應急電源的設計與應用

孟曙光

（山東濱化集團東瑞化工有限責任公司，山東濱州256619）

應急電源的設計與應用

孟曙光

（山東濱化集團東瑞化工有限責任公司，山東濱州256619）

介紹了工廠應急電源系統的設計，提出了應急負荷分批啟動的概念及控制方式，對提高應急電源的可靠性提出了建議。

應急電源；柴油發電機；應急變壓器；自動啟動

化工企業因突發事故停電，可導致設備損壞，甚至會引發火災、爆炸危及人身安全。氯堿企業事故停電可導致電解槽中的離子膜損壞，引起氯氣外溢，PVC聚合釜突然停電可導致設備爆炸。因此，在保證化工企業供電可靠性的同時，必須引入應急電源系統。應急電源可在事故停電狀態下迅速啟動，給各環保裝置、應急設備供電，減小事故停電造成的影響。

1應急電源系統圖

山東濱化集團東瑞化工有限責任公司應急電源由2臺柴油發電機、1臺應急變壓器及相應配套開關設備組成。界區內應急負荷主要包括極化整流器、事故照明、引風機、純水泵、堿液循環泵、消防水泵等，總負荷為1 700 kW，負荷較大且比較分散，各裝置均設計應急電源負荷。應急電源的系統圖見圖1。

2 設計說明

受電網限制，10 kV應急電源只能取自該公司上一級110 kV同一所變電站（東郊變電站），在該站全部停電時，不能保證公司一級負荷的正常啟動，故該10 kV應急電源為非可靠電源。在該公司的應急電源系統中額外配置2臺柴油發電機（P1000E、P1375E）與10 kV應急電源共同組成應急電源系統，當35 kV線路故障且柴油發電機不能啟動時，可啟動應急變壓器供電，降低事故率。

2.1 供電方式

P1375E供離子膜裝置，負荷約為1 000 kW，P1000E供其余裝置,負荷為700 kW，為將來新增應急負荷留有余量。10 kV應急變壓器兼作2臺柴油發電機備用及供給消防水泵負荷。

2.2 應急電源的啟動方式

離子膜裝置配電室停電，自動啟動P1375E柴油發電機，發電機在8 s內供電至離子膜裝置；其余各裝置配電室停電，發啟動信號啟動P1000E柴油發電機，8 s內供其余各裝置配電室。當各配電室市電恢復正常，自動切至市電供電時，延時5min停運柴油發電機。若任何一臺柴油發電機不能啟動，在1 min（自失電開始計時）之后應急變壓器自動送電，帶故障柴油發電機負荷、應急變壓器為“自動”合閘，“手動”停運的控制方式。

2.3 P1375E應急負荷的啟動控制

應急負荷功率較大，不可能同時啟動，又必須在較短的時間內供電，故對應急負荷進行了以下考慮。（1）應急負荷的自動啟動。借助離子膜裝置可靠的DCS系統，取離子膜配電室雙電源切換盤主、備開關的狀態及停電前電機的狀態自動啟動機泵；（2）應急負荷的分批啟動。在滿足工藝要求的情況下分4批自動啟動，每批啟動負荷不超過300 kW，每批間隔時間為15 s。在停電之前及應急電源供給后，啟動同一臺機泵，保證了設備運行的連續性（無須對現場閥門等進行控制）。（3）手動啟動。對時間要求不重要的機泵采取手動啟動的控制方式。

2.4 P1000E應急負荷的啟動控制

該柴油發電機所帶負荷比較分散，根據工藝要求，設置了2種啟動方式。（1）自動啟動。現場采用帶有自動功能的轉換控制開關，運行時將開關打至“自動”狀態，將啟動回路一直處于“閉合”狀態，保證了應急電源供給后啟動同一臺機泵。（2）手動啟動。控制方式為手動，由操作工現場開啟。采取以上方式保證了柴油發電機初次帶負荷的能力，避免了由于啟動負荷過大而導致發電機過流故障。

2.5 其他控制

根據設計要求，消防水泵必須設計為一級負荷，消防水泵功率較大（315 kW），在設計時，考慮到該泵為備用狀態，只有在裝置發生火災等嚴重情況下使用，且為手動啟動，將應急變壓器作為第一電源，將柴油發電機作為第二應急電源。當應急變壓器失電而需啟動時，由人工操作切換至柴油發電機P1000E，并控制柴油發電機所帶應急負荷，確保消防水泵可靠運行。

2.6 設備選型及功能設置

（1）化工行業要求應急電源必須在很短的時間內供電，選擇柴油發電機時，必須考慮具有自動啟動功能及帶負荷能力；

（2）在進行負荷分批啟動設置時，應根據柴油發電機的特性曲線來選擇每批帶負荷功率的大小。

（3）應急變壓器的設置包括自動啟動、過流、速斷、失壓保護等。

（4）柴油發電機與應急變壓器雙電源開關的切換設置為：在應急變壓器初送電時，由于勵磁涌流較大，不宜立即帶負荷；當檢測到應急變壓器供電時，延時5 s后開關閉合對外供電，同時將切換功能設置為不可逆，即當柴油發電機又啟動后不切至主電源供電，防止電源切換時設備重啟造成沖擊（可導致柴油發電機停運）。

（5）在自動啟動的設備中，熱保護必須選擇“手動”復位，所有的雙電源開關帶機械互鎖裝置。

（6）直流電源的可靠性必須引起重視。柴油發電機的自動啟動控制與應急變壓器的控制均采用DC 220 V控制，可選擇雙直流電源供電，當一路直流電源故障時切換至另一路供電，2臺柴油發電機系統各采用一路直流電控制。在直流系統中增加各項參數檢測功能，如每節電池電壓、絕緣檢測、進線失壓等，及時發現直流盤故障，保證直流盤處于良好狀態。

（7）雖然應急電源系統的容量較小，但本身具有自動調壓功能，在電纜選型時考慮壓降時，按大系統容量選擇，無需考慮發電機本身的壓降。

3 其他事項

3.1 維護及試運

柴油發電機（可帶一部分負荷）應定期試運（15天試運一次），保證實時處于備用狀態，各自動控制系統應在每年的大修期間全面試運一次（包括應急負荷），試運時，應根據發電機的使用說明對柴油發電機及各配電系統的各部位詳細檢測。

3.2 日常培訓

應急電源系統為緊急備用設備，不經常操作，在注重可靠性的同時,必然會增加其復雜性。應急電源發生故障，員工在進行緊急處理時可能會無從下手或手忙腳亂，因此，必須重視對應急電源系統操作的培訓。

Design and application of emergency power

MENGShu-guang
(DongruiChemicalCo.,Ltd.,of Shandong BinhuaGroup,Binzhou 256619,China)

Design of emergency power system was introduced.The concept and controlmode of emergency power partstart,and suggestionsof reliability ofemergency powerwere put forward.

emergency power;dieselgenerator;emergency transformer;automatic start

book=36,ebook=78

TM611.2

B

1009－1785(2010)07－0036-02

2009-09-03