柴油发电机控制回路的改进.pdf

第37卷第8期 2015年8月 华电技术 Huadian Technology Vo1 37 No 8 Aug 2015 柴油发电机控制回路的改进 甘园林 李京 北京京丰燃气发电有限责任公司 北京 100074 摘要 柴油发电机在厂用电系统中扮演着极为重要的角色 为检验柴油发电机启动性能的可靠性 需要定期做空载启 动和带载启动试验 针对柴油发电机空载启动试验中出现的非同期合闸事故 发现了其控制回路中相关开关接点设计 存在的问题并提出了更改方案 关键词 柴油发电机 控制回路 非同期合闸 二次回路 空载启动 中图分类号 TM 611 22 文献标志码 B 文章编号 1674 1951 2015 08 0049 03 O 引言 柴油发电机是一种小型发电设备 是以柴油等 为燃料 以柴油机为原动机 带动发电机发电的动力 机械 整套柴油发电机组一般由柴油机 发电机 控 制箱 燃油箱 启动和控制用蓄电瓶 保护装置及应 急柜等部件组成 在发电厂中 柴油发电机用作事故保安段的备 用电源 机组运行中发生厂用电中断 包括备用厂 用电源自投不成功 事故时 可保证机组安全停用 1柴油发电机在电气系统中的位置及作用 保安段的各个馈线都是厂内重要负荷 这些负 荷是机组安全运行的重要保障 如发电机润滑油泵 电动机电源 因此 保安段是全厂唯一不能停电的 动力电源段 保安段设计有3个电源 柴油发电机是3个电 源之一 图1所示的保安段简化电气系统图中 保 安段运行方式是单母线运行 3个电源开关分别是 205开关 206开关和柴油发电机出口200开关 其 中205开关 206开关是由厂用380V PC段 运行方 式是单母线分段运行 A B两段分别引至保安段提 供电源 200开关则由柴油发电机提供电源 为确保在厂用电全部失去的情况下发电机也能 安全停机 保安段母线不能停电 当205开关 206 开关都停电时 柴油发电机必须能够快速启动并升 压至380 V 合入200开关 给保安段送电并带载 运行 保安段进线开关205 206的电源来自同一个厂 用变压器 它们是同源的 200开关电源来自柴油发 电机 与这2个开关不同源 正常运行时 保安段电 收稿日期 2015 03 31 修回日期 2015 08 09 图1保安段简化电气系统图 源由这2个开关中的一个提供 2个开关互为备用 柴油发电机及其出口200开关长期处于热备状态 200开关控制回路内无同期检测的回路设计 所以任何运行方式下200开关不能与205开关或 206开关同时合人 否则将会导致非同期电源并列 运行 而非同期并列运行会对柴油发电机 开关设备 和保安段的各重要负荷造成严重不良影响 为了避免出现非同期合闸的现象 可将保安段 电源开关205和206辅助接点引至柴油发电机启动 控制回路中 在确定2个开关都断开后才允许启动 柴油发电机 为检验柴油发电机的可用性 需定期对柴油发 电机进行启动试验 试验项目包含空载试验和带载 试验 空载试验为 启动柴油发电机 使柴油发电机 电压升至380V工作电压 200开关断开 只让柴油 发电机空载运行 观察柴油发电机的启动过程是否 正常 机端电压上升是否正常及能否达到工作电压 带载试验为 发电机启动后 自动升压 自动合入 200开关 由柴油发电机带保安段负载运行 检查柴 油发电机及保安段负载的运行是否正常 50 华电技术 第37卷 2柴油发电机及其出口开关控制回路存在 的问题 在某电厂的一次柴油发电机空载启动试验中 柴油发电机出口200开关误合 造成非同期合闸事 故 事故处理过程中 发现柴油发电机出口开关控 制回路存在问题 现场控制回路二次原理图如图2 所示 依照图2的设计思路 分散控制系统 DCS 就地启动柴油发电机的条件是保安PC段2个进线 电源开关都在断开位置 柴油发电机控制回路 控制台启 DCS启I回路j DCS停l公共l l I10vI跳出口 柴油机j柴油机I闭锁I柴油机I端 I保安PC l电源I开关 1 l I l l A段 I I 1 保安PC进线电源1开关接点 2 保安PC进线电源2开关接点 图2柴油发电机现场控制回路原理图 经现场检查 实际接线中 就地启动柴油发电机 未经过保安PC段2个进线开关闭锁 实际接线情 况如图3所示 虚线为与设计图不同之处 虚线部 分表示 柴油发电机启动按钮直接接至开关控制回 路公共端 未经过闭锁 因为远方DCS不具备启动柴油发电机的条件 所以在柴油发电机启动试验中 只能就地启动柴油 l0 D 柴油发电机控制回路 控制台启l DCS I回路I 停l公共L量 量 vI跳出口 柴油机I柴油机l闭锁 柴油机I端 j保安PC l电源l开关 l l I A段PT l I 1 保安PC进线电源1开关接点 2 保安PC进线电源2开关接点 图3柴油发电机控制回路实际接线 发电机 从图4所示的原理图中可发现 出现非同期合 闸的原因为 柴油发电机启动后 只要发电机出口电 压建立 即具备合200开关的条件 同时 从图4还 可以看出 柴发电油机控制回路也设计了检同期回 路 