火力發電廠兩臺柴油發電機互為備用改造

孫建華

（河南第一火電建設公司，河南鄭州 450001）

火力發電廠兩臺柴油發電機互為備用改造

孫建華

（河南第一火電建設公司，河南鄭州 450001）

柴油發電機組具有啟動迅速、獨立于系統等優點，在發電廠中作為保安電源得到廣泛應用，其可靠性對于發電廠安全運行具有重要意義。文章對斯里蘭卡普特拉姆燃煤電站由于保安電源未能正常啟動而造成全廠停電的事故進行分析，修改了兩臺柴油發電機的接線和控制邏輯，實現了兩臺柴油發電機組互為備用，提高了保安電源的可靠性和系統的安全性，對于國內外同類機組具有重要的借鑒意義和參考價值。

柴油發電機 互為備用 改造

由于突發事件的不可預見性，發電廠的發電機組有時也會發生因失去廠用電造成設備損壞的重大事故。《火力發電廠設計技術規程》（DL5000-2000）的第13.3.17條規定：“容量為200MW及以上的機組，應設置交流保安電源。交流保安電源宜采用快速啟動的柴油發電機組”。柴油發電機組具有啟動迅速、獨立于系統等優點，在發電廠中作為保安電源得到廣泛應用。

1 斯里蘭卡普特拉姆燃煤電站由電網事故引起的全廠停電介紹

斯里蘭卡普特拉姆燃煤電站設計3臺300MW發電機組，每臺發電機組配置一臺快速啟動柴油發電機組，柴油發電機組由PLC實現邏輯控制。每臺發電機組設計兩段交流保安段，其工作電源取自本臺發電機組的低壓廠用電，備用電源取自柴油發電機組。斯里蘭卡電網系統薄弱，穩定性差，據統計，從2011年到2013年期間，共發生4次因電網嚴重波動或故障導致電廠全部停電事故。其中一次引起普特拉姆燃煤電站全廠失電，而#1發電機組的柴油發電機組因故障未能快速啟動，導致#1發電機組在停機過程中長時間失去交流保安電源，造成#1機組汽輪機軸瓦磨損。

2 原柴油發電機組接線方式分析

2.1 “一機一套” 柴油發電機組接線方式

通常，在具有兩臺及以上大容量發電機組的火力發電廠，每臺發電機組配置的柴油發電機組是相互獨立的。我們以兩臺大容量發電機組的火力發電廠為例進行說明，圖（a）和圖（b）分別為#1發電機組和#2發電機組的交流保安電源系統，每臺柴油發電機組只為本臺發電機機組提供交流保安電源。圖（a）中開關3ZKK和4ZKK分別為交流保安PDCⅠA段和PDCⅠB段的工作電源進線開關，電源取自#1發電機組的低壓廠用電，開關1ZKK和2ZKK分別為交流保安PDCⅠA段和PDCⅠB段的備用電源進線開關，電源取自#1柴油發電機組，開關ZKK為#1柴油發電機組的出口開關。圖（b）原理相同。2.2 “一機一套”接線方式控制邏輯描述

#1發電機組交流保安電源系統控制邏輯：

（1）在#1發電機組的交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段失壓時，延時啟動#1柴油發電機組，并跳開交流保安PDCⅠA段工作進線開關3ZKK或交流保安PDCⅠB段工作進線開關4ZKK，若#1柴油發電機組啟動成功建立電壓和達到轉速時，合#1柴油發電機組出口開關ZKK，再合交流保安PDCⅠA段備用進線開關1ZKK或交流保安PDCⅠB段備用進線開關2ZKK，#1柴油發電機組向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供電。（2）機組，并跳開交流保安PDCⅠA段工作進線開關3ZKK和交流保安PDCⅠB段工作進線開關4ZKK，若#1柴油發電機啟動成功建立電壓和達到轉速時，合#1柴油發電機組出口開關ZKK，再合交流保安PDCⅠA段備用進線開關1ZKK和交流保安PDCⅠB段備用進線開關2ZKK，#1柴油發電機組向交流保安PDCⅠA段和PDCⅠB段同時供電。

