某火力發(fā)電機(jī)組事故保安電源系統(tǒng)優(yōu)化

楊文

（寧夏銀星發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏銀川 750000）

《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL5000-2000) 第13.3.17 條規(guī)定:“容量為200MW 及以上的機(jī)組，應(yīng)設(shè)置交流保安電源”。交流事故保安電源系統(tǒng)是指當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故或其他原因致使火電廠廠用電長(zhǎng)時(shí)間停電時(shí)，提供機(jī)組安全停機(jī)所必須的交流用電系統(tǒng)。

保安電源系統(tǒng)用于在事故停機(jī)的過(guò)程中及停機(jī)后的一段時(shí)間內(nèi)，保證事故保安負(fù)荷的供電。若事故停機(jī)過(guò)程中，該電源失去有可能引起主要設(shè)備損壞，重要的自動(dòng)控制失靈或危及人身安全。正因如此，大容量機(jī)組必須設(shè)置事故保安電源，并保證事故保安電源的可靠運(yùn)行和備用，機(jī)組事故狀態(tài)下能夠安全、可靠的緊急停機(jī)，事故消除后能及時(shí)恢復(fù)供電，以滿足事故保安負(fù)荷的連續(xù)供電。因此，如何優(yōu)化配置火電廠機(jī)組事故保安電源系統(tǒng)確保其可靠性，具有十分重要的意義。

1 原機(jī)組事故保安電源電氣設(shè)計(jì)原理

大型發(fā)電機(jī)組，一般每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一臺(tái)快速啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，作為本機(jī)組的事故保安電源。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段交流事故保安動(dòng)力配電中心，正常狀態(tài)下由主廠房鍋爐動(dòng)力配電中心供電，事故時(shí)由柴油發(fā)電機(jī)組供電。

為進(jìn)一步確保機(jī)組保安電源的可靠性，某火電廠機(jī)組共設(shè)置了兩路事故保安電源設(shè)，一路電源由柴油發(fā)電機(jī)供給，另一路引自施工電源由10kV 市電電源經(jīng)廠內(nèi)保安變降壓供給。廠內(nèi)10kV 保安變電源由10kV 施工電源改造后引接，正常狀態(tài)下，保安變處于熱備用狀態(tài)。每臺(tái)機(jī)組（共兩臺(tái)機(jī)組）設(shè)置保安PC A、B 段。正常工作狀況下，PC A、B 段分別由鍋爐PC A、B 段供電，當(dāng)一路工作電源失電，ASCO 雙電源切換開關(guān)ATS#2 以開路切換至另一路工作電源。當(dāng)兩路工作電源均失電（主路失電），由工作段母線“檢無(wú)壓”信號(hào)合10kV 保安變出口開關(guān)，保安變接待負(fù)荷。同時(shí)，由ATS#1 延時(shí)0～10s 發(fā)信號(hào)給柴油機(jī)，柴油機(jī)啟動(dòng)參數(shù)建立正常后（25～40s），合柴油機(jī)出口開關(guān)其硬聯(lián)鎖邏輯跳開10kV 保安變出口開關(guān)，柴油機(jī)接待保安段負(fù)荷（圖1：原電氣設(shè)計(jì)原理圖）

圖1 原電氣設(shè)計(jì)原理圖

2 原機(jī)組事故保安電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

原系統(tǒng)設(shè)計(jì)中：ASCO 雙電源切換開關(guān)ATS#1 切換開關(guān)無(wú)檢測(cè)備用電源側(cè)有無(wú)、電功能，柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)指令持續(xù)發(fā)出與其他電氣回路控制邏輯沖突；柴油機(jī)出口開關(guān)由ATS#1 檢主用回路“檢無(wú)壓”后，以脈沖形式連續(xù)不間斷發(fā)出，保安變出口開關(guān)由主用段母線段“檢無(wú)壓”后連續(xù)發(fā)出，即使10kV 市電系統(tǒng)帶載，因主路電源未恢復(fù)依然會(huì)啟動(dòng)柴油機(jī)組且切除10kV 市電系統(tǒng)，10kV 市電系統(tǒng)貢獻(xiàn)度不高。經(jīng)梳理分析原系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的重點(diǎn)問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：

