火電廠負荷供電故障機理分析與解決策略

劉增軍 賀立強

摘 要：在現(xiàn)代社會生活中，人們的生活與工作越來越離不開電力的支持，對供電的穩(wěn)定性和安全性也越來越關(guān)注。在火電廠中，由于負荷控制電源供電故障問題，很容易造成供電中斷的情況，嚴重影響了人們的正常生活，還會導致工廠停工，造成嚴重的經(jīng)濟損失。本文通過對電廠廠用電源供電故障機理的原因分析，通過模擬故障期間各數(shù)據(jù)進行判斷，提出具體改造控制電源的手段，避免廠內(nèi)低電壓而導致控制電源失電的問題，提高機組運行的安全性，保證火電廠供電的安全供電水平全面提升。

關(guān)鍵詞：火電廠;供電故障;主要機理;解決策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.150

在火力發(fā)電廠中，由于供電機組的容量不斷增加，設備自動化程度也在不斷提高，必須加強對機組安全運行的有效控制，盡量避免事故的發(fā)生。由于機組廠用電源供電可靠性會直接影響機組運行的安全穩(wěn)定，特別是發(fā)電機組的保安電源失壓會造成廠內(nèi)重要輔機失電，機組停運，甚至會導致設備損壞，造成經(jīng)濟損失。為了確保廠用系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，最主要的方法就是通過配備一路或多路備用電源，當正常電源失壓后自動切換至備用電源，以確保設備工作和控制電源供電的穩(wěn)定，如果電源切換失敗，將導致重要負荷失電引起機組跳閘，甚至設備損壞等嚴重的后果。

1 典型案例分析

某公司的主要廠用設備控制電源采取兩類0.4kV MCC電壓供電，分別是以下兩種：一種是沒有電源改造的MCC段供給，其主要的供電方式是MCC開關(guān)供電，通過MCC交流電源供電保證機組設備的穩(wěn)定運行。另一種設備控制電源則是以改造過后的直流110V的供電。通過結(jié)合實際的故障案例，對這兩種控制電源的安全性和可靠性進行分析，提出相應的改進策略[1]。

在夏季，由于突如其來雷暴天氣的影響，造成750kV云橫Ⅱ線路發(fā)生了三相短路，引起對側(cè)榆橫變電站差動保護動作，對側(cè)開關(guān)跳閘，同時發(fā)出“遠方跳閘”指令，導致該公司云橫Ⅱ線開關(guān)跳閘（公司為雙回線），兩臺機組重要輔機跳閘。

通過事后對故障的主要原因進行分析，能夠明確，由于750kV的線路受到雷擊的影響，產(chǎn)生三相短路的，使得750kV母線電壓短時間內(nèi)大幅度下降，造成廠用電壓異常降低，使得設備控制電壓大幅度降低，導致重要輔機跳閘。在此次事故后對故障錄波、數(shù)據(jù)分析并進行仿真模擬，開關(guān)接觸器及其控制電源均降幅度大，導致開關(guān)接觸器斷開造成設備停運。

2 故障分析以及改造的思路

2.1 未改造過的MCC段馬達

沒有改造過的MCC段應用低壓馬達綜合保護裝置。采用低壓馬達綜合保護的控制電源取用MCC動力電源中兩相，在開關(guān)內(nèi)配置變壓器將380V的電源轉(zhuǎn)變?yōu)?20V和12V交流電，其中120V屬于接觸器控制電源，交流12V則為接觸器工作電源。當故障發(fā)生時，0.4kV的母線電壓會減少一半，控制電源與設備低壓馬達綜合保護工作電源可能降至為原來的一半，導致運行電源切換裝置在切換過程中受到影響，造成接觸器斷開，電機也無法正常運行。因此設備的控制電源降低或失壓，依然對馬達的運行會造成影響。

