張鑒斌

摘要： 本文在某電廠新建機(jī)組的保安電源基礎(chǔ)上提出了一種新的保安電源形式，并對(duì)其可行性加以分析探討。

Abstract： In this paper， a new security power supply form is proposed based on the security power supply of the newly built unit and its feasibility is analyzed.

關(guān)鍵詞： 柴油發(fā)電機(jī)組；保安電源；供電可靠性

Key words： diesel generator；security power supply；power supply reliability

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）12-0021-02

0 引言

近些年，大容量的發(fā)電機(jī)組逐漸成為我國(guó)電力系統(tǒng)的主力電源。作為系統(tǒng)中重要的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大型發(fā)電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)將為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供有力保障。由于突發(fā)事件的不可預(yù)見性，發(fā)電廠有時(shí)也會(huì)發(fā)生因全廠停電造成設(shè)備損壞的重大事故。為了保證大容量機(jī)組安全停機(jī)和盡快啟動(dòng)并網(wǎng)發(fā)電，在大型火力發(fā)電廠都設(shè)置有應(yīng)急保安電源。

一般廠用保安電源有兩種基本形式，一種是采用柴油發(fā)電機(jī)組作為機(jī)組的保安電源，另一種是利用廠外（或其他機(jī)組）獨(dú)立電源作為機(jī)組保安電源。柴油發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)完全獨(dú)立的系統(tǒng)，受電力系統(tǒng)等因素影響較小，這是其被廣泛選作機(jī)組保安電源的主要原因；但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于柴油機(jī)長(zhǎng)期處于靜止?fàn)顟B(tài)以及日常管理、維護(hù)、保養(yǎng)的不到位、寒冷環(huán)境下冷卻水和燃料的防凍問題等原因，使得柴油機(jī)作為保安電源在事故時(shí)的經(jīng)常存在啟動(dòng)故障的問題，這是其主要缺點(diǎn)。另外，事故情況下即使柴油發(fā)電機(jī)組自啟動(dòng)成功，但是其啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)（約5-15s），機(jī)組的保安段會(huì)短暫失電。廠外獨(dú)立電源的優(yōu)點(diǎn)是可以長(zhǎng)期處于熱備用狀態(tài)，事故時(shí)立即投入，事故過程中保安電源的短暫失電時(shí)間縮短，但其缺點(diǎn)是廠外獨(dú)立電源并不能完全獨(dú)立于外部電力系統(tǒng)，在外部系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障情況下也將難以保證，一旦廠外獨(dú)立電源失電，將面臨保安段無(wú)備用電源的嚴(yán)重后果。如果綜合這兩種形式的優(yōu)點(diǎn)，以廠外獨(dú)立電源作為第一保安電源，柴油發(fā)電機(jī)組可作為第二保安電源，采取這兩種方式作為保安電源的備用電源，既可以縮短事故狀態(tài)下保安段失電時(shí)間，又極大地提高事故狀態(tài)下的供電可靠性。目前在國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)中，以柴油發(fā)電機(jī)組為機(jī)組保安電源的發(fā)電機(jī)組一般采用一臺(tái)機(jī)組配一套柴油發(fā)電機(jī)組的接線方式。針對(duì)前面所述的柴油發(fā)電機(jī)組存在自啟動(dòng)的“可靠性”以及外供獨(dú)立用電源的“不獨(dú)立性”的問題，可以將對(duì)應(yīng)于各機(jī)組的柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)改造成為一臺(tái)機(jī)組配兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組互為備用的接線方式，提高柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)和供電的可靠性。為了提高保安電源的可靠性，可以考慮以廠外獨(dú)立電源作為第一保安電源，柴油發(fā)電機(jī)組可作為第二保安電源，兩臺(tái)機(jī)組的柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)互為備用，組成新的保安電源系統(tǒng)。以某電廠的保安電源系統(tǒng)為例，對(duì)新的保安電源系統(tǒng)的可行性進(jìn)行進(jìn)一步探討。

1 原保安電源系統(tǒng)

某電廠現(xiàn)建1號(hào)機(jī)組保安電源設(shè)400V機(jī)用保安11段、機(jī)用保安12段、爐用保安11段、爐用12段、柴保10段。機(jī)用11段作為機(jī)用保安11段的工作電源，機(jī)用12段作為機(jī)用保安11段的備用電源；機(jī)用11段作為機(jī)用保安12段的備用電源，機(jī)用12段作為機(jī)用保安12段的工作電源；爐用11段作為爐用保安11段的工作電源，爐用12段作為爐用保安11段的備用電源；爐用11段作為爐用保安12段的備用電源，爐用12段作為爐用保安12段的工作電源。柴油發(fā)電機(jī)組的控制以及機(jī)用、爐用保安段的電源切換邏輯是通過PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。保安電源系統(tǒng)一次接線圖如圖1所示。

