660 MW超超临界机组保安电源接线方式优化分析

金俊杰，陈双照

(浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325600)

660 MW超超临界机组保安电源接线方式优化分析

金俊杰，陈双照

(浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325600)

介绍某发电厂660 MW超超临界机组保安电源系统的接线方式，分析其存在的问题，并在提高保安电源可靠性的基础上提出优化方案，达到保安段短时失电不影响机组正常运行，并可真实进行保安电源在线试验的目的。

保安电源；柴油发电机；接线方式；优化

0 引言

随着发电机组容量的不断增大，发电机组在事故发生情况下能否安全停机，成为一个至关重要的问题。柴油发电机组因自身的独立性及快速性，被广泛作为机组应急保安电源。一般来说，保安电源是为避免全厂事故停电时造成机组失控、损坏设备、影响电厂长期不能恢复供电而设置的电源，它可向事故保安负荷可靠供电。事故保安电源分直流、交流2种，交流事故保安电源选用能快速、自启动的柴油发电机，给主机、小机的交流润滑油泵、盘车、顶轴油泵供电，在全厂停电时保证安全停运；同时还可给炉侧空预器电机供电，保证锅炉熄火后空预器不会变形、卡涩以及为其他交流事故保安负荷供电。交流保安电源的选择、设置及接线方式决定了该机组整个保安电源系统的可靠性。

1 现状分析

1.1 下属负荷多

该发电厂设计的保安段下属负荷较多，特别与机组负荷密切相关电源，如空预器的主、副电机，磨煤机的油站电源等。此类电源在机组正常运行中时刻处于运行状态，且不能失去，否则将会引起事故，轻则影响机组负荷，重则引起锅炉MFT(Main Fuel Trip，主燃料跳闸)。如在机组正常运行时，空预器主电机失电将会引起空预器

RB(Run Back，辅机故障减负荷)，送、引风机跳闸；磨煤机油泵失电将会使磨煤机跳闸，进而引起磨煤机RB事故。此类事故都将严重影响机组负荷，且若处理不当也极易引起机组跳闸，使事故扩大。因此，在正常运行中保安段不能有任何闪失，需要保持连续运行，即便在线试验也不能出现任何差池，这就使得在运行中进行试验时的风险与压力剧增。

1.2 系统设置复杂

该发电厂保安段系统设置复杂，保安段相关联锁设置也复杂。由于脱硫系统与主机分开设计，脱硫系统正常运行时也需要保安电源来确保全厂停电后石灰石浆液池不凝固等，因此必须增加脱硫保安段。这样每台机组各有3段保安段，保安A段与B段负荷较多，在A，B段上又设置了分段开关，用于在启动柴油发电机时分段启动。由于设计的下属负荷在机组运行过程中要保证连续供电，既不能有失电、失压现象发生，又要保证运行中能够进行各类在线试验，如柴油发电机带载试验、电源切换试验等，在这些前提下要提高设备的可靠性就必须安装同期装置，使在切换或带载试验过程中进行同期捕捉、合闸，保证母线不失电、失压。现场具体实施时，在DCS上实现切换逻辑，而同期系统则另由PLC控制，设计过于复杂。

1.3 试验风险大

该发电厂规程规定要定期进行柴油发电机空载和带载试验，以保证保安电源的可靠供给，因此给正常运行和维护操作带来一定的风险。如，柴油发电机带载试验比较复杂，如果试验不成功，则会影响机组安全运行；事实上该发电厂柴油发电机带载试验不正常时有发生。由于条件不具备，真正的低电压启动带载试验实做的逻辑也无法进行。

2 原因分析

该发电厂保安段下属负荷多、接线复杂，这与该厂一次低压系统的接线有关。由于低压一次系统均不设置备用电源自投功能，导致与负荷密切相关的空预器主副电机、磨煤机油泵、六大风机油泵等电源只能接到保安段，即使锅炉段单段出现故障，也可保证此类设备不停电继续运行（保安段工作电源和备用电源可切换），从而提高机组运行的可靠性。现有保安段的主要负荷如图1所示。

图1 现有保安段主要负荷示意

由于现有保安段负荷多，且要保证设备连续运行，这就带来一系列问题。首先，要保证保安段的不停电切换需设同期装置，在切换过程中启动同期装置，以保证母线不失压；当负荷过多，在全厂失电启动柴油发电机时，则要与柴油发电机启动容量相匹配，应在每段保安段上设置分段开关，在启动柴油发电机时起到延时合闸功能。

现各重要负荷接至保安段下，均是为了追求设备可靠运行，但保安段的自动切换功能也只有低电压切换，即母线电压低至一定值时，启动切换逻辑，启用备用电源。对部分辅机来讲，低电压自动切换时也有可能会跳闸，并不是万无一失。

3 优化方案

改造的优化目标是：通过较小的接线改动，在不影响机组设备安全可靠的基础上，对保安段的负荷及接线进行调整，从而达到保安段母线在机组轻松运行的目的，且能在全厂失电时为机组安全停运提供最后保障。通过分析，找到最合理的优化方案。

