徐 晨，須 琳

(安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230022)

柴油發(fā)電機(jī)帶載試驗功率飛升事故分析

徐 晨，須 琳

(安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230022)

介紹了某電廠在做柴油發(fā)電機(jī)帶載試驗時發(fā)生的柴油發(fā)電機(jī)功率飛升、保護(hù)動作，導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)跳閘停機(jī)事故，分析了事故中PLC的動作切換過程及造成柴油發(fā)電機(jī)功率飛升的原因，針對其功能設(shè)計缺陷提出了可行性建議，并對相關(guān)的PLC邏輯進(jìn)行修改，為同類型機(jī)組的調(diào)試和運行提供了借鑒和參考。

火電廠；保安電源；柴油發(fā)電機(jī)；帶載試驗；負(fù)荷控制

0 引言

目前，大容量發(fā)電機(jī)組已成為我國大型火力發(fā)電廠的主裝設(shè)備。作為電力系統(tǒng)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大型火力發(fā)電廠的安全、穩(wěn)定運行是電力系統(tǒng)安全運行的有力保障。為了保證全廠事故停電時大容量機(jī)組的安全停機(jī)和盡快啟動、并網(wǎng)發(fā)電，大型火力發(fā)電廠都設(shè)置有應(yīng)急保安電源，即柴油發(fā)電機(jī)及保安電源系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，由于柴油發(fā)電機(jī)的使用次數(shù)極少，長期處于靜置狀態(tài)，所以柴油發(fā)電機(jī)作為保安電源在全廠事故停電時經(jīng)常存在啟動故障。因此，需定期對柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行空載、帶載試驗，以提高柴油發(fā)電機(jī)供電的可靠性。

1 柴油發(fā)電機(jī)帶載運行試驗簡介

柴油發(fā)電機(jī)帶載試驗的目的是驗證柴油發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷穩(wěn)定運行的能力，該試驗可在機(jī)組正常運行狀態(tài)下進(jìn)行。帶載試驗時，柴油發(fā)電機(jī)向運行中的保安段并網(wǎng)，帶給定負(fù)荷運行一定時間。某電廠660 MW發(fā)電機(jī)組保安電源系統(tǒng)配置1套1 200 kW柴油發(fā)電機(jī)組、2段保安段，提供全廠事故停電時機(jī)組安全停機(jī)所必需的交流事故保安電源。每段保安段有3路電源，主用電源接于400 V汽機(jī)PC段，備用電源接于400 V鍋爐PC段，第3路電源通過柴油發(fā)電機(jī)的出口斷路器GCB1接于柴油發(fā)電機(jī)PC段，事故狀態(tài)下供電，如圖1所示。該柴油發(fā)電機(jī)及保安電源系統(tǒng)的切換邏輯均由就地控制柜的PLC(Programmable Logic Controller，可編程控制器)實現(xiàn)。PLC采集保安A，B段的母線電壓TV2，TV3，主用、備用共4個進(jìn)線開關(guān)的電壓TV4，TV5，TV6，TV7及柴油發(fā)電機(jī)出口電壓TV1，用于柴油發(fā)電機(jī)啟動建壓、事故切換、恢復(fù)供電、空載、帶載試驗等。

本臺機(jī)組的帶載試驗過程為：在保安A段、B段均由400 V PC段供電的情況下，點擊帶載試驗按鈕，柴油發(fā)電機(jī)啟動建壓，合GCB1，GCB2，GCB3斷路器，檢保安段進(jìn)線電壓和柴油發(fā)電機(jī)出口電壓判同期。待同期條件滿足后，由PLC合保安A段柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線斷路器(GCB4)，柴油發(fā)電機(jī)對保安A段并網(wǎng)，并自動加載至500 kW。運行15 min后，減載跳開GCB4。延時100 s，檢同期后合保安B段柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線斷路器(GCB5)，柴油發(fā)電機(jī)對保安B段并網(wǎng)帶載，時長15 min。依次完成保安A，B段帶載試驗后，柴油發(fā)電機(jī)延時停機(jī)，整個帶載試驗時長約為35 min。

