發(fā)電廠事故保安系統(tǒng)運(yùn)行分析

劉炯明

摘 要：火力發(fā)電廠大型機(jī)組交流事故保安負(fù)荷的概念，交流事故保安電源設(shè)置原則及方式進(jìn)行介紹，闡述了先廣泛采用的柴油發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)和功能，并結(jié)合作者所在單位的事故保安系統(tǒng)，詳細(xì)描述了其運(yùn)行方式及事故處理。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠事故 保安電源 柴油發(fā)電機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0215-02

對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，當(dāng)廠用的工作電源與備用的電源全部都消失的時(shí)候，尤其是在嚴(yán)重的事故狀態(tài)下，可以確保其安全停機(jī)，并且應(yīng)設(shè)置事故的保安電源，就可以滿(mǎn)足于事故保安符合的連續(xù)供電，而這樣就可以很好額保證了發(fā)電機(jī)組與主要的輔機(jī)得到安全停機(jī)。其中，單元機(jī)組的交流事故保安電源則是采用快速自啟動(dòng)的柴油機(jī)組，是由柴油機(jī)與交流同步的發(fā)電機(jī)組成的，其不受到電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)所影響，且可靠性較高。

1 事故保安電源介紹

1.1 事故保安負(fù)荷分類(lèi)

（1）直流保安負(fù)荷，由蓄電池組供電，如汽輪機(jī)的直流潤(rùn)滑油泵等。

（2）交流保安負(fù)荷，平時(shí)由交流廠用電供電，失去廠用電源時(shí)，交流保安電源（一般采用快速自啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)）應(yīng)自動(dòng)投入供電，如盤(pán)車(chē)電機(jī)，交流油泵等。

1.2 大型機(jī)組交流事故保安電源原則

（1）獨(dú)立性強(qiáng)。此電源和機(jī)組以及其電廠用的系統(tǒng)保持相對(duì)的獨(dú)立并且不受到相互的干擾。因此，保安電源投入條件必須只用于保安母線段的失電。（2）可靠性高。此電源的設(shè)備以及配電故障幾率較低，投入成功率較高。（3）電能質(zhì)量滿(mǎn)足要求。設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)與負(fù)荷啟動(dòng)情況下的電壓，其頻率都可以滿(mǎn)足電廠用電的要求。（4）維護(hù)的工作量小，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益好。電源在投入使用后，其維護(hù)工作量比較小，避免了多次的重復(fù)投資。

2 柴油發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)和功能

2.1 柴油發(fā)電機(jī)組可靠性分析

《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL5000-2000）的第l3.3.17條規(guī)定：“交流保安電源宜采用快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組”。目前電廠中應(yīng)用廣泛的一種交流事故保安電源方式是專(zhuān)用柴油發(fā)電機(jī)組，國(guó)內(nèi)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的或是正在安裝和正在設(shè)計(jì)中300 MW及以上的機(jī)組交流保安電源基本上都是這種方式。一般，300 MW機(jī)組，一機(jī)配一套500 kW左右的柴油發(fā)電機(jī)組，600 MW機(jī)組，一機(jī)配一套800～1200的柴油發(fā)電機(jī)組。這種保安電源設(shè)置方式最大優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行的時(shí)候外界電網(wǎng)不能夠干擾，獨(dú)立性較強(qiáng)，這樣不論什么情況導(dǎo)致的停機(jī)事故，機(jī)組安全都可以得到保證。

2.2 柴油發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)

（1）柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行不受電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，是獨(dú)立的可靠電源，啟動(dòng)迅速，可滿(mǎn)足發(fā)電廠中允許短時(shí)間斷供電的交流事故保安負(fù)荷的要求。（2）柴油發(fā)電機(jī)組的制造容量有許多等級(jí)，可根據(jù)需要選擇和配置合適的設(shè)備容量。（3）柴油發(fā)電機(jī)組可長(zhǎng)期運(yùn)行，滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間事故停電的供電要求。（4）柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，輔助設(shè)備較為簡(jiǎn)單，熱效率較高，經(jīng)濟(jì)性較好。

2.3 柴油發(fā)電機(jī)組的功能

（1）自起動(dòng)功能。

柴油發(fā)電機(jī)組保證在火電廠的全廠停電事故中，快速自起動(dòng)帶載運(yùn)行。

（2）帶負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行功能。

在負(fù)載容量不低于10%時(shí)，允許長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓滿(mǎn)足負(fù)荷需求。

