發(fā)電廠事故保安系統(tǒng)運行分析

劉炯明

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

關鍵詞：發(fā)電廠事故 保安電源 柴油發(fā)電機

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0215-02

對于大容量發(fā)電機組來說，當廠用的工作電源與備用的電源全部都消失的時候，尤其是在嚴重的事故狀態(tài)下，可以確保其安全停機，并且應設置事故的保安電源，就可以滿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)電機組與主要的輔機得到安全停機。其中，單元機組的交流事故保安電源則是采用快速自啟動的柴油機組，是由柴油機與交流同步的發(fā)電機組成的，其不受到電力系統(tǒng)運行狀態(tài)所影響，且可靠性較高。

1 事故保安電源介紹

1.1 事故保安負荷分類

（1）直流保安負荷，由蓄電池組供電，如汽輪機的直流潤滑油泵等。

（2）交流保安負荷，平時由交流廠用電供電，失去廠用電源時，交流保安電源（一般采用快速自啟動的柴油發(fā)電機）應自動投入供電，如盤車電機，交流油泵等。

1.2 大型機組交流事故保安電源原則

（1）獨立性強。此電源和機組以及其電廠用的系統(tǒng)保持相對的獨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)量滿足要求。設備在正常運行狀態(tài)與負荷啟動情況下的電壓，其頻率都可以滿足電廠用電的要求。（4）維護的工作量小，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益好。電源在投入使用后，其維護工作量比較小，避免了多次的重復投資。

2 柴油發(fā)電機組的特點和功能

2.1 柴油發(fā)電機組可靠性分析

《火力發(fā)電廠設計技術規(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的柴油發(fā)電機組”。目前電廠中應用廣泛的一種交流事故保安電源方式是專用柴油發(fā)電機組，國內(nèi)已經(jīng)運轉(zhuǎn)的或是正在安裝和正在設計中300 MW及以上的機組交流保安電源基本上都是這種方式。一般，300 MW機組，一機配一套500 kW左右的柴油發(fā)電機組，600 MW機組，一機配一套800～1200的柴油發(fā)電機組。這種保安電源設置方式最大優(yōu)點是運行的時候外界電網(wǎng)不能夠干擾，獨立性較強，這樣不論什么情況導致的停機事故，機組安全都可以得到保證。

2.2 柴油發(fā)電機組的特點

（1）柴油發(fā)電機組的運行不受電力系統(tǒng)運行的影響，是獨立的可靠電源，啟動迅速，可滿足發(fā)電廠中允許短時間斷供電的交流事故保安負荷的要求。（2）柴油發(fā)電機組的制造容量有許多等級，可根據(jù)需要選擇和配置合適的設備容量。（3）柴油發(fā)電機組可長期運行，滿足長時間事故停電的供電要求。（4）柴油發(fā)電機組結構緊湊，輔助設備較為簡單，熱效率較高，經(jīng)濟性較好。

2.3 柴油發(fā)電機組的功能

（1）自起動功能。

柴油發(fā)電機組保證在火電廠的全廠停電事故中，快速自起動帶載運行。

（2）帶負載穩(wěn)定運行功能。

在負載容量不低于10%時，允許長期穩(wěn)定運行。

（3）自動調(diào)節(jié)功能。

自動調(diào)節(jié)電壓滿足負荷需求。

（4）控制功能。

柴油發(fā)電機組屬于無人值守電站，控制系統(tǒng)具有下列功能：①保安段母線電壓自動連續(xù)監(jiān)測。②自動程序起動。③柴油發(fā)電機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切換功能。④運行狀態(tài)的柴油發(fā)電機組自動檢測、監(jiān)視、報警、保護。⑤主電源恢復后遠方控制停機。

（5）模擬試驗功能。

柴油發(fā)電機組在備用狀態(tài)時，模擬保安段母線電壓低至25%Ue或失壓狀態(tài)，能夠按設定時間快速自起動運行試驗，試驗中不切換負荷。但在試驗過程中保安段實際電壓降低至25%時能夠快速切換帶負荷。

