發(fā)電機(jī)組保安電源三電源切換方案設(shè)計
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【摘要】介紹了已投運的發(fā)電廠中的交流保安電源的接線形式及控制方式，并分析了不足之處后，設(shè)計了一套保安電源系統(tǒng)三電源切換的方案，并在實際工程中得到了很好的應(yīng)用，提高了保安電源切換的安全性、可靠性及快速性，確保電氣設(shè)備的可靠安全運行，為今后三電源切換設(shè)計方案提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】保安電源切換；三電源切換；控制邏輯
引言
發(fā)電廠中的交流保安電源是當(dāng)機(jī)組廠用交流電源因各種原因突然全部消失后，可以保證機(jī)組安全停機(jī)的電源系統(tǒng)，不會由于突然失電導(dǎo)致?lián)p壞設(shè)備和危及人身安全，交流保安電源能快速啟動恢復(fù)供電，規(guī)范規(guī)定200MW級及以上的中大型機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流保安電源[1]，若交流保安負(fù)荷供電不可靠將造成主要設(shè)備損壞、重要的自動控制裝置失靈，甚至導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)和危及人員安全等嚴(yán)重后果，因此保安電源是否安全、可靠將直接影響電廠的安全運行。
1發(fā)電廠保安電源接線方式及問題
交流事故保安電源系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組設(shè)備安全停機(jī)的成敗，中型發(fā)電機(jī)組一般采用能快速啟動的柴油發(fā)電機(jī)組作為事故保安電源[2]，并設(shè)置保安段，一般采用三電源設(shè)計，正常工作情況下，保安段由兩路廠用工作電源供電；當(dāng)廠用工作電源失電后，柴油發(fā)電機(jī)組快速啟動向保安MCC段上的負(fù)荷供電[3]。因此，確保兩路廠用工作電源及工作電源與柴油發(fā)電機(jī)之間的快速切換，對于保證保安負(fù)荷的不停電運行非常重要。目前大部分已投運的發(fā)電廠保安電源常規(guī)的切換設(shè)計實際情況如圖1和圖2所示。根據(jù)圖1和圖2分析，兩個工程的保安電源系統(tǒng)設(shè)計思路基本相同，工程乙多了一路從市電引接的保安電源。但是兩個工程的邏輯設(shè)計基本雷同，MCC段上工作電源切換均采用ATS，而來自保安段上的電源及柴油發(fā)電機(jī)的啟動、停止邏輯均由DCS實現(xiàn)。一旦DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)無法快速啟動，因此保安電源系統(tǒng)運行的可靠性受DCS制約。而保安電源又是全廠大停電事故情況下，保證機(jī)組安全停機(jī)的唯一電源，故不宜依賴于DCS，而宜采用獨立的切換裝置來實現(xiàn)，如表1所示。
2保安電源三電源切換方案設(shè)計
目前國內(nèi)外三電源切換的裝置已經(jīng)有了較多的成熟產(chǎn)品，并且裝置大都采用模塊化的設(shè)計、豐富的切換邏輯、靈活的設(shè)置以及高速的運算能力，在大中型機(jī)組保安電源切換上選用三電源切換裝置[5]是是可行的，因此針對某工程中保安電源系統(tǒng)制定了三電源切換的設(shè)計方案。方案一次部分：設(shè)置一臺1200kW柴油發(fā)電機(jī)，設(shè)保安PC段，鍋爐保安MCC段，汽機(jī)保安MCC段，兩段MCC段均采用單分段接線，設(shè)分段斷路器，具體接線如圖3所示。方案二次部分：鍋爐保安MCC電源兩路工作電源來自鍋爐PC段，一路來自保安PC段，這三路電源設(shè)一套電源切換裝置。汽機(jī)保安MCC設(shè)置同鍋爐保安MCC。柴油發(fā)電機(jī)組控制器，由柴油發(fā)電機(jī)廠配供貨，整個保安系統(tǒng)的動作邏輯如下：（1）01ZK，02ZK，03ZK，04ZK隨柴油發(fā)電機(jī)組配套，其控制由柴油機(jī)組完成。（2）保安段切換邏輯由電源切換裝置（MFC）實現(xiàn)（以鍋爐保安段為例，汽機(jī)保安段同理）：①工作PC段至鍋爐保安MCC段饋線開關(guān)7ZK和9ZK經(jīng)常保持在合閘位置。