柴油发电机控制回路的改进

2015-06-06甘园林李京

综合智慧能源 2015年8期

关键词：进线接点合闸

甘园林，李京

（北京京丰燃气发电有限责任公司，北京 100074）

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）

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。

柴油发电机；控制回路；非同期合闸；二次回路；空载启动

0 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。

图1 保安段简化电气系统图

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开关同时合入，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。

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。

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，只能就地启动柴油发电机。

图3 柴油发电机控制回路实际接线

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。

图4 柴油发电机厂家控制回路原理图

（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，开关会再次合入。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。