（4）控制功能。

柴油發(fā)電機(jī)組屬于無(wú)人值守電站，控制系統(tǒng)具有下列功能：①保安段母線電壓自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)。②自動(dòng)程序起動(dòng)。③柴油發(fā)電機(jī)與保安段正常電源同期并網(wǎng)功能，保安段工作和備用電源同期檢測(cè)切換功能。④運(yùn)行狀態(tài)的柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)視、報(bào)警、保護(hù)。⑤主電源恢復(fù)后遠(yuǎn)方控制停機(jī)。

（5）模擬試驗(yàn)功能。

柴油發(fā)電機(jī)組在備用狀態(tài)時(shí)，模擬保安段母線電壓低至25%Ue或失壓狀態(tài)，能夠按設(shè)定時(shí)間快速自起動(dòng)運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中不切換負(fù)荷。但在試驗(yàn)過(guò)程中保安段實(shí)際電壓降低至25%時(shí)能夠快速切換帶負(fù)荷。

2.4 柴油發(fā)電機(jī)的接線原則

（1）柴油發(fā)電機(jī)組與汽輪發(fā)電機(jī)組成對(duì)應(yīng)性配置。300 MW及以上機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配置一套柴油發(fā)電機(jī)組。（2）交流事故保安電源的電壓及中性點(diǎn)接地方式與低壓廠用工作電源系統(tǒng)一致。一般每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一個(gè)事故保安母線段，為單母線接線。當(dāng)事故保安負(fù)荷具有互為備用的Ⅰ類(lèi)電動(dòng)機(jī)時(shí)，保安段應(yīng)采用與低壓廠用工作母線相應(yīng)的接線方式，這樣一般300 MW及以上機(jī)組每臺(tái)設(shè)置事故保安母線A、B段，每臺(tái)機(jī)組的交流事故保安負(fù)荷應(yīng)由本機(jī)組的保安母線段集中供電。（3）交流事故保安母線段除了由柴油發(fā)電機(jī)組取得電源外，必須由廠用電取得正常工作電源，供給機(jī)組正常運(yùn)行情況下接在事故保安母線段上的負(fù)荷用電。（4）在機(jī)組發(fā)生事故停機(jī)后，接線應(yīng)具有能盡快從正常廠用電源切換到柴油發(fā)電機(jī)供電的裝置。（5）柴油發(fā)電機(jī)組的電氣接線應(yīng)能保證機(jī)組在緊急事故狀態(tài)下快速自啟動(dòng)，并能適應(yīng)無(wú)人值班的運(yùn)行方式。

3 事故保安系統(tǒng)運(yùn)行及主備電源連鎖

3.1 事故保安系統(tǒng)運(yùn)行方式

（1）柴油機(jī)啟動(dòng)方式開(kāi)關(guān)在“自動(dòng)”狀態(tài)。（2）每臺(tái)機(jī)組設(shè)兩段事故保安MCC母線，每段各有兩個(gè)工作電源供電（一路來(lái)自鍋爐400VPC母線、一路來(lái)自汽機(jī)400VPC母線）。正?？扇我膺x擇一路為“主用”電源，則另外一路自動(dòng)被設(shè)為“備用”電源。（3）若“主用”電源失電，則“備用”電源自動(dòng)變?yōu)椤爸饔谩彪娫?，保證事故保安MCC母線供電。（4）當(dāng)任一段保安MCC母線上兩個(gè)工作電源都消失，保安MCC母線電壓失壓，經(jīng)3～5 s延時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)，合柴油發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)，同時(shí)聯(lián)鎖保安段保安電源開(kāi)關(guān)合閘，柴油發(fā)電機(jī)組開(kāi)始向失電保安MCC母線供電。（5）當(dāng)保安段工作電源恢復(fù)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組接到由集控室DCS發(fā)出的恢復(fù)供電命令后自動(dòng)進(jìn)行電源切換，即由柴油發(fā)電機(jī)組的同期裝置自動(dòng)將本機(jī)的頻率和電壓調(diào)整到與該保安段“主用”電源一致后，自動(dòng)合上該保安段“主用”電源開(kāi)關(guān)，跳開(kāi)保安段保安電源開(kāi)關(guān)，手動(dòng)停柴油發(fā)電機(jī)組。

3.2 主用電源和備用電源的連鎖

（1）在正常情況下，各應(yīng)置于“自動(dòng)”位置，若兩路電源均正常，可任意選擇一路為“主用”電源，則另外一路自動(dòng)被設(shè)為“備用”電源。

