火電廠負(fù)荷供電故障機(jī)理分析與解決策略

劉增軍 賀立強(qiáng)

摘 要：在現(xiàn)代社會(huì)生活中，人們的生活與工作越來越離不開電力的支持，對(duì)供電的穩(wěn)定性和安全性也越來越關(guān)注。在火電廠中，由于負(fù)荷控制電源供電故障問題，很容易造成供電中斷的情況，嚴(yán)重影響了人們的正常生活，還會(huì)導(dǎo)致工廠停工，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文通過對(duì)電廠廠用電源供電故障機(jī)理的原因分析，通過模擬故障期間各數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，提出具體改造控制電源的手段，避免廠內(nèi)低電壓而導(dǎo)致控制電源失電的問題，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性，保證火電廠供電的安全供電水平全面提升。

關(guān)鍵詞：火電廠;供電故障;主要機(jī)理;解決策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.150

在火力發(fā)電廠中，由于供電機(jī)組的容量不斷增加，設(shè)備自動(dòng)化程度也在不斷提高，必須加強(qiáng)對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的有效控制，盡量避免事故的發(fā)生。由于機(jī)組廠用電源供電可靠性會(huì)直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定，特別是發(fā)電機(jī)組的保安電源失壓會(huì)造成廠內(nèi)重要輔機(jī)失電，機(jī)組停運(yùn)，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失。為了確保廠用系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，最主要的方法就是通過配備一路或多路備用電源，當(dāng)正常電源失壓后自動(dòng)切換至備用電源，以確保設(shè)備工作和控制電源供電的穩(wěn)定，如果電源切換失敗，將導(dǎo)致重要負(fù)荷失電引起機(jī)組跳閘，甚至設(shè)備損壞等嚴(yán)重的后果。

1 典型案例分析

某公司的主要廠用設(shè)備控制電源采取兩類0.4kV MCC電壓供電，分別是以下兩種：一種是沒有電源改造的MCC段供給，其主要的供電方式是MCC開關(guān)供電，通過MCC交流電源供電保證機(jī)組設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。另一種設(shè)備控制電源則是以改造過后的直流110V的供電。通過結(jié)合實(shí)際的故障案例，對(duì)這兩種控制電源的安全性和可靠性進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)策略[1]。

在夏季，由于突如其來雷暴天氣的影響，造成750kV云橫Ⅱ線路發(fā)生了三相短路，引起對(duì)側(cè)榆橫變電站差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，對(duì)側(cè)開關(guān)跳閘，同時(shí)發(fā)出“遠(yuǎn)方跳閘”指令，導(dǎo)致該公司云橫Ⅱ線開關(guān)跳閘（公司為雙回線），兩臺(tái)機(jī)組重要輔機(jī)跳閘。

通過事后對(duì)故障的主要原因進(jìn)行分析，能夠明確，由于750kV的線路受到雷擊的影響，產(chǎn)生三相短路的，使得750kV母線電壓短時(shí)間內(nèi)大幅度下降，造成廠用電壓異常降低，使得設(shè)備控制電壓大幅度降低，導(dǎo)致重要輔機(jī)跳閘。在此次事故后對(duì)故障錄波、數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行仿真模擬，開關(guān)接觸器及其控制電源均降幅度大，導(dǎo)致開關(guān)接觸器斷開造成設(shè)備停運(yùn)。

2 故障分析以及改造的思路

2.1 未改造過的MCC段馬達(dá)

沒有改造過的MCC段應(yīng)用低壓馬達(dá)綜合保護(hù)裝置。采用低壓馬達(dá)綜合保護(hù)的控制電源取用MCC動(dòng)力電源中兩相，在開關(guān)內(nèi)配置變壓器將380V的電源轉(zhuǎn)變?yōu)?20V和12V交流電，其中120V屬于接觸器控制電源，交流12V則為接觸器工作電源。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，0.4kV的母線電壓會(huì)減少一半，控制電源與設(shè)備低壓馬達(dá)綜合保護(hù)工作電源可能降至為原來的一半，導(dǎo)致運(yùn)行電源切換裝置在切換過程中受到影響，造成接觸器斷開，電機(jī)也無法正常運(yùn)行。因此設(shè)備的控制電源降低或失壓，依然對(duì)馬達(dá)的運(yùn)行會(huì)造成影響。

2.2 改造過的MCC段馬達(dá)

