火力发电厂两台柴油发电机互为备用改造

火力发电厂两台柴油发电机互为备用改造

作者：孙建华

来源：《中国科技纵横》2015年第23期

【摘 要】柴油发电机组具有启动迅速、于系统等优点，在发电厂中作为保安电源得到广泛应用，其可靠性对于发电厂安全运行具有重要意义。文章对斯里兰卡普特拉姆燃煤电站由于保安电源未能正常启动而造成全厂停电的事故进行分析，修改了两台柴油发电机的接线和控制逻辑，实现了两台柴油发电机组互为备用，提高了保安电源的可靠性和系统的安全性，对于国内外同类机组具有重要的借鉴意义和参考价值。 【关键词】柴油发电机 互为备用 改造

由于突发事件的不可预见性，发电厂的发电机组有时也会发生因失去厂用电造成设备损坏的重大事故。《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）的第13.3.17条规定：“容量为200MW及以上的机组，应设置交流保安电源。交流保安电源宜采用快速启动的柴油发电机组”。柴油发电机组具有启动迅速、于系统等优点，在发电厂中作为保安电源得到广泛应用。

1 斯里兰卡普特拉姆燃煤电站由电网事故引起的全厂停电介绍

斯里兰卡普特拉姆燃煤电站设计3台300MW发电机组，每台发电机组配置一台快速启动柴油发电机组，柴油发电机组由PLC实现逻辑控制。每台发电机组设计两段交流保安段，其工作电源取自本台发电机组的低压厂用电，备用电源取自柴油发电机组。斯里兰卡电网系统薄弱，稳定性差，据统计，从2011年到2013年期间，共发生4次因电网严重波动或故障导致电厂全部停电事故。其中一次引起普特拉姆燃煤电站全厂失电，而#1发电机组的柴油发电机组因故障未能快速启动，导致#1发电机组在停机过程中长时间失去交流保安电源，造成#1机组汽轮机轴瓦磨损。

2 原柴油发电机组接线方式分析 2.1 “一机一套” 柴油发电机组接线方式

通常，在具有两台及以上大容量发电机组的火力发电厂，每台发电机组配置的柴油发电机组是相互的。我们以两台大容量发电机组的火力发电厂为例进行说明，图（a）和图（b）分别为#1发电机组和#2发电机组的交流保安电源系统，每台柴油发电机组只为本台发电机机组提供交流保安电源。图（a）中开关3ZKK和4ZKK分别为交流保安PDCⅠA段和PDCⅠB段的工作电源进线开关，电源取自#1发电机组的低压厂用电，开关1ZKK和2ZKK分别为交流保安PDCⅠA段和PDCⅠB段的备用电源进线开关，电源取自#1柴油发电机组，开关ZKK为#1柴油发电机组的出口开关。图（b）原理相同。

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2.2 “一机一套”接线方式控制逻辑描述 #1发电机组交流保安电源系统控制逻辑：

（1）在#1发电机组的交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段失压时，延时启动#1柴油发电机组，并跳开交流保安PDCⅠA段工作进线开关3ZKK或交流保安PDCⅠB段工作进线开关4ZKK，若#1柴油发电机组启动成功建立电压和达到转速时，合#1柴油发电机组出口开关ZKK，再合交流保安PDCⅠA段备用进线开关1ZKK或交流保安PDCⅠB段备用进线开关2ZKK，#1柴油发电机组向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供电。（2）机组，并跳开交流保安PDCⅠA段工作进线开关3ZKK和交流保安PDCⅠB段工作进线开关4ZKK，若#1柴油发电机启动成功建立电压和达到转速时，合#1柴油发电机组出口开关ZKK，再合交流保安PDCⅠA段备用进线开关1ZKK和交流保安PDCⅠB段备用进线开关2ZKK，#1柴油发电机组向交流保安PDCⅠA段和PDCⅠB段同时供电。