#2發電機組交流保安電源系統控制邏輯與#1機組一樣，在此不在贅述。

2.3 “一機一套”接線方式的局限性分析

柴油發電機組的“一機一套”接線方式，每臺發電機組的交流保安電源系統相互獨立，使得柴油發電機組只能為本臺機組提供保安電源。圖（a）和圖（b）所示，在#1（#2）發電機組的交流保安段有失壓時，若#1（#2）柴油發電機組沒有啟動成功，#1（#2）發電機組將會失去交流保安電源，長時間失電將會嚴重危及#1（#2）發電機組的安全。基于對普特拉姆電站的重要性和電網運行安全性的考慮，為了避免同類事故的發生，經設計單位和建設單位的同意，我們決定對普特拉姆電站的柴油發電機組進行改造：在機組間的柴油發電機組之間，增加電氣開關連接，使其具有互為備用的功能，同時采用PLC實現機組之間互為備用關系的邏輯控制。

3 柴油發電機組的互為備用接線方式改造

如圖（c）所示，通過增加動力電纜和一個聯絡開關5ZKK將#1、#2發電機組的交流保安電源系統聯絡起來，打破“一機一套”接線方式的局限性，使得#1、#2柴油發電機組都可以為#1、#2發電機組提供交流保安電源在一次系統接線上構成回路，我們通過對聯絡開關5ZKK進行合閘、分閘狀態控制，從而實現#1、#2柴油發電機組都可以為#1、#2發電機組提供交流保安電源。同樣也需要對兩臺柴油發電機組的二次控制系統進行改造，增加必要的邏輯控制信號和增加二次控制系統的電纜用來傳輸信號，實現對改造后的#1、 #2發電機組的交流保安電源系統的邏輯控制。

4 互為備用接線方式的控制邏輯

兩臺柴油發電機組互為備用接線方式控制邏輯如下：

在#1發電機組的交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段失壓時，延時啟動#?

1、#2柴油發電機組，并跳開交流保安PDCⅠA段工作進線開關3ZKK或交流保安PDCⅠB段工作進線開關4ZKK：

（1）若#1、#2柴油發電機組均啟動成功建立電壓和達到轉速，合#1柴油發電機組出口開關ZKK，再合交流保安PDCⅠA段備用進線開關1ZKK或交流保安PDCⅠB段備用進線開關2ZKK，#1柴油發電機組向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供電，此種情況下不合聯絡開關5ZKK。（2）若#1柴油發電機組啟動成功建立電壓和達到轉速，#2柴油發電機組啟動失敗，合#1柴油發電機組出口開關ZKK，再合交流保安PDCⅠA段備用進線開關1ZKK或交流保安PDCⅠB段備用進線開關2ZKK，#1柴油發電機組向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供電，此種情況下不合聯絡開關5ZKK。（3）若#1柴油發電機組啟動失敗，#2柴油發電機組啟動成功建立電壓和達到轉速，合#2柴油發電機組出口開關ZKK，延時60S（躲過柴油發電機三次啟動失敗時間）合聯絡開關5ZKK，再合交流保安PDCⅠA段備用進線開關1ZKK或交流保安PDCⅠB段備用進線開關2ZKK，#2柴油發電機組向交流保安PDCⅠA段或PDCⅠB段供電。

在#2發電機組的交流保安PDCⅡA段或PDCⅡB段失壓時，邏輯動作原理同（1）。

5 結語

通過對斯里蘭卡普特拉姆發電廠兩臺柴油發電機組接線方式的改造，以及相應控制邏輯的修改，實現了兩臺機組間柴油發電機組互為備用，提高了機組保安電源的可靠性，對于孤網運行中的主力機組的安全具有重要意義，在國內外同類機組具有借鑒意義，特別是對弱連接的企業自備電廠（網）具有重要的參考價值。

［1］火力發電廠設計技術規程DL5000-2000.

［2］電力工程電氣設計手冊［M］.水利電力部西北電力設計院，2004（6）.

［3］范錫普.發電廠電氣部分［M］.第二版.北京：水利電力出版社，1995.

［4］吳雷.SPECTRUM應急柴油發電機組在火電中的應用［J］.電工技術雜志，2003（3）.

孫建華（1967—），男，河南鄭州人，在職研究生學歷，高級工程師，研究方向：火電廠及輸變電施工。