經(jīng)過改造之后的MCC段馬達(dá)，通過配置綜合保護(hù)繼電器，采用220V直流電源作為控制電源供電。220V直流供電取自廠內(nèi)直流系統(tǒng)，即使在廠用電電壓大幅度波動(dòng)時(shí)，保護(hù)繼電器不會(huì)因?yàn)樽陨淼姆e壓而造成接觸器跳的指令。只要確保廠用電壓及時(shí)恢復(fù)，接觸器就會(huì)立刻吸合，也就是說，即使母線出現(xiàn)是電的問題，也不會(huì)對(duì)馬達(dá)的運(yùn)行造成影響，能夠確?；痣姀S的穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

通過將兩種0.4kV MCC控制電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，突顯出220V直流做為馬達(dá)控制電源的優(yōu)勢(shì)性。

3 故障解決的具體策略

3.1 控制電源直流改造

通過采用未改造0.4kV母線的MCC段馬達(dá)，控制電源出現(xiàn)相應(yīng)跌落，跌落的深度會(huì)達(dá)到負(fù)荷最低的工作電壓，這樣就會(huì)導(dǎo)致主機(jī)系統(tǒng)有故障隱患。如重要輔機(jī)的油泵、發(fā)電機(jī)密封油泵等都在未改造的MCC段上。電壓大幅度波動(dòng)容易造成設(shè)備異常。但直流系統(tǒng)為MCC段各馬達(dá)控制電源時(shí)，不會(huì)受到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)負(fù)荷變化影響，也不會(huì)隨著晝夜變化、電站多樣化等因素造成電網(wǎng)電壓忽高忽低的問題，也不會(huì)因?yàn)榇笮驮O(shè)備的啟停產(chǎn)生的電磁、干擾、閃變、斜坡等各種異常情況的影響，能夠直接減少復(fù)雜電力系統(tǒng)中的直接雷和感應(yīng)雷對(duì)設(shè)備造成的損害，可以有效避免關(guān)鍵負(fù)荷跳閘及機(jī)組跳閘的問題。

220V的直流電源也能夠直接作為信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)以及自動(dòng)裝置等工作電源，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，及便出現(xiàn)了各種意外情況，例如交流母線失電，也可以為關(guān)鍵負(fù)荷提供短時(shí)間內(nèi)的供電，可以確保關(guān)鍵負(fù)荷與安全運(yùn)行的穩(wěn)定性和有效性。

3.2 變頻器增加低電壓穿越裝置改造

變頻器作為火力發(fā)電廠最重要的輔機(jī)設(shè)備，其自身的低壓穿越能力比較差，如果控制電源電壓跌落時(shí)，很容易導(dǎo)致變頻器閉鎖而無法運(yùn)行，為了能夠確?；痣姀S輔機(jī)變頻低電壓穿越技術(shù)順利實(shí)現(xiàn)必須要加強(qiáng)對(duì)電壓跌落期間變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行，所以在變頻器需要增加變頻器低電壓穿越裝置。此裝置通過利用電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)變頻器電源進(jìn)行改變，使得低電壓穿越裝置電源接入變頻器直流系統(tǒng)，做變頻器后備電源。出現(xiàn)低電壓時(shí)立即啟動(dòng)并且快速響應(yīng)，能夠穩(wěn)定提供直流電源，確保變頻器的正常運(yùn)行。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)火電廠負(fù)荷供電故障機(jī)理進(jìn)行分析，結(jié)合具體的案例，對(duì)750kV線路故障產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，明確了具體的解決策略，通過對(duì)實(shí)際電網(wǎng)線路故障的總結(jié)，判斷交、直流做為馬達(dá)控制電源的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)變頻器低電壓穿越期間的運(yùn)行方案進(jìn)行改進(jìn)，確保變頻器在電壓跌落時(shí)，能夠使得變頻器拖動(dòng)電機(jī)穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。通過低電壓穿越裝置在火電廠供電系統(tǒng)應(yīng)用能夠減少設(shè)備故障幾率。在低電壓期間快速的響應(yīng)特點(diǎn)，大大提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，避免造成供電中斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙新洲.關(guān)于火電廠汽輪機(jī)調(diào)速保護(hù)系統(tǒng)異常分析處理探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（05）：217.

[2]程廣濤，褚鳳東.火電廠鍋爐輔機(jī)設(shè)備檢修故障的排除分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（02）：168.

[3]馮宏剛.關(guān)于火力發(fā)電廠變壓器運(yùn)行故障的分析與處理探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（03）：182.