2 事故經(jīng)過

某日，該廠在進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)及保安電源系統(tǒng)帶載試驗，柴油發(fā)電機(jī)帶保安A段負(fù)載運行，輸出功率設(shè)定為500 kW。此時，保安B段母線突然失電，PLC檢測到保安B段母線失壓且備用電源無壓(檢修狀態(tài))，分?jǐn)郆段主用、備用進(jìn)線開關(guān)MCB3，MCB4，合上柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線開關(guān)GCB5，保安B段切換至柴油發(fā)電機(jī)供電。柴油發(fā)電機(jī)通過保安A段并網(wǎng)運行，同時獨自帶保安B段負(fù)荷。運行數(shù)秒后，DCS畫面顯示柴油發(fā)電機(jī)輸出負(fù)荷持續(xù)上漲，電流迅速超過額定電流，試驗人員立即手動打閘停機(jī)。聯(lián)系柴油發(fā)電機(jī)側(cè)配合人員，該側(cè)配合人員稱打閘前機(jī)組轟鳴聲持續(xù)增大且震感較強(qiáng)，即柴油發(fā)電機(jī)實際確實過負(fù)荷。

圖1 應(yīng)急保安電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 事故分析

經(jīng)分析，此次事故應(yīng)是由柴油發(fā)電機(jī)組在不同的負(fù)載模式下控制方式不同造成的。即柴油發(fā)電機(jī)事故投入后，保安段脫網(wǎng)只由柴油發(fā)電機(jī)供電，此時柴油發(fā)電機(jī)控制模式為轉(zhuǎn)速控制，即維持保安段電壓頻率為50 Hz；帶載試驗時，柴油發(fā)電機(jī)經(jīng)保安段與系統(tǒng)并列運行，此時控制模式為功率控制，即維持輸出功率為設(shè)定值，保安段頻率由系統(tǒng)控制。則此次試驗中，柴油發(fā)電機(jī)先在A段帶載，此時為功率控制模式，輸出限定為500 kW。B段失壓自投后，柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)入了轉(zhuǎn)速控制模式，而柴油發(fā)電機(jī)仍通過保安A段并網(wǎng)，因系統(tǒng)頻率低于50 Hz，PCL控制柴油機(jī)加大輸出功率以提升轉(zhuǎn)速，具體表現(xiàn)為功率飛升。同理，若系統(tǒng)頻率偏高，則柴油機(jī)會減小輸出功率，出現(xiàn)負(fù)荷迅速降低，直至逆功率動作，跳閘停機(jī)。

分析判定事故原因后，調(diào)試人員修改了過負(fù)荷定值，再進(jìn)行帶載試驗，模擬上次事故狀態(tài)同時調(diào)取PLC內(nèi)部邏輯加以監(jiān)視。發(fā)現(xiàn)當(dāng)保安段失壓事故出現(xiàn)時，PLC切除其他正在進(jìn)行的邏輯進(jìn)程，自投為最優(yōu)先級動作。

4 解決方案

針對此種情況，將解決方案暫定為：當(dāng)PLC檢測保安段因失電需柴油發(fā)電機(jī)自投時，切除正在進(jìn)行的邏輯步序，同時跳開該邏輯投入的開關(guān)。如保安A段做帶載試驗中，B段失電，柴油發(fā)電機(jī)自投向B段前，先跳開A段柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線GCB4，以保證自投系統(tǒng)脫網(wǎng)運行。

考慮到保安段某段帶載試驗時，還可能發(fā)生其他幾種事故的情況，如對應(yīng)帶載段進(jìn)線PT因斷線等引起PLC采集不到進(jìn)線電壓。此時，根據(jù)修改方案，PLC優(yōu)先跳開GCB4，之后啟動失壓切換邏輯，跳MCB1、合MCB2。整個邏輯設(shè)計復(fù)雜，動作時間較長，且會使該段暫時失電。經(jīng)研究得出，此時只需跳開MCB1，即能保證帶載試驗中斷，同時該段也不失電。該方案同樣適用于某段帶載試驗時發(fā)生全廠停電事故的狀況。因此最終解決方案定為：當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)做帶載試驗，保安段因失電需要柴油發(fā)電機(jī)自投時，切除正在進(jìn)行的帶載步序，同時跳開用來帶載的工作(備用)進(jìn)線開關(guān)。如保安A段MCB1做帶載試驗中，B段失電，柴油發(fā)電機(jī)自投向B段前，先跳開A段工作進(jìn)線MCB1，以保證自投系統(tǒng)脫網(wǎng)運行。邏輯修改后，逐一對柴油發(fā)電機(jī)帶載試驗下各種事故情況進(jìn)行了模擬試驗，PLC均動作正確，柴油發(fā)電機(jī)運行正常，無保護(hù)動作。

