6.6kV柴油发电机组在保安电源系统的应用及逻辑优化

6.6kV柴油发电机组在保安电源系统的应用及逻辑优化

李刚

青岛华丰伟业电力科技工程有限公司  山东青岛 266100

摘要：应急柴油发电机组是电厂的应急动力系统,在电厂全厂停电事故情况下快速自启动并达到额定电压和额定频率带载运行,保证发电机组安全停机。该文以中东某电厂机组为例.介绍保安电源系统的配置，逻辑、为应急负荷供电时间优化过程,并根据调试过程中的实际情况,对保安系统的电源供应过程进行了合理的优化。

关键词:电厂保安系统、6.6kV应急柴油发电机

1  引言

目前很多发电机组,如遇到事故停机、自然灾害及其它一些不可抗力等原因导致厂用电源切断时，发电厂的应急负荷的电源无法供应，会直接危及机组及辅助设备的安全，甚至导致设备永久的损害，造成巨大的经济损失，为保障在这种情况下发电厂内机组及其他重要设备安全停机,需要配置厂用保安电源,以满足连续供电,降低设备损失风险。

2  正文

2.1 保安系统电源配置

中东某联合循环项目配置一台6.6kV应急柴油发电机，和高厂变低压侧并入同一条母线，低压保安段未设计单独的应急电源，正常运行时，高厂变为所有负载供电，厂用电源失电时，6.6kV应急柴油发电机组为6.6kV母线、干式变压器、应急负荷供电。柴油发电机及其辅助设备由黎巴嫩柴发厂家SPP提供,容量为：1920kW。

6.6kV应急柴油发电机组主要负荷有：西门子MCC段(汽轮机的油系统)、清除水泵、紧急闭式循环水泵、DC、UPS系统、消防泵、暖通空调、应急灯等设备，在停电情况下不仅保证安全停机，而且还能维护基本供应的设备运行。

2.2  逻辑功能简介

应急柴油发电机运行为6.6kV中压开关设备提供电源,柴油发电机组必须以孤岛模式运行，并且能与厂用6.6kV反并网操作。

当电网正常时，6.6kV母线将通过20/6.6kV降压变压器70BBT01由进线断路器（01BBE01GS001）供电。在这种情况下，紧急柴油发电机是不允许启动的，且将保持待机模式。

当电网全部失电，6.6kV母线（01BBE01）的进线断路器（01BBE01GS001）的保护装置将通过低电压（小于额定电压的70%）保护跳开进线断路器，同时应急柴油发电机（EDG）的就地控制器（GCP）检测6.6kV进线失压或6.6kV进线开关分位后发出启动应急柴油发电机启动指令，当电压和频率正常后，控制器（GCP）将向6.6kV应急柴油发电机进线开关（01BBE01GS016）发送合闸命令，为6.6kV母线及安全停机所需的负载供电。

在同期条件满足后， EDG控制器将向6.6kV进线断路器（01BBE01GS001）发送合闸指令，6.6kV进线断路器合闸后，EDG减负载，将负载从EDG平稳地转移到电网，EDG负荷降到设定的最小负载时，EDG控制器将向EDG进线开关（01BBEGS016）发出分闸指令，断开EDG 进线开关（01BBEGS016）,然后停止柴油发电机（冷却时间20分钟)。逻辑见下图：

2.3 设计问题及优化方案

由于应急柴油发电机组由接受启动指令至启动成功，机端电压达到额定的时间固定，所以缩短保安段电源中断时间，提高重要负荷控制稳定性，主要从控制逻辑、定值整定和整个过程所有元件进行考虑，具体实施有以下几个方面：

1.1全厂失电后，跳所有开关逻辑中，DCS判断6.6kV母线失压至发出跳闸指令为5S，考虑到系统震荡，6.6kV母线电压降低的影响，一般系统震荡时间为0.1-1.5S，所以DCS检测母线失压至发出跳闸延时改为2S。

（1）电网失电，柴油发电机启动稳定后，合EDG进线断路器逻辑中DCS判据为所有开关在分位（共中压断路器20台，低压开关61台），如果有一个断路器位置反馈出现故障，EDG进线开关合闸条件不满足，将无法合闸，会造成6.6kV母线无压，为提高柴油发电机供电的可靠性，DCS判据所有开关在分位改为6.6kV进线断路器分位，这样既提高了柴油发电机供电的可靠行，又缩短了保安电源的供电时间。

（2）柴油发电机提供电源至6.6kV母线后，冲击变压器共11台，DCS逻辑中一次冲击变压器台数及间隔时间不合理。因为变压器励磁涌流可达额定电流的6-8倍，柴发容量限制，所以多台变压器同时冲击引起柴油发电机过流保护跳闸。根据上述情况进行逻辑修改：变压器容量为2.5MVA单台冲击，容量为0.65MVA可以3台同时冲击，每次冲击变压器间隔1S。

（3）柴油发电机从母线失压，至为应急负荷供电，DCS逻辑共16步；不算各级开关动作时间，送到保安段最少时间为50S（逻辑第7步），到逻辑16步完成需要2分钟18秒，经逻辑讨论对DCS逻辑进行以下优化：

1）母线失压逻辑优化：母线保护装置判断母线电压低于30%延时2S发给DCS，DCS逻辑延时5S触发blackout指令，启动柴油发电机同时跳开所有断路器，为EDG进线断路器合闸做准备，这个过程共用了7S，由于母线保护装置延时2S和进线失压不做考虑，所有把DCS逻辑母线低压判据有5S改为2S。

2）优化DCS步序：逻辑共16步，每步完成后延时5S执行下步，由于考虑电网失电保证安全停机，所以仅把需优化前7步完成后延时由5S改为1S。

2.4  逻辑动态测试

DCS逻辑优化后，送至保安段49S，比优化前缩短23S，（优化前6.6kV母线失压到母线电压恢复（29S）—送到保安段（72S）-完成16步（138S）；优化后6.6kV母线失压到母线电源恢复（29S）-送到保安段（49S）-送至16步（115S）。

2.5.遗留问题

2.5.1 保安段失电过长。相关逻辑优化后49S才能恢复保安段供电，所有保安负荷均会失电停运，不能保障机组安全稳定性运行。

2.5.2供电可靠性不高。中压断路器15台、低压开关61台、无论哪个断路器故障，都会引起逻辑走不下去。

2.5.3 DCS逻辑里为四台电动消防泵提供电源：每台柴油电动消防泵功率为500kW,假如在厂用电失压时发生火灾，启动消防水泵，由于柴发容量限制，柴发过流跳闸，保证不了安全停机。

2.6 结束语

柴油发电机组作为火电厂保安电源的后备电源,在保安电源失电时必须保证能快速、顺利的投入。本文对6.6kV柴油发电机组与保安电源联启的控制逻辑进行优化,在保证可靠性的前提下, 缩短保安电源失电时间，减小直流油泵和交流油泵自启动的间隔时间提高停机过程中润滑油系统供应的可靠性，在全厂失电时降低了汽轮机的轴瓦磨损的风险。

3  参考文献

[1]李世雄、胡俊、安福旺。（火电厂厂用保安电源设计优化）。2011年第29卷第4期。

[2]朱峰。浅谈火电厂保安电源的配置逻辑及优化。《电力设备》2018年第1期。

[3]赵祖光。火电厂保安电源柴油发电机联启逻辑设计优化讨论。 中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术2016年12月16日。

1