浅析电厂事故保安电源系统及其调试

浅析电厂事故保安电源系统及其调试

作者：葛攀龙

来源：《中国电气工程学报》2020年第17期

摘要：本文主要介绍了同煤大唐塔山第二发电有限公司660MW机组保安段电源及柴油发电机组的特点、功能及调试过程。最后通过电源切换、柴油发电机组并切试验、试运行验证了保安电源切换时所带负荷不跳闸，检验保安电源系统的可靠性和实用性，可作为其他电厂保安段及柴油发电机组调试提供借鉴。

关键词：保安电源；柴油发电机组；切换装置；CTTS；调试

1．保安电源常见的接线方式

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机组。柴油机组作为一个独立的系统，受外界因素干扰的几率最小,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,一般分锅炉侧保安段合和汽机侧保安段。

1.1接线方式,主电源开关和辅电源开关选用的是普通E型开关，第三路电源开关选用的是CTTS开关。主电源失去后，辅电源通过备自投切换同时柴油发电机启动，如果辅电源没有成功带上，柴油发电机通过CTTS切换至柴油机。缺点是辅电源投上时，经过备至投切换时间和普通E型开关合闸时间，必然存在保安段电源瞬间失去，保安段所带负荷全部跳闸，柴油机接待后负荷需要重新启动，这种方式可靠性差。

1.2接线方式,主电源开关和辅电源开关切换通过ATS开关切换，第三路电源开关选用的是CTTS开关。主电源失去通过ATS开关至辅电源，通过录播看到最长经过407ms，极短的时间内辅机设备可以正常运行，两路电源全部失去后，保安段通过CTTS切换至柴油机。优点是在双电源切换时，保安段所带负荷没有一个跳闸，这个可用通过录播曲线查看，如果柴油机接待后负荷后，厂用电恢复后CTTS开关通过同期方式切换至正常电源带，这种方式不存在负荷失的可能，保证了机组安全运行。

1.3接线方式, 主电源开关、辅电源开关和第三路开关全部选用的是普通E型开关。主电源失去后，辅电源通过备自投切换同时柴油发电机启动，如果辅电源没有成功带上，再通过备自投切换至柴油机。缺点是辅电源投上时，经过备至投切换时间和普通E型开关合闸时间，必然存在保安段电源瞬间失去，保安段所带负荷全部跳闸，柴油机接待后负荷需要重新启动，厂用电恢复后切至正常电源带还存在辅机跳闸问题，这种方式可靠性最差。

2．同煤大唐塔山第二发电公司保安段开关

我厂事故保安电源采用ATS自动转换开关进行切换，下面详细介绍：我厂保安电源采用ASCO系列的 ATS及CTTS，简介如下：ASCO系列开路切换自动转换开关ATS是业界最先进的数字控制技术自动转换开关，ASCO运用自行研发经长期使用证明的高性能电磁线圈作为转换操作机构，使得每一额定容量自动转换开关均拥有快速转换能力，转换速度快且稳定，配上含薄膜按键及液晶显示屏幕的可程控微处理机控制器，主触头优异带载切换能力配合同相位转换控制技术及重叠切换，不论切换的负载是电动机或是电子式变频器，不断电系统或是以微处理机为基础的系统，对ASCO系列ATS来说，是真正的电气瞬间单线圈激磁操作、机械互锁型双投切换开关。

ASCO系列闭路不断电切换开关CTTS：ASCO闭路式切换开关允许正常侧与紧急侧电源同时存在且同步时，正常侧与紧急侧双组主接点可短时间并联切换（先接后离），切换过程负载不停电，由控制逻辑持续监视双边电源状态并自动判断须进行开路切换或闭路切换。闭路式切换开关不须控制发电机的调速器，而是主动侦测当双边电源相角差于+-5度内，电压差+-5%内及频率差+-0.2Hz内时方进行闭路切换，因此自动切换开关与发电机间只需要發电机启动线而不需要其它控制线，正常侧与紧急侧双边主接点重叠时间少于100ms。此开关可自动判断需行使闭路或开路切换，于开路切换时仍含同相位切换功能。为避免误操作，ASCO 7000系列闭路式切换开关控制器均已内建同步侦测失败警告信号及并联重叠时间过长跳脱保护线路。

ATS为双投型，电磁瞬间激励、机械保持结构，具有电气/机械双重互锁功能；转换时间不大于167ms；且仅有“正常电源”和“应急电源”两个位置，无中间位置

CTTS闭路切换开关为“先接后断”式，自动选择开路或闭路切换。在转换过程中，当两路电源同时存在时，ATS控制器追踪同步以后，先接通备用电源，再断开主用电源；反之同理；两路电源并联供电时间不超过100ms。当主用电源失电时，进行先断后接转换。

3．锅炉保安段电源的切换方式及录播分析

3.1保安段切换方式

切换方式1：锅炉保安MCC由主电源锅炉PC A供电，辅电源锅炉PC B到锅炉保安MCC 的开关在合闸状态，如果断开辅电源，则ATS、CTTS无反应，无柴油机启动指令。

切换方式2：锅炉保安MCC由主电源锅炉PC A供电，辅电源锅炉PC B到锅炉保安MCC 的开关在合闸状态，如果断开主电源，则ATS无延时切到辅电源供电，CTTS不发柴油机启动指令。此时主电源送上，则经过30s后，ATS切回主电源供电。

切换方式3：锅炉保安MCC由主电源锅炉PC A供电，辅电源锅炉PC B到锅炉保安MCC 的开关在合闸状态，断开主电源，ATS无延时切到辅电源供电，如果将主电源送上，在30S 内，拉开辅电源，则ATS无延时切回主电源供电，ATS不发启柴油机指令。

切换方式4：将柴油机打到远方，手动断开主电源、辅电源，锅炉保安MCC失电，当CTTS检测到锅炉保安MCC母线电压低到一定值或失压，由其发启柴油机指令，柴油机启动成功后， CTTS自动将保安MCC电源切至柴油机供电。

切换方式5：保安段主电源或辅电源运行，将CTTS面板上transfer control旋钮打到Text 位置，在将CTTS面板上transfer control旋钮打到Text位置，柴油发电机启动，找到同期后锅炉保安MCC母线供电切到柴油机供电，CTTS经2min的延时找同期后切回主电源或辅电源供电。

切换方式6：锅炉保安MCC电源由主电源供电，将ATS面板上旋钮打到Test位置，手动由主电源切换到辅电源，无柴油机启动指令，延时30S后，ATS由辅电源切回主电源，CTTS 不发柴油机启动指令。

切换方式7：将锅炉保安 MCC电源手动由辅电源切换到主电源（将旋钮打到Text位置再打到ByPass位无延时回切），CTTS不发柴油机启动指令。

4.结论

保安电源系统的可靠关系到机组的安全停机，需要从保安电源的接线方式以及切换方式和时间定值的选择加以优化，而且ATS和CTTS这种配套选型方案是可行的、风险是可控的。在该机组的整套调试中保安段没有失电，辅机全部可以投入运行，有利于事故情况下重要辅机电源的保障，且简化系统布置，为其它在保安段设备选型和与调试积累了一定的经验。

5.参考文献

[1] Group5操作手册

[2]华北电力科学研究院有限责任公司编制的“大同煤矿集团塔山2×660MW 坑口电厂（二期扩建）工程4 号机组整套启动试验报告”

[3] 美国ASCO ATS产品说明书

[4]同煤大唐塔山第二发电公司电气图纸

[5]华电内蒙古能源有限公司土右电厂电气图纸

[6]神华神东电力五彩湾电厂电气图纸