发电厂事故保安系统运行分析

刘炯明

摘 要：火力发电厂大型机组交流事故保安负荷的概念，交流事故保安电源设置原则及方式进行介绍，阐述了先广泛采用的柴油发电机组的特点和功能，并结合作者所在单位的事故保安系统，详细描述了其运行方式及事故处理。

关键词：发电厂事故 保安电源 柴油发电机

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0215-02

对于大容量发电机组来说，当厂用的工作电源与备用的电源全部都消失的时候，尤其是在严重的事故状态下，可以确保其安全停机，并且应设置事故的保安电源，就可以满足于事故保安符合的连续供电，而这样就可以很好额保证了发电机组与主要的辅机得到安全停机。其中，单元机组的交流事故保安电源则是采用快速自启动的柴油机组，是由柴油机与交流同步的发电机组成的，其不受到电力系统运行状态所影响，且可靠性较高。

1 事故保安电源介绍

1.1 事故保安负荷分类

（1）直流保安负荷，由蓄电池组供电，如汽轮机的直流润滑油泵等。

（2）交流保安负荷，平时由交流厂用电供电，失去厂用电源时，交流保安电源（一般采用快速自启动的柴油发电机）应自动投入供电，如盘车电机，交流油泵等。

1.2 大型机组交流事故保安电源原则

（1）独立性强。此电源和机组以及其电厂用的系统保持相对的独立并且不受到相互的干扰。因此，保安电源投入条件必须只用于保安母线段的失电。（2）可靠性高。此电源的设备以及配电故障几率较低，投入成功率较高。（3）电能质量满足要求。设备在正常运行状态与负荷启动情况下的电压，其频率都可以满足电厂用电的要求。（4）维护的工作量小，产生的经济效益好。电源在投入使用后，其维护工作量比较小，避免了多次的重复投资。

2 柴油发电机组的特点和功能

2.1 柴油发电机组可靠性分析

《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）的第l3.3.17条规定：“交流保安电源宜采用快速启动的柴油发电机组”。目前电厂中应用广泛的一种交流事故保安电源方式是专用柴油发电机组，国内已经运转的或是正在安装和正在设计中300 MW及以上的机组交流保安电源基本上都是这种方式。一般，300 MW机组，一机配一套500 kW左右的柴油发电机组，600 MW机组，一机配一套800～1200的柴油发电机组。这种保安电源设置方式最大优点是运行的时候外界电网不能够干扰，独立性较强，这样不论什么情况导致的停机事故，机组安全都可以得到保证。

2.2 柴油发电机组的特点

（1）柴油发电机组的运行不受电力系统运行的影响，是独立的可靠电源，启动迅速，可满足发电厂中允许短时间断供电的交流事故保安负荷的要求。（2）柴油发电机组的制造容量有许多等级，可根据需要选择和配置合适的设备容量。（3）柴油发电机组可长期运行，满足长时间事故停电的供电要求。（4）柴油发电机组结构紧凑，辅助设备较为简单，热效率较高，经济性较好。

2.3 柴油发电机组的功能

（1）自起动功能。

柴油发电机组保证在火电厂的全厂停电事故中，快速自起动带载运行。

（2）带负载稳定运行功能。

在负载容量不低于10%时，允许长期稳定运行。

（3）自动调节功能。

自动调节电压满足负荷需求。

（4）控制功能。

柴油发电机组属于无人值守电站，控制系统具有下列功能：①保安段母线电压自动连续监测。②自动程序起动。③柴油发电机与保安段正常电源同期并网功能，保安段工作和备用电源同期检测切换功能。④运行状态的柴油发电机组自动检测、监视、报警、保护。⑤主电源恢复后远方控制停机。

（5）模拟试验功能。

柴油发电机组在备用状态时，模拟保安段母线电压低至25%Ue或失压状态，能够按设定时间快速自起动运行试验，试验中不切换负荷。但在试验过程中保安段实际电压降低至25%时能够快速切换带负荷。

2.4 柴油发电机的接线原则

（1）柴油发电机组与汽轮发电机组成对应性配置。300 MW及以上机组，每台机组配置一套柴油发电机组。（2）交流事故保安电源的电压及中性点接地方式与低压厂用工作电源系统一致。一般每台机组设置一个事故保安母线段，为单母线接线。当事故保安负荷具有互为备用的Ⅰ类电动机时，保安段应采用与低压厂用工作母线相应的接线方式，这样一般300 MW及以上机组每台设置事故保安母线A、B段，每台机组的交流事故保安负荷应由本机组的保安母线段集中供电。（3）交流事故保安母线段除了由柴油发电机组取得电源外，必须由厂用电取得正常工作电源，供给机组正常运行情况下接在事故保安母线段上的负荷用电。（4）在机组发生事故停机后，接线应具有能尽快从正常厂用电源切换到柴油发电机供电的装置。（5）柴油发电机组的电气接线应能保证机组在紧急事故状态下快速自启动，并能适应无人值班的运行方式。

