火力发电厂保安系统负荷分级投入问题分析及应用论文_林卓誉

摘要：本文讲述火力发电厂保安系统负荷分级投入的目的和实现方式，对实施过程中遇到的问题、解决方法进行分析，对现场逻辑情况进行分析和说明，保证柴油发电机机组能够带保安系统负荷正常运行。

关键词：保安负荷 分级投入

一、引言

某厂5号机组是贵州首台未设计机械油泵的汽轮发电机组，机组正常运行及启、停机时只能依靠主机交、直流润滑油泵提供润滑油系统的正常油压，在机组异常停机过程中对保安电源系统的供电可靠性提出了更高的要求。

某厂5号机组保安电源系统包括0.4kV汽机保安5A/5B段、0.4kV锅炉保安5A/5B段、0.4kV脱硫保安5段。所有保安段负荷容量为4182.67kW。5号机组保安系统柴油发电机为江苏苏美达机电有限公司生产的4012-46A型工业用柴油发电机，额定容量为1240kW（设计院核算事故保安负荷为1187.7kW）。由于柴油柴油发电机启动正常后第一次加载能力为（10%-15%）Pe的感性负荷（电动机）和25%Pe左右的阻性负荷，在机组保安段失电，柴油发电机启动后自动投入的负荷造成柴油发电机过流保护动作跳闸，保安系统完全失电。

二、保安系统负荷分级投入过程中面对的问题

1、保安系统负荷分级情况的确定

2、由于保安系统存在大量由空气开关供电的固定负荷，由于空开只有故障跳闸和

手动跳闸功能，在柴油机启动带载过程中该部分负荷直接作为启动负荷，该部分负荷无法实现分级投入。

3、由于主机交流润滑油泵、顶轴油泵电源开关为框架式断路器，汽机及锅炉保安

段部分接触器供电的重要负荷（如空预器、密封油泵等）设计为直流电源控制，在母线失电时该部分负荷部不能自动跳闸或母线恢复送电时会自启动。且由于热工逻辑中压力、温度等联锁条件的作用，当保安段母线失压时原本处于备用状态的负荷会联锁启动，设定的分级情况在实际中无法按要求落实，在保安段母线失压，柴油发电机启动后该部分负荷同时启动，超过了柴油发电机的带载能力，过流保护动作跳闸。

4、在保安段母线失压，电气低电压保护动作跳闸后，必须要人工复位才能再次启

动，造成负荷分级投入不正常。要实现负荷分级投入，必须关闭电动机综合保护的低电压闭锁功能和失压自启动功能。

5、在保安系统母线出现相继跳闸失压时，由于母线失压时间不同，如果按照同一

个逻辑启动条件进行设置，后跳闸母线段上的第一级负荷可能和前面失电母线上的第二、三级负荷同时启动，造成柴油发电机过流跳闸。

三、保安系统负荷分级投入实现方法

1、保安系统负荷分级投入情况确定

按照江苏苏美达机电有限公司公司性能试验要求，柴油发电机启动正常后第一次加载能力为（10%-15%）Pe的感性负荷（电动机）和25%Pe左右的阻性负荷，每一次加载后间隔3-5秒，可以进行下一次加载，其能力为柴油发电机总功率减去前几次已加载的负荷后剩余容量的35%（感性负荷和阻性负荷分配比例与第一次相同）。柴油发电机1240kW，启动正常后第一次最多只能带124kW -186kW左右的电动机负荷和310kW左右的阻性负荷，而保安系统中直接涉及机组安全的负荷容量（主机交流油泵90kW、交流密封油泵15kW、小机交流油泵30kW）就有135kW，达到了允许带载能力，通过跟踪对比机组正常运行以及停机过程中保安系统的电流值，系统内实际固定容量为360kW左右，达到柴油机额定容量的29%，为了保证机组的停机安全，柴油发电机启动正常后第一次只考虑投入润滑油系统和保安段固定负荷运行，其他负荷的投入根据其重要程度和其他综合因素，分级投入情况如下：

第一级：单侧交流润滑油系统和交流密封油系统加固定负荷

第二级：空预器辅电机

第三级：顶轴油泵（三选二）、停机冷却水泵

第四级：引风机、送风机及一次风机润滑油泵、引风机轴冷风机等

第五级：磨煤机及磨煤机电机润滑油泵

第六级：火检冷却风机、湿式球磨机润滑油泵

在以上六级保安负荷自动投入后，运行人员根据柴油机的剩余容量及负荷重要程度，手动投入EH油泵等其他负荷，但必须保证实际运行负荷不超过1187.7kW。经过现场动态验证，上述负荷分级情况能够满足柴油发电机以及保安系统正常运行的基本要求。

分级投入负荷清单及实施过程资料如下：

保安系统分级投入负荷清单（部分）

保安系统负荷分级投入讨论会议纪要（部分内容）

2、保安系统负荷分级投入的实现过程

由于电气系统无法实现多级投入，分级投入逻辑只能在DCS才能实现，面对电气电气低电压保护与热工逻辑冲突的实际情况，为了保证保安段备自投动作时保安系统重要负荷运行正常，采用保留重要负荷直流控制回路，用母线低电压保护代替辅机综合保护低电压功能的形式，依靠热工逻辑实现负荷的分级投入，同时兼顾负荷分级投入顺序、投入容量以及热工其他联锁逻辑的相互配合。电气接线图及具体逻辑如下（以汽机保安5B段为例）：

0.4kV厂用保安系统电气一次系统图

0.4kV汽机保安PC5B段一次系统图

0.4kV汽机保安段PT二次接线图

1）0.4kV汽机保安PCB段母线失压启动柴油发电机逻辑

0.4kV汽机保安PCB段母线失压（低电压定值30%Ue），经汽机保安PCB段母线PT柜K09延时3.0秒启动柴油发电机

经汽机保安PCB段母线PT柜K07延时2.0秒跳汽机保安PCB段电源进线开关5JZDK06

经汽机保安PCB段母线PT柜K08延时2.0秒跳汽机保安PC段联络开关5JZDK00，合汽机保安PCB段备用电源馈线开关5JZDK03

2）0.4kV汽机保安PCB段母线失压负荷分级投入逻辑（整体部分）

1〉0.4kV汽机保安PCB段母线低电压（低电压信号取电气送DCS的“母线低电压”接点）；

2〉柴油发电机配电盘进线开关5ZDK0合位；

3〉0.4kV汽机保安PCA段备用电源开关5JZDK02合位；

4〉0.4kV锅炉保安PCA段备用电源开关5LZDK02合位；

5〉0.4kV锅炉保安PCB段备用电源开关5LZDK04合位；

6〉0.4kV脱硫保安PC5段备用电源开关5TZDK02合位。

母线失压启动柴油发电机逻辑截图

母线失压负荷分级投入（整体部分）逻辑框图

母线失压负荷分级投入（负荷部分）逻辑框图

第3〉、4〉、5〉、6〉条相或后再与第1〉、2〉条相与，延时10.0

图2电力系统全程应用图

5、结论

在泛在电力物联网的建设中，接入网的建设是其基本要求。5G通信技术因具有高带宽、低时延、大连接等优势，受到各行各业青睐，也将和泛在电力物联网深度融合。泛在电力物联网下5G技术的引入，将会为国网新业务的发展注入技术活力，在未来电力系统与泛在电力物联网的建设中将起到关键性的支撑作用。

参考文献

1、王毅，陈启鑫，张宁，等.5G 通信与泛在电力物联网的融合：应用分析与研究展望[J]．电网技术，2019，43(5)：1575-1585．

论文作者:林卓誉

论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期

论文发表时间:2020/4/13

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