關(guān)于大唐鄧州生物質(zhì)能熱電有限責(zé)任公司保安電源方案

摘 要： 本文介紹了某電廠 QF1-15-2Z型發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，由于系統(tǒng)沖擊造成全廠失電，蓄電池容量不能保證發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)、操作系統(tǒng)及二次保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。嚴(yán)重威脅機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)安全運(yùn)行，若不采取措施將會(huì)發(fā)生重大設(shè)備損壞，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子燒瓦大軸彎曲的惡性事故生。分析出產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的技術(shù)改造理方法及應(yīng)采取的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞： 柴油發(fā)電機(jī)；蓄電池容量；交流油泵；頂軸油泵；盤車電機(jī)；措施

1 引言

某電廠新安裝的兩臺(tái)QF1-15-2Z型發(fā)電機(jī)于2011年9月投入商業(yè)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)是四川東風(fēng)電機(jī)廠為新能源電廠設(shè)計(jì)的新型發(fā)電機(jī)。額定容量15MW，額定電壓： 6300V，額定電流： 1718A，額定功率因數(shù)： 0.8（滯后） ，自投運(yùn)以來(lái)，系統(tǒng)頻繁沖擊使全廠1號(hào)、2號(hào)機(jī)組跳閘解列，全廠失去廠用電源。廠用電系統(tǒng)自動(dòng)投入事故照明和直流系統(tǒng)（蓄電池容量為600AH）方能確保機(jī)組安全停運(yùn)。全廠失電時(shí)，1號(hào)、2號(hào)發(fā)電機(jī)應(yīng)急停機(jī)依靠備用電源措施少。若黃莊變35KV系統(tǒng)故障引起停電一兩天時(shí)，全廠將會(huì)耗盡蓄電池直流電源，無(wú)法保證1號(hào)2號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行。為了確保機(jī)組全廠停電情況下，安全停運(yùn)汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)備。必須增加保安電源，確保電氣一次二次設(shè)備、熱工設(shè)備及控制系統(tǒng)、機(jī)械交流油泵、機(jī)械頂軸油泵、機(jī)械盤車、事故照明等主要設(shè)備正常運(yùn)行。由于設(shè)計(jì)缺失，需增加保安電源段，購(gòu)買柴油發(fā)電機(jī)。

2系統(tǒng)沖擊對(duì)電廠設(shè)備損壞

2.1一旦供電（35KV）系統(tǒng)發(fā)生單相接地或相間短路故障時(shí)，35KV系統(tǒng)電壓電流增大或降低都會(huì)引起發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓電纜等設(shè)備絕緣擊穿接地短路故障或電氣設(shè)備絕緣老化。在過(guò)電流情況下，電氣一次設(shè)備變壓器絕緣油溫升高絕緣老化。當(dāng)過(guò)電壓時(shí)，發(fā)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，使變壓器絕緣油質(zhì)總烴增高，甲烷和乙烯為主成分氫含量較高時(shí)，容易造成變壓器壓力釋放閥動(dòng)作噴油現(xiàn)象和瓦斯繼電器報(bào)警或動(dòng)作；而發(fā)電機(jī)、變壓器線圈線間產(chǎn)生較大電動(dòng)力作用，發(fā)電機(jī)、變壓器相間絕緣或匝間絕緣損壞接地短路故障發(fā)生。由于供電（35KV）系統(tǒng)沖擊三相電流不平衡，負(fù)序電流產(chǎn)生增大就會(huì)在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面流過(guò)，產(chǎn)生發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)局部過(guò)熱松動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組絕緣受到損傷，發(fā)生一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地或匝間短路，勵(lì)磁保護(hù)裝置動(dòng)作造成發(fā)電機(jī)跳閘。發(fā)電機(jī)定子內(nèi)出現(xiàn)負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁通時(shí)，以同步速度與轉(zhuǎn)子相反方向旋轉(zhuǎn)，在勵(lì)磁繞組、阻尼繞組及轉(zhuǎn)子本體中感應(yīng)出兩倍工頻的電流，從而引起這些部位的附加損耗而發(fā)熱。由于這個(gè)兩倍工頻感應(yīng)電流頻率較高，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集膚效應(yīng)較大，故其不容易穿入轉(zhuǎn)子深處，只在轉(zhuǎn)子表面的薄層中流過(guò)，感應(yīng)電流流過(guò)轉(zhuǎn)子槽契齒，并流過(guò)槽齒與護(hù)環(huán)的許多接觸。而這些地方電阻較高，發(fā)熱尤為嚴(yán)重，可能出現(xiàn)局部高溫，破壞轉(zhuǎn)子部件的機(jī)械繞組絕緣。負(fù)序電流除引起發(fā)熱外，還會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)，因?yàn)樗a(chǎn)生100Hz的交變電磁力矩，作用在轉(zhuǎn)子軸和定子機(jī)座，使機(jī)組產(chǎn)生100Hz穩(wěn)定的噪聲，并使發(fā)電機(jī)各部件產(chǎn)生機(jī)械負(fù)荷。轉(zhuǎn)子表面承受機(jī)械應(yīng)力和發(fā)熱的最關(guān)鍵的部件，因此汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈匝間容易發(fā)生短路故障。

