柴油发电机带载试验功率飞升事故分析

徐 晨，须 琳

(安徽新力电业科技咨询有限责任公司，安徽 合肥 230022)

柴油发电机带载试验功率飞升事故分析

徐 晨，须 琳

(安徽新力电业科技咨询有限责任公司，安徽 合肥 230022)

介绍了某电厂在做柴油发电机带载试验时发生的柴油发电机功率飞升、保护动作，导致柴油发电机跳闸停机事故，分析了事故中PLC的动作切换过程及造成柴油发电机功率飞升的原因，针对其功能设计缺陷提出了可行性建议，并对相关的PLC逻辑进行修改，为同类型机组的调试和运行提供了借鉴和参考。

火电厂；保安电源；柴油发电机；带载试验；负荷控制

0 引言

目前，大容量发电机组已成为我国大型火力发电厂的主装设备。作为电力系统重要的生产环节，大型火力发电厂的安全、稳定运行是电力系统安全运行的有力保障。为了保证全厂事故停电时大容量机组的安全停机和尽快启动、并网发电，大型火力发电厂都设置有应急保安电源，即柴油发电机及保安电源系统。在实际应用中，由于柴油发电机的使用次数极少，长期处于静置状态，所以柴油发电机作为保安电源在全厂事故停电时经常存在启动故障。因此，需定期对柴油发电机进行空载、带载试验，以提高柴油发电机供电的可靠性。

1 柴油发电机带载运行试验简介

柴油发电机带载试验的目的是验证柴油发电机带负荷稳定运行的能力，该试验可在机组正常运行状态下进行。带载试验时，柴油发电机向运行中的保安段并网，带给定负荷运行一定时间。某电厂660 MW发电机组保安电源系统配置1套1 200 kW柴油发电机组、2段保安段，提供全厂事故停电时机组安全停机所必需的交流事故保安电源。每段保安段有3路电源，主用电源接于400 V汽机PC段，备用电源接于400 V锅炉PC段，第3路电源通过柴油发电机的出口断路器GCB1接于柴油发电机PC段，事故状态下供电，如图1所示。该柴油发电机及保安电源系统的切换逻辑均由就地控制柜的PLC(Programmable Logic Controller，可编程控制器)实现。PLC采集保安A，B段的母线电压TV2，TV3，主用、备用共4个进线开关的电压TV4，TV5，TV6，TV7及柴油发电机出口电压TV1，用于柴油发电机启动建压、事故切换、恢复供电、空载、带载试验等。

本台机组的带载试验过程为：在保安A段、B段均由400 V PC段供电的情况下，点击带载试验按钮，柴油发电机启动建压，合GCB1，GCB2，GCB3断路器，检保安段进线电压和柴油发电机出口电压判同期。待同期条件满足后，由PLC合保安A段柴油发电机进线断路器(GCB4)，柴油发电机对保安A段并网，并自动加载至500 kW。运行15 min后，减载跳开GCB4。延时100 s，检同期后合保安B段柴油发电机进线断路器(GCB5)，柴油发电机对保安B段并网带载，时长15 min。依次完成保安A，B段带载试验后，柴油发电机延时停机，整个带载试验时长约为35 min。

2 事故经过

某日，该厂在进行柴油发电机及保安电源系统带载试验，柴油发电机带保安A段负载运行，输出功率设定为500 kW。此时，保安B段母线突然失电，PLC检测到保安B段母线失压且备用电源无压(检修状态)，分断B段主用、备用进线开关MCB3，MCB4，合上柴油发电机进线开关GCB5，保安B段切换至柴油发电机供电。柴油发电机通过保安A段并网运行，同时独自带保安B段负荷。运行数秒后，DCS画面显示柴油发电机输出负荷持续上涨，电流迅速超过额定电流，试验人员立即手动打闸停机。联系柴油发电机侧配合人员，该侧配合人员称打闸前机组轰鸣声持续增大且震感较强，即柴油发电机实际确实过负荷。

图1 应急保安电源系统结构

3 事故分析

经分析，此次事故应是由柴油发电机组在不同的负载模式下控制方式不同造成的。即柴油发电机事故投入后，保安段脱网只由柴油发电机供电，此时柴油发电机控制模式为转速控制，即维持保安段电压频率为50 Hz；带载试验时，柴油发电机经保安段与系统并列运行，此时控制模式为功率控制，即维持输出功率为设定值，保安段频率由系统控制。则此次试验中，柴油发电机先在A段带载，此时为功率控制模式，输出限定为500 kW。B段失压自投后，柴油发电机转入了转速控制模式，而柴油发电机仍通过保安A段并网，因系统频率低于50 Hz，PCL控制柴油机加大输出功率以提升转速，具体表现为功率飞升。同理，若系统频率偏高，则柴油机会减小输出功率，出现负荷迅速降低，直至逆功率动作，跳闸停机。

