（西北电力设计院有限公司 陕西西安 710075）
摘要：交流保安电源系统在发电厂中具有极为重要的作用，本文介绍了交流保安电源的设置原则，研究了交流保安电源的设置方式和接线方式，分析了柴油发电机组选型。
关键词：火力发电厂；交流保安电源系统；柴油发电机组
Application of AC Emergency power supply system in power plant
Huang Yifan
(Northwest Electric Power Design Institute Co.Ltd, Shanxi Xi’an, 710075)
Abstract: The AC Emergency power supply system plays an important role in the power plant, this paper introduces the principle of AC Emergency power supply system, discusses the set mode and connection mode of AC Emergency power supply system, analyzes the type of diesel generator.
Keywords: power plant AC Emergency Power Supply System Diesel generator
1 概述
保安电源系统（Emergency Power Supply System）是为了避免全厂由于事故停电危机人身安全、造成重大设备损坏，为0类负荷提供电源的供电系统，是火力发电厂的重要组成部分，直接关系到发电厂运行安全。火力发电厂0类负荷按照其重要性程度及对电源要求分为交流不停电负荷（0I类负荷）、直流保安负荷（0II类负荷）和交流保安负荷（0III类负荷），交流不停电负荷由交流不间断电源（UPS）系统供电，直流保安负荷由220V动力直流电源系统和110V控制直流电源系统供电，交流保安负荷由交流保安电源系统供电。本文主要研究交流保安电源系统。
2 交流保安电源的设置原则
交流保安电源在发电厂具有非常重要的作用，因此设置交流保安电源通常满足以下几个原则：
1）可靠性高。主要体现在交流保安电源系统、设备以及配电的故障几率低，且投入成功率高。
2）独立性强。主要体现为交流保安电源与机组其他电源系统保持相对独立，且不受到其它电源系统的干扰。
3）投入速度快。当正常工作电源故障失电时，交流保安电源能够迅速投入使用。
4）电能质量满足要求。负荷在正常运行与启动情况下的电压、频率都应满足发电厂用电要求。
5）维护工作量小。交流保安电源的日常维护工作量小，避免多次重复投资。
3 交流保安电源的设置方式
目前，国内火力发电厂交流保安电源设置大致有外接保安电源、专用柴油发电机组两种方式。
3.1外接保安电源的引接方式
外接保安电源是利用外部电源设置为交流保安电源，对于扩建电厂外接保安电源通常由老厂的厂用电系统引接，采用这种方式依赖于新老厂距离近、老厂厂用电系统具有一定的可靠性；对于新建电厂，外接保安电源通常由发电厂启动/备用变压器低压侧引接，采用这种方式依赖于启动/备用电源具有一定的可靠性。
3.2 专用柴油发电机组特点分析
这种设置方式是目前发电厂中应用最广泛的一种交流保安电源方式，其最大优点是柴油发电机组投入运行时不受外界电网干扰、独立性强，不论什么原因导致的停机事故,机组安全停机均可以得到保证。在确保柴油发电机组自身可靠的前提下，这种方式的供电可靠性高。
4 交流保安电源系统接线方式
交流保安电源可靠性依赖于接线方式，以下是几种常见的交流保安电源接线方式。
火力发电厂每台机组配置一台独立的柴油发电机组作为本机组的交流保安电源，其接线方式如图一。
此接线是一种较为常规和成熟的接线方式，每台机组设置保安PC A、B段，由工作PC A、B段分别向保安PC A段提供一路电源，由工作PC A、B段分别向保安PC B段提供一路电源。正常工作时，保安PC段由工作PC段供电，当工作PC段全部失电时快速启动柴油发电机组，待柴油发电机组启动成功后自动闭合其出口开关，继续向保安PC段供电。此接线的特点是两台机组保安电源完全独立，每段保安PC有三路电源进线，即两路正常电源和一路事故电源，事故电源完全独立于电网，不受电网影响。但柴油发电机组需定期进行良好维护并进行定期空载、带载试验确保事故情况下启动成功率，日常维护管理工作量大。
为进一步提高交流保安电源可靠性，在接线方式一的基础上将两台机组的柴油发电机相互拉手、互为备用，其接线方式如图二。
