甘園林，李京

（北京京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，北京 100074）

柴油發(fā)電機(jī)控制回路的改進(jìn)

甘園林，李京

（北京京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，北京 100074）

柴油發(fā)電機(jī)在廠用電系統(tǒng)中扮演著極為重要的角色，為檢驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)性能的可靠性，需要定期做空載啟動(dòng)和帶載啟動(dòng)試驗(yàn)。針對柴油發(fā)電機(jī)空載啟動(dòng)試驗(yàn)中出現(xiàn)的非同期合閘事故，發(fā)現(xiàn)了其控制回路中相關(guān)開關(guān)接點(diǎn)設(shè)計(jì)存在的問題并提出了更改方案。

柴油發(fā)電機(jī)；控制回路；非同期合閘；二次回路；空載啟動(dòng)

0 引言

柴油發(fā)電機(jī)是一種小型發(fā)電設(shè)備，是以柴油等為燃料，以柴油機(jī)為原動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的動(dòng)力機(jī)械。整套柴油發(fā)電機(jī)組一般由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制箱、燃油箱、啟動(dòng)和控制用蓄電瓶、保護(hù)裝置及應(yīng)急柜等部件組成。

在發(fā)電廠中，柴油發(fā)電機(jī)用作事故保安段的備用電源，機(jī)組運(yùn)行中發(fā)生廠用電中斷（包括備用廠用電源自投不成功）事故時(shí)，可保證機(jī)組安全停用。

1 柴油發(fā)電機(jī)在電氣系統(tǒng)中的位置及作用

保安段的各個(gè)饋線都是廠內(nèi)重要負(fù)荷，這些負(fù)荷是機(jī)組安全運(yùn)行的重要保障（如發(fā)電機(jī)潤滑油泵電動(dòng)機(jī)電源），因此，保安段是全廠唯一不能停電的動(dòng)力電源段。

保安段設(shè)計(jì)有3個(gè)電源，柴油發(fā)電機(jī)是3個(gè)電源之一。圖1所示的保安段簡化電氣系統(tǒng)圖中，保安段運(yùn)行方式是單母線運(yùn)行，3個(gè)電源開關(guān)分別是205開關(guān)、206開關(guān)和柴油發(fā)電機(jī)出口200開關(guān)。其中205開關(guān)、206開關(guān)是由廠用380V PC段（運(yùn)行方式是單母線分段運(yùn)行）A，B兩段分別引至保安段提供電源，200開關(guān)則由柴油發(fā)電機(jī)提供電源。

為確保在廠用電全部失去的情況下發(fā)電機(jī)也能安全停機(jī)，保安段母線不能停電。當(dāng)205開關(guān)、206開關(guān)都停電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)必須能夠快速啟動(dòng)并升壓至380 V，合入200開關(guān)，給保安段送電并帶載運(yùn)行。

保安段進(jìn)線開關(guān)205，206的電源來自同一個(gè)廠用變壓器，它們是同源的；200開關(guān)電源來自柴油發(fā)電機(jī)，與這2個(gè)開關(guān)不同源。正常運(yùn)行時(shí)，保安段電源由這2個(gè)開關(guān)中的一個(gè)提供，2個(gè)開關(guān)互為備用，柴油發(fā)電機(jī)及其出口200開關(guān)長期處于熱備狀態(tài)。

圖1 保安段簡化電氣系統(tǒng)圖

200開關(guān)控制回路內(nèi)無同期檢測的回路設(shè)計(jì)，所以任何運(yùn)行方式下200開關(guān)不能與205開關(guān)或206開關(guān)同時(shí)合入，否則將會(huì)導(dǎo)致非同期電源并列運(yùn)行，而非同期并列運(yùn)行會(huì)對柴油發(fā)電機(jī)、開關(guān)設(shè)備和保安段的各重要負(fù)荷造成嚴(yán)重不良影響。