低压一次系统不具备自动切换功能，想要对其作出优化已不现实，故在保持原有低压一次系统的基础上，对机组重要负荷进行电源转接，成为优化的主要方向。优化目标要达到真正体现保安段的设计初衷，即正常运行时可以短时停运，为此要改变相关负荷的取接，简化系统联锁。从图1可以发现，影响保安段的负荷主要为炉侧的空预器主电机和磨煤机油泵电源(不能在任何时候有闪失)，其他电源均在另一段上设有备用电源，即使跳闸，另一油泵也会联锁备用电源，所以主要考虑空预器主电机与磨煤机油泵的接法即可。

3.1 磨煤机油站电源优化

经分析，将磨煤机的油站电源改接至锅炉MCC上，增压风机的1台油泵电源改接至380 V脱硫B段，不会影响负荷的安全性。如果锅炉MCC失电时，即使磨煤机的油站电源正常，机组也会由于给煤机跳闸等原因造成磨煤机RB、机组减负荷，因为给煤机电源也同样接在锅炉MCC上。故磨煤机运行的可靠性并不受影响。

3.2 空预器主电机电源优化

空预器主电机电源可考虑采用2路电源，一路转接至380 V锅炉PC，另一路仍然接在保安段上，保安段上电源在机组正常运行时作为备用，在380 V锅炉PC失电或全厂失电时启用，保证主电机正常运转，避免停炉后由于冷热段温度偏差引起空预器卡涩。

3.3 六大风机油泵电源优化

将六大风机油泵电源改为总油站电源，油站电源取2路，电源1接至锅炉MCC，电源2接至保安段。正常运行时，由锅炉MCC供；电源1故障时，自动切至电源2供。优化后的保安段主要负荷如图2所示。

4 效果分析

若进行负荷改接，那么保安段在正常运行时其负荷将变小，只有UPS电源、直流电源、事故照明等一些可短时停电的负荷；而主机、小机油系统的油泵可通过适当调整运行方式，如将主机和小机油泵均切至保安A段或B段的油泵运行，就可达到短时停运保安B段或A段的条件。当一段母线满足短时停运条件后，正常柴油发电机带载试验以及备用电源自动切换试验就可采取低电压方式，分开保安段的工作电源馈线开关，在备用电源开关检测到保安段母线失压后作出判断，自动进行备用电源合闸，这样就模拟出真正厂用电失去时的事故状态，使试验更具实用性。保安段可靠性的提高，意味着整个机组的安全性也随之提高。由于保安段下属负荷均具有抵抗短时失电能力，因此用于切换的同期系统设备也可取消，节约了设备更换与维护的成本。由此可见，经优化后的系统将更简洁，安全性能更高。

图2 优化后保安段主要负荷示意

就现场接线方式分析，炉侧负荷接至保安段分段前，机侧负荷大部分接在分段后。保安段事故失电时，柴油发电机启动后先带动保安段分段开关前负荷，经延时合分段开关，分段开关后的负荷才得电。从设备的重要性来讲，汽机系统相对而言更加重要，那么锅炉侧在分段前、汽机侧在分段后的接线方式就不太合理。更为合理的接线方式应为：机侧各油泵负荷置于分段前，炉侧空预器电机、六大风机油站电源等置于分段后。此项改动工作量较大，如果将原先部分负荷移至锅炉MCC后，剩余负荷的容量能满足柴油机启动要求，就可考虑取消分段开关。

对于脱硫保安段，目前每台机组的脱硫设置一段保安段，其自身保安电源与主机保安段共用1台柴油发电机。其实只要将部分不重要的负荷移至PC或MCC，将主要负荷接至主机保安段，则可取消脱硫保安段，使机组保安系统更加简洁、有效。

此外，当本机厂用电全停时，保安段将只由本机柴油发电机带，相关其他各台柴油发电机机出口是否可以考虑有手动联络；这样当事故机组的柴油发电机故障时，可由邻机备用。毕竟当全厂失电时，4台机组的柴油发电机能够同时保证正常供电的难度也比较大。若能增加手动联络，则可进一步提高全厂保安电源的可靠性。

5 结束语

综上所述，通过对现有保安段上负荷的重新分配及调整，将现有保安段上的炉侧负荷，如空预器主电机、六大风机油泵电源以及增压风机油泵电源转接至380 V锅炉段或锅炉MCC，在保安段上设备用电源；将磨煤机油泵电源移至锅炉MCC，取消保安段上该负荷，在合理分配机侧油泵运行的情况下(主机和小机均使用A段油泵或B段油泵)即可使得保安B段或A段具备短时停运而不影响机组正常运行的功能。具备此条件后，既可让机组正常运行时保安段轻松运行，又可在在线试验时，如柴油发电机带载试验以及备用电源自动切换试验时，改模拟试验为真实试验，使得试验结果更真实可靠。同时，对柴油发电机机出口安装手动联络，可进一步规避设备故障偶发率，提高保安系统的可靠性。

1 中国大唐集团公司．防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[M]．北京：中国电力出版社，2006．

2 百会平．一起因辅机电源故障引起的机组非计划停机事件分析[J]．电力安全技术，2013，13(7)：34-35．

3 邹鹏辉．发电厂交流保安电源优化设计[D]．保定：华北电力大学，2015．

2016-06-18。

金俊杰(1973-)，男，工程师，主要从事火力发电厂电气安全管理工作，email：476326706@qq．com。

陈双照(1985-)，男，工程师，主要从事火力发电厂集控运行工作。