火力發電廠柴油發電機組設計方案的探討

楊松

摘 要：柴油發電機應用領域十分廣泛，對于推動工業化、現代化、機械化發展起到了重要作用，常常會用于自備應急電源來應對主電源故障問題。為了增加發電廠安全裕度，在全廠失去正常、備用交流電源的情況下，能確保發電機安全停運。

關鍵詞：柴油發電機 應急電源 備用電源 負荷計算 容量選擇

中圖分類號：TM623 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（a）-0032-02

目前我們采用的柴油發電機組作為應急電源，因為柴油發電機的容量較大，持續供電時間長，可獨立運行，不受電網故障的影響，可靠性較高。當電網發生事故致使發電廠長時間停電時，可以給機組提供安全停機所必須的交流電源，選用恰當的備用應急電源來滿足緊急情況下某些重要負荷的供電要求，是電氣設計中一個不可忽視的問題。柴油發電機組額定功率的確定，即容量的選擇則顯得非常重要。

1 柴油發電機組的特點

在發電廠中普遍用專用的柴油發電機組作為交流事故保安電源[1]。

柴油發電機整套系統包括電動進風、排風百葉窗、百葉窗聯鎖、導風罩、入口濾網、軟連接、排氣管（含出口百葉窗）、波紋管、消音器、安裝用膨脹螺栓（減震器）、所有接口連接件、進回油管道、排污、油箱排氣管道及所需閥門等。柴油發電機本體冷卻進風百葉窗布置在外墻，采用鋁合金雙層電動百葉窗，百葉窗面積滿足本體冷卻進風要求，并與柴油發電機連鎖啟停。油箱加油需油泵、管道、閥門等。

柴油發電機整套排煙系統包括排煙管（含支吊架和保溫），消音器（含支吊架）及其接口法蘭、反法蘭和連接件，排煙出口補償器（波紋管）及其配套反法蘭和連接件。

2 計算公式

2.1 確定柴油發電機組額定容量

Sfe≥Sc

Pfe≥Pc

Qfe≥Qc

Sfe、Pfe、Qfe分別為柴油發電機組額定視在功率（kVA）、有功功率（kW）、無功功率（kvar）。

Sc、Pc、Qc分別為長期連續運行負載的視在功率（kVA）、有功功率（kW）、無功功率（kvar）。

2.2 最大啟動負荷的容量

Szqm為最大啟動負荷的容量（kVA）；

為最大啟動負荷的有功容量（kW）；

為最大啟動負荷的無功容量（kvar）。

3 柴油發電機組的電氣接線一次接線

柴油發電機的接線，通過配電母線和饋線斷路器與相應的交流事故保安母線連接。柴油發電機組配置數量與主機組相對應。一般情況下，200MW機組是每兩臺機組配置一套柴油發電機組，300MW及以上的汽輪發電機組是每一臺機組配置一套柴油發電機組。無論是兩臺機組配置一套柴油發電機組，還是一臺機組配置一套柴油發電機組，每臺機組都有各自的事故保安母線。下面為基本接線方式之一：二機一組的接線。

圖2為大唐某某熱電廠2×200MW的熱電聯廠供熱機組，保安電源采用兩機一組，正常情況與事故停機后，保安母線供電方式如下。

以1號機為例，在正常情況下，斷路器QF、QF2打開，QFl合上。保安母線上的負荷由本機組廠用工作電源供電。

當廠用電故障時，斷路器QFl自動跳閘。經保護延遲，柴油發電機組自動啟動。當電壓和頻率達到額定值時，柴油發電機組出口斷路器QF自動合閘，同時聯鎖QF2自動投入。此時整個切換過程完成。

4 保護及測量

柴油發電機組的控制啟動、保護、測量、信號系統采用直流電源。斷路器控制、操作及其聯絡信號采用直流220V或110V電壓。

4.1 控制

除自動控制的功能外，柴油發電機組還有就地控制屏控制和主機組單元控制室遠方控制兩種控制方式。

4.2 保護

4.2.1 發電機及其引出線保護

（1）差動保護。

（2）匝間保護。

（3）過電流保護。

（4）單相接地保護反映定子繞組單相接地故障。

（5）不對稱過負荷保護，反映不對稱過負荷引起的過電流，一般應于裝置于一相過負荷信號保護。

（6）對稱過負荷保護，反映對稱過負荷引起的過電流，一般應裝設于一相過負荷信號保護。

（7）過壓保護，反應發電機定子繞組過電壓。

（8）水溫高跳閘保護。

（9）低油壓保護。

（10）發電機斷水保護，裝設在水冷發電機組上，反映發電機冷卻水源消失。

4.2.2 柴油機保護

柴油機裝設水溫高、機油油壓低和超速保護，這些保護動作于停機。另外，對于水溫高、油壓低、潤滑油溫高等問題還裝設了動作于信號的保護。

以上為柴油發電機組設計的基本配置，因工程不同而不同，最終目的均為保證電廠正常安全運行，減少停機故障率。

參考文獻

[1] 水利電力西北電力設計院編.電力工程電氣設計手冊：電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社，1989.