馬洪濤
(中國華電工程(集團(tuán))有限公司,北京 100160)
湖北華電西塞山發(fā)電有限公司2×680 MW機(jī)組工程由中國華電工程(集團(tuán))有限公司進(jìn)行工程總承包建設(shè)。根據(jù)業(yè)主要求,2臺(tái)機(jī)組分別于2010年12月和2014年4月順利通過168 h滿負(fù)荷試運(yùn),至此項(xiàng)目建設(shè)工作基本完成。
(1)根據(jù)GB 50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求,該工程對機(jī)組分別設(shè)置快速啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組作為交流保安電源。
(2)根據(jù)DL/T 5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》的要求,該工程的保安電源接線采用暗備用動(dòng)力中心接線方式,保安母線段接自本機(jī)組的2段動(dòng)力中心互為自投,當(dāng)確認(rèn)2段動(dòng)力中心都失電后才能啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。
(3)根據(jù)DL/T 5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》的要求,該工程柴油機(jī)廠家提供了自動(dòng)和手動(dòng)控制裝置,自動(dòng)控制裝置為丹福BGCL控制器,由可編程控制器(PLC)、操作顯示設(shè)備及各種傳感器、繼電器等組成。
(4)在與柴油發(fā)電機(jī)廠家簽署的技術(shù)協(xié)議中,要求柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置的控制功能包括在動(dòng)力中心故障時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)柴油機(jī)、自動(dòng)切換發(fā)電機(jī)和動(dòng)力中心主開關(guān)。在動(dòng)力中心恢復(fù)時(shí),由發(fā)電機(jī)開關(guān)自動(dòng)切換到動(dòng)力中心開關(guān)。柴油機(jī)自動(dòng)控制裝置的控制范圍除了包括柴油發(fā)電機(jī)組和保安動(dòng)力中心(PC)段外,還應(yīng)包括保安馬達(dá)控制中心(MCC)各段的工作和備用電源進(jìn)線開關(guān)等。
西塞山工程項(xiàng)目的保安電源技術(shù)方案對柴油及制造廠的技術(shù)要求都屬于常規(guī)要求,已有多年的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。但在首臺(tái)機(jī)組調(diào)試的3個(gè)月內(nèi),保安電源系統(tǒng)的控制功能始終無法正常投入使用,尤其是在機(jī)組整套啟動(dòng)階段,在機(jī)組動(dòng)力中心正常工作的情況下,柴油發(fā)電機(jī)組頻繁啟、停并經(jīng)常切除正常工作的動(dòng)力中心進(jìn)線開關(guān),這些問題嚴(yán)重困擾了項(xiàng)目各相關(guān)方的電氣技術(shù)人員,也干擾了機(jī)組整套啟動(dòng)階段的各項(xiàng)工作安排。
經(jīng)過綜合分析發(fā)現(xiàn),在機(jī)組整套啟動(dòng)階段,機(jī)組動(dòng)力中心存在嚴(yán)重的電壓諧波擾動(dòng)問題。動(dòng)力中心母線電壓的錄波形態(tài)如圖1所示。
圖1 動(dòng)力中心母線電壓的錄波圖
根據(jù)GB 50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求,火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)的電能質(zhì)量在正常工作情況下,交流母線的各次諧波電壓含有率不宜大于3%,電壓總諧波畸變率不宜大于5%。
由圖1中的錄波圖形可見,電廠內(nèi)380 V動(dòng)力中心母線電壓存在的電壓總諧波畸變率已達(dá)到20%,遠(yuǎn)超電能質(zhì)量限制要求。在原技術(shù)方案中,由柴油機(jī)廠家提供的自動(dòng)控制裝置無法適應(yīng)380 V動(dòng)力中心母線的電壓諧波擾動(dòng),進(jìn)而引起了保安電源控制裝置失靈、柴油機(jī)頻繁起停等問題。
根據(jù)上述出現(xiàn)的問題,筆者提出了保安電源系統(tǒng)控制新方案,新方案包括以下幾個(gè)方面的問題。
通過監(jiān)測3路進(jìn)線電源的電壓、母線電壓、開關(guān)投切狀態(tài)和備投閉鎖狀態(tài),對發(fā)電廠保安電源進(jìn)行自動(dòng)投切。3路進(jìn)線分別為進(jìn)線Ⅰ、進(jìn)線Ⅱ和進(jìn)線Ⅲ。進(jìn)線Ⅰ和進(jìn)線Ⅱ分別接入380 V動(dòng)力中心電源,進(jìn)線Ⅲ接入柴油發(fā)電機(jī)設(shè)備。3路進(jìn)線上的投切開關(guān)依次為1ZKK,2ZKK和3ZKK,接線方式如圖2所示。
圖2 保安電源接線方式