5 結(jié)束語

作為廠用電系統(tǒng)最后保障的保安電源，在進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)帶載試驗，發(fā)生PLC不能正確動作或柴油發(fā)電機(jī)故障停機(jī)情況時，一旦保安段上的一些重要負(fù)載如頂軸油泵、潤滑油泵、汽機(jī)盤車、DCS機(jī)柜等失去電源，會造成非正常停機(jī)或主機(jī)軸承因缺油而損壞等重大事故，直接關(guān)系到汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及大型輔機(jī)的安全。因此，火電廠應(yīng)定期進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)帶載試驗，驗證柴油發(fā)電機(jī)的帶載能力，以保證在事故狀態(tài)下柴油發(fā)電機(jī)能可靠啟動并穩(wěn)定帶載。由此可見，完善電廠保安電源系統(tǒng)和提高保安電源運行可靠性刻不容緩。

1 聶維景．火力發(fā)電廠交流事故保安電源選擇[J]．內(nèi)蒙古石油化工，2006，32(5)：37-38.

2 國家能源局．DL/T 5295—2013火力發(fā)電建設(shè)工程機(jī)組調(diào)試質(zhì)量驗收及評價規(guī)程[S]．北京：中國電力出版社，2014．

3 范錫普．發(fā)電廠電氣部分(第二版)[M]．北京：水利電力出版社，1995.

4 陳 紅．電廠大機(jī)組交流事故保安電源的設(shè)置及接線方式介紹[J].福建建設(shè)科技，2004，19(4)：69-74.

5 吳根忠，謝慶偉，潘東浩．柴油發(fā)電機(jī)組的自動控制系統(tǒng)[J]．機(jī)電工程，2002，19(5)：9-12.

國網(wǎng)吉林電力組織2017年迎峰度夏大面積停電事件應(yīng)急演練

2017-06-27T10:00，國網(wǎng)吉林省電力有限公司模擬電網(wǎng)遭受極端災(zāi)害天氣侵襲引發(fā)大面積停電事件的迎峰度夏應(yīng)急演練全面啟動。

演練旨在落實吉林省安委會、國家電網(wǎng)公司和國網(wǎng)吉林省電力有限公司有關(guān)安全生產(chǎn)月活動部署，落實《吉林省大面積停電事件應(yīng)急預(yù)案》和《國家電網(wǎng)公司大面積停電事件應(yīng)急預(yù)案》，全面檢驗公司《大面積停電事件應(yīng)急預(yù)案》和本部部門處置方案。

演練模擬6月26日至28日，通白地區(qū)遭受雷雨、大風(fēng)極端災(zāi)害天氣，對通化電網(wǎng)運行設(shè)備造成嚴(yán)重影響，發(fā)生Ⅲ級電網(wǎng)大面積停電事件。演練分預(yù)警階段、應(yīng)急響應(yīng)階段和應(yīng)急結(jié)束階段3部分進(jìn)行，設(shè)置輸電、變電、配電、營銷、通信、物資、新聞等專業(yè)演練題目。通過桌面推演和現(xiàn)場實戰(zhàn)演練，全要素模擬大面積停電事件中公司各專業(yè)應(yīng)急響應(yīng)流程。演練實現(xiàn)了科學(xué)決策、迅速響應(yīng)、高效運轉(zhuǎn)、措施得當(dāng)、及時反饋，達(dá)到了檢驗預(yù)案、鍛煉隊伍、磨合機(jī)制，提升公司綜合應(yīng)急實戰(zhàn)能力的目的。

(來源：國家電網(wǎng)公司網(wǎng)站 2017-06-29)

2016-12-01；

2017-03-22。

徐 晨(1990—)，女，助理工程師，主要從事大型火力發(fā)電機(jī)組(660 MW及其以上)的分系統(tǒng)及整套啟動調(diào)試工作及火電廠主要設(shè)備的特殊試驗、涉網(wǎng)試驗等工作，email：974488056@ qq.com。

須 琳(1981—)，男，本科，主要從事大型火力發(fā)電機(jī)組(660 MW及其以上)的分系統(tǒng)及整套啟動調(diào)試工作及火電廠主要設(shè)備的特殊試驗、涉網(wǎng)試驗等工作。