(电厂事故保安电源系统及其调试)l

华北电力大学成人教育毕业设计(论文)

论文题目：电厂事故保安电源系统及其调试

学生姓名：刘旭胜学号09301218

年级、专业、层次：09级电力高起专

函授站：兰州电力技校

二○一一年八月

摘要

发电厂交流事故保安电源系统的作用是当出现全厂停电情况时，为保证机组安全停机及重要设备系统的安全运行提供可靠的交流电源。作为保护重要设备的最后防线，柴油发电机组的可靠起动及保安电源系统的可靠切换尤为重要，本文介绍了保安电源系统常见的接线方式、保安电源系统的构成以及通过柴油发电机组的起动、保安电源的切换、试运行等系列调试，检验保安电源系统的可靠性和实用性。

关键词：保安电源,切换装置,柴油发电机组,调试

目录

摘要

引言 (1)

保安电源常见接线方式 (1)

保安电源切换方式分析 (2)

柴油发电机组的构成及其起动过程 (3)

柴油发电机组的调试和试运行 (4)

结论 (4)

参考文献 (5)

致谢 (6)

电厂事故保安电源系统及其调试

1 引言

当发电厂主电源故障造成失电时，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机组为基础，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 保安电源常见接线方式

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起动的柴油机组。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，这也正是柴油机组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。因此，保安段电源一般都采用单母线接线。常用单母线接线方式见以下示意图：

图（a）接线方式，柴油发电机组有两个作用，即作为保安电源母线的备用电源和保安电源。本方式的主要缺点为：当保安段PC 为暗备用时，若出现一段母线的PC电缆故障，而发电机并没有失去厂用电

时，柴油机组会起动，此时事故段PC 就不再有备用电源了，这种方式的可靠性较差。图（b）接线方式，较好地解决了非机组失去厂用电时柴油机组的不必要启动，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。图( c) 接线方式，采用了保安变压器、柴油机组和备用PC 供电的方式为保安段PC 供电，其中柴油机组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。在大机组的设计过程中，考虑到机组本身工作和备用变压器容量较大，且负荷已经比较饱满，若采用图（b）接线方式，低压厂用变压器和低压厂用备用变压器的容量需要增大，其投资将大于增加一台保安变压器的投资。从节约资金的角度出发，大机组一般都选用图( c) 接线方式。随着发电机组单机容量的不断增大，图( c) 接线方式在大机组保安电源系统得到广泛应用。

3 保安电源切换方式分析

发电厂交流事故保安电源母线都是由多个电源供电，其各电源之间供电切换的可靠性直接关系到发电机组设备安全停机的成败。以往交流保安电源的切换多由DCS或柴油发电机自带的PLC控制系统来实现。DCS和PLC的特点是逻辑功能强，但属于通用系统，缺乏针对性。目前专门为交流事故保安电源系统的切换而设计的微机自动装置，与DCS或者PLC实现方式相比，微机自动装置优点主要体现在以下几个方面：

✧ 安全性。从主供电源向备用电源切换时，采用串联切换，从备用电源向主供电源恢复时，支持并联切换方式，恢复过程无扰动。

✧ 灵活性。传统实现方式往往专门为现场某种接线方式或者运行方式设计，一旦运行方式改变，或者需要应用到新的接线方式，改动非常繁琐。本装置结合多种合理的保安电源切换方式并加以改进，仅需更改部分定值即可满足多种现场工程实施需求。

✧ 快速性、准确性。装置采用先进的硬件平台，高精度并行AD 采样芯片，保证了数据的实时性以及切换的快速性。

✧ 可靠性。在硬件和软件上均设计了专门的抗干扰措施，以及完善的自检、闭锁逻辑，并通过了第三方最高等级的EMC检测，其抗干扰性能有充分的保证。

✧ 拓展性。由于该装置软件采用了先进的图形化逻辑组态技术、平台化的硬件技术预留了丰富的接口功能，所以具有很强的可拓展性，可根据用户的特殊需求，在较短的时间内很方便的实现二次开发。以江苏东大金智MFC5208 微机自动切换装置为例，说明其动作过程（此时的状态为：自动装置无闭锁等

