某火力发电机组事故保安电源系统优化

2021-12-13杨文

科学技术创新 2021年33期

杨文

（宁夏银星发电有限责任公司，宁夏银川 750000）

《火力发电厂设计技术规程》(DL5000-2000) 第13.3.17 条规定:“容量为200MW 及以上的机组，应设置交流保安电源”。交流事故保安电源系统是指当电网发生事故或其他原因致使火电厂厂用电长时间停电时，提供机组安全停机所必须的交流用电系统。

保安电源系统用于在事故停机的过程中及停机后的一段时间内，保证事故保安负荷的供电。若事故停机过程中，该电源失去有可能引起主要设备损坏，重要的自动控制失灵或危及人身安全。正因如此，大容量机组必须设置事故保安电源，并保证事故保安电源的可靠运行和备用，机组事故状态下能够安全、可靠的紧急停机，事故消除后能及时恢复供电，以满足事故保安负荷的连续供电。因此，如何优化配置火电厂机组事故保安电源系统确保其可靠性，具有十分重要的意义。

1 原机组事故保安电源电气设计原理

大型发电机组，一般每台机组设置一台快速启动柴油发电机组，作为本机组的事故保安电源。每台机组设置两段交流事故保安动力配电中心，正常状态下由主厂房锅炉动力配电中心供电，事故时由柴油发电机组供电。

为进一步确保机组保安电源的可靠性，某火电厂机组共设置了两路事故保安电源设，一路电源由柴油发电机供给，另一路引自施工电源由10kV 市电电源经厂内保安变降压供给。厂内10kV 保安变电源由10kV 施工电源改造后引接，正常状态下，保安变处于热备用状态。每台机组（共两台机组）设置保安PC A、B 段。正常工作状况下，PC A、B 段分别由锅炉PC A、B 段供电，当一路工作电源失电，ASCO 双电源切换开关ATS#2 以开路切换至另一路工作电源。当两路工作电源均失电（主路失电），由工作段母线“检无压”信号合10kV 保安变出口开关，保安变接待负荷。同时，由ATS#1 延时0～10s 发信号给柴油机，柴油机启动参数建立正常后（25～40s），合柴油机出口开关其硬联锁逻辑跳开10kV 保安变出口开关，柴油机接待保安段负荷（图1：原电气设计原理图）

图1 原电气设计原理图

2 原机组事故保安电源系统设计中存在的问题

原系统设计中：ASCO 双电源切换开关ATS#1 切换开关无检测备用电源侧有无、电功能，柴油发电机组启动指令持续发出与其他电气回路控制逻辑冲突；柴油机出口开关由ATS#1 检主用回路“检无压”后，以脉冲形式连续不间断发出，保安变出口开关由主用段母线段“检无压”后连续发出，即使10kV 市电系统带载，因主路电源未恢复依然会启动柴油机组且切除10kV 市电系统，10kV 市电系统贡献度不高。经梳理分析原系统设计中存在的重点问题有以下几点：

2.1 机组正常优先使用柴油机组为第一路保安电源，而柴油机组冬季可靠性相对较低，且随机携带备用油箱容量较小，无法满足长时间待载；

2.2 按照目前柴油机组定期切换规定：柴油发电机组每周定期启动试验一次。柴油机组设备频繁启动将造成油箱积碳严重，运行、检修维护工作量增大，且频繁启动机组经济性降低；

2.3 事故状态下无法优先选择10kV 市电系统为第一路保安电源，两路电源无法互为备用。

3 机组保安电源系统优化

3.1 系统优化的原则

按照机组故障状态下可靠实现10kV 市电系统为第一路保安电源，柴油机组为第二路保安电源，两路电源互为备用的原则，开展电气系统改造，确保两路保安电源出口开关硬接线互锁，实现一路电源接通另一路电源可靠断开，有效避免两路不同电源系统误合环，造成机组事故。同时，优化热控组态逻辑，避免热控逻辑与电气控制回路逻辑重合或矛盾，影响保安电源可靠性；完善保安电源相关保护功能、逻辑组态，充分利用现有条件实现保安电源相关分合闸指令、状态显示，均能在DCS 远方操作的功能。

3.2 电气优化方案

系统中增设3 台380V 无源欠电压继电器，其电压信号取自10kV 保安变低压侧出口开关下口侧，每只欠电压继电器取2 副常闭接点，节点信号三选二后送至柴油机控制柜，与柴油机联合其出口开关信号串接。实现了两路电源出口开关硬接线互锁，保障了系统安全。系统接线后，模拟保安工作段欠压继电器信号进行试验，确认回路动作正常后投运系统运行，（图2：现场改造电气实物图）。

3.3 热控逻辑优化

3.3.1 取消原组态逻辑中：柴油发电机在自动模式下时，柴油发电机启动后联停380V 侧断路器连锁逻辑；组态修改后，柴油发电机组将不存在优先备用功能；

3.3.2 组态逻辑中：增加保安PC A、B 段母线电压低于240V 翻色报警。当工作电源电压低报警时，及时提醒运行监盘人员关注保安电源切换可靠动作情况；

3.3.3 电气回路中已存在ATS#1 双电源开关脉冲信号联起柴油机指令，安全起见，取消组态逻辑中柴油发电机联锁启动功能，从操作块引脚“AC”处切除联锁启动功能，模块留存后续备用。（图3：热控组态逻辑图）。

4 机组保安电源系统优化效果

4.1 优化后电气系统原理

实现了10kV 保安变为第一路保安电源，柴油机组为第二路保安电源的逻辑功能，两路电源互为可靠备用。全面升级了10kV 施工电源系统，包括：增加10kV 侧DCS 分合闸指令、状态，更换了线路侧负荷开关并重新整定定值，完善了系统“高联低”侧保护功能，正常运行时，保安变处于工作状态。正常工作状况下，PC A、B 段分别由锅炉PC A、B 段供电，当一路工作电源失电，ATS#2 以开路切换至另一路工作电源。当两路工作电源均失电（主路失电），由工作段母线“检无压”信号合保安变出口开关B4001，B4001 合闸后其合闸指令闭锁柴油机出口开关B1（B4001 与B1 硬接线互锁）。同时，柴油机得ATS#1 延时0～10s信号启动，柴油机启动参数建立正常后停运。若安变出口开关B4001 跳开，就地起柴油机，可实现柴油机接待负荷。目前，两台机组系统调试已全部完成，逻辑功能均正常，（图4：优化后的保安电源电气系统图）。

图4 优化后的保安系统图

4.2 优化后热控组态逻辑

取消了柴油发电机在自动运行模式下联跳保安变出口开关联锁功能，改由更加可靠的电气硬接线联锁实现；取消了逻辑组态中柴油发电机联锁启动功能，由电气逻辑中ATS#1 切换开关硬接线联起柴油机组，从操作块引脚“AC”处接除联锁启动功能；增加了PC IA、IB 段母线电压低报警，当保安母线段母线电压低于240V 实现翻色报警功能。（图5 优化后的保安电源热控组态逻辑图）。

图5 优化后的保安电源热控组态逻辑图

5 加强机组保安电源系统的检修

为进一步提高机组保安电源的可靠性，机组保电源系统日常的检修维护工作也十分重要。根据国家或行业机组检修管理相关标准要求，按照“应修必修、修必修好”的检修管理原则，全面地做好机组事故保安电源系统的检修维护工作。同时，结合“春秋季”等例行检查时机，定期开展好电气系统预防性试验工作及保安电源系统带荷载试验工作，确保机组事故保安电源始终安全、稳定、可靠备用。