柴油發電機帶載試驗功率飛升事故分析

徐 晨，須 琳

(安徽新力電業科技咨詢有限責任公司，安徽 合肥 230022)

柴油發電機帶載試驗功率飛升事故分析

徐 晨，須 琳

(安徽新力電業科技咨詢有限責任公司，安徽 合肥 230022)

介紹了某電廠在做柴油發電機帶載試驗時發生的柴油發電機功率飛升、保護動作，導致柴油發電機跳閘停機事故，分析了事故中PLC的動作切換過程及造成柴油發電機功率飛升的原因，針對其功能設計缺陷提出了可行性建議，并對相關的PLC邏輯進行修改，為同類型機組的調試和運行提供了借鑒和參考。

火電廠；保安電源；柴油發電機；帶載試驗；負荷控制

0 引言

目前，大容量發電機組已成為我國大型火力發電廠的主裝設備。作為電力系統重要的生產環節，大型火力發電廠的安全、穩定運行是電力系統安全運行的有力保障。為了保證全廠事故停電時大容量機組的安全停機和盡快啟動、并網發電，大型火力發電廠都設置有應急保安電源，即柴油發電機及保安電源系統。在實際應用中，由于柴油發電機的使用次數極少，長期處于靜置狀態，所以柴油發電機作為保安電源在全廠事故停電時經常存在啟動故障。因此，需定期對柴油發電機進行空載、帶載試驗，以提高柴油發電機供電的可靠性。

1 柴油發電機帶載運行試驗簡介

柴油發電機帶載試驗的目的是驗證柴油發電機帶負荷穩定運行的能力，該試驗可在機組正常運行狀態下進行。帶載試驗時，柴油發電機向運行中的保安段并網，帶給定負荷運行一定時間。某電廠660 MW發電機組保安電源系統配置1套1 200 kW柴油發電機組、2段保安段，提供全廠事故停電時機組安全停機所必需的交流事故保安電源。每段保安段有3路電源，主用電源接于400 V汽機PC段，備用電源接于400 V鍋爐PC段，第3路電源通過柴油發電機的出口斷路器GCB1接于柴油發電機PC段，事故狀態下供電，如圖1所示。該柴油發電機及保安電源系統的切換邏輯均由就地控制柜的PLC(Programmable Logic Controller，可編程控制器)實現。PLC采集保安A，B段的母線電壓TV2，TV3，主用、備用共4個進線開關的電壓TV4，TV5，TV6，TV7及柴油發電機出口電壓TV1，用于柴油發電機啟動建壓、事故切換、恢復供電、空載、帶載試驗等。

本臺機組的帶載試驗過程為：在保安A段、B段均由400 V PC段供電的情況下，點擊帶載試驗按鈕，柴油發電機啟動建壓，合GCB1，GCB2，GCB3斷路器，檢保安段進線電壓和柴油發電機出口電壓判同期。待同期條件滿足后，由PLC合保安A段柴油發電機進線斷路器(GCB4)，柴油發電機對保安A段并網，并自動加載至500 kW。運行15 min后，減載跳開GCB4。延時100 s，檢同期后合保安B段柴油發電機進線斷路器(GCB5)，柴油發電機對保安B段并網帶載，時長15 min。依次完成保安A，B段帶載試驗后，柴油發電機延時停機，整個帶載試驗時長約為35 min。

2 事故經過

某日，該廠在進行柴油發電機及保安電源系統帶載試驗，柴油發電機帶保安A段負載運行，輸出功率設定為500 kW。此時，保安B段母線突然失電，PLC檢測到保安B段母線失壓且備用電源無壓(檢修狀態)，分斷B段主用、備用進線開關MCB3，MCB4，合上柴油發電機進線開關GCB5，保安B段切換至柴油發電機供電。柴油發電機通過保安A段并網運行，同時獨自帶保安B段負荷。運行數秒后，DCS畫面顯示柴油發電機輸出負荷持續上漲，電流迅速超過額定電流，試驗人員立即手動打閘停機。聯系柴油發電機側配合人員，該側配合人員稱打閘前機組轟鳴聲持續增大且震感較強，即柴油發電機實際確實過負荷。

圖1 應急保安電源系統結構

3 事故分析

經分析，此次事故應是由柴油發電機組在不同的負載模式下控制方式不同造成的。即柴油發電機事故投入后，保安段脫網只由柴油發電機供電，此時柴油發電機控制模式為轉速控制，即維持保安段電壓頻率為50 Hz；帶載試驗時，柴油發電機經保安段與系統并列運行，此時控制模式為功率控制，即維持輸出功率為設定值，保安段頻率由系統控制。則此次試驗中，柴油發電機先在A段帶載，此時為功率控制模式，輸出限定為500 kW。B段失壓自投后，柴油發電機轉入了轉速控制模式，而柴油發電機仍通過保安A段并網，因系統頻率低于50 Hz，PCL控制柴油機加大輸出功率以提升轉速，具體表現為功率飛升。同理，若系統頻率偏高，則柴油機會減小輸出功率，出現負荷迅速降低，直至逆功率動作，跳閘停機。

