北疆电厂1 000 MW机组保安电源若干问题探讨

姜保光，张 峰

（1.山东电力建设第二工程公司，山东 济南 250100，2. 深圳山东核电工程有限责任公司，山东 济南 250101）

北疆电厂1 000 MW机组保安电源若干问题探讨

姜保光1，张 峰2

（1.山东电力建设第二工程公司，山东 济南 250100，2. 深圳山东核电工程有限责任公司，山东 济南 250101）

对北疆电厂1000MW机组保安电源的电源设置方式、电源接线方式进行讨论，比较各种备选设计方案的优缺点，并就各种方案的的安全性和必要性等进行分析，对在保安电源系统调试中部分问题进行分析。

交流事故；保安电源；电源设置；接线方式

0 引言

大中型机组在电力系统中居有重要地位，它直接关系到电力系统的稳定性和可靠性，且随着机组容量的增大，主要辅机容量亦随之增大，为保证机组及重要辅机在全厂停电事故中安全停运的交流事故保安负荷的容量及数量也相应增加。因此，DLS000—2000《火力发电厂设计技术规程》第l3.3.17条规定：“容量为200 MW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起动的柴油发电机组”。天津北疆电厂2×1 000 MW机组在华北网中具有举足轻重的作用，就北疆电厂保安电源设计及调试中的一些问题进行探讨。

1 交流事故保安电源的设置方式

1.1 设计原则

1）独立性强，该电源与机组及其厂用系统相对独立，不受其干扰，保安电源的投入条件只限于保安母线段失电。

2）可靠性高，电源设备和配电故障几率低，投入成功率高。

3）电能质量满足要求，正常运行状态和负荷起动状态下的电压、频率均能满足厂用电技规的要求。

4）维护工作量小，经济效益好。该电源投入使用后，维护工作量小，重复投资低。

1.2 设置方式

北疆电厂交流事故保安电源可供选择的类型有三种：外部电源、交直流逆变机组、柴油发电机组。

1.2.1 外部电源

北疆电厂的外部电源有两种方式：地区电网电源、老厂电源。

地区电网电源。此种方式系指新建电厂附近原有的地区电网。虽然北疆电厂建有一座专用的35 kV变电所，但是北疆电厂投产后将成为该地区的主要电源。因此在北疆电厂出现故障停机时，地区电网失去作为保安电源的资格。因此虽然外部电源具有维护工作量小，经济投资少的特点。但是电源的独立性差

老厂电源。指在扩建或者新建厂附近有相邻中小型电厂，这种供电方式应从老厂发电机母线或厂用电工作母线上引接10 kV（6 kV）电源至新建电厂，经保安变压器后供给新机组事故保安电源。采用此种方式要取决于新老厂之间的距离及供电可靠性。一般情况新老厂距离不超过10 km时采用这种方式。北疆电厂周围10 km范围内虽然有小型电厂，但是北疆电厂地处滨海地区，厂址范围为盐场储水池，周围为盐场晒盐池，自然地面标高在0～2.0 m之间。这种自然条件使得这种方式具有的投资少，施工简单的优势荡然无存，虽然当新建厂距离老厂较远时，可以采用二台机组双回电源互为备用的接线方式。这种保安电源形式设置简单，维护管理工作量小，电厂机组台数多，可靠性比较高，多数能在事故停机时起到保安作用。而且这种引接方式的最大缺点是由于某种原因引发新、老厂同时停电事故时，后果将不堪设想，而且北疆电厂目前为一期工程只有2台机组，显然采取这种方式是不合适的。

1.2.2 交直流逆变机组

逆变机组为交直流电动发电机组。接于蓄电池组上。设备构成简单，正常维护工作量小。事故情况下由蓄电池组提供事故保安电源安全可靠。这种方式的缺点是事故情况下该机组由蓄电池供电，其容量受蓄电池容量的限制，设备存在间接投资。同时长时间带交流事故负荷，影响蓄电池的安全运行 ，而且国内只有一种100 kW的逆变机组。因此，这种方式的容量不能满足北疆电厂的要求以及使用受到诸多因素的限制，不能采用此种方式。