2.1 機(jī)組正常優(yōu)先使用柴油機(jī)組為第一路保安電源，而柴油機(jī)組冬季可靠性相對(duì)較低，且隨機(jī)攜帶備用油箱容量較小，無(wú)法滿足長(zhǎng)時(shí)間待載；

2.2 按照目前柴油機(jī)組定期切換規(guī)定：柴油發(fā)電機(jī)組每周定期啟動(dòng)試驗(yàn)一次。柴油機(jī)組設(shè)備頻繁啟動(dòng)將造成油箱積碳嚴(yán)重，運(yùn)行、檢修維護(hù)工作量增大，且頻繁啟動(dòng)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低；

2.3 事故狀態(tài)下無(wú)法優(yōu)先選擇10kV 市電系統(tǒng)為第一路保安電源，兩路電源無(wú)法互為備用。

3 機(jī)組保安電源系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 系統(tǒng)優(yōu)化的原則

按照機(jī)組故障狀態(tài)下可靠實(shí)現(xiàn)10kV 市電系統(tǒng)為第一路保安電源，柴油機(jī)組為第二路保安電源，兩路電源互為備用的原則，開展電氣系統(tǒng)改造，確保兩路保安電源出口開關(guān)硬接線互鎖，實(shí)現(xiàn)一路電源接通另一路電源可靠斷開，有效避免兩路不同電源系統(tǒng)誤合環(huán)，造成機(jī)組事故。同時(shí)，優(yōu)化熱控組態(tài)邏輯，避免熱控邏輯與電氣控制回路邏輯重合或矛盾，影響保安電源可靠性；完善保安電源相關(guān)保護(hù)功能、邏輯組態(tài)，充分利用現(xiàn)有條件實(shí)現(xiàn)保安電源相關(guān)分合閘指令、狀態(tài)顯示，均能在DCS 遠(yuǎn)方操作的功能。

3.2 電氣優(yōu)化方案

系統(tǒng)中增設(shè)3 臺(tái)380V 無(wú)源欠電壓繼電器，其電壓信號(hào)取自10kV 保安變低壓側(cè)出口開關(guān)下口側(cè)，每只欠電壓繼電器取2 副常閉接點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)信號(hào)三選二后送至柴油機(jī)控制柜，與柴油機(jī)聯(lián)合其出口開關(guān)信號(hào)串接。實(shí)現(xiàn)了兩路電源出口開關(guān)硬接線互鎖，保障了系統(tǒng)安全。系統(tǒng)接線后，模擬保安工作段欠壓繼電器信號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)回路動(dòng)作正常后投運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行，（圖2：現(xiàn)場(chǎng)改造電氣實(shí)物圖）。

3.3 熱控邏輯優(yōu)化

3.3.1 取消原組態(tài)邏輯中：柴油發(fā)電機(jī)在自動(dòng)模式下時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后聯(lián)停380V 側(cè)斷路器連鎖邏輯；組態(tài)修改后，柴油發(fā)電機(jī)組將不存在優(yōu)先備用功能；

3.3.2 組態(tài)邏輯中：增加保安PC A、B 段母線電壓低于240V 翻色報(bào)警。當(dāng)工作電源電壓低報(bào)警時(shí)，及時(shí)提醒運(yùn)行監(jiān)盤人員關(guān)注保安電源切換可靠動(dòng)作情況；

3.3.3 電氣回路中已存在ATS#1 雙電源開關(guān)脈沖信號(hào)聯(lián)起柴油機(jī)指令，安全起見，取消組態(tài)邏輯中柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)功能，從操作塊引腳“AC”處切除聯(lián)鎖啟動(dòng)功能，模塊留存后續(xù)備用。（圖3：熱控組態(tài)邏輯圖）。