2.2 改造過的MCC段馬達

經(jīng)過改造之后的MCC段馬達，通過配置綜合保護繼電器，采用220V直流電源作為控制電源供電。220V直流供電取自廠內(nèi)直流系統(tǒng)，即使在廠用電電壓大幅度波動時，保護繼電器不會因為自身的積壓而造成接觸器跳的指令。只要確保廠用電壓及時恢復，接觸器就會立刻吸合，也就是說，即使母線出現(xiàn)是電的問題，也不會對馬達的運行造成影響，能夠確?；痣姀S的穩(wěn)定運行[3]。

通過將兩種0.4kV MCC控制電源進行實驗對比分析，突顯出220V直流做為馬達控制電源的優(yōu)勢性。

3 故障解決的具體策略

3.1 控制電源直流改造

通過采用未改造0.4kV母線的MCC段馬達，控制電源出現(xiàn)相應跌落，跌落的深度會達到負荷最低的工作電壓，這樣就會導致主機系統(tǒng)有故障隱患。如重要輔機的油泵、發(fā)電機密封油泵等都在未改造的MCC段上。電壓大幅度波動容易造成設備異常。但直流系統(tǒng)為MCC段各馬達控制電源時，不會受到當?shù)仉娋W(wǎng)負荷變化影響，也不會隨著晝夜變化、電站多樣化等因素造成電網(wǎng)電壓忽高忽低的問題，也不會因為大型設備的啟停產(chǎn)生的電磁、干擾、閃變、斜坡等各種異常情況的影響，能夠直接減少復雜電力系統(tǒng)中的直接雷和感應雷對設備造成的損害，可以有效避免關(guān)鍵負荷跳閘及機組跳閘的問題。

220V的直流電源也能夠直接作為信號系統(tǒng)、繼電保護以及自動裝置等工作電源，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，及便出現(xiàn)了各種意外情況，例如交流母線失電，也可以為關(guān)鍵負荷提供短時間內(nèi)的供電，可以確保關(guān)鍵負荷與安全運行的穩(wěn)定性和有效性。

3.2 變頻器增加低電壓穿越裝置改造

變頻器作為火力發(fā)電廠最重要的輔機設備，其自身的低壓穿越能力比較差，如果控制電源電壓跌落時，很容易導致變頻器閉鎖而無法運行，為了能夠確?；痣姀S輔機變頻低電壓穿越技術(shù)順利實現(xiàn)必須要加強對電壓跌落期間變頻器的穩(wěn)定運行，所以在變頻器需要增加變頻器低電壓穿越裝置。此裝置通過利用電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)對變頻器電源進行改變，使得低電壓穿越裝置電源接入變頻器直流系統(tǒng)，做變頻器后備電源。出現(xiàn)低電壓時立即啟動并且快速響應，能夠穩(wěn)定提供直流電源，確保變頻器的正常運行。

4 結(jié)論

本文通過對火電廠負荷供電故障機理進行分析，結(jié)合具體的案例，對750kV線路故障產(chǎn)生原因進行分析，明確了具體的解決策略，通過對實際電網(wǎng)線路故障的總結(jié)，判斷交、直流做為馬達控制電源的優(yōu)缺點，對變頻器低電壓穿越期間的運行方案進行改進，確保變頻器在電壓跌落時，能夠使得變頻器拖動電機穩(wěn)定連續(xù)運行。通過低電壓穿越裝置在火電廠供電系統(tǒng)應用能夠減少設備故障幾率。在低電壓期間快速的響應特點，大大提高設備運行可靠性，避免造成供電中斷。

參考文獻：

[1]趙新洲.關(guān)于火電廠汽輪機調(diào)速保護系統(tǒng)異常分析處理探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（05）：217.

[2]程廣濤，褚鳳東.火電廠鍋爐輔機設備檢修故障的排除分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（02）：168.

[3]馮宏剛.關(guān)于火力發(fā)電廠變壓器運行故障的分析與處理探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（03）：182.