HYSY161天然气发电机组快速脱扣改造探索

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(中海油能源发展采油服务公司，天津 300457)

海上采油平台的电站系统为平台提供电力保障，以便平台上的各种生产和生活设施能够正常、稳定运转，该系统主要包括发电机组、电站控制系统、配电中心及各种用电负载，其中发电机组是海上采油平台电站的核心设备。平台所有的设备、系统和流程与平台电站系统都有一定的关联，它们的稳定运行直接影响到发电机组的稳定运行，也间接地影响到电站的稳定，反之发电机组的稳定运行保证了采油平台的正常生产，因此发电机组的稳定运行成为所有维修人员的重点研究对象，快速脱扣保护系统应运而生。

1 问题的提出

海洋石油161平台电力系统中，有3台发电机组，其中2台是1 350 kW 原油发电机组，1台1 000 kW天然气发电机组，目前平台3台发电机组均可通过PPU 模块实现优先脱扣的分级卸载功能。优先脱扣定义为发电机组自身的一种保护，其基本设置为发电机组所带载负荷达到发电机组自身容量92%时，延时5 s触发一级卸载，发电机组所带负荷达到发电机组自身容量96%时，延时8 s触发二级卸载。快速脱扣既能对发电机组自身起到保护[1]，同时也能最大限度地保证平台主要系统或设备的正常运行。目前2台原油发电机组均能实现快速脱扣，而天燃气发电机组不具备快速脱扣功能。

海洋石油161平台电力系统中，由于3台发电机组容量较小，根据平台发电机组试验性能参数可以看出(具体见发电机组实验记录)，在正常生产条件下(发电机组2用1备)，任意1台发电机组出现故障停车，其负荷将全部突加在另1台正常运行的发电机组上，正常运行的发电机组不能全部承载故障机组甩下的负荷时，平台将出现全部都断电现象，不但影响正常生产，还可能出现设备及人员的安全事故。

2 改造思路

当2台发电机组中的1台因为故障突然关断，为了避免所有的负荷突加到另外l台发电机组上造成该发电机组也关断，所采取的保护措施要能够在其中1台发电机关断的瞬间发出指令，使电力系统能够自动地卸掉一部分相对不重要系统的用电负荷;使另外l台发电机组上的总负荷不超过它的最大承受能力，从而保证它能够继续正常工作;平台相对重要的系统仍然能够正常运行[2]，为了达到这样的目的采取的措施就是快速脱扣。

针对天然气发电机组存在问题，在平台电力系统中应用快速脱扣功能，当天然气发电机组出现紧急故障时，同时触发快速脱扣，剩余负荷可全部突加在正常运行的原油发电机组上(具体见发电机脱扣负荷分析表)，保障平台重要负荷正常运行。

3 改造方案

快速脱扣的指令信号主要来自下列故障：①并联运行时，任意1台发电机组主开关因故障脱扣；②并联运行时，任意1台发电机组的原动机出现故障的应急停车。

鉴于以上情况，平台电力系统中应用快速脱扣功能。目前海洋石油161平台2台原油发电机组出现故障停车(滑油压力低、冷却水温度高、轴瓦温度高、紧急停车等)时，均能提前1 s或同时发出脱扣指令；而天然气发电机组不具备快速脱扣功能,根据与济南柴油机股份有限公司(以下简称济柴)及低压盘厂家的沟通，济柴现场的“云飞”主机原动机控制系统中的停机继电器有一组常开、常闭备用干触点，根据现场情况，特制定以下改造方案。

经过与济柴厂家工程师沟通，机旁停车按钮为正常停车按钮，在正常停车时，发电机组已经在空载状态下停车，此时ACB01 已经提前断开；在保证原厂家设计不变的条件下，利用图1所示停车继电器KA1(有一组备用触点)作为天然气发电机组原动机故障停车继电器，规避机旁停车按钮SB6正常操作带来的影响，进行改造。

图1 发动机监控仪电气原理

在MCC 间天然气发电机组主进线柜(ACB01)内增加1个中间继电器(快速脱扣继电器KA02)和1个时间继电器(KT)，利用上图停车继电器KA1的备用触点控制快速脱扣继电器KA02，来实现快速脱扣。由于MCC间天然气发电机组主控盘上也有一个远控急停按钮S3-1，可把急停按钮S3-1并入停车继电器KA1的备用触点，保证远控急停按钮S3-1操作也可触发快速脱扣；经过现场实际调研，该急停按钮S3-1只有两组常闭触点，目前无常开触点可用，故可将此按钮重新选型，更换为带一组常开触点和2组常闭触点的急停按钮。见图2。

利用天然气发电机组主进线断路器ACB01的一组常开辅助触点，串入时间继电器KT的回路，再由时间继电器KT的常开触点串入脱扣继电器KA02的回路，保证在发电机组检修试车(不并网)时，不触发快速脱扣。

为了避免发电机在超速、差动保护动作等条件下，主进线断路器ACB01 同时(先于)停车继电器动作，无法实现发快速脱扣，增加时间继电器KT，在主进线断路器ACB01动作后，延时2～5 s，继电器KT常开触点再断开。具体原理见图3。

图2 控制模块回路

图3 快速脱扣电气原理

图3所示为天然气发电机组主进线柜ACB01内的原二级卸载继电器控制回路，海洋石油161平台的快速脱扣清单就是二级卸载清单。

上述改造方法保持天然气发电机组内部原设计、逻辑不变，施工简单，费用较低，便于维护。

4 使用效果

天然气发电机组自安装调试运行后，其运行状态一直不是很稳定，海上石油161平台也出现过因天然气发电机组故障停机导致全船失电现象的发生，自改造后，快速脱扣的功能避免了此类现象的再次发生[3]。天然气发电机组故障停机后，快速脱扣功能即时触发，二级卸载后电网上的负荷不会太大，从而保证了原油机组的正常运转，避免出现生产关停和安全事故的发生，并加快了电站的恢复速度，确保平台相对重要系统的用电负荷。

[1] 张艳霞，姜惠兰．电力系统保护与控制[M]．北京：科学出版社，2010．

[2] 张 帆．电力系统运行过程中需要注意的问题[J]．技术与市场，2011,(9):243-244.

[3] 中国船级社．钢质海船入级规范第四分册[S]．北京：人民交通出版社，2009.