这种接线方案，正常工作时由工作PC A、B段分别向保安PC A、B段供电，工作PC段全部失电时由外接电源通过保安变压器继续向保安PC段供电，当工作PC段和外接电源均失电时快速启动柴油发电机，待柴油发电机组启动成功后自动合上其出口开关，继续向保安PC段供电。这种接线方案要求外接电源具备一定的可靠性和独立性。
5 柴油发电机组的选型和维护
除了交流保安电源接线方式外，柴油发电机组自身质量同样决定了交流保安电源系统的可靠性，且是一个关键因素。通过合理选用和配置柴油发电机组性能指标，确保柴油发电机组自身质量高、可靠性好、反应迅速和电能质量高，可提高发电厂交流保安电源系统的供电可靠性。
5.1 柴油发电机组的型式
柴油发电机组的容量由发电厂0III类负荷的大小、性质和运行方式通过计算、复核和校验确定。
柴油发电机组分为高转速（3000rpm、1500rpm）、中转速（1000rpm）和低转速（750rpm及以下）。三种转速的柴油发电机组各有优缺点，高转速柴油发电机组气缸体积小、单位功率重量轻、价格较低、尺寸较小等特点，中低转速柴油发电机组具有磨损小、噪音小、平均故障间隔时间长等特点。考虑到发电厂设备质量和运行水平的不断提高，停电事故几率逐年下降，柴油发电机组运行时间短等情况，1500rpm柴油发电机组平均故障间隔时间约为500小时，满足发电厂交流保安电源的运行需要，所以考虑性价比，发电厂通常采用1500rpm柴油发电机组。
柴油发动机的进气方式包括自然吸气和增压进气，增压型柴油发动机由于进入气缸前的空气经过压缩、提高空气密度，同时增加喷油量，提高了制动平均有效压力，从而提高了加载功率、降低了油耗、减小了重量，提高了柴油发电机组的经济性。增压柴油发动机分为机械增压和废气涡轮增压，机械增压通过柴油发动机曲轮直接驱动压缩机，由于消耗曲轮输出而经济性差；废气涡轮增压是以柴油发动机排出的废气冲动涡轮从而驱动压缩机，提高了柴油发动机效率。为了提高柴油发动机组加载功率、提高柴油发电机组效率、减小机组外形尺寸，发电厂柴油发电机组多选用废气涡轮增压机型。
柴油发电机组冷却方式包括自然风冷、开式循环水冷和闭式循环水风冷。自然风冷方式的机组维护保养简单，但噪音较大、油耗较大，一般中小型柴油发电机组采用自然风冷方式。开式循环水冷的机组用水量大且排出的水必须经过油水处理，附加设备多。闭式循环水风冷方式解决了前两者的缺点，所以发电厂柴油发电机组通常采用闭式循环水风冷的冷却方式。
发电厂柴油发电机组平时不运行，只有当正常工作电源失去后，为了保证机组安全停机才启动并向机组交流保安负荷供电，因此柴油发电机组应采用自启动机组。柴油发电机组的启动系统主要有电启动和压缩空气启动，电启动是使用12V或24V蓄电池提供启动电动机电源，由启动电动机拖到柴油发电机组旋转，其配置简单、体积小、操作方便、启动迅速，但启动电流大，蓄电池须布置在柴油发电机组旁；压缩空气启动是利用配套气瓶中的压缩空气通过发动机气缸上的启动阀进入气缸而启动柴油发电机组，其启动功率大、受环境影响小，但启动装置复杂。考虑到柴油发电机组应采用制造厂成熟的启动方式，并满足连续自启动三次的要求，推荐采用电启动方式。
通过以上分析，交流保安电源用柴油发电机组推荐采用高转速、废气涡轮增压型、闭式循环水风冷冷却、快速自动电启动机型。
5.2 柴油发电机组的维护
为保证发电厂交流保安电源系统可靠运行，除了柴油发电机组自身质量外，加强对柴油发电机组日常维护和管理也是非常必要的。柴油发电机组安装在专用的柴油发电机房，应安排专门的值班人员对其管理，充分了解柴油发电机组的构造和性能，做好柴油发电机组的日常保养工作，按照运行、检修规程，定期进行人为控制启动、维护检修，确保其在良好的待运行状态。
6 结束语
交流保安电源系统在发电厂中对于机组安全运行具有极为重要的意义，本文介绍了发电厂保安负荷的分类和交流保安电源的设置原则，研究了交流保安电源设置方式和接线方式，分析了柴油发电机组选型并给出了选型建议。
参考文献
[1] GB/T 2820.7-2002，往复式内燃机驱动的交流发电机组 第7部分：用于技术条件和设计的技术说明[S].
[2] DL/T 5153-2014，火力发电厂厂用电设计技术规程[S].
作者简介
黄一凡（1978-），男，大学本科，电气工程师，主要从事发电厂电气设计工作。
论文作者:黄一凡
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
标签：保安论文; 电源论文; 柴油发电机组论文; 方式论文; 发电厂论文; 机组论文; 接线论文; 《电力设备》2017年第14期论文;