，回路简单。

但其安装施工复杂，不同厂家的汇控柜大小空间不一，安装不便。

整体上来说，其建设成本高，维护成本低，使用成本低。

（2）增加普通的时间继电器元件，实现自动控制，加热器定时自动切换。

这种方法回路改动较多，实施不便。

同时受额定电压的限制，继电器的选型不便。

（3）采用具有循环功能的时间继电器，实现两套加热器定时自动切换。

在原有功能基础上增加时间继电器控制回路，这种方法成本低，功能实现简单，而且占用空间小，适用于大多数汇控柜。

总结小组所得出的方案，组织运行、继保及检修班组相关技术人员对方案进行初步分析，从不同角度横向对比3种方案，按高、较高、中、低四级进行评估。

表2为对3种提高HGIS 汇控柜加热器使用效率的方案进行初步分析的结果。

表2 提高HGIS 汇控柜加热器使用效率方案及特点
评估指标方案①方案②方案③可靠性可靠性较高可靠性中可靠性高实施难度实施难度高实施难度较高实施难度低效果风险效果水平高安全风险中效果水平较高，安全风险高效果水平较高，安全风险低人工及设备成本人工成本高，设备成本高人工成本中，设备成本中人工成本低，设备成本低综合成本
成本高
成本中
成本低
结合上面的初步分析，联系该供电局专家组对上述方案进行了加权评估分析，评估结果如表3所示。

根据评估结果，最终采用方案3“采用具有循环功能的时间继电器”作为提高HGIS 汇控柜加热器使用效率的总体方案。

［摘 要］为减少变电站的占地面积和提高电网安全运行的可靠性，新型高压开关设备（HGIS ）的使用越来越广泛。

HGIS 汇控柜是整个变电站的控制中枢，是所有设备的二次回路的集合。

因此要确保其稳定运行，需要严格控制HGIS 汇控柜的温湿度。

本文以某站为例，对提高HGIS 汇控柜内加热器使用效率的方法进行分析讨论。

［关键词］HGIS 汇控柜；加热器；效率［中图分类号］TM73 ［文献标志码］B ［文章编号］1001–523X （2019）14–0089–02
Discussion on the Method of Improving the Use Efficiency of
Heater in HGIS Control Cabinet
Tang Ye
［Abstract ］In order to reduce the area occupied by substations and improve the reliability of safe operation of power grid, new high-voltage switchgear (HGIS) is used more and more widely. HGIS control cabinet is the control center of the whole substation and the collection of secondary circuits of all equipment. Therefore, to ensure its stable operation, it is necessary to strictly control the temperature and humidity of HGIS control cabinet. Based on this, this paper takes a station as an example to analyze and discuss the methods to improve the efficiency of the heater in HGIS sink control cabinet. ［Keywords ］HGIS sink control cabinet; heater; efficiency 基于提高HGIS汇控柜内加热器使用效率的方法讨论
汤 野
（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州 516001）
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Electric Power System Equipment
1 600 MW 锅炉的运行现状
600 MW 为某发电厂1号机组的额定负荷，而山西煤与济北混煤则为锅炉的设计煤种，然而实际入炉煤已经偏离设计和校核的煤种，煤质较差，大多为褐煤、劣质烟煤、贫煤的混合。