放电条件，充电完成即具备切换条件）

上图进线1为工作电源，进线2 和进线3 分别为第一备用和第二备用电源。

下面分三种情况描述动作过程(以失压起动为例)。

✧ 若进线2、3都在就绪态，则动作过程为：

a) 若保护定值将“进线3 类型”设为“线路”：装置在确认当前工作进线开关跳开后，先切向第一备用进线2，若进线2 开关拒合或进线2 开关合闸但母线仍然失压，则切向第二备用进线3。

b) 若保护定值将“进线3 类型”设为“发电机”：装置在确认当前工作进线开关跳开后，先切向第一备用进线2，若进线2 开关拒合或进线2 开关合闸但母线仍然失压，则微机自动装置起动柴油发电机命令（即出口“起动发电机”闭合），确认柴油机起动成功后切向进线3。柴油机起动成功的条件是：接收到柴油机起动成功的信号（通过开入量“发电机就绪”）且进线3电压大于“有压定值”。

✧ 若进线2在就绪态，但进线3不在就绪态，则动作过程为（这种情况只有“进线3类型”选择为“线路”时才有）：装置在确认当前工作进线开关跳开后，直接切向第一备用进线2。

✧ 若进线3在就绪态，但进线2不在就绪态，则动作过程为：

a) 若保护定值将“进线3 类型”设为“线路”：自动装置在确认当前工作进线开关跳开后，直接切向第二备用进线3。

b) 若保护定值将“进线3 类型”设为“发电机”：在确认当前工作进线开关跳开后，自动装置发

起动柴油发电机命令，确认柴油机起动成功后切向进线3。需要注意的是：我们在做微机自动装置中的切换试验时，不但要验证装置的切换逻辑，还要验证进线有流闭锁母线低电压起动，跳位起动时要验证控制回路断线、TWJ异常告警及闭锁自投动作正确性，防止自动装置误动作。

4 柴油发电机组的构成及其起动过程

柴油发电机组作为传统典型的、应用广泛的、类型众多的动力机械，随着材料质量及制造工艺水平的提高，其性能也在稳步提高。柴油机具有自行发火燃烧性能，从起动系统获得初始能量后，柴油机各缸就可以重复进行进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个过程的工作循环，稳定运转，由曲轴端输出扭矩对外做功。柴油机辅助系统主要有燃油系统、润滑油系统、冷却和预热系统、废气涡轮增压系统、起动空气系统。此外，柴油机房还有消防系统、通风和隔音降噪设备等。

通常在新安装的柴油机组投入试运行前，都要经过调试、试运行阶段，以检验机组的各项功能、性能和运行参数。在安装结束后首次起动前，需进行管路检查，确认电气、监控系统已可正常运行，发电机等电气设备绝缘合格，相应系统分别加注燃油、润滑油、冷却水。对柴油机进行盘车，以便使柴油机的预润滑更充分并确认各缸示工阀没有液体渗漏。

起动运行试验，将柴油机的转速设定在匀速位置，就地起动柴油机。首次起动成功后，需根据设备手册迅速检查润滑油、冷却水压力是否正常，检查柴油机转速，逐步增加柴油机转速至额定值，检查确认燃油供给正常，检查各缸排气温度，确认所有缸已全部发火。在以最短的时间内完成运转检查后，做停机检查，就地停柴油机，确认预润滑油泵已自起动。

5 柴油发电机组的调试和试运行

5.1 前期准备

（1）绝缘检查良好

（2）回路检查正常

（3）柴油机起动试验正常。

（4）各开关控制回路正常。

5.2 柴油发电机组带负荷试验及磨合

一般情况下柴油发电机组调试都要模拟就地起、停柴油机，远方起、停柴油机和远方紧急起动柴油机，起动后分别模拟润滑油压力低、润滑油温度高、冷却水温度高、超速等重要的故障保护停机功能，检查、试验所有的信号及报警点，以确认柴油机系统的安全保护功能正常。确认系统一切正常后，在投入运行前要按照产品技术说明书的要求进行磨合，使运动机件表面更光洁，以延长柴油机的使用寿命。对长期停放的柴油机组，在投运前也要进行磨合。为了保证磨合的质量，应遵循转速逐步提高、负荷逐步增加、润滑油由稀到稠的原则进行磨合。柴油机组进行负荷试验的过程同时也是磨合的过程。