火電廠負荷供電故障機理分析與解決策略

劉增軍 賀立強

摘 要：在現代社會生活中，人們的生活與工作越來越離不開電力的支持，對供電的穩定性和安全性也越來越關注。在火電廠中，由于負荷控制電源供電故障問題，很容易造成供電中斷的情況，嚴重影響了人們的正常生活，還會導致工廠停工，造成嚴重的經濟損失。本文通過對電廠廠用電源供電故障機理的原因分析，通過模擬故障期間各數據進行判斷，提出具體改造控制電源的手段，避免廠內低電壓而導致控制電源失電的問題，提高機組運行的安全性，保證火電廠供電的安全供電水平全面提升。

關鍵詞：火電廠;供電故障;主要機理;解決策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.150

在火力發電廠中，由于供電機組的容量不斷增加，設備自動化程度也在不斷提高，必須加強對機組安全運行的有效控制，盡量避免事故的發生。由于機組廠用電源供電可靠性會直接影響機組運行的安全穩定，特別是發電機組的保安電源失壓會造成廠內重要輔機失電，機組停運，甚至會導致設備損壞，造成經濟損失。為了確保廠用系統供電的安全性和可靠性，最主要的方法就是通過配備一路或多路備用電源，當正常電源失壓后自動切換至備用電源，以確保設備工作和控制電源供電的穩定，如果電源切換失敗，將導致重要負荷失電引起機組跳閘，甚至設備損壞等嚴重的后果。

1 典型案例分析

某公司的主要廠用設備控制電源采取兩類0.4kV MCC電壓供電，分別是以下兩種：一種是沒有電源改造的MCC段供給，其主要的供電方式是MCC開關供電，通過MCC交流電源供電保證機組設備的穩定運行。另一種設備控制電源則是以改造過后的直流110V的供電。通過結合實際的故障案例，對這兩種控制電源的安全性和可靠性進行分析，提出相應的改進策略[1]。

在夏季，由于突如其來雷暴天氣的影響，造成750kV云橫Ⅱ線路發生了三相短路，引起對側榆橫變電站差動保護動作，對側開關跳閘，同時發出“遠方跳閘”指令，導致該公司云橫Ⅱ線開關跳閘（公司為雙回線），兩臺機組重要輔機跳閘。

通過事后對故障的主要原因進行分析，能夠明確，由于750kV的線路受到雷擊的影響，產生三相短路的，使得750kV母線電壓短時間內大幅度下降，造成廠用電壓異常降低，使得設備控制電壓大幅度降低，導致重要輔機跳閘。在此次事故后對故障錄波、數據分析并進行仿真模擬，開關接觸器及其控制電源均降幅度大，導致開關接觸器斷開造成設備停運。

2 故障分析以及改造的思路

2.1 未改造過的MCC段馬達

沒有改造過的MCC段應用低壓馬達綜合保護裝置。采用低壓馬達綜合保護的控制電源取用MCC動力電源中兩相，在開關內配置變壓器將380V的電源轉變為120V和12V交流電，其中120V屬于接觸器控制電源，交流12V則為接觸器工作電源。當故障發生時，0.4kV的母線電壓會減少一半，控制電源與設備低壓馬達綜合保護工作電源可能降至為原來的一半，導致運行電源切換裝置在切換過程中受到影響，造成接觸器斷開，電機也無法正常運行。因此設備的控制電源降低或失壓，依然對馬達的運行會造成影響。

2.2 改造過的MCC段馬達

經過改造之后的MCC段馬達，通過配置綜合保護繼電器，采用220V直流電源作為控制電源供電。220V直流供電取自廠內直流系統，即使在廠用電電壓大幅度波動時，保護繼電器不會因為自身的積壓而造成接觸器跳的指令。只要確保廠用電壓及時恢復，接觸器就會立刻吸合，也就是說，即使母線出現是電的問題，也不會對馬達的運行造成影響，能夠確保火電廠的穩定運行[3]。

通過將兩種0.4kV MCC控制電源進行實驗對比分析，突顯出220V直流做為馬達控制電源的優勢性。

3 故障解決的具體策略

3.1 控制電源直流改造

通過采用未改造0.4kV母線的MCC段馬達，控制電源出現相應跌落，跌落的深度會達到負荷最低的工作電壓，這樣就會導致主機系統有故障隱患。如重要輔機的油泵、發電機密封油泵等都在未改造的MCC段上。電壓大幅度波動容易造成設備異常。但直流系統為MCC段各馬達控制電源時，不會受到當地電網負荷變化影響，也不會隨著晝夜變化、電站多樣化等因素造成電網電壓忽高忽低的問題，也不會因為大型設備的啟停產生的電磁、干擾、閃變、斜坡等各種異常情況的影響，能夠直接減少復雜電力系統中的直接雷和感應雷對設備造成的損害，可以有效避免關鍵負荷跳閘及機組跳閘的問題。

220V的直流電源也能夠直接作為信號系統、繼電保護以及自動裝置等工作電源，保證電力系統的穩定運行，及便出現了各種意外情況，例如交流母線失電，也可以為關鍵負荷提供短時間內的供電，可以確保關鍵負荷與安全運行的穩定性和有效性。

3.2 變頻器增加低電壓穿越裝置改造

變頻器作為火力發電廠最重要的輔機設備，其自身的低壓穿越能力比較差，如果控制電源電壓跌落時，很容易導致變頻器閉鎖而無法運行，為了能夠確保火電廠輔機變頻低電壓穿越技術順利實現必須要加強對電壓跌落期間變頻器的穩定運行，所以在變頻器需要增加變頻器低電壓穿越裝置。此裝置通過利用電力電子轉換技術對變頻器電源進行改變，使得低電壓穿越裝置電源接入變頻器直流系統，做變頻器后備電源。出現低電壓時立即啟動并且快速響應，能夠穩定提供直流電源，確保變頻器的正常運行。

4 結論

本文通過對火電廠負荷供電故障機理進行分析，結合具體的案例，對750kV線路故障產生原因進行分析，明確了具體的解決策略，通過對實際電網線路故障的總結，判斷交、直流做為馬達控制電源的優缺點，對變頻器低電壓穿越期間的運行方案進行改進，確保變頻器在電壓跌落時，能夠使得變頻器拖動電機穩定連續運行。通過低電壓穿越裝置在火電廠供電系統應用能夠減少設備故障幾率。在低電壓期間快速的響應特點，大大提高設備運行可靠性，避免造成供電中斷。

參考文獻：

[1]趙新洲.關于火電廠汽輪機調速保護系統異常分析處理探討[J].山東工業技術，2019（05）：217.

[2]程廣濤，褚鳳東.火電廠鍋爐輔機設備檢修故障的排除分析[J].山東工業技術，2019（02）：168.

[3]馮宏剛.關于火力發電廠變壓器運行故障的分析與處理探討[J].山東工業技術，2019（03）：182.