分析判定事故原因后，調試人員修改了過負荷定值，再進行帶載試驗，模擬上次事故狀態同時調取PLC內部邏輯加以監視。發現當保安段失壓事故出現時，PLC切除其他正在進行的邏輯進程，自投為最優先級動作。

4 解決方案

針對此種情況，將解決方案暫定為：當PLC檢測保安段因失電需柴油發電機自投時，切除正在進行的邏輯步序，同時跳開該邏輯投入的開關。如保安A段做帶載試驗中，B段失電，柴油發電機自投向B段前，先跳開A段柴油發電機進線GCB4，以保證自投系統脫網運行。

考慮到保安段某段帶載試驗時，還可能發生其他幾種事故的情況，如對應帶載段進線PT因斷線等引起PLC采集不到進線電壓。此時，根據修改方案，PLC優先跳開GCB4，之后啟動失壓切換邏輯，跳MCB1、合MCB2。整個邏輯設計復雜，動作時間較長，且會使該段暫時失電。經研究得出，此時只需跳開MCB1，即能保證帶載試驗中斷，同時該段也不失電。該方案同樣適用于某段帶載試驗時發生全廠停電事故的狀況。因此最終解決方案定為：當柴油發電機做帶載試驗，保安段因失電需要柴油發電機自投時，切除正在進行的帶載步序，同時跳開用來帶載的工作(備用)進線開關。如保安A段MCB1做帶載試驗中，B段失電，柴油發電機自投向B段前，先跳開A段工作進線MCB1，以保證自投系統脫網運行。邏輯修改后，逐一對柴油發電機帶載試驗下各種事故情況進行了模擬試驗，PLC均動作正確，柴油發電機運行正常，無保護動作。

5 結束語

作為廠用電系統最后保障的保安電源，在進行柴油發電機帶載試驗，發生PLC不能正確動作或柴油發電機故障停機情況時，一旦保安段上的一些重要負載如頂軸油泵、潤滑油泵、汽機盤車、DCS機柜等失去電源，會造成非正常停機或主機軸承因缺油而損壞等重大事故，直接關系到汽輪機、發電機以及大型輔機的安全。因此，火電廠應定期進行柴油發電機帶載試驗，驗證柴油發電機的帶載能力，以保證在事故狀態下柴油發電機能可靠啟動并穩定帶載。由此可見，完善電廠保安電源系統和提高保安電源運行可靠性刻不容緩。

1 聶維景．火力發電廠交流事故保安電源選擇[J]．內蒙古石油化工，2006，32(5)：37-38.

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3 范錫普．發電廠電氣部分(第二版)[M]．北京：水利電力出版社，1995.

4 陳 紅．電廠大機組交流事故保安電源的設置及接線方式介紹[J].福建建設科技，2004，19(4)：69-74.

5 吳根忠，謝慶偉，潘東浩．柴油發電機組的自動控制系統[J]．機電工程，2002，19(5)：9-12.

國網吉林電力組織2017年迎峰度夏大面積停電事件應急演練

2017-06-27T10:00，國網吉林省電力有限公司模擬電網遭受極端災害天氣侵襲引發大面積停電事件的迎峰度夏應急演練全面啟動。

演練旨在落實吉林省安委會、國家電網公司和國網吉林省電力有限公司有關安全生產月活動部署，落實《吉林省大面積停電事件應急預案》和《國家電網公司大面積停電事件應急預案》，全面檢驗公司《大面積停電事件應急預案》和本部部門處置方案。

演練模擬6月26日至28日，通白地區遭受雷雨、大風極端災害天氣，對通化電網運行設備造成嚴重影響，發生Ⅲ級電網大面積停電事件。演練分預警階段、應急響應階段和應急結束階段3部分進行，設置輸電、變電、配電、營銷、通信、物資、新聞等專業演練題目。通過桌面推演和現場實戰演練，全要素模擬大面積停電事件中公司各專業應急響應流程。演練實現了科學決策、迅速響應、高效運轉、措施得當、及時反饋，達到了檢驗預案、鍛煉隊伍、磨合機制，提升公司綜合應急實戰能力的目的。

(來源：國家電網公司網站 2017-06-29)

2016-12-01；

2017-03-22。

徐 晨(1990—)，女，助理工程師，主要從事大型火力發電機組(660 MW及其以上)的分系統及整套啟動調試工作及火電廠主要設備的特殊試驗、涉網試驗等工作，email：974488056@ qq.com。

須 琳(1981—)，男，本科，主要從事大型火力發電機組(660 MW及其以上)的分系統及整套啟動調試工作及火電廠主要設備的特殊試驗、涉網試驗等工作。