柴油發(fā)電機控制回路的改進

甘園林，李京

（北京京豐燃氣發(fā)電有限責任公司，北京 100074）

柴油發(fā)電機控制回路的改進

甘園林，李京

（北京京豐燃氣發(fā)電有限責任公司，北京 100074）

柴油發(fā)電機在廠用電系統(tǒng)中扮演著極為重要的角色，為檢驗柴油發(fā)電機啟動性能的可靠性，需要定期做空載啟動和帶載啟動試驗。針對柴油發(fā)電機空載啟動試驗中出現(xiàn)的非同期合閘事故，發(fā)現(xiàn)了其控制回路中相關開關接點設計存在的問題并提出了更改方案。

柴油發(fā)電機；控制回路；非同期合閘；二次回路；空載啟動

0 引言

柴油發(fā)電機是一種小型發(fā)電設備，是以柴油等為燃料，以柴油機為原動機，帶動發(fā)電機發(fā)電的動力機械。整套柴油發(fā)電機組一般由柴油機、發(fā)電機、控制箱、燃油箱、啟動和控制用蓄電瓶、保護裝置及應急柜等部件組成。

在發(fā)電廠中，柴油發(fā)電機用作事故保安段的備用電源，機組運行中發(fā)生廠用電中斷（包括備用廠用電源自投不成功）事故時，可保證機組安全停用。

1 柴油發(fā)電機在電氣系統(tǒng)中的位置及作用

保安段的各個饋線都是廠內重要負荷，這些負荷是機組安全運行的重要保障（如發(fā)電機潤滑油泵電動機電源），因此，保安段是全廠唯一不能停電的動力電源段。

保安段設計有3個電源，柴油發(fā)電機是3個電源之一。圖1所示的保安段簡化電氣系統(tǒng)圖中，保安段運行方式是單母線運行，3個電源開關分別是205開關、206開關和柴油發(fā)電機出口200開關。其中205開關、206開關是由廠用380V PC段（運行方式是單母線分段運行）A，B兩段分別引至保安段提供電源，200開關則由柴油發(fā)電機提供電源。

為確保在廠用電全部失去的情況下發(fā)電機也能安全停機，保安段母線不能停電。當205開關、206開關都停電時，柴油發(fā)電機必須能夠快速啟動并升壓至380 V，合入200開關，給保安段送電并帶載運行。

保安段進線開關205，206的電源來自同一個廠用變壓器，它們是同源的；200開關電源來自柴油發(fā)電機，與這2個開關不同源。正常運行時，保安段電源由這2個開關中的一個提供，2個開關互為備用，柴油發(fā)電機及其出口200開關長期處于熱備狀態(tài)。

圖1 保安段簡化電氣系統(tǒng)圖

200開關控制回路內無同期檢測的回路設計，所以任何運行方式下200開關不能與205開關或206開關同時合入，否則將會導致非同期電源并列運行，而非同期并列運行會對柴油發(fā)電機、開關設備和保安段的各重要負荷造成嚴重不良影響。

為了避免出現(xiàn)非同期合閘的現(xiàn)象，可將保安段電源開關205和206輔助接點引至柴油發(fā)電機啟動控制回路中，在確定2個開關都斷開后才允許啟動柴油發(fā)電機。

為檢驗柴油發(fā)電機的可用性，需定期對柴油發(fā)電機進行啟動試驗，試驗項目包含空載試驗和帶載試驗?？蛰d試驗為：啟動柴油發(fā)電機，使柴油發(fā)電機電壓升至380V工作電壓，200開關斷開，只讓柴油發(fā)電機空載運行，觀察柴油發(fā)電機的啟動過程是否正常，機端電壓上升是否正常及能否達到工作電壓。帶載試驗為：發(fā)電機啟動后，自動升壓，自動合入200開關，由柴油發(fā)電機帶保安段負載運行，檢查柴油發(fā)電機及保安段負載的運行是否正常。

2 柴油發(fā)電機及其出口開關控制回路存在的問題

在某電廠的一次柴油發(fā)電機空載啟動試驗中，柴油發(fā)電機出口200開關誤合，造成非同期合閘事故。事故處理過程中，發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機出口開關控制回路存在問題，現(xiàn)場控制回路二次原理圖如圖2所示。依照圖2的設計思路，分散控制系統(tǒng)（DCS）／就地啟動柴油發(fā)電機的條件是保安PC段2個進線電源開關都在斷開位置。

圖2 柴油發(fā)電機現(xiàn)場控制回路原理圖

經現(xiàn)場檢查，實際接線中，就地啟動柴油發(fā)電機未經過保安PC段2個進線開關閉鎖。實際接線情況如圖3所示（虛線為與設計圖不同之處），虛線部分表示：柴油發(fā)電機啟動按鈕直接接至開關控制回路公共端，未經過閉鎖。