2 新保安電源系統(tǒng)

新保安電源系統(tǒng)由廠外獨(dú)立電源、兩臺(tái)互為備用的柴油發(fā)電機(jī)組組成。廠外獨(dú)立電源有電時(shí)，以廠外獨(dú)立電源為第一保安電源，兩臺(tái)互為備用的柴油發(fā)電機(jī)組為第二保安電源，保安MCC段失電，工作電源向備用電源切換同時(shí)啟動(dòng)設(shè)為“主”的柴發(fā)，若切換失敗則優(yōu)先由保安變供電，在保安變失電的情況再由設(shè)為“主”的柴發(fā)給保安MCC供電。以下從廠外獨(dú)立電源和互為備用的柴油發(fā)電機(jī)組角度對(duì)新保安電源系統(tǒng)加以介紹。

2.1 獨(dú)立的廠外電源

2.1.1 一次系統(tǒng) 某廠新建項(xiàng)目的500kV電源系統(tǒng)與原老廠的220kV電源系統(tǒng)屬于相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)電源系統(tǒng)，以老廠的高備變作為備用電源，利用現(xiàn)有的臨時(shí)6kV開關(guān)室內(nèi)的6kV開關(guān)以及到新廠6kV系統(tǒng)的電纜轉(zhuǎn)接柜之間的電纜，在6kV電纜轉(zhuǎn)接柜處直接引電纜至新增設(shè)計(jì)的變比為6000/400V的保安變高壓側(cè)。圖2中，虛線框內(nèi)的高備變和保安變作為保安電源系統(tǒng)的獨(dú)立廠外電源。

2.1.2 系統(tǒng)功能 柴油發(fā)電機(jī)組在自動(dòng)狀態(tài)，PLC檢測(cè)到保安MCC段失電，工作電源向備用電源切換，同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組自啟（不合柴發(fā)出口開關(guān)）；若切換失敗，檢測(cè)到保安段有正常電壓后自動(dòng)合保安變到柴保段的饋線開關(guān)，柴油發(fā)電機(jī)組停機(jī)；若合閘失敗，則依次合柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)和柴發(fā)到保安MCC段的饋線開關(guān)。

2.1.3 注意問題 柴發(fā)PLC系統(tǒng)除具備機(jī)組保安電源失電自啟動(dòng)和同期恢復(fù)功能之外還需監(jiān)視保安段電壓是否正常，對(duì)保安段到柴保段饋線開關(guān)的分、合操作，增加保安電源失電后保安變優(yōu)先供電的功能。保安MCC段恢復(fù)正常電源時(shí)需要PLC進(jìn)行同期合相應(yīng)開關(guān)，由于保安變電源是電壓相對(duì)不可控的電源，使用保安變電源時(shí)同期的整定值需要考慮到保安變電源與廠用電源之間的初始角差。

2.2 互為備用的柴油發(fā)電機(jī)組

2.2.1 一次系統(tǒng)介紹 利用兩臺(tái)機(jī)組的柴油發(fā)電機(jī)組，將兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組通過隔離開關(guān)、電源開關(guān)及電纜互聯(lián)實(shí)現(xiàn)互為備用，如圖2所示。endprint

2.2.2 系統(tǒng)功能 將1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)為“主”，2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)為“備”，設(shè)為“主”的柴油發(fā)電機(jī)組可以給2臺(tái)機(jī)組失電的保安MCC段供電，設(shè)為“備”的柴油發(fā)電機(jī)組在“主”柴油發(fā)電機(jī)組故障、容量不夠或者聯(lián)絡(luò)開關(guān)故障的情況下啟動(dòng)給失電的保安MCC段供電。1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組在自動(dòng)狀態(tài)，保安段失電，PLC檢測(cè)到本機(jī)組的一段保安MCC段失電，工作電源向備用電源切換，同時(shí)1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組自啟和合柴發(fā)出口開關(guān)；若切換失敗或檢測(cè)備用電源進(jìn)線無(wú)壓則不合備用電源開關(guān)，合柴油發(fā)電機(jī)保安MCC段饋線開關(guān)，柴油發(fā)電機(jī)組給保安MCC段供電。若此時(shí)2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組的保安MCC段失壓，2號(hào)機(jī)組柴發(fā)PLC檢測(cè)到失壓信號(hào)則發(fā)指令給1號(hào)機(jī)組柴發(fā)PLC合1、2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)；若合閘失敗則2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，若合閘成功則在2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組的工作電源與備用電源切換失敗后，合2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)保安MCC段饋線開關(guān)，對(duì)2號(hào)機(jī)組的保安MCC段供電。若一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組供兩臺(tái)機(jī)組保安段容量不足，則啟動(dòng)鄰機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)兩機(jī)并聯(lián)供電。若1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組在收到PLC啟動(dòng)指令后自啟失敗，則啟動(dòng)2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組以及合柴發(fā)出口開關(guān)，電壓正常后合1、2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。若1號(hào)機(jī)組保安MCC段的工作電源與備用電源切換失敗后，1號(hào)機(jī)組的保安MCC段由2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組供電。