但现场并没有投入 原因是 只要保证2个进线 开关闭锁有效 不会出现非同期运行的情况 可以不 投入检同期装置 图2和图4设计的合理性分析 1 图2中 原设计不论远方还是就地 启动柴 油发电机必须保证2个保安段进线开关在分闸位 置 此设计虽然合理 但在正常运行方式下 不能满 足柴油发电机定期做启动试验的需要 因为在正常 运行方式下 保安段的205 206开关一定是一分一 合 启柴油发电机回路不满足条件 2 图4中 保安段2个进线开关位置辅助接 点设计在柴油发电机出口开关的 自动合闸 回路 DC 110V r 1 kV 厂 l l 毋 一一 主开关位置接点NO毒j 置接点NO L L r 4 8 6 ZJ3 1 1 k kV L l0 l 8 L ZJ2 1 ZJ1 1 107 133 VJ D一 保险10A 1Ov控制电源 合主开 关控制 同期投入 手动同期 自动合闸 自动合闸 远方跳 闸命令 失压跳闸 启机命令 ZJ1 2 停机命令 储能 图4柴油发电机厂家控制回路原理图 2A A601 B602 C603 第8期 甘园林 等 柴油发电机控制回路的改进 51 中 而在柴油发电机启动回路中没有设计闭锁 这 个设计也合理 不论柴油发电机启动与否 出口开关 合闸的条件是必须判断保安段2个进线开关的 位置 图2 图4的设计都合理 但图4的设计显然更 好 原因为 在保安段2个进线开关一个带保安段 一个热备的正常运行方式下 可以满足柴油发电机 定期做空载启动试验的要求 不论柴油发电机启动 与否 柴油发电机开关都不满足合闸条件 必须判断 保安段2个进线开关的位置 值得注意的是 200开关自动合闸回路上串有 柴油发电机出口电压继电器的接点 即当柴油发电 机出口电压达到继电器定值后 才能使200开关合 闸 这也保证了柴油发电机充当保安段电源时 能 够提供足够高的电压供保安段负荷正常运行 按照图2的设计 柴油发电机启动后 达到一定 电压合入200开关后 出现异常时无法断开200开 关 因为此时开关的合闸条件满足 即使手动断开 开关会再次合人 此时只能立即停止柴油发电机 但停机是一个缓慢的过程 存在电压继电器的返回 值 柴油发电机出口电压缓慢下降到返回值以下的 过程中开关的合闸条件一直满足 不能立即使柴油 发电机系统脱离保安段 但如果按图4设计 不论远方还是就地启动柴 油发电机 只要闭锁接点存在 200开关就没有条件 合闸 很好地避免了同期合闸的可能性 比图2的设 计更加可靠 3二次回路接线更改方案 现场实际二次回路接线中 保安段2个进线开 关闭锁接点与远方合闸位置串联接人柴油发电机启 动回路中 如图4中虚线部分所示 按照以上分析 二次回路应更改为 闭锁接点接 入开关的合闸回路中 保留原来就地启动柴油发电 机按钮接线方式 同时 可取消原DCS逻辑中205 206开关接点的闭锁逻辑 使DCS逻辑得到简化 二次回路改接线解决了以下问题 1 满足机组运行时可以进行柴油发电机定期 做空载启动试验的需求 2 解决机组运行时只能就地启动柴油发电机 的问题 3 解除机组运行时柴油发电机空载启动试验 存在非同期合闸的风险 4结束语 二次回路检查工作繁多 复杂 因此 不仅要注 意二次回路接线的检查 更应重视二次回路设计合 理性的分析 1 保安段2个进线开关接点闭锁的接入位置 应考虑全面并正确选择 2 柴油发电机启动后再停机是一个缓慢过 程 应考虑到出口电压继电器返回值对开关合闸回 路的影响 本文责编 刘芳 作者简介 甘园林 1988一 女 北京人 继电保护高级工 从事发 电厂电气二次系统 继电保护及安全自动装置设备维护方面 的工作 E mail 13511062479 163 CO m 李京 1984一 男 北京人 继电保护中级工 从事发电 厂电气一次系统 电气二次系统设备维护方面工作 E mail 1358161 1468 139 eom 0 0 0 0 0 0 上接第48页 跳锅炉 发电机故障只跳主变压器 出线开关及灭磁 不联跳汽轮机及锅炉 若系统或主 变压器出线故障 只跳主变压器出口开关 不联跳 炉 机 电 因此 从保护联锁的角度而言 采用单向 联锁保护方式能实现停线 路 不停电 即FCB 停 电 发电机 不停机 汽轮机 停机不停炉 显然 这种联锁方式有着明显的优点 对机组实现FCB功 能极其有利 4 FCB成功的评判标准 1 锅炉 汽轮机不超温 不超压 2 汽轮机转速不超速 3 机 炉安全运行带厂用电 4 发电机跳闸 电气系统自动转换厂用电 5结束语 实现FCB功能是对机组性能最严峻的综合考 验 需要从设计 设备制造 调试运行等各方面提前 策划 并且还受运行人员的水平 经验 综合协调能 力等因素影响 只有各方通力合作才能保证FCB功 能的成功实现 参考文献 1 冯伟忠 900MW超临界机组FCB试验 J 中国电力 2005 38 2 74 77 本文责编 弋洋 作者简介 袁明 1976一 男 山东东营人 高级工程师 从事电力工程设 计管理与技术方面的工作 E mail yuanming sepco1 com