發電廠柴油發電機組有載試驗風險預控與實施

【摘 要】一般火電機組都配備有快速啟動的柴油發電機組作為交流事故保安電源。定期空載試驗與有載試驗有利于柴油機發電機組的保養和檢查，而并網有載試驗是有風險。經過分析，采取措施將各因素試驗的風險得到控制，有載試驗成為有效檢驗設備系統的常規定期工作。

【關鍵詞】保安段電源；柴油發電機組；有載試驗

1.柴油發電機組在電廠的使用

電廠保安段電源非常重要，很多重要的負荷都接在保安段電源。在廠用電事故情況下，例如主變或發電機因故障突然跳機，廠用電切換到備用電源失敗，都會造成電廠失電無法正常停機而引發重大事故。為保證機組安全停機，避免大軸彎曲等事故，一般火電機組都配備有快速啟動的柴油發電機組作為交流事故保安電源。

以某廠為例，保安段接線方式如圖1。每臺機組裝設的柴油機組型號為FPM1108的柴油發電機組，功率為1000KW，該柴油發電機組主要組成為Perkins（勞斯萊斯）的4012TWG2型柴油機（配置GT82控制器）和中美合資上海馬拉松公司（Marathon）的MX-1030-4型發電機（配置PMG勵磁裝置，具有快速反應的永磁無刷勵磁系統），出口開關有配有同期裝置。每臺機組設有兩段保安PC段，兩臺機組的快速柴油機組在保安C段設有緊急聯絡開關。正常運行時，保安A段由鍋爐B段供電，汽機A段作備用電源。[1]保安B段由鍋爐A段供電，汽機B段作備用電源。當保安段母線電壓低至25%UN或失去電壓狀態時，柴油發電機組自啟動。當保安段母線電壓降低到上述值時，經0～10秒（可調）故障確認后，通過保安段母線低電壓保護聯動機組自啟動，合發電機饋線開關K0。當廠用交流電源恢復時，保安段自動恢復由380V鍋爐PC段或汽機PC段供電，在倒換過程中應采用瞬間停電的方法，嚴禁采用并列倒換。

2.有載試驗的必要性

柴油發電機作為最后一個保障，在事故情況下正常啟動至關重要。絕大多數時間柴油發電機組處于備用狀態，一旦停電，就要求發電機組立即啟動供電，否則備用機組將失去它的意義。實踐證明，加強日常維護檢測是可以有效避免事故發生。許多嚴重故障以及事故的發生，往往由于小的維護疏忽引起的，只有建立完善的維護保養規程，定期規范地對發電機組進行保養維護檢測，有備才能無患，未雨綢繆才能防范與未然。為確保安全，電廠規程一般會規定柴油發電機應該做空載試驗及有載（帶負荷）試驗的周期。實際上，空載試驗發現了不少問題，并及時得到了妥善的處理，減少了事故隱患；但帶負荷試驗因為種種原因經常沒有得到有效實施，這對柴油機的保養和維護都是不利的。

[2]在有載試驗過程中發現問題有：a.機組長時間輕載運行，導致噴油器積碳嚴重，時間久了就會堵塞噴油孔；b.機組進風量不足，房間溫升大，影響了機組功率輸出；c.柴油發電機組接線端線路有老化，端頭生銹，接線松動的現象，有的問題導致報警不動作，有的導致不能啟動運行；d.加熱器的水管老化；e.啟動蓄電池老化；f.因接線或操作原因K0開關不能正常合閘；g.柴油管道積空氣，進油不暢導致機組不能正常啟動等等。

因此，柴油發電機組定期做有載試驗是非常必要的。

3.試驗風險預控

柴油發電機組有載試驗涉及到保安段的并列運行，存在非同期合閘等重大事故隱患，可能會380V系統及其他設備造成嚴重損壞，具有一定的風險。對出現的主要風險及預防措施有：

a.防止非同期并列：試驗過程中產生沖擊，導致380V系統跳閘。試驗前做好核相工作，并確保同步裝置工作正常，減少并列沖擊。

b.柴油發電機組有可能出現故障導致試驗不能進行：出現設備重大故障時，應檢查KO開關跳閘，機組停止運轉并儀表盤報警。若沒有跳閘，則應立即按下“緊急停止”按鈕，緊急停機。試驗停止，待檢查故障原因并消除后再決定是否繼續進行試驗。