3 事故保安系统运行及主备电源连锁

3.1 事故保安系统运行方式

（1）柴油机启动方式开关在“自动”状态。（2）每台机组设两段事故保安MCC母线，每段各有两个工作电源供电（一路来自锅炉400VPC母线、一路来自汽机400VPC母线）。正常可任意选择一路为“主用”电源，则另外一路自动被设为“备用”电源。（3）若“主用”电源失电，则“备用”电源自动变为“主用”电源，保证事故保安MCC母线供电。（4）当任一段保安MCC母线上两个工作电源都消失，保安MCC母线电压失压，经3～5 s延时，柴油发电机组自动启动，合柴油发电机出口开关，同时联锁保安段保安电源开关合闸，柴油发电机组开始向失电保安MCC母线供电。（5）当保安段工作电源恢复时，柴油发电机组接到由集控室DCS发出的恢复供电命令后自动进行电源切换，即由柴油发电机组的同期装置自动将本机的频率和电压调整到与该保安段“主用”电源一致后，自动合上该保安段“主用”电源开关，跳开保安段保安电源开关，手动停柴油发电机组。

3.2 主用电源和备用电源的连锁

（1）在正常情况下，各应置于“自动”位置，若两路电源均正常，可任意选择一路为“主用”电源，则另外一路自动被设为“备用”电源。

（2）当某路电源不正常时，该路电源不能被设为“主用”电源，余下一路正常电源自动为“主用”电源。

（3）若被选为“主用”电源失电，则“备用”电源自动变为“主用”电源。

（4）“主用”电源正常时，系统将自动合上“主用”电源断路器，向负荷供电。

（5）若两路电源均正常，且“主用”电源正在向负载供电期间，需“备用”电源向负载供电，应首先将原“备用”电源手动设为“主用”，系统自动检测两路电源的同步状态，一旦到达同步，原“备用”电源开关自动合闸，与原“主用”电源同时向负载供电，经延时后自动断开原“主用”电源开关，仅由新的“主用”电源供电。

下面以大唐虎山电厂为例，介绍事故保安电源的运行方式及异常处理。

（1）保安段正常运行方式。

保安MCCA段正常由汽机PCB段供电，锅炉PCA段作为备用电源，柴油机作为保安电源。

保安MCCB段正常由汽机PCA段供电，锅炉PCB段作为备用电源，柴油机作为保安电源

（2）保安段异常运行方式。

1）当保安段母线失压时，跳开工作进线开关，如果备用进线开关有电压且进线开关保护未动作，则投入备用进线开关；如果备用进线开关没有电压且进线开关保护未动作，则DCS向柴油机发切换指令。2）当备用电源投入保安母线仍无电压时，则跳开备用电源开关，如果备用电源开关保护未动作，则DCS向柴油机发切换指令。3）控制室设“紧急启动”按钮，可直接切换保安段电源。当“紧急启动”按钮按下，同时跳开工作进线、备用进线，并向柴油机发切换指令。4）保安段柴油机电源自投顺序：①当保安任意一段失电时，先启动柴油机，合发电机出口开关，再投入保安电源馈线开关。②当保安A、B段失电时，先启动柴油机，合发电机出口开关，先投入保安A段电源馈线开关，经延时再投入保安B段馈线开关。③当工作电源或备用电源正常后，可由DCS向柴油机发工作电源或备用电源恢复供电指令。④当工作电源正常后，由DCS画面发工作进线开关恢复供电指令，柴油机自动检测同期后合入工作电源开关，然后跳开柴油机开关，柴油机空载运行。⑤当备用电源正常后，由DCS画面发备用进线开关恢复供电指令，柴油机自动检测同期后合入备用电源开关，然后跳开柴油机开关，柴油机空载运行。

4 结语

保安电源系统的可靠性关系到机组的安全停机因此为了确保供电独立性与可靠性，电厂必须设置保安电源，鉴于专用柴油发电机组的可靠性及独立性均好于外接电源，所以其接线方式宜采用专用柴油发电机组。另外，虽然此种接线方式有显著的优点，但还应该结合工程具体情况，根据所选用柴油发电机组性能指标与质量要求，合理地配置柴油发电机组，以确保保安电源接线方式和其供电的可靠性。

参考文献

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[2] 陈启卷.电气设备及系统[M].中国电力出版社2010.

[3] 林添顺.火力发电厂交流事故分析及保安电源设置[J].沿海企业与科技，2010（8）：144-145.