2.2.3 注意問題 本機(jī)PLC除具備獨(dú)立完成本機(jī)組保安電源失電自動(dòng)啟動(dòng)和同期恢復(fù)全部功能外，還設(shè)有啟動(dòng)失敗后禁止本機(jī)啟動(dòng)并順序啟動(dòng)另一臺(tái)機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)以及向本機(jī)保安段送電功能，還可以對(duì)兩機(jī)之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行分、合操作，并增加柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)的同期功能。此外兩臺(tái)機(jī)組的柴發(fā)PLC要通過通訊互聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)、相關(guān)報(bào)警信息的共享。

3 結(jié)論

綜上所述，發(fā)電廠保安電源除了依靠柴油機(jī)以外，還應(yīng)根據(jù)各廠的具體情況，引入其它較可靠的電源作為備用，來(lái)提高發(fā)電廠保安電源的可靠性和靈活性。同時(shí)，備用電源仍然不能完全替代柴油機(jī)組的作用。因此除了通過改造和優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)提高發(fā)電廠保安電源的可靠性和靈活性，還應(yīng)加強(qiáng)柴油機(jī)組的維護(hù)和定期試驗(yàn)，及時(shí)消除設(shè)備缺陷，確保隨時(shí)都有良好的工況，以保證發(fā)電機(jī)組故障時(shí)正常停機(jī)。采用新的保安電源系統(tǒng)，可以大大提高機(jī)組的保安電源安全、可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]DL 5000-2000，火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]兀鵬越.600MW機(jī)組保安電源特點(diǎn)分析及調(diào)試[J].電氣技術(shù)，2010，11.

[4]呂興兵.火電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)改造[D].武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.endprint

2.2.2 系統(tǒng)功能 將1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)為“主”，2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)為“備”，設(shè)為“主”的柴油發(fā)電機(jī)組可以給2臺(tái)機(jī)組失電的保安MCC段供電，設(shè)為“備”的柴油發(fā)電機(jī)組在“主”柴油發(fā)電機(jī)組故障、容量不夠或者聯(lián)絡(luò)開關(guān)故障的情況下啟動(dòng)給失電的保安MCC段供電。1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組在自動(dòng)狀態(tài)，保安段失電，PLC檢測(cè)到本機(jī)組的一段保安MCC段失電，工作電源向備用電源切換，同時(shí)1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組自啟和合柴發(fā)出口開關(guān)；若切換失敗或檢測(cè)備用電源進(jìn)線無(wú)壓則不合備用電源開關(guān)，合柴油發(fā)電機(jī)保安MCC段饋線開關(guān)，柴油發(fā)電機(jī)組給保安MCC段供電。若此時(shí)2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組的保安MCC段失壓，2號(hào)機(jī)組柴發(fā)PLC檢測(cè)到失壓信號(hào)則發(fā)指令給1號(hào)機(jī)組柴發(fā)PLC合1、2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)；若合閘失敗則2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，若合閘成功則在2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組的工作電源與備用電源切換失敗后，合2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)保安MCC段饋線開關(guān)，對(duì)2號(hào)機(jī)組的保安MCC段供電。若一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組供兩臺(tái)機(jī)組保安段容量不足，則啟動(dòng)鄰機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)兩機(jī)并聯(lián)供電。若1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組在收到PLC啟動(dòng)指令后自啟失敗，則啟動(dòng)2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組以及合柴發(fā)出口開關(guān)，電壓正常后合1、2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。若1號(hào)機(jī)組保安MCC段的工作電源與備用電源切換失敗后，1號(hào)機(jī)組的保安MCC段由2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組供電。