2.2由于系統(tǒng)沖擊發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)；汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)，造成發(fā)電機(jī)非停或汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與汽輪機(jī)靜鍋殼碰撞是轉(zhuǎn)子葉片損壞剃光頭；甚至使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲斷裂報(bào)廢。

2.3由于系統(tǒng)沖擊汽輪機(jī)油動(dòng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定使?jié)櫥拖到y(tǒng)壓力不穩(wěn)定，容易造成發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)軸瓦斷油事件發(fā)生；使軸瓦損壞抱死汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸。

2.4黃莊變供電35KV系統(tǒng)沖擊I生黃線、II生黃線跳閘全廠失電時(shí)，全廠控制系統(tǒng)，二次保護(hù)系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、事故照明等都靠蓄電池供應(yīng)。但是，蓄電池系統(tǒng)運(yùn)行4小時(shí)后，電池容量降低很快不能滿足汽輪發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)及潤(rùn)滑盤車運(yùn)轉(zhuǎn)電源。

3增加保安段

由于380V廠用電系統(tǒng)沒有考慮設(shè)計(jì)安裝保安段，380V配電間內(nèi)沒有預(yù)留MCC盤柜間隔；另外設(shè)計(jì)安裝保安段時(shí)，需要重新設(shè)計(jì)保護(hù)裝置和控制回路。使現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重隱患，為了更好的保證機(jī)組安全運(yùn)行需設(shè)計(jì)保安電源。

增加保安電源方案一：

3.1.1柴油發(fā)電機(jī)選型：根據(jù)1號(hào)2號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)負(fù)載（盤車、頂軸油泵、交流潤(rùn)滑油泵等93KW）和直流系統(tǒng)負(fù)載設(shè)計(jì)容量為122KVA。當(dāng)時(shí)1、2號(hào)機(jī)全廠停電后直流輸出為140A左右（兩臺(tái)機(jī)直流負(fù)載合計(jì)30KW）。負(fù)載合計(jì)123KW選用柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)為150KW柴油發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)9萬(wàn)。

柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)如表

3.1.2柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)方式：采用失壓自啟動(dòng)方式。當(dāng)380V工作一段、二段失壓時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)供電。

無(wú)市電（失壓）自起動(dòng)控制屏

該控制屏除了標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)控制屏功能與配置外且附加遠(yuǎn)程控制接口自動(dòng)/停止/手動(dòng)功能選擇起動(dòng)延時(shí)繼電器（1～5秒，可調(diào)）停機(jī)延時(shí)繼電器（0～270秒，可調(diào)）

3.1.3柴油發(fā)電機(jī)安裝位置：主廠房南邊一層男女廁所。

3.1.4接線方式：將2號(hào)發(fā)電機(jī)汽機(jī)專用盤上的交流潤(rùn)滑油泵、盤車、1號(hào)2號(hào)頂軸油泵電機(jī)電源開關(guān)移至1號(hào)發(fā)電機(jī)汽機(jī)專用盤上。而1號(hào)發(fā)電機(jī)汽機(jī)專用盤上的其它附屬設(shè)備電源開關(guān)移至1號(hào)爐專業(yè)盤上。同時(shí)將一路交流電源通過(guò)電纜送至蓄電池3號(hào)充電機(jī)直流系統(tǒng)上。

柴油發(fā)電機(jī)到1、2號(hào)機(jī)汽機(jī)專用盤段電纜型號(hào)（原為1號(hào)機(jī)汽機(jī)專用盤）：ZR-YJV-3×70+1×35 長(zhǎng)度：

交流到直流系統(tǒng)電纜型號(hào)：

3.1.5優(yōu)缺點(diǎn)：1、投資資金少。2工期較短。3、不用設(shè)置保安段專用。4、熱工保護(hù)工作量增加。

方案二：

3.2.1柴油發(fā)電機(jī)選型：根據(jù)1號(hào)2號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)負(fù)載（盤車、頂軸油泵、交流潤(rùn)滑油泵等93KW）和直流系統(tǒng)負(fù)載設(shè)計(jì)容量為122KVA。當(dāng)時(shí)1、2號(hào)機(jī)全廠停電后直流輸出為140A左右（兩臺(tái)機(jī)直流負(fù)載合計(jì)30KW）。負(fù)載合計(jì)123KW選用柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)為150KW柴油發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)9萬(wàn)。

3.2.2柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)方式：采用失壓自啟動(dòng)方式。當(dāng)380V工作一段、二段失壓時(shí)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)供電。

無(wú)市電（失壓）自起動(dòng)控制屏

該控制屏除了標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)控制屏功能與配置外，且附加遠(yuǎn)程控制接口，自動(dòng)/停止/手動(dòng)功能選擇起動(dòng)延時(shí)繼電器（1～5秒，可調(diào)）停機(jī)延時(shí)繼電器（0～270秒，可調(diào)）