當(dāng)檢測到開關(guān)1ZKK處于閉合狀態(tài)時(shí),另2路的開關(guān)2ZKK和3ZKK處于分位,2ZKK開關(guān)在工作位置,且母線與進(jìn)線Ⅱ有電壓,無備投閉鎖時(shí),進(jìn)線Ⅱ進(jìn)行備用充電并完成充電。當(dāng)母線低電壓時(shí),跳閘1ZKK開關(guān),跳閘成功后合閘2ZKK開關(guān),實(shí)現(xiàn)進(jìn)線Ⅱ的備用投入;當(dāng)2ZKK開關(guān)處于合位或進(jìn)線Ⅱ低電壓或有備投閉鎖時(shí),進(jìn)線Ⅱ進(jìn)行放電,進(jìn)線Ⅰ與進(jìn)線Ⅱ備用投入邏輯如圖3所示。
圖3 進(jìn)線Ⅰ與進(jìn)線Ⅱ備用投入邏輯
當(dāng)母線有電壓、進(jìn)線I或進(jìn)線Ⅱ有電壓,3ZKK開關(guān)處于工作位置分位狀態(tài)時(shí),當(dāng)無備投閉鎖時(shí),柴油發(fā)電設(shè)備進(jìn)行備用充電延時(shí)并完成充電。當(dāng)母線、進(jìn)線 I及進(jìn)線Ⅱ均無電壓,或母線無電壓且1ZKK開關(guān)和2ZKK開關(guān)均在分位狀態(tài)時(shí),經(jīng)延時(shí)發(fā)送啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)的命令,檢測到進(jìn)線Ⅲ有電壓后,先跳閘1ZKK開關(guān)和2ZKK開關(guān),經(jīng)延時(shí)發(fā)合閘3ZKK開關(guān)命令,實(shí)現(xiàn)進(jìn)線Ⅲ的投入;當(dāng)3ZKK開關(guān)處于合位或有備投閉鎖狀態(tài)時(shí),進(jìn)線Ⅲ進(jìn)行放電。如圖4所示。
圖4 柴油發(fā)電機(jī)設(shè)備投入邏輯
當(dāng)3ZKK開關(guān)在合位、1ZKK開關(guān)和2ZKK開關(guān)處于分位狀態(tài)時(shí),母線有電壓,進(jìn)線I或進(jìn)線Ⅱ有電壓,無備投閉鎖時(shí),進(jìn)行進(jìn)線恢復(fù)充電延時(shí)并完成充電。1ZKK開關(guān)在工作位置,進(jìn)線I有電壓時(shí),跳閘3ZKK開關(guān),跳閘成功后合閘1ZKK開關(guān),完成進(jìn)線I的恢復(fù)。當(dāng)2ZKK開關(guān)在工作位置、進(jìn)線Ⅱ有電壓時(shí),跳閘3ZKK開關(guān),跳閘成功后合閘2ZKK開關(guān),實(shí)現(xiàn)進(jìn)線Ⅱ的恢復(fù)。當(dāng)1ZKK或2ZKK開關(guān)處于合位狀態(tài)或有備投閉鎖時(shí),進(jìn)線Ⅰ或進(jìn)線Ⅱ進(jìn)行放電,如圖5所示。
圖5 進(jìn)線恢復(fù)邏輯
當(dāng)2ZKK開關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí),1ZKK開關(guān)和3ZKK開關(guān)處于分位狀態(tài),1ZKK開關(guān)處于工作位置狀態(tài),且母線與進(jìn)線Ⅰ有電壓,當(dāng)無備投閉鎖時(shí),進(jìn)線Ⅰ進(jìn)行回切充電延時(shí)并完成充電;跳閘2ZKK開關(guān),跳閘成功后合閘1ZKK開關(guān),實(shí)現(xiàn)回切;當(dāng)1ZKK開關(guān)處于合位或有備投閉鎖狀態(tài)時(shí),進(jìn)線Ⅰ進(jìn)行放電。如圖6所示。
圖6 進(jìn)線Ⅰ與進(jìn)線Ⅱ的回切邏輯
依據(jù)新技術(shù)方案,在西塞山工程項(xiàng)目中,首臺(tái)機(jī)組的保安電源系統(tǒng)采用了全新的保安電源控制設(shè)備,在機(jī)組進(jìn)入168 h滿負(fù)荷試運(yùn)前完成了整個(gè)保安電源系統(tǒng)控制部分更改,實(shí)現(xiàn)了柴油發(fā)電機(jī)的可靠控制和保安電源系統(tǒng)的可靠投運(yùn),為機(jī)組試運(yùn)創(chuàng)造了安全保障的條件。
目前,該控制設(shè)備已被定型為PSP692U數(shù)字式進(jìn)線自動(dòng)投切裝置,在西塞山發(fā)電有限公司投入運(yùn)行時(shí)間已達(dá)3年以上;在2014年投產(chǎn)的第2臺(tái)機(jī)組的保安電源系統(tǒng)中也得到了應(yīng)用。根據(jù)該技術(shù)定型生產(chǎn)的“發(fā)電廠保安電源自動(dòng)投切裝置”于2011年10月5日獲得實(shí)用新型專利(專利號(hào) ZL 201120074695.X)。
新技術(shù)方案吸收并總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于保安電源系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)理論,開拓并實(shí)踐了一個(gè)新的保安電源系統(tǒng)控制方式,不僅滿足了發(fā)電廠內(nèi)電氣系統(tǒng)特殊的電磁工作環(huán)境要求,也為今后電氣設(shè)備如何避免電氣系統(tǒng)諧波干擾提供了有效的借鑒。
[1]GB 50660—2011大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[2]DL/T 5153—2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].
[3]GB/T 14285—2006繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].