c.防止走錯間隔：設備的標志要齊全。嚴格執行監護制度，嚴格進行操作票制度，核對設備名稱及編號。正確使用安全鑰匙，不得隨意解鎖。

d.防止事故擴大：試驗前通知環化、熱工及計算機中心，將與保安電源有關的關鍵用戶盡量轉移。試驗結束后，盡快恢復。

在停機過程中必須保證的用戶負荷為保安重要負荷，柴油發電機的設計容量應該滿足提供使機組安全停運的重要設備使用的要求。在完全失去6KV廠用電的緊急事故情況下，可以迅速把保安段其它負荷拉開，只剩以下表2中負荷。由上表1及表2可以看出，柴油發電機的設計容量足夠提供使機組安全停運的重要設備使用。有載試驗必須是在對所帶負荷進行合理、科學的選取后進行。確認不會影響到現場設備的健康，不會影響檢修工作的開展，不會影響到鄰機的運行。在未進行過試驗或設備更新后未試驗的廠，首次試驗在主機停機或啟機前做是比較合適。這樣即使在試驗過程中產生沖擊，使一段保安段失電，甚至是保安段進線開關失靈情況下導致鍋爐段或汽機段跳閘情況發生，停運機組不會受較大影響。每一臺機組首次試驗成功后，同臺機組再做正常運行情況下的試驗。

4.試驗過程

做有載試驗中，先手動合上保安任一段開關（優先考慮B段K2開關），啟動柴油發電機組，調整柴油發電機電壓比保安B段電壓高5%，頻率高0.1Hz左右，使用同步裝置將K0自動合閘并網，小幅度調整使其出力慢慢增加至持續功率值，并嚴密監視就地及CRT表計參數，檢查無異常后合上保安另一段開關（A段K1開關），試驗過程中各項指標特別是功率及電流不超過額定值。運行到規定時間（20分鐘）后，再慢慢調小出力，直至功率為0，分開K1、K2開關，檢查試驗保安段運行正常后，分閘KO開關，停運柴油發電機。每個電廠柴油機帶負荷試驗應該有完整齊全的操作票，試驗過程應嚴格按票操作進行。為了確保機組安全和試驗的順利進行，分兩種情況進行：

4.1首次試驗

在停機情況下，做柴油發電機與保安段帶電（即廠網380V）并列試驗，應先檢驗柴油發電機同期裝置及其各保護的可靠性。

具體步驟為：拉開柴油發電機出口開關KO至試驗位，啟動柴油發電機，合上K1或K2開關，人工核相確認后，讓電氣人員短接K0在工作位信號再做假同期試驗。經校驗一致，確認同期裝置及保護無誤后，停運柴油發電機，把KO開關送到工作位，按票操作，實現柴油發電機與廠網380V并列運行。然后慢慢提高柴油發電機的出力，檢驗柴油發電機組帶載穩定運行能力。

4.2機組運行時的正常試驗

考慮選擇保安B段作為第一并列運行對象，因為A段負荷有A磨、B磨、C磨油泵，其中A磨具有微油模式是鍋爐運行中穩燃的屏障。萬一試驗過程中，保安B段失電，機組仍可在300MW機一下負荷運行，避免機組非停。待柴油發電機與保安段并列運行正常后再將保安A段并列。

萬一在試驗期間發生非廠用電全停的機組跳閘事故，則應立即停止試驗，保證保安A段、保安B段正常工作，因為盤車電機、空預器電機等重要負荷在保安B段，機組安全停運所需的設備的電源要得到保證。

以該廠正常試驗為例，并網時系統無沖擊，各參數平穩，保安A、B段與C段并列后帶650KW負荷，系統各參數為表3所示。

5.結論

并網有載試驗有利于柴油發電機組的維護、保養和保安電源系統的檢查。對過程風險采取防范措施后，有載試驗可以安全實施，而且是必要、有效的，應列為檢驗設備系統的常規定期工作。有載試驗定期進行，規范的操作訓練，可以鍛煉值班員對柴油發電機組的動手操作能力，對于緊急事故處理有益。

【參考文獻】

[1]600MW超臨界壓力燃煤發電機組.輔機及公共系統運行規程，2010-01-01.

[2]柴油發電機組的帶載測試的必要性.北京新菱恒信電器有限公司，2009，6.

[3]FPM系列柴油發電機組安裝使用維護手冊.深圳市富電康柴油發電機有限公司，2005，05.