为了实现稳燃及燃尽的要求，以及降低锅炉NO X 的生成排放，在原设计中采用了浓淡分离燃烧的方法，但是在实际运行和对设计的分析中却发现存在以下几个问题。

1.1 燃煤品质较差
入炉煤发热量 15~18 MJ/kg ，挥发分 24%~26%，灰分 30%~43%。

对于锅炉的安全经济运行来说，劣质的入炉煤无疑带来了巨大的压力，NO X 排放浓度较高，水冷壁及燃烧器附近结渣、稳燃性差、燃烧效率较低等问题也变得更加严重[1]。

1.2 NO X 排放浓度很高
锅炉运行氧量和磨煤机一次风量由于锅炉燃煤品质差而比以前高。

550~800 mg/m 3约为烟气NO X 的排放浓度（5%NO 2、
6%O 2、标态、干基）
，最高达835 mg/m 3。

而重点地区所有火力发电机组 NO X 排放浓度标准根据《火电厂大气污染物排放标准》的规定要低于100 mg/m 3。

所以，针对燃煤品质较差的情况，为了降低NO X 的排放浓度，提高燃烧系统的性能，有必要对1号锅炉的燃烧系统进行改造。

2 燃烧系统问题分析
经过深入分析后发现，1号锅炉燃烧系统存在以下几个问题。

第一，煤粉浓淡分离由于采用弯头分离上浓下淡的 WR 燃烧器而效果不佳。

降低 NO X 的效果在燃烧初期一般，大量燃烧器周界风的进入也带来了不利的影响。

炉膛燃烧风包粉的
技术要求不能较好地通过采用上浓下淡的煤粉射流装置实现。

主燃烧区域内煤粉射流在炉膛旋转气流的作用下贴近水冷壁，这也造成了高温腐蚀和结渣的发生[2]。

第二，钝体分离及煤粉导流形式是原煤粉燃烧器喷嘴出口通常所采用的，钝体运行环境恶劣而使得使用寿命缩短，其更换时间为一年左右。

第三，在保护水冷壁时，原设计通过同心反切圆燃烧技术，一、二次风大夹角反向进入炉膛。

如果没有二次风射流在煤粉射流周围保护，按设计炉膛内气流逆时针旋转，水冷壁高温腐蚀将无法被有效防止。

水冷壁高温腐蚀不利于锅炉的低负荷不投油稳燃，违背了四角切圆燃烧的“邻角点燃”着火原理。

第四，喷嘴与壁面间隙在原 CE 摆动燃烧器技术设计中过大（12 mm ），漏风较大。

在一次风煤粉中又快速地混入油风室喷嘴出来的旋流风，给NO X 的降低也带来不利的影响。

第五，针对于降低NO X 的效果而言，原设计燃烧系统顶部两层燃尽风射流并不明显。

其反切动量和反切角度都较小，仅有一定反切动量而已[3]。

而主燃烧区域紧贴射流设置，对于炉膛消旋和降低NO X 的作用不明显。

3 燃烧系统低氮改造方案
以不改变热风温度、各级受热面大小、制粉系统等锅炉其他设备及运行参数，并尽量减少改造工作量为基础，本次锅炉燃烧系统改造工作经过详细地分析研究，主要包括以下几个部分。

（1）四层刚性大覆盖的 SOFA （分离式燃尽风）喷嘴装置布置在距离最上层燃烧器中心线约7m 的位置处。

摆动机构、
［摘 要］本文根据某600 MW 机组锅炉的运行状况，对燃烧系统存在的问题进行了分析，并提出了燃烧系统低氮改造措施。

锅炉低氮改造后，经试验验证，排放浓度降到280 mg/m 3，大幅降低了锅炉NO X 的排放量，锅炉热效率也有了相应的提升。

［关键词］600 MW ；锅炉；低氮；燃烧器［中图分类号］TM76 ［文献标志码］B ［文章编号］1001–523X （2019）14–0090–02
Analysis on the Effect of Low Nitrogen Combustion Reformation of 600 mw Boiler
Huang Shu-kai
［Abstract ］In order to further improve boiler thermal efficiency and protect the environment, this paper analyzes the problems existing in the combustion system based on the operating conditions of a 600 MW unit boiler, and proposes a low nitrogen reforming measure for the combustion system. After the low-nitrogen reformation of the boiler, the test has verified that the emission concentration has dropped to 280 mg/m 3, which has greatly reduced the discharge of boiler NOX, and the boiler thermal efficiency has also been improved accordingly.
［Keywords ］600 MW; boiler; low nitrogen; burner 600 MW锅炉燃烧效果低氮改造浅析
黄树凯
（湛江中粤能源有限公司，广东湛江 524000）
表3 评估结论表
项目加权系数
方案①方案②方案③可靠性1323实施难度0.8123效果0.9322人工及设备影响
0.6123成本0.5123总计
—
7.6
7.6
10.5
4 结语
综上所述，本文针对某220 kV 变电站HGIS 汇控柜加热器的使用效率进行分析，提出3种解决方案，并根据评估结果最终选定“采用具有循环功能的时间继电器”作为提高HGIS 汇控柜加热器使用效率的最终方案。

参考文献
[1] 庞瑾，汪晨，成兵，等.智能控温除湿机在室外GIS 汇控柜中的应用[J].农村电气化，2017（2）：
24.。