②電源切換裝置（MFC安裝在保安MCC段工作電源進(jìn)線開關(guān)柜內(nèi)）采集保安段母線電壓、工作進(jìn)線電壓、備用進(jìn)線電壓，若保安母線失壓且1ZK（或3ZK）保護(hù)未動作，則先跳1ZK（或3ZK），再投入3ZK（或1ZK）。③3ZK（或1ZK）投入后保安段母線仍出現(xiàn)失壓時，先跳3ZK（或1ZK）及分段開關(guān)5ZK，如果3ZK（或1ZK）保護(hù)未動作，則由電源切換裝置向柴油機(jī)發(fā)出保安電源自動切換指令。④工作電源正常后，則由DCS向柴油機(jī)發(fā)出恢復(fù)廠用電源指令。⑤工作電源進(jìn)線開關(guān)1ZK和備用電源進(jìn)線開關(guān)3ZK間設(shè)合閘硬接線閉鎖，同時只允許一個開關(guān)處于合閘位置。（3）汽機(jī)保安段、鍋爐保安段、脫硫保安段各在控制臺上設(shè)有“緊急切換啟動柴油機(jī)”按鈕，可以不經(jīng)三電源切換裝置直接由手動進(jìn)行切換請示。緊急切換時不進(jìn)行工作電源保護(hù)動作判定，直接跳工作電源進(jìn)線開關(guān)1ZK、備用電源進(jìn)線開關(guān)3ZK和分段開關(guān)5ZK，并向柴油機(jī)發(fā)出保安電源自動切換指令。（4）柴油機(jī)并網(wǎng)的同期在柴油發(fā)電機(jī)控制柜上實現(xiàn)。（5）自投柴油機(jī)保安電源的基本程序：①當(dāng)保安段任一段失壓時，柴油發(fā)電機(jī)收到電源切換裝置的啟動切換指令，以鍋爐保安段為例，先啟動柴油機(jī)，合柴油機(jī)進(jìn)線開關(guān)01ZK，然后合該段保安電源饋線開關(guān)02ZK，經(jīng)延時合分段開關(guān)（5ZK）。②當(dāng)汽機(jī)保安段、鍋爐保安段、脫硫保安段同時失壓時，柴油發(fā)電機(jī)收到電源切換裝置的啟動切換指令，先啟動柴油機(jī)，合柴油機(jī)出口開關(guān)01ZK，然后同時合保安電源饋線開關(guān)02ZK和03ZK，經(jīng)第一延時投分段開關(guān)6ZK，經(jīng)第二延時投分段開關(guān)5ZK，經(jīng)第三延時投脫硫保安段保安電源開關(guān)04ZK。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)收到6ZK或5ZK故障脫扣信號后，則閉鎖合6ZK或5ZK出口。③柴油發(fā)電機(jī)控制柜設(shè)汽機(jī)保安段緊急切換開入、鍋爐保安段緊急切換開入、脫硫保安段緊急切換開入。④如果機(jī)組第一次啟動失敗，還可進(jìn)行第二、第三次啟動；如果三次均啟動失敗，則閉鎖自啟動回路。（6）當(dāng)廠用電源正常后，汽機(jī)保安、鍋爐保安段的負(fù)荷先后由柴油發(fā)電機(jī)供電切換到廠用電源。以鍋爐保安段為例，經(jīng)同期并上工作電源進(jìn)線開關(guān)1ZK或備用電源進(jìn)線開關(guān)3ZK，然后跳保安電源饋線開關(guān)02ZK。當(dāng)汽機(jī)保安、鍋爐保安段相繼切換后再停柴油發(fā)電機(jī)。以上操作可以由DCS向柴油機(jī)發(fā)指令后由柴油機(jī)控制柜進(jìn)行自動切換，也可在柴油機(jī)控制柜上手動操作。
3結(jié)論
保安MCC段切換采用三電源切換設(shè)計時，柴油發(fā)電機(jī)的啟停邏輯也納入到三電源切換裝置中，使保安系統(tǒng)的電源切換控制完全與DCS系統(tǒng)分開，在DCS系統(tǒng)退出且全廠意外停電的情況下，啟動柴油發(fā)電機(jī)組可以可靠迅速的為機(jī)組保安負(fù)荷提供電源，提高了機(jī)組保安電源切換的安全性、可靠性及快速性，確保電氣設(shè)備的可靠安全運行。
參考文獻(xiàn)
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[3]陳建偉．大型火力發(fā)電廠保安電源切換方式比較與分析[J].電工技術(shù)，2018，23：49-51.
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[5]何敏強(qiáng)．自動轉(zhuǎn)換開關(guān)在火電廠保安PC中的應(yīng)用[J].電力安全技術(shù)，2013，15：3-5．
作者：韓冰 丁劉元 劉軍 單位：中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計院有限公司