1.2.3 柴油发电机组

专用柴油发电机组是电厂中应用最为广泛的一种交流保安电源方式。这种保安电源设置方式的最大优点就是它不受外界电网干扰，独立性强，不管何种原因引起的停机事故，它都能起到保证机组安全停机的作用。供电可靠性高，且柴油发电机组容量等级多，可随需要选用。这种方式虽然比引接地区电网投资大，但是电源的可靠性和独立性有很大提高；与外接老厂电源建造一条线路相比可靠性高，投资亦比较省。它的主要缺点就是，平时维护工作量较大。

因此北疆电厂每台机组配置一台1.8 MW的柴油发电机具有独立性好、可靠性高、电能质量满足要求的优点，但是缺点就是维护工作量大。

2 交流事故保安电源的接线方式

目前，大机组中设置的交流事故保安电源系统一般由两路外接电源和应急柴油发电机组成，当厂用母线电压消失后，首先投备用外接电源，同时发出信号启动应急柴油发电机 如果备用外接电源投切成功，柴油发电机可不投入，如果外接保安电源投切失败则投柴油发电机。

2.1 基本原则

专用柴油发电机组与汽轮发电机组成对应性配置。

交流保安电源的电压及中性点接地方式应与低压厂用系统取得一致。一般每台机组设置一段事故保安母线，单母线接线。当事故负荷中具有一台以上的互为备用的I类电动机时，保安母线应采用与低压厂用工作母线相应的接线方式。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。

交流事故保安母线段除了由柴油发电机组取得保安电源外，还需由厂用电取得正常工作电源，以满足机组正常运行情况下需要运行的保安负荷的供电要求。

2.2 常见接线方式举例

2.2.1 接线方式一

每台机组设置一段保安母线，下设汽机、锅炉、脱硫等事故保安MCC。此种接线方式为：专用柴油发电机组接至保安母线段，而汽机、锅炉、脱硫等事故保安MCC的正常工作电源分别引自不同的单元低压厂用工作变压器。正常工作时，各事故保安MCC分别经不同的单元厂用变由厂用工作电源供电，当任意事故保安MCC失电时，经延时确认快速起动柴油发电机组，当柴油发电机组起动成功并具备投负荷条件时，经延时确认后断开该保安MCC的工作电源进线开关，自动投入柴油发电机组出口开关，然后投入该保安MCC备用电源进线开关，恢复对保安负荷的继续供电。接线方式接线见图1。

2.2.2 接线方式二

每台机组设置了保安MCCA和保安MCCB两段保安电源，每段保安段共有3路进线电源分别来自工作400 V A段和工作400 V B段和柴油发电机组，以保安MCCA段为例，工作IA段是它的常用电源，工作IB段是第1备用电源，柴油发电机是第2备用电源。接线方式接线见图2。

2.2.3 天津北疆电厂事故保安电源接线方式

图3为北疆电厂事故保安电源系统。每台机组设置保安动力中心，每段保安中心共有2路电源分别来自柴油发电机组和10 kV保安变；下设多段保安MCC（1号、2号汽机保安MCC，1号、2号锅炉MCC，脱硫保安MCC），以1号汽机保安MCC为例，汽机PC I段是它的常用电源，保安动力中心是它的备用电源。当汽机PC电压消失后，首先投外接保安变电源，同时发出信号，启动应急柴油发电机；如果外接保安变电源投切成功，柴油发电机可不投入；如果外接保安变电源投切失败，则投柴油发电机。汽机PC电源恢复时，保安MCC应恢复由厂用电供电，在倒换过程中应采用瞬间停电的方法，严禁采用并列倒换。

图1 接线方式一接线图

图2 接线方式二接线图

图3 北疆电厂事故保安电源接线方式

以上三种保安电源的接线方式比较来看，第一种接线方式简单灵活，但是会造成柴油机的频繁启动；第二种保安电源接线，虽然能避免保安段进线PC电缆故障造成柴油机不必要的启动，但是接线方式和控制回路复杂，而且不适宜于需要多段保安电源的情况；北疆电厂的保安电源系统融合了前两种接线方式的优点，具有更好的可靠性和灵活性，而且投资少适合保安电源负荷比较多的情况下，对保护设备起到更好的作用；更适合于以后的大型机组设计。