因為遠方DCS不具備啟動柴油發(fā)電機的條件，所以在柴油發(fā)電機啟動試驗中，只能就地啟動柴油發(fā)電機。

圖3 柴油發(fā)電機控制回路實際接線

從圖4所示的原理圖中可發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)非同期合閘的原因為：柴油發(fā)電機啟動后，只要發(fā)電機出口電壓建立，即具備合200開關的條件。同時，從圖4還可以看出，柴發(fā)電油機控制回路也設計了檢同期回路，但現(xiàn)場并沒有投入，原因是：只要保證2個進線開關閉鎖有效，不會出現(xiàn)非同期運行的情況，可以不投入檢同期裝置。

圖2和圖4設計的合理性分析。

（1）圖2中，原設計不論遠方還是就地，啟動柴油發(fā)電機必須保證2個保安段進線開關在分閘位置。此設計雖然合理，但在正常運行方式下，不能滿足柴油發(fā)電機定期做啟動試驗的需要。因為在正常運行方式下，保安段的205，206開關一定是一分一合，啟柴油發(fā)電機回路不滿足條件。

圖4 柴油發(fā)電機廠家控制回路原理圖

（2）圖4中，保安段2個進線開關位置輔助接點設計在柴油發(fā)電機出口開關的“自動合閘”回路中，而在柴油發(fā)電機啟動回路中沒有設計閉鎖。這個設計也合理，不論柴油發(fā)電機啟動與否，出口開關合閘的條件是必須判斷保安段2個進線開關的位置。

圖2、圖4的設計都合理，但圖4的設計顯然更好。原因為：在保安段2個進線開關一個帶保安段、一個熱備的正常運行方式下，可以滿足柴油發(fā)電機定期做空載啟動試驗的要求；不論柴油發(fā)電機啟動與否，柴油發(fā)電機開關都不滿足合閘條件，必須判斷保安段2個進線開關的位置。

值得注意的是，200開關自動合閘回路上串有柴油發(fā)電機出口電壓繼電器的接點，即當柴油發(fā)電機出口電壓達到繼電器定值后，才能使200開關合閘。這也保證了柴油發(fā)電機充當保安段電源時，能夠提供足夠高的電壓供保安段負荷正常運行。

按照圖2的設計，柴油發(fā)電機啟動后，達到一定電壓合入200開關后，出現(xiàn)異常時無法斷開200開關，因為此時開關的合閘條件滿足，即使手動斷開，開關會再次合入。此時只能立即停止柴油發(fā)電機，但停機是一個緩慢的過程，存在電壓繼電器的返回值，柴油發(fā)電機出口電壓緩慢下降到返回值以下的過程中開關的合閘條件一直滿足，不能立即使柴油發(fā)電機系統(tǒng)脫離保安段。

但如果按圖4設計，不論遠方還是就地啟動柴油發(fā)電機，只要閉鎖接點存在，200開關就沒有條件合閘，很好地避免了同期合閘的可能性，比圖2的設計更加可靠。

3 二次回路接線更改方案

現(xiàn)場實際二次回路接線中，保安段2個進線開關閉鎖接點與遠方合閘位置串聯(lián)接入柴油發(fā)電機啟動回路中，如圖4中虛線部分所示。

按照以上分析，二次回路應更改為：閉鎖接點接入開關的合閘回路中；保留原來就地啟動柴油發(fā)電機按鈕接線方式；同時，可取消原DCS邏輯中205，206開關接點的閉鎖邏輯，使DCS邏輯得到簡化。

二次回路改接線解決了以下問題。

（1）滿足機組運行時可以進行柴油發(fā)電機定期做空載啟動試驗的需求。

（2）解決機組運行時只能就地啟動柴油發(fā)電機的問題。

（3）解除機組運行時柴油發(fā)電機空載啟動試驗存在非同期合閘的風險。

4 結束語

二次回路檢查工作繁多、復雜，因此，不僅要注意二次回路接線的檢查，更應重視二次回路設計合理性的分析。

（1）保安段2個進線開關接點閉鎖的接入位置應考慮全面并正確選擇。

（2）柴油發(fā)電機啟動后再停機是一個緩慢過程，應考慮到出口電壓繼電器返回值對開關合閘回路的影響。

（本文責編：劉芳）

TM 611.22

B

1674-1951（2015）08-0049-03

甘園林（1988—），女，北京人，繼電保護高級工，從事發(fā)電廠電氣二次系統(tǒng)、繼電保護及安全自動裝置設備維護方面的工作（E-mail：13511062479＠163.com）。

2015-03-31；

2015-08-09

李京（1984—），男，北京人，繼電保護中級工，從事發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)、電氣二次系統(tǒng)設備維護方面工作（E-mail：13581611468＠139.com）。