勝利發(fā)電廠一期保安電源可靠性分析及改進(jìn)建議

華登軍 張淑華 侯方寶

摘要：當(dāng)發(fā)電機(jī)組故障停機(jī)，且電網(wǎng)外部備用電源消失也故障時(shí)，廠用電供給的輔機(jī)會(huì)失去電源而停運(yùn)，從而造成發(fā)電機(jī)大軸彎曲、鍋爐爆管、汽輪機(jī)軸變形等事故。為了保證機(jī)組在上述情況下能夠安全停機(jī)，要求200MW及以上機(jī)組都要設(shè)置保安電源，在上述故障情況下，能夠立即啟動(dòng)向停機(jī)必要的輔機(jī)供電，從而保證機(jī)組安全。一般都采用快速啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)作為保安電源。

關(guān)鍵詞：保安電源;雙電源切換裝置;柴油發(fā)電機(jī)

1 引言

當(dāng)發(fā)電機(jī)廠用電失電，且備用電源切換失敗，為保證重要設(shè)備的安全可靠的運(yùn)行，保安電源應(yīng)自動(dòng)及時(shí)投入供電。一般火力發(fā)電廠的保安電源設(shè)置在發(fā)電廠的低壓配電系統(tǒng)（0.4kV）中，保安電源作為保護(hù)重要設(shè)備的最后防線，至關(guān)重要。保安電源的選擇決定著整個(gè)保安電源系統(tǒng)的可靠性。保安電源的選擇是多樣的，起動(dòng)和切換方式各異，一般以快速起動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ)，因機(jī)組容量、接線方式等的不同，結(jié)合各電廠的實(shí)際情況，又有一些差別，這些差別導(dǎo)致了保安電源的可靠性和靈活性的差異。

2 勝利發(fā)電廠保安電源接線方式

通常，火力發(fā)電廠的機(jī)組都設(shè)置交流保安電源。交流保安電源一般采用快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，受外界因素干擾的幾率最小，這也正是柴油發(fā)電機(jī)作為發(fā)電廠保安電源而被廣泛選用的主要原因。由于保安段所帶負(fù)荷均為保機(jī)組安全運(yùn)行和保主要設(shè)備的重要負(fù)荷，一般需要全部投入。保安段電源一般都采用單母線接線。

以下列舉勝利發(fā)電廠一、二期保安系統(tǒng)接線。

圖1是一期保安電源接線，從圖上可以看出，1、2號機(jī)組保安電源均采用單母線接線，其中保安Ⅰ段的工作電源取自本機(jī)組400V工作段母線，柴油發(fā)電機(jī)做備用電源，保安Ⅱ段的工作電源取自本機(jī)組400V工作段母線，備用電源是取自保安Ⅰ段。

很明顯這種接線可靠性較差，對于保安Ⅰ段而言，工作電源開關(guān)誤掉閘（即使不是本機(jī)組掉機(jī)），也會(huì)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。且一旦保安Ⅰ段失電，保安Ⅱ段也就沒有了備用電源。

圖2采用了保安變壓器、柴油發(fā)電機(jī)和備用PC段 供電的方式為保安段PC 供電，其中柴油發(fā)電機(jī)和保安變電源作為備用。顯然，單臺變壓器供電的可靠性，要比還帶有其它多種負(fù)荷的機(jī)組PC供電的可靠性高，這一方案提高了保安段PC 正常供電的可靠性。

3 柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)方式

一期柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急系統(tǒng)選擇有“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種方式。正常時(shí)，應(yīng)急系統(tǒng)控制選擇開關(guān)在“自動(dòng)”位置，保安段BZT裝置投入，當(dāng)在保安Ⅰ段母線失電后，柴油發(fā)電機(jī)組才啟動(dòng)投入運(yùn)行。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)自投不成功時(shí)，應(yīng)立即將應(yīng)急系統(tǒng)切換至“手動(dòng)”位置，就地手動(dòng)操作。

二期柴油發(fā)電機(jī)的應(yīng)急啟動(dòng)，當(dāng)?shù)谝粋溆秒娫幢０沧兦袚Q不成功，保安電源段失電后，方啟動(dòng)第二備用電源柴油發(fā)電機(jī)組。

4 改進(jìn)方案分析

很明顯一期保安電源存在缺點(diǎn)，一期投產(chǎn)較早，早起設(shè)計(jì)過于考慮經(jīng)濟(jì)型，且一期柴油發(fā)電機(jī)檢測到保安段失電直至啟動(dòng)帶負(fù)荷至少60s以上，可靠性較低。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，最少投資的情況下，提出以下改進(jìn)建議，接線圖如圖3。

考慮到加裝一臺保安變，投資過大，從經(jīng)濟(jì)型考慮，保安Ⅰ、Ⅱ段各增設(shè)一路第一備用電源，通過加裝一套雙電源切換裝置ATS實(shí)現(xiàn)工作電源與第一備用電源的切換，當(dāng)切換失敗或兩路電源都失電時(shí)，在啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。雖然此種接線低壓廠用工作變壓器和低壓廠用備用變壓器的容量需要增大，但前期一期低壓廠用工作變壓器和低壓廠用備用變壓器已經(jīng)進(jìn)行了增容改造，沒必要增加一臺保安變壓器的投資。

另外柴油發(fā)電機(jī)作為第二備用電源，改為同時(shí)給保安Ⅰ、Ⅱ段做備用電源。任何一段失電都啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。

此種改造較好地解決了非機(jī)組失去廠用電時(shí)柴油發(fā)電機(jī)的不必要啟動(dòng)，通過增加備用工作進(jìn)線，在非機(jī)組失電時(shí)兩個(gè)工作電源互相切換，使保安電源的可靠性和靈活性大大提高。

柴油發(fā)電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間：第一是柴油發(fā)電機(jī)本身的啟動(dòng)時(shí)間，指柴油機(jī)接到啟動(dòng)指令后，到完全建立穩(wěn)定的電壓之間的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間是由柴油機(jī)本身的性能和柴油機(jī)的控制系統(tǒng)所決定的;第二是指在保安段母線失電后，柴油發(fā)電機(jī)接到起動(dòng)信號到起動(dòng)成功，然后完成帶負(fù)荷到穩(wěn)定運(yùn)行的過程。一般發(fā)電廠柴油發(fā)電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間要求小于15S，一期柴油發(fā)電機(jī)實(shí)際應(yīng)用中基本在50S左右。以上改造方案一定程度上彌補(bǔ)了一期柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過長的補(bǔ)足。

5 結(jié)論

保安電源系統(tǒng)的可靠性關(guān)系到機(jī)組的安全停機(jī)，需要從保安電源系統(tǒng)的接線方式、柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)與切換方式加以優(yōu)化改進(jìn)，定期進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)試驗(yàn)，以上方案的實(shí)施能夠提高電廠發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]電氣工業(yè)部機(jī)械局編。火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)手冊。北京：中國電力出版社。1998

[2]軍奇主編。柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)用技術(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社。2006

（作者單位：勝利發(fā)電廠一期運(yùn)行部）