保安段柴油发电机启动后带负载失败原因分析与对策

安福旺 殷丽梅 张永龙

摘 要：为了验证保安PC段上各负载保护装置、柴油机控制器等各控制元件参数的配合是否合理，需要进行保安电源切换及柴油发电机启动后带负载试验，但在进行柴油发电机同时接带保安PCA和PCB段试验时出现了失败，通过分析整个试验过程，发现柴油发电机控制器中的“低電压保护”对柴油发电机启动后能否成功接带负载影响较大，最后根据试验过程中的录波图合理地整定了“低电压保护”电压定值和时间定值，重新进行了保安段电源切换试验，试验成功，彻底解决了此问题。

关键词：保安电源；柴油发电机；低电压保护；ATS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.035

0 引言

火力发电厂的柴油发电机保安电源是发电机组安全停运的重要保障，目前国内发电厂使用的柴油机大部分为纯进口机组，柴油机的控制器、调速装置和发电机的调压装置也都为进口设备，由于以上设备平时基本处于免维护状态，因此对设备的说明书、图纸和内部逻辑基本没有全面掌握，尤其是控制器内部的参数没有进行认真分析和设置，全部是厂家调试好后便拿来使用，当其中的一些参数设置不合理但在现场试验中未发现时，将导致真正发生事故后柴油发电机不能带负荷正常运行，严重威胁发电机组的安全运行，本文通过模拟发电机组事故停机后运行设备，对柴油发电机接带事故情况下所有负荷进行了试验，发现柴油发电机控制器内参数设置不合理，导致柴油机启动后带负荷失败，通过进一步分析，找到了根本原因并彻底解决了此问题。

1 发电厂保安电源系统简述

（1）某发电厂1、2号机保安段分别由保安PCA段、PCB段和保安PC段三段组成，每台机组配置1台柴油发电机组。

（2）以2号机组为例，2号机工作PCA段通过11Q开关、工作PCB段通过12Q开关分别为保安PCA段供电，11Q为ATS1的主电源，12Q为ATS1的备用电源，事故情况下保安PC段通过柴油发电机侧1Q为保安PCA段供电，Q01、1Q，11Q，12Q开关为常合状态，11Q与12Q之间的电源切换由GE公司生产的ATS1实现；当保安PCA段母线失电后，由ACTS1控制器发出启动柴油发电机指令；同理2号机工作PCA段通过21Q开关、工作PCB段通过22Q开关分别为保安PCB段供电，22Q为ATS2的主电源，21Q为ATS2的备用电源，事故情况下保安PC段通过柴油发电机侧2Q为保安PCB段供电。Q01、2Q，21Q，22Q开关为常合状态，21Q与22Q之间的电源切换由GE公司生产的ATS2实现，当保安PCB段母线失电后，由ACTS2控制器发出启动柴油发电机指令。

2 保安段电源切换装置参数设置

（1）为了与高压厂用电源切换时间和系统电压波动时间配合，保安PCA段、PCB段由主电源切换至备用电源ATS装置内部设置延时2S。

（2）为了与ATS切换时间配合，ACTS检测保安PC段母线失压延时3S启动柴油发电机组。

3 保安段电源切换试验

（1）2号机保安PCA、B段电源同时切换至柴油发电机接带，切换时保安段上所接负荷为：

2号机保安PCA段运行负荷60kW，试验时实测总电流为121A； PCB段运行负荷62kW，试验时实测总电流为127A。

（2）2号机保安PCA、B段负荷同时切换至柴油发电机接带。

柴油发电机启动建立电压后，将保安PCA、B段负荷同时切换至柴油发电机接带，柴油发电机瞬间报“欠压停机”，柴油发电机停运，试验失败。

4 2号柴油发电机组同时接带保安PCA、B段失败原因分析

柴油发电机进行保安PCA段或保安PCB段单段电源切换试验，柴油发电机运行平稳；但同时接带保安PCA、B段后柴油机组控制器报“欠压停机”，后者较前者柴油发电机接带的负荷变大了一倍，经仔细检查控制器内部参数发现低电压保护共设置2段，分别为：低电压I段339V，延时时间0秒，报警；低电压II段318V，延时时间0秒，停机，由录波图可以看出，柴油发电机接带负荷时最低电压为282.9V（0.7Un），从而确认保安PCA、B段电源同时由柴油发电机接带失败的原因为控制器内低电压保护延时时间较短为0s，不能躲过保安段电动机重启动时的电压跌落时间，随后将此保护延时由0s改为3s，即低电压保护定值为：低电压I段339V，延时时间3秒，报警；低电压II段318V，延时时间3秒，停机，再次进行了相同试验。

5 修改柴油发电机控制器内参数后保安段切换试验

保持2号机保安PCA、B段所带负荷不变的情况下，修改柴油发电机控制器内参数后重新对2号机保安PCA、B段进行了2次同时切换试验均成功。

2号机保安PCA、B段同时切换至柴油发电机时柴油发电机电压、电流录波。

柴油发电机带负载时电压最低值为262.4V（0.65Un），电压跌落至318.8V（0.8Un）持续时间1.3秒，柴油发电机控制器内“欠压停机”保护延时时间为3秒，可以躲过电动机启动时的电压跌落。

柴油发电机带负载时电动机成组启动时间为0.85秒，电流最高值为5.499*1500/5=1635A（1.3In），柴油发电机控制器内“过流保护”为反时限，当电流为1.3倍额定电流时，动作时间为52秒，可以躲过电动机成组启动时间。

6 结论

通过对2号机组保安PCA、B段的电源切换试验发现柴油发电机同时接带保安PCA、B段负载时电压最低值为262.4V（0.65Un），电压跌落至318.8V（0.8Un）持续时间1.3秒内。目前柴油发电机低电压停机延时定值整定为3s可以躲过电动机启动时的电压跌落；电动机成组启动时的最低电压为0.65Un，符合《DL/T 5153-2014火力发电厂厂用电设计技术规程》“4.6.1条成组电动机自起动时厂用母线电压的校验中低压厂用母线自启动电压大于60%Un”的要求。

参考文献：

[1]DL/T 5153-2014火力发电厂厂用电设计技术规程[M].中国电力出版社，2015.

[2]高春如.发电厂厂用电及工业用电系统继电保护整定计算[M].中国电力出版社，2012.