2.4 柴油發(fā)電機的接線原則

（1）柴油發(fā)電機組與汽輪發(fā)電機組成對應性配置。300 MW及以上機組，每臺機組配置一套柴油發(fā)電機組。（2）交流事故保安電源的電壓及中性點接地方式與低壓廠用工作電源系統(tǒng)一致。一般每臺機組設置一個事故保安母線段，為單母線接線。當事故保安負荷具有互為備用的Ⅰ類電動機時，保安段應采用與低壓廠用工作母線相應的接線方式，這樣一般300 MW及以上機組每臺設置事故保安母線A、B段，每臺機組的交流事故保安負荷應由本機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)電機組取得電源外，必須由廠用電取得正常工作電源，供給機組正常運行情況下接在事故保安母線段上的負荷用電。（4）在機組發(fā)生事故停機后，接線應具有能盡快從正常廠用電源切換到柴油發(fā)電機供電的裝置。（5）柴油發(fā)電機組的電氣接線應能保證機組在緊急事故狀態(tài)下快速自啟動，并能適應無人值班的運行方式。

3 事故保安系統(tǒng)運行及主備電源連鎖

3.1 事故保安系統(tǒng)運行方式

（1）柴油機啟動方式開關在“自動”狀態(tài)。（2）每臺機組設兩段事故保安MCC母線，每段各有兩個工作電源供電（一路來自鍋爐400VPC母線、一路來自汽機400VPC母線）。正常可任意選擇一路為“主用”電源，則另外一路自動被設為“備用”電源。（3）若“主用”電源失電，則“備用”電源自動變?yōu)椤爸饔谩彪娫矗ＷC事故保安MCC母線供電。（4）當任一段保安MCC母線上兩個工作電源都消失，保安MCC母線電壓失壓，經(jīng)3～5 s延時，柴油發(fā)電機組自動啟動，合柴油發(fā)電機出口開關，同時聯(lián)鎖保安段保安電源開關合閘，柴油發(fā)電機組開始向失電保安MCC母線供電。（5）當保安段工作電源恢復時，柴油發(fā)電機組接到由集控室DCS發(fā)出的恢復供電命令后自動進行電源切換，即由柴油發(fā)電機組的同期裝置自動將本機的頻率和電壓調(diào)整到與該保安段“主用”電源一致后，自動合上該保安段“主用”電源開關，跳開保安段保安電源開關，手動停柴油發(fā)電機組。

3.2 主用電源和備用電源的連鎖

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

（2）當某路電源不正常時，該路電源不能被設為“主用”電源，余下一路正常電源自動為“主用”電源。

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

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

（5）若兩路電源均正常，且“主用”電源正在向負載供電期間，需“備用”電源向負載供電，應首先將原“備用”電源手動設為“主用”，系統(tǒng)自動檢測兩路電源的同步狀態(tài)，一旦到達同步，原“備用”電源開關自動合閘，與原“主用”電源同時向負載供電，經(jīng)延時后自動斷開原“主用”電源開關，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行方式及異常處理。

（1）保安段正常運行方式。

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

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

（2）保安段異常運行方式。

1）當保安段母線失壓時，跳開工作進線開關，如果備用進線開關有電壓且進線開關保護未動作，則投入備用進線開關；如果備用進線開關沒有電壓且進線開關保護未動作，則DCS向柴油機發(fā)切換指令。2）當備用電源投入保安母線仍無電壓時，則跳開備用電源開關，如果備用電源開關保護未動作，則DCS向柴油機發(fā)切換指令。3）控制室設“緊急啟動”按鈕，可直接切換保安段電源。當“緊急啟動”按鈕按下，同時跳開工作進線、備用進線，并向柴油機發(fā)切換指令。4）保安段柴油機電源自投順序：①當保安任意一段失電時，先啟動柴油機，合發(fā)電機出口開關，再投入保安電源饋線開關。②當保安A、B段失電時，先啟動柴油機，合發(fā)電機出口開關，先投入保安A段電源饋線開關，經(jīng)延時再投入保安B段饋線開關。③當工作電源或備用電源正常后，可由DCS向柴油機發(fā)工作電源或備用電源恢復供電指令。④當工作電源正常后，由DCS畫面發(fā)工作進線開關恢復供電指令，柴油機自動檢測同期后合入工作電源開關，然后跳開柴油機開關，柴油機空載運行。⑤當備用電源正常后，由DCS畫面發(fā)備用進線開關恢復供電指令，柴油機自動檢測同期后合入備用電源開關，然后跳開柴油機開關，柴油機空載運行。

4 結語

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

參考文獻

[1] 汪淑奇，文煉紅，楊繼明.單元機組設備運行（電氣設備與運行）[M].北京：中國電力科技出版社，2009.

[2] 陳啟卷.電氣設備及系統(tǒng)[M].中國電力出版社2010.

[3] 林添順.火力發(fā)電廠交流事故分析及保安電源設置[J].沿海企業(yè)與科技，2010（8）：144-145.