為了避免出現(xiàn)非同期合閘的現(xiàn)象，可將保安段電源開關(guān)205和206輔助接點(diǎn)引至柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路中，在確定2個(gè)開關(guān)都斷開后才允許啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。

為檢驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)的可用性，需定期對柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包含空載試驗(yàn)和帶載試驗(yàn)。空載試驗(yàn)為：啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，使柴油發(fā)電機(jī)電壓升至380V工作電壓，200開關(guān)斷開，只讓柴油發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，觀察柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)過程是否正常，機(jī)端電壓上升是否正常及能否達(dá)到工作電壓。帶載試驗(yàn)為：發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，自動(dòng)升壓，自動(dòng)合入200開關(guān)，由柴油發(fā)電機(jī)帶保安段負(fù)載運(yùn)行，檢查柴油發(fā)電機(jī)及保安段負(fù)載的運(yùn)行是否正常。

2 柴油發(fā)電機(jī)及其出口開關(guān)控制回路存在的問題

在某電廠的一次柴油發(fā)電機(jī)空載啟動(dòng)試驗(yàn)中，柴油發(fā)電機(jī)出口200開關(guān)誤合，造成非同期合閘事故。事故處理過程中，發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)控制回路存在問題，現(xiàn)場控制回路二次原理圖如圖2所示。依照圖2的設(shè)計(jì)思路，分散控制系統(tǒng)（DCS）／就地啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)的條件是保安PC段2個(gè)進(jìn)線電源開關(guān)都在斷開位置。

圖2 柴油發(fā)電機(jī)現(xiàn)場控制回路原理圖

經(jīng)現(xiàn)場檢查，實(shí)際接線中，就地啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)未經(jīng)過保安PC段2個(gè)進(jìn)線開關(guān)閉鎖。實(shí)際接線情況如圖3所示（虛線為與設(shè)計(jì)圖不同之處），虛線部分表示：柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)按鈕直接接至開關(guān)控制回路公共端，未經(jīng)過閉鎖。

因?yàn)檫h(yuǎn)方DCS不具備啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)的條件，所以在柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)試驗(yàn)中，只能就地啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。

圖3 柴油發(fā)電機(jī)控制回路實(shí)際接線

從圖4所示的原理圖中可發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)非同期合閘的原因?yàn)椋翰裼桶l(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，只要發(fā)電機(jī)出口電壓建立，即具備合200開關(guān)的條件。同時(shí)，從圖4還可以看出，柴發(fā)電油機(jī)控制回路也設(shè)計(jì)了檢同期回路，但現(xiàn)場并沒有投入，原因是：只要保證2個(gè)進(jìn)線開關(guān)閉鎖有效，不會(huì)出現(xiàn)非同期運(yùn)行的情況，可以不投入檢同期裝置。

圖2和圖4設(shè)計(jì)的合理性分析。

（1）圖2中，原設(shè)計(jì)不論遠(yuǎn)方還是就地，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)必須保證2個(gè)保安段進(jìn)線開關(guān)在分閘位置。此設(shè)計(jì)雖然合理，但在正常運(yùn)行方式下，不能滿足柴油發(fā)電機(jī)定期做啟動(dòng)試驗(yàn)的需要。因?yàn)樵谡＿\(yùn)行方式下，保安段的205，206開關(guān)一定是一分一合，啟柴油發(fā)電機(jī)回路不滿足條件。

圖4 柴油發(fā)電機(jī)廠家控制回路原理圖

（2）圖4中，保安段2個(gè)進(jìn)線開關(guān)位置輔助接點(diǎn)設(shè)計(jì)在柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)的“自動(dòng)合閘”回路中，而在柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)回路中沒有設(shè)計(jì)閉鎖。這個(gè)設(shè)計(jì)也合理，不論柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)與否，出口開關(guān)合閘的條件是必須判斷保安段2個(gè)進(jìn)線開關(guān)的位置。