3.2.3柴油發(fā)電機(jī)安裝位置：主廠房南邊3米層方達(dá)維護(hù)保潔休息室。

3.2.4接線方式：將1號(hào)2號(hào)發(fā)電機(jī)汽機(jī)專用盤上的交流潤(rùn)滑油泵、盤車、頂軸油泵（93KW）電源開關(guān)單獨(dú)安裝在380V保安段上。380V保安段位置在380V配電室內(nèi)，1號(hào)爐鍋爐專用盤北邊有空位。同時(shí)將保安段上接一路交流電源通過(guò)電纜送至蓄電池3號(hào)充電機(jī)直流系統(tǒng)上。

低壓備用變到保安段電纜型號(hào)：ZR-YJV-3×50+1×25 長(zhǎng)度：

柴油發(fā)電機(jī)到保安段電纜型號(hào)：ZR-YJV-3×70+1×35 長(zhǎng)度：

保安段交流到直流系統(tǒng)電纜型號(hào)：

3.2.5優(yōu)缺點(diǎn)：1、設(shè)備位置清晰。2、接線方式簡(jiǎn)單。3、工期長(zhǎng)。4、投資大。

方案三：

3.3.1柴油發(fā)電機(jī)選型：根據(jù)1號(hào)2號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑系統(tǒng)負(fù)載（盤車、頂軸油泵、交流潤(rùn)滑油泵等93KW）和直流系統(tǒng)負(fù)載設(shè)計(jì)容量為122KVA。當(dāng)時(shí)1、2號(hào)機(jī)全廠停電后直流輸出為140A左右（兩臺(tái)機(jī)直流負(fù)載合計(jì)30KW）。負(fù)載合計(jì)123KW選用柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)為150KW柴油發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)9萬(wàn)。

3.3.2柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)方式：采用失壓自啟動(dòng)方式。當(dāng)380V工作一段、二段失壓時(shí)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)供電。

（無(wú)市電（失壓）自起動(dòng)控制屏 ）

該控制屏除了標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)控制屏功能與配置外且附加遠(yuǎn)程控制接口 ，自動(dòng)/停止/手動(dòng)功能選擇 ，起動(dòng)延時(shí)繼電器（1～5秒，可調(diào)），停機(jī)延時(shí)繼電器（0～270秒，可調(diào)）。

3.3.3柴油發(fā)電機(jī)安裝位置：主廠房南邊一層男女廁所。

3.3.4接線方式：將柴油發(fā)電機(jī)電源，通過(guò)開關(guān)電纜分別送到1號(hào)機(jī)汽機(jī)專用盤，2號(hào)機(jī)汽機(jī)專用盤上。同時(shí)將2號(hào)機(jī)汽機(jī)專用盤上接一路交流電源通過(guò)電纜送至蓄電池3號(hào)充電機(jī)直流系統(tǒng)上

柴油發(fā)電機(jī)到1、2號(hào)機(jī)汽機(jī)專用盤段電纜型號(hào)：ZR-YJV-3×70+1×35 長(zhǎng)度：70米 報(bào)價(jià)

2號(hào)機(jī)汽機(jī)專用盤交流到直流系統(tǒng)電纜型號(hào)：：ZR-YJV-3×25+1×16 長(zhǎng)度：100米 報(bào)價(jià)

土建安裝費(fèi)用：

3.3.5優(yōu)缺點(diǎn)：1、投資少。2工期短。3、不用設(shè)置保安段專用。4、熱工、保護(hù)工作量少。

（建議采用第三套方案）。

4 總結(jié)

利用1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組臨時(shí)停機(jī)檢修期間，采取第三套方案進(jìn)行保安電源技術(shù)改造工作。首先，將生產(chǎn)辦公樓一層衛(wèi)生間進(jìn)行土建改造工作 。將柴油發(fā)電機(jī)及控制柜控制電纜和動(dòng)力電纜敷設(shè)到位，并進(jìn)行接線。增加1號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)MCC電源柜控制開關(guān)容量。安裝調(diào)試完后進(jìn)行通電核相工作。試運(yùn)行良好。對(duì)380V廠用電失電試驗(yàn)，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)及1號(hào)機(jī)MCC、2號(hào)機(jī)MCC、蓄電池充電送電運(yùn)行正常。電氣一次設(shè)備、二次保護(hù)設(shè)備、熱工控制回路及機(jī)械潤(rùn)滑系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行正常，未發(fā)生異常現(xiàn)象（此方案取得實(shí)用新型專利，專利號(hào)：ZL2015204084896）。投入運(yùn)行得到發(fā)電部、設(shè)備部、廠領(lǐng)導(dǎo)好評(píng)。特別是，由于35KV系統(tǒng)沖擊引起全廠停電情況；保安電源都能正確可靠投入運(yùn)行。提高了機(jī)組安全可靠性。

附圖說(shuō)明

參考文獻(xiàn)

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[2]張建平 電氣設(shè)備檢修技術(shù)問(wèn)答.北京：中國(guó)電力出版社

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[4]何仰贊 電力系統(tǒng)分析 華中理工大學(xué)出版社出版

[5]許正亞 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 中國(guó)電力出版社

作者簡(jiǎn)介：瞿海濤、男、1966年7月7日、漢族、河南洛陽(yáng)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化專科，從事電氣專業(yè)的技術(shù)管理工作