#2发电机组交流保安电源系统控制逻辑与#1机组一样，在此不在赘述。 2.3 “一机一套”接线方式的局限性分析

柴油发电机组的“一机一套”接线方式，每台发电机组的交流保安电源系统相互，使得柴油发电机组只能为本台机组提供保安电源。图（a）和图（b）所示，在#1（#2）发电机组的交流保安段有失压时，若#1（#2）柴油发电机组没有启动成功，#1（#2）发电机组将会失去交流保安电源，长时间失电将会严重危及#1（#2）发电机组的安全。基于对普特拉姆电站的重要性和电网运行安全性的考虑，为了避免同类事故的发生，经设计单位和建设单位的同意，我们决定对普特拉姆电站的柴油发电机组进行改造：在机组间的柴油发电机组之间，增加电气开关连接，使其具有互为备用的功能，同时采用PLC实现机组之间互为备用关系的逻辑控制。 4 柴油发电机组的互为备用接线方式改造

如图（c）所示，通过增加动力电缆和一个联络开关5ZKK将#1、#2发电机组的交流保安电源系统联络起来，打破“一机一套”接线方式的局限性，使得#1、#2柴油发电机组都可以为#1、#2发电机组提供交流保安电源在一次系统接线上构成回路，我们通过对联络开关5ZKK进行合闸、分闸状态控制，从而实现#1、#2柴油发电机组都可以为#1、#2发电机组提供交流保安电源。同样也需要对两台柴油发电机组的二次控制系统进行改造，增加必要的逻辑控制信号和增加二次控制系统的电缆用来传输信号，实现对改造后的#1、#2发电机组的交流保安电源系统的逻辑控制。

5 互为备用接线方式的控制逻辑

两台柴油发电机组互为备用接线方式控制逻辑如下：

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在#1发电机组的交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段失压时，延时启动#1、#2柴油发电机组，并跳开交流保安PDCⅠA段工作进线开关3ZKK或交流保安PDCⅠB段工作进线开关4ZKK：

（1）若#1、#2柴油发电机组均启动成功建立电压和达到转速，合#1柴油发电机组出口开关ZKK，再合交流保安PDCⅠA段备用进线开关1ZKK或交流保安PDCⅠB段备用进线开关2ZKK，#1柴油发电机组向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供电，此种情况下不合联络开关5ZKK。（2）若#1柴油发电机组启动成功建立电压和达到转速，#2柴油发电机组启动失败，合#1柴油发电机组出口开关ZKK，再合交流保安PDCⅠA段备用进线开关1ZKK或交流保安PDCⅠB段备用进线开关2ZKK，#1柴油发电机组向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供电，此种情况下不合联络开关5ZKK。（3）若#1柴油发电机组启动失败，#2柴油发电机组启动成功建立电压和达到转速，合#2柴油发电机组出口开关ZKK，延时60S（躲过柴油发电机三次启动失败时间）合联络开关5ZKK，再合交流保安PDCⅠA段备用进线开关1ZKK或交流保安PDCⅠB段备用进线开关2ZKK，#2柴油发电机组向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供电。 在#2发电机组的交流保安PDCⅡA段或PDCⅡB段失压时，逻辑动作原理同（1）。 6 结语

通过对斯里兰卡普特拉姆发电厂两台柴油发电机组接线方式的改造，以及相应控制逻辑的修改，实现了两台机组间柴油发电机组互为备用，提高了机组保安电源的可靠性，对于孤网运行中的主力机组的安全具有重要意义，在国内外同类机组具有借鉴意义，特别是对弱连接的企业自备电厂（网）具有重要的参考价值。 参考文献：

[1] 火力发电厂设计技术规程DL5000-2000.

[2] 电力工程电气设计手册[M].水利电力部西北电力设计院，2004（6）. [3] 范锡普.发电厂电气部分[M].第二版.北京：水利电力出版社，1995.

[4] 吴雷.SPECTRUM应急柴油发电机组在火电中的应用[J].电工技术杂志，2003（3）. 作者简介：孙建华（1967—），男，河南郑州人，在职研究生学历，高级工程师，研究方向：火电厂及输变电施工。

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