3 调试过程中出现的问题及处理

3.1 柴油机问题

柴油机在启动过程中，由于机务人员将油箱阀门关闭，柴油机自启动后将机组内存储的燃油耗尽，柴油机停机后，无法启动。在现场调试过程中柴油发电机暴露了较多问题，任一方面出现问题都将导致柴油机不能快速启动，另外为了保证柴油机的正常启动，蓄电池也需要经常维护检查。为了克服这些因素带来的不利后果，除了加强柴油机组的检修和维护外 ；发电厂还应定期进行柴油机启动试验。

3.2 发电机问题

在调试保安电源系统时 由于在柴油机启动试验时，很难组织很大的负荷，柴油机带的负载较小。后来在做柴油机带保安段，负荷自启动试验中，将保安段所有负荷启动时，柴油机故障停机，检查结果为发电机差动跳闸，由于发电机的保护为厂家配套的控制柜实现，差动CT全部装在发电机内部，在检查了发电机，确认发电机无故障后，判断可能是CT极性错误；检查后发现是厂家将两相CT极性接错。

3.3 DCS逻辑问题

由于北疆电厂的保安电源系统比较大，逻辑均有DCS实现，所以DCS逻辑比较复杂，因此出现的问题就比较多。

保安PC段电源由柴油机切换到保安变过程中，保安段失压低电压会报警，由于保安变进线开关自动分闸指令条件中，母线低电压会自动分闸，保安PC段电源在由柴油机回切到保安变时由于低电压报警会出现保安变进线无法合闸现象，保安变进线自动分闸指令逻辑如图4所示。

图4 DCS逻辑图

经过讨论将DCS逻辑中母线低电压报警在自动分闸条件中将长信号改为短脉冲，失压后只发1次短脉冲分闸指令。

3.4 负荷投切问题

设计规程中规定电厂各专业的负荷，要将负荷特性表中的属于零类的交流负荷及停机过程中的一些重要负荷接至保安电源，由于北疆电厂的柴油机比较大可以满足所有负荷同时启动的要求，所以不需要进行负荷的分批投切。但是保安MCC由备用电源向主电源自动切换过程中，马达无法实现失压自启动，对马达保护器再次进行失压重启动模拟试验，保护器失压重启动功能良好。经过多次切换试验马达仍然无法实现自启动。最后对保安MCC母线电压进行监视，发现在切换过程中保安MCC母线电压出现极短时间的下降，分析后认为是在母线电压下降时交流保持接触器失压跳开，但是由于切换的太快，母线电压变化太快马达综合保护装置的灵敏度低无法检测到失压，所以决定在不影响保安电源系统的情况下人为使母线失压10 mS，因此在主电源合闸DCS逻辑中增加10 mS延时。在后来的投切试验中，马达实现100%失压重启动。在吹管期间由于起备变故障全厂失电，柴油机准确启动投入，保安电源及时恢复，保安段马达全部准确失压重启动，保证了机组安全停炉。

4 结语

北疆电厂保安电源系统的电源设计，设计保安变解决了保安MCC工作电源故障和检修情况下，不需要启动柴油机，具有一定的经济性；而且这种设计操作简单、运行方式灵活、可靠性高。将所有的保安段负荷全部设计在保安MCC，这种接线方式清晰、简单、操作方便。保安电源的所有控制逻辑均由DCS实现，这种控制方式所用元件少、控制简单。但是这种控制方式在有信号误发情况下容易出现误动、而且在DCS故障情况下将出现保安电源开关误动和无法操作的危险。

［1］水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册［M］.2004，6.

［2］DL/T5153-2002 火力发电厂厂用电设计技术规定.

［3］DL5000-2000 火力发电厂设计技术规程.

［4］山西省电力设计院.20万kW及以上机组交流事故的保安电源供电方式及设备选择.1987，6.

［5］电力工程电气设计手册［M］.水利电力出版杜，1989，12.

［6］SDJI-84 火力发电厂设计技术规定.水利电力出版社，1985.

姜保光（1980-），主要从事电气设备安装、调试工作。张峰（1981-），主要从事电气设备安装、调试工作。

The Problem Study on the Security Power Supply in Beijiang 1000 MW Power Plant

The paper presents the discussions of the set and the wiring ways the security power supply in Beijiang 1000 MW power plant.The advantages and disadvantages are analyzed considering the security and necessity of different design programs in the two aspects.In addition,some problems in debugging the security power supply are analyzed.

alternating accident；the security power supply；way to set up；the wiring ways

book=33,ebook=51

TM 621.7

B

1007－9904（2010）04－33－04

2010－01－28