（2）當(dāng)某路電源不正常時(shí)，該路電源不能被設(shè)為“主用”電源，余下一路正常電源自動(dòng)為“主用”電源。

（3）若被選為“主用”電源失電，則“備用”電源自動(dòng)變?yōu)椤爸饔谩彪娫础?/p>

（4）“主用”電源正常時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)合上“主用”電源斷路器，向負(fù)荷供電。

（5）若兩路電源均正常，且“主用”電源正在向負(fù)載供電期間，需“備用”電源向負(fù)載供電，應(yīng)首先將原“備用”電源手動(dòng)設(shè)為“主用”，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)兩路電源的同步狀態(tài)，一旦到達(dá)同步，原“備用”電源開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘，與原“主用”電源同時(shí)向負(fù)載供電，經(jīng)延時(shí)后自動(dòng)斷開(kāi)原“主用”電源開(kāi)關(guān)，僅由新的“主用”電源供電。

下面以大唐虎山電廠為例，介紹事故保安電源的運(yùn)行方式及異常處理。

（1）保安段正常運(yùn)行方式。

保安MCCA段正常由汽機(jī)PCB段供電，鍋爐PCA段作為備用電源，柴油機(jī)作為保安電源。

保安MCCB段正常由汽機(jī)PCA段供電，鍋爐PCB段作為備用電源，柴油機(jī)作為保安電源

（2）保安段異常運(yùn)行方式。

1）當(dāng)保安段母線失壓時(shí)，跳開(kāi)工作進(jìn)線開(kāi)關(guān)，如果備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)有電壓且進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)未動(dòng)作，則投入備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)；如果備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)沒(méi)有電壓且進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)未動(dòng)作，則DCS向柴油機(jī)發(fā)切換指令。2）當(dāng)備用電源投入保安母線仍無(wú)電壓時(shí)，則跳開(kāi)備用電源開(kāi)關(guān)，如果備用電源開(kāi)關(guān)保護(hù)未動(dòng)作，則DCS向柴油機(jī)發(fā)切換指令。3）控制室設(shè)“緊急啟動(dòng)”按鈕，可直接切換保安段電源。當(dāng)“緊急啟動(dòng)”按鈕按下，同時(shí)跳開(kāi)工作進(jìn)線、備用進(jìn)線，并向柴油機(jī)發(fā)切換指令。4）保安段柴油機(jī)電源自投順序：①當(dāng)保安任意一段失電時(shí)，先啟動(dòng)柴油機(jī)，合發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)，再投入保安電源饋線開(kāi)關(guān)。②當(dāng)保安A、B段失電時(shí)，先啟動(dòng)柴油機(jī)，合發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)，先投入保安A段電源饋線開(kāi)關(guān)，經(jīng)延時(shí)再投入保安B段饋線開(kāi)關(guān)。③當(dāng)工作電源或備用電源正常后，可由DCS向柴油機(jī)發(fā)工作電源或備用電源恢復(fù)供電指令。④當(dāng)工作電源正常后，由DCS畫(huà)面發(fā)工作進(jìn)線開(kāi)關(guān)恢復(fù)供電指令，柴油機(jī)自動(dòng)檢測(cè)同期后合入工作電源開(kāi)關(guān)，然后跳開(kāi)柴油機(jī)開(kāi)關(guān)，柴油機(jī)空載運(yùn)行。⑤當(dāng)備用電源正常后，由DCS畫(huà)面發(fā)備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)恢復(fù)供電指令，柴油機(jī)自動(dòng)檢測(cè)同期后合入備用電源開(kāi)關(guān)，然后跳開(kāi)柴油機(jī)開(kāi)關(guān)，柴油機(jī)空載運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

保安電源系統(tǒng)的可靠性關(guān)系到機(jī)組的安全停機(jī)因此為了確保供電獨(dú)立性與可靠性，電廠必須設(shè)置保安電源，鑒于專(zhuān)用柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性及獨(dú)立性均好于外接電源，所以其接線方式宜采用專(zhuān)用柴油發(fā)電機(jī)組。另外，雖然此種接線方式有顯著的優(yōu)點(diǎn)，但還應(yīng)該結(jié)合工程具體情況，根據(jù)所選用柴油發(fā)電機(jī)組性能指標(biāo)與質(zhì)量要求，合理地配置柴油發(fā)電機(jī)組，以確保保安電源接線方式和其供電的可靠性。

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