2.2.3 注意問題 本機(jī)PLC除具備獨(dú)立完成本機(jī)組保安電源失電自動(dòng)啟動(dòng)和同期恢復(fù)全部功能外，還設(shè)有啟動(dòng)失敗后禁止本機(jī)啟動(dòng)并順序啟動(dòng)另一臺(tái)機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)以及向本機(jī)保安段送電功能，還可以對(duì)兩機(jī)之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行分、合操作，并增加柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)的同期功能。此外兩臺(tái)機(jī)組的柴發(fā)PLC要通過通訊互聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)、相關(guān)報(bào)警信息的共享。

3 結(jié)論

綜上所述，發(fā)電廠保安電源除了依靠柴油機(jī)以外，還應(yīng)根據(jù)各廠的具體情況，引入其它較可靠的電源作為備用，來(lái)提高發(fā)電廠保安電源的可靠性和靈活性。同時(shí)，備用電源仍然不能完全替代柴油機(jī)組的作用。因此除了通過改造和優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)提高發(fā)電廠保安電源的可靠性和靈活性，還應(yīng)加強(qiáng)柴油機(jī)組的維護(hù)和定期試驗(yàn)，及時(shí)消除設(shè)備缺陷，確保隨時(shí)都有良好的工況，以保證發(fā)電機(jī)組故障時(shí)正常停機(jī)。采用新的保安電源系統(tǒng)，可以大大提高機(jī)組的保安電源安全、可靠性。

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2.2.2 系統(tǒng)功能 將1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)為“主”，2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)為“備”，設(shè)為“主”的柴油發(fā)電機(jī)組可以給2臺(tái)機(jī)組失電的保安MCC段供電，設(shè)為“備”的柴油發(fā)電機(jī)組在“主”柴油發(fā)電機(jī)組故障、容量不夠或者聯(lián)絡(luò)開關(guān)故障的情況下啟動(dòng)給失電的保安MCC段供電。1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組在自動(dòng)狀態(tài)，保安段失電，PLC檢測(cè)到本機(jī)組的一段保安MCC段失電，工作電源向備用電源切換，同時(shí)1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組自啟和合柴發(fā)出口開關(guān)；若切換失敗或檢測(cè)備用電源進(jìn)線無(wú)壓則不合備用電源開關(guān)，合柴油發(fā)電機(jī)保安MCC段饋線開關(guān)，柴油發(fā)電機(jī)組給保安MCC段供電。若此時(shí)2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組的保安MCC段失壓，2號(hào)機(jī)組柴發(fā)PLC檢測(cè)到失壓信號(hào)則發(fā)指令給1號(hào)機(jī)組柴發(fā)PLC合1、2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)；若合閘失敗則2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，若合閘成功則在2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組的工作電源與備用電源切換失敗后，合2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)保安MCC段饋線開關(guān)，對(duì)2號(hào)機(jī)組的保安MCC段供電。若一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組供兩臺(tái)機(jī)組保安段容量不足，則啟動(dòng)鄰機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)兩機(jī)并聯(lián)供電。若1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組在收到PLC啟動(dòng)指令后自啟失敗，則啟動(dòng)2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組以及合柴發(fā)出口開關(guān)，電壓正常后合1、2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。若1號(hào)機(jī)組保安MCC段的工作電源與備用電源切換失敗后，1號(hào)機(jī)組的保安MCC段由2號(hào)柴油發(fā)電機(jī)組供電。

2.2.3 注意問題 本機(jī)PLC除具備獨(dú)立完成本機(jī)組保安電源失電自動(dòng)啟動(dòng)和同期恢復(fù)全部功能外，還設(shè)有啟動(dòng)失敗后禁止本機(jī)啟動(dòng)并順序啟動(dòng)另一臺(tái)機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)以及向本機(jī)保安段送電功能，還可以對(duì)兩機(jī)之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行分、合操作，并增加柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)的同期功能。此外兩臺(tái)機(jī)組的柴發(fā)PLC要通過通訊互聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)、相關(guān)報(bào)警信息的共享。

3 結(jié)論

綜上所述，發(fā)電廠保安電源除了依靠柴油機(jī)以外，還應(yīng)根據(jù)各廠的具體情況，引入其它較可靠的電源作為備用，來(lái)提高發(fā)電廠保安電源的可靠性和靈活性。同時(shí)，備用電源仍然不能完全替代柴油機(jī)組的作用。因此除了通過改造和優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)提高發(fā)電廠保安電源的可靠性和靈活性，還應(yīng)加強(qiáng)柴油機(jī)組的維護(hù)和定期試驗(yàn)，及時(shí)消除設(shè)備缺陷，確保隨時(shí)都有良好的工況，以保證發(fā)電機(jī)組故障時(shí)正常停機(jī)。采用新的保安電源系統(tǒng)，可以大大提高機(jī)組的保安電源安全、可靠性。

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