4 機(jī)組保安電源系統(tǒng)優(yōu)化效果

4.1 優(yōu)化后電氣系統(tǒng)原理

實(shí)現(xiàn)了10kV 保安變?yōu)榈谝宦繁０搽娫矗裼蜋C(jī)組為第二路保安電源的邏輯功能，兩路電源互為可靠備用。全面升級(jí)了10kV 施工電源系統(tǒng)，包括：增加10kV 側(cè)DCS 分合閘指令、狀態(tài)，更換了線路側(cè)負(fù)荷開關(guān)并重新整定定值，完善了系統(tǒng)“高聯(lián)低”側(cè)保護(hù)功能，正常運(yùn)行時(shí)，保安變處于工作狀態(tài)。正常工作狀況下，PC A、B 段分別由鍋爐PC A、B 段供電，當(dāng)一路工作電源失電，ATS#2 以開路切換至另一路工作電源。當(dāng)兩路工作電源均失電（主路失電），由工作段母線“檢無(wú)壓”信號(hào)合保安變出口開關(guān)B4001，B4001 合閘后其合閘指令閉鎖柴油機(jī)出口開關(guān)B1（B4001 與B1 硬接線互鎖）。同時(shí)，柴油機(jī)得ATS#1 延時(shí)0～10s信號(hào)啟動(dòng)，柴油機(jī)啟動(dòng)參數(shù)建立正常后停運(yùn)。若安變出口開關(guān)B4001 跳開，就地起柴油機(jī)，可實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)接待負(fù)荷。目前，兩臺(tái)機(jī)組系統(tǒng)調(diào)試已全部完成，邏輯功能均正常，（圖4：優(yōu)化后的保安電源電氣系統(tǒng)圖）。

圖4 優(yōu)化后的保安系統(tǒng)圖

4.2 優(yōu)化后熱控組態(tài)邏輯

取消了柴油發(fā)電機(jī)在自動(dòng)運(yùn)行模式下聯(lián)跳保安變出口開關(guān)聯(lián)鎖功能，改由更加可靠的電氣硬接線聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)；取消了邏輯組態(tài)中柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)功能，由電氣邏輯中ATS#1 切換開關(guān)硬接線聯(lián)起柴油機(jī)組，從操作塊引腳“AC”處接除聯(lián)鎖啟動(dòng)功能；增加了PC IA、IB 段母線電壓低報(bào)警，當(dāng)保安母線段母線電壓低于240V 實(shí)現(xiàn)翻色報(bào)警功能。（圖5 優(yōu)化后的保安電源熱控組態(tài)邏輯圖）。

圖5 優(yōu)化后的保安電源熱控組態(tài)邏輯圖

5 加強(qiáng)機(jī)組保安電源系統(tǒng)的檢修

為進(jìn)一步提高機(jī)組保安電源的可靠性，機(jī)組保電源系統(tǒng)日常的檢修維護(hù)工作也十分重要。根據(jù)國(guó)家或行業(yè)機(jī)組檢修管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，按照“應(yīng)修必修、修必修好”的檢修管理原則，全面地做好機(jī)組事故保安電源系統(tǒng)的檢修維護(hù)工作。同時(shí)，結(jié)合“春秋季”等例行檢查時(shí)機(jī)，定期開展好電氣系統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)工作及保安電源系統(tǒng)帶荷載試驗(yàn)工作，確保機(jī)組事故保安電源始終安全、穩(wěn)定、可靠備用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，事故保安電源在火電廠有著舉足輕重的重要作用，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠程度直接關(guān)系著關(guān)鍵時(shí)刻保安電源是否能起到重要作用。本文通過(guò)對(duì)事故保安電源系統(tǒng)中的電氣控制系統(tǒng)、熱控組態(tài)邏輯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，提高了機(jī)組保安電源的可靠水平，同時(shí)為機(jī)組設(shè)備安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)強(qiáng)保障。