分析判定事故原因后，调试人员修改了过负荷定值，再进行带载试验，模拟上次事故状态同时调取PLC内部逻辑加以监视。发现当保安段失压事故出现时，PLC切除其他正在进行的逻辑进程，自投为最优先级动作。

4 解决方案

针对此种情况，将解决方案暂定为：当PLC检测保安段因失电需柴油发电机自投时，切除正在进行的逻辑步序，同时跳开该逻辑投入的开关。如保安A段做带载试验中，B段失电，柴油发电机自投向B段前，先跳开A段柴油发电机进线GCB4，以保证自投系统脱网运行。

考虑到保安段某段带载试验时，还可能发生其他几种事故的情况，如对应带载段进线PT因断线等引起PLC采集不到进线电压。此时，根据修改方案，PLC优先跳开GCB4，之后启动失压切换逻辑，跳MCB1、合MCB2。整个逻辑设计复杂，动作时间较长，且会使该段暂时失电。经研究得出，此时只需跳开MCB1，即能保证带载试验中断，同时该段也不失电。该方案同样适用于某段带载试验时发生全厂停电事故的状况。因此最终解决方案定为：当柴油发电机做带载试验，保安段因失电需要柴油发电机自投时，切除正在进行的带载步序，同时跳开用来带载的工作(备用)进线开关。如保安A段MCB1做带载试验中，B段失电，柴油发电机自投向B段前，先跳开A段工作进线MCB1，以保证自投系统脱网运行。逻辑修改后，逐一对柴油发电机带载试验下各种事故情况进行了模拟试验，PLC均动作正确，柴油发电机运行正常，无保护动作。

5 结束语

作为厂用电系统最后保障的保安电源，在进行柴油发电机带载试验，发生PLC不能正确动作或柴油发电机故障停机情况时，一旦保安段上的一些重要负载如顶轴油泵、润滑油泵、汽机盘车、DCS机柜等失去电源，会造成非正常停机或主机轴承因缺油而损坏等重大事故，直接关系到汽轮机、发电机以及大型辅机的安全。因此，火电厂应定期进行柴油发电机带载试验，验证柴油发电机的带载能力，以保证在事故状态下柴油发电机能可靠启动并稳定带载。由此可见，完善电厂保安电源系统和提高保安电源运行可靠性刻不容缓。

1 聂维景．火力发电厂交流事故保安电源选择[J]．内蒙古石油化工，2006，32(5)：37-38.

2 国家能源局．DL/T 5295—2013火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程[S]．北京：中国电力出版社，2014．

3 范锡普．发电厂电气部分(第二版)[M]．北京：水利电力出版社，1995.

4 陈 红．电厂大机组交流事故保安电源的设置及接线方式介绍[J].福建建设科技，2004，19(4)：69-74.

5 吴根忠，谢庆伟，潘东浩．柴油发电机组的自动控制系统[J]．机电工程，2002，19(5)：9-12.

国网吉林电力组织2017年迎峰度夏大面积停电事件应急演练

2017-06-27T10:00，国网吉林省电力有限公司模拟电网遭受极端灾害天气侵袭引发大面积停电事件的迎峰度夏应急演练全面启动。

演练旨在落实吉林省安委会、国家电网公司和国网吉林省电力有限公司有关安全生产月活动部署，落实《吉林省大面积停电事件应急预案》和《国家电网公司大面积停电事件应急预案》，全面检验公司《大面积停电事件应急预案》和本部部门处置方案。

演练模拟6月26日至28日，通白地区遭受雷雨、大风极端灾害天气，对通化电网运行设备造成严重影响，发生Ⅲ级电网大面积停电事件。演练分预警阶段、应急响应阶段和应急结束阶段3部分进行，设置输电、变电、配电、营销、通信、物资、新闻等专业演练题目。通过桌面推演和现场实战演练，全要素模拟大面积停电事件中公司各专业应急响应流程。演练实现了科学决策、迅速响应、高效运转、措施得当、及时反馈，达到了检验预案、锻炼队伍、磨合机制，提升公司综合应急实战能力的目的。

(来源：国家电网公司网站 2017-06-29)

2016-12-01；

2017-03-22。

徐 晨(1990—)，女，助理工程师，主要从事大型火力发电机组(660 MW及其以上)的分系统及整套启动调试工作及火电厂主要设备的特殊试验、涉网试验等工作，email：974488056@ qq.com。

须 琳(1981—)，男，本科，主要从事大型火力发电机组(660 MW及其以上)的分系统及整套启动调试工作及火电厂主要设备的特殊试验、涉网试验等工作。