胜利发电厂一期保安电源可靠性分析及改进建议

华登军 张淑华 侯方宝

摘要：当发电机组故障停机，且电网外部备用电源消失也故障时，厂用电供给的辅机会失去电源而停运，从而造成发电机大轴弯曲、锅炉爆管、汽轮机轴变形等事故。为了保证机组在上述情况下能够安全停机，要求200MW及以上机组都要设置保安电源，在上述故障情况下，能够立即启动向停机必要的辅机供电，从而保证机组安全。一般都采用快速启动柴油发电机作为保安电源。

关键词：保安电源;双电源切换装置;柴油发电机

1 引言

当发电机厂用电失电，且备用电源切换失败，为保证重要设备的安全可靠的运行，保安电源应自动及时投入供电。一般火力发电厂的保安电源设置在发电厂的低压配电系统（0.4kV）中，保安电源作为保护重要设备的最后防线，至关重要。保安电源的选择决定着整个保安电源系统的可靠性。保安电源的选择是多样的，起动和切换方式各异，一般以快速起动的柴油发电机为基础，因机组容量、接线方式等的不同，结合各电厂的实际情况，又有一些差别，这些差别导致了保安电源的可靠性和灵活性的差异。

2 胜利发电厂保安电源接线方式

通常，火力发电厂的机组都设置交流保安电源。交流保安电源一般采用快速启动的柴油发电机。柴油发电机作为一个独立的系统，受外界因素干扰的几率最小，这也正是柴油发电机作为发电厂保安电源而被广泛选用的主要原因。由于保安段所带负荷均为保机组安全运行和保主要设备的重要负荷，一般需要全部投入。保安段电源一般都采用单母线接线。

以下列举胜利发电厂一、二期保安系统接线。

图1是一期保安电源接线，从图上可以看出，1、2号机组保安电源均采用单母线接线，其中保安Ⅰ段的工作电源取自本机组400V工作段母线，柴油发电机做备用电源，保安Ⅱ段的工作电源取自本机组400V工作段母线，备用电源是取自保安Ⅰ段。

很明显这种接线可靠性较差，对于保安Ⅰ段而言，工作电源开关误掉闸（即使不是本机组掉机），也会启动柴油发电机。且一旦保安Ⅰ段失电，保安Ⅱ段也就没有了备用电源。

图2采用了保安变压器、柴油发电机和备用PC段 供电的方式为保安段PC 供电，其中柴油发电机和保安变电源作为备用。显然，单台变压器供电的可靠性，要比还带有其它多种负荷的机组PC供电的可靠性高，这一方案提高了保安段PC 正常供电的可靠性。

3 柴油发电机启动方式

一期柴油发电机组应急系统选择有“手动”和“自动”两种方式。正常时，应急系统控制选择开关在“自动”位置，保安段BZT装置投入，当在保安Ⅰ段母线失电后，柴油发电机组才启动投入运行。当柴油发电机自投不成功时，应立即将应急系统切换至“手动”位置，就地手动操作。

二期柴油发电机的应急启动，当第一备用电源保安变切换不成功，保安电源段失电后，方启动第二备用电源柴油发电机组。

4 改进方案分析

很明显一期保安电源存在缺点，一期投产较早，早起设计过于考虑经濟型，且一期柴油发电机检测到保安段失电直至启动带负荷至少60s以上，可靠性较低。结合现场实际，最少投资的情况下，提出以下改进建议，接线图如图3。

考虑到加装一台保安变，投资过大，从经济型考虑，保安Ⅰ、Ⅱ段各增设一路第一备用电源，通过加装一套双电源切换装置ATS实现工作电源与第一备用电源的切换，当切换失败或两路电源都失电时，在启动柴油发电机。虽然此种接线低压厂用工作变压器和低压厂用备用变压器的容量需要增大，但前期一期低压厂用工作变压器和低压厂用备用变压器已经进行了增容改造，没必要增加一台保安变压器的投资。

另外柴油发电机作为第二备用电源，改为同时给保安Ⅰ、Ⅱ段做备用电源。任何一段失电都启动柴油发电机。

此种改造较好地解决了非机组失去厂用电时柴油发电机的不必要启动，通过增加备用工作进线，在非机组失电时两个工作电源互相切换，使保安电源的可靠性和灵活性大大提高。

柴油发电机的起动时间：第一是柴油发电机本身的启动时间，指柴油机接到启动指令后，到完全建立稳定的电压之间的时间。这个时间是由柴油机本身的性能和柴油机的控制系统所决定的;第二是指在保安段母线失电后，柴油发电机接到起动信号到起动成功，然后完成带负荷到稳定运行的过程。一般发电厂柴油发电机的起动时间要求小于15S，一期柴油发电机实际应用中基本在50S左右。以上改造方案一定程度上弥补了一期柴油发电机启动时间过长的补足。

5 结论

保安电源系统的可靠性关系到机组的安全停机，需要从保安电源系统的接线方式、柴油发电机组起动与切换方式加以优化改进，定期进行柴油发电机的启动试验，以上方案的实施能够提高电厂发电机组安全稳定运行的目的。

参考文献

[1]电气工业部机械局编。火力发电厂设计手册。北京：中国电力出版社。1998

[2]军奇主编。柴油发电机组实用技术。机械工业出版社。2006

（作者单位：胜利发电厂一期运行部）