圖2、圖4的設(shè)計(jì)都合理，但圖4的設(shè)計(jì)顯然更好。原因?yàn)椋涸诒０捕?個(gè)進(jìn)線開關(guān)一個(gè)帶保安段、一個(gè)熱備的正常運(yùn)行方式下，可以滿足柴油發(fā)電機(jī)定期做空載啟動(dòng)試驗(yàn)的要求；不論柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)與否，柴油發(fā)電機(jī)開關(guān)都不滿足合閘條件，必須判斷保安段2個(gè)進(jìn)線開關(guān)的位置。

值得注意的是，200開關(guān)自動(dòng)合閘回路上串有柴油發(fā)電機(jī)出口電壓繼電器的接點(diǎn)，即當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)出口電壓達(dá)到繼電器定值后，才能使200開關(guān)合閘。這也保證了柴油發(fā)電機(jī)充當(dāng)保安段電源時(shí)，能夠提供足夠高的電壓供保安段負(fù)荷正常運(yùn)行。

按照圖2的設(shè)計(jì)，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，達(dá)到一定電壓合入200開關(guān)后，出現(xiàn)異常時(shí)無法斷開200開關(guān)，因?yàn)榇藭r(shí)開關(guān)的合閘條件滿足，即使手動(dòng)斷開，開關(guān)會(huì)再次合入。此時(shí)只能立即停止柴油發(fā)電機(jī)，但停機(jī)是一個(gè)緩慢的過程，存在電壓繼電器的返回值，柴油發(fā)電機(jī)出口電壓緩慢下降到返回值以下的過程中開關(guān)的合閘條件一直滿足，不能立即使柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)脫離保安段。

但如果按圖4設(shè)計(jì)，不論遠(yuǎn)方還是就地啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，只要閉鎖接點(diǎn)存在，200開關(guān)就沒有條件合閘，很好地避免了同期合閘的可能性，比圖2的設(shè)計(jì)更加可靠。

3 二次回路接線更改方案

現(xiàn)場實(shí)際二次回路接線中，保安段2個(gè)進(jìn)線開關(guān)閉鎖接點(diǎn)與遠(yuǎn)方合閘位置串聯(lián)接入柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)回路中，如圖4中虛線部分所示。

按照以上分析，二次回路應(yīng)更改為：閉鎖接點(diǎn)接入開關(guān)的合閘回路中；保留原來就地啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)按鈕接線方式；同時(shí)，可取消原DCS邏輯中205，206開關(guān)接點(diǎn)的閉鎖邏輯，使DCS邏輯得到簡化。

二次回路改接線解決了以下問題。

（1）滿足機(jī)組運(yùn)行時(shí)可以進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)定期做空載啟動(dòng)試驗(yàn)的需求。

（2）解決機(jī)組運(yùn)行時(shí)只能就地啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)的問題。

（3）解除機(jī)組運(yùn)行時(shí)柴油發(fā)電機(jī)空載啟動(dòng)試驗(yàn)存在非同期合閘的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語

二次回路檢查工作繁多、復(fù)雜，因此，不僅要注意二次回路接線的檢查，更應(yīng)重視二次回路設(shè)計(jì)合理性的分析。

（1）保安段2個(gè)進(jìn)線開關(guān)接點(diǎn)閉鎖的接入位置應(yīng)考慮全面并正確選擇。

（2）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后再停機(jī)是一個(gè)緩慢過程，應(yīng)考慮到出口電壓繼電器返回值對開關(guān)合閘回路的影響。

（本文責(zé)編：劉芳）

TM 611.22

B

1674-1951（2015）08-0049-03

甘園林（1988—），女，北京人，繼電保護(hù)高級工，從事發(fā)電廠電氣二次系統(tǒng)、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置設(shè)備維護(hù)方面的工作（E-mail：13511062479＠163.com）。

2015-03-31；

2015-08-09

李京（1984—），男，北京人，繼電保護(hù)中級工，從事發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)、電氣二次系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)方面工作（E-mail：13581611468＠139.com）。