600MW 机组保安电源特点分析及调试

  阀面研磨发射换能器反向横距发电机组自动调频调载装置法定检验发电机组负载试验发射天线交换器帆船反射舵发电机组并联运行试验及以上机组投入运行,目前我国的火力发电机组已经进入大容量、高参数的时代。相应地,机组的厂用设备造价也越来越高,这些设备一旦发生事故,损失极为惨重。

  机组厂用事故保安电源是保护机组设备最后一道防线,对其可靠性要求自然也越来越高。

  一般厂用保安电源有两种基本形式凯发主页地址,一种是采用柴油发电机组作为机组的保安电源,另一种是利用厂外(或其他机组)独立电源作为机组保安电源。这两种方式各有优缺点。柴油机作为一个完全独立的系统,受电力系统等因素干扰的机会最少凯发主页地址,这是其被广泛选作机组保安电源的主要原因;但是凯发主页地址,在实际应用中,由于柴油机长期处于静止状态,以及日常管理、维护、保养中人为不到位,寒冷环境下冷却水和燃料的防冻问题的原因,使得柴油机作为保安电源在事故时的起动成功率并不高,这是其主要缺点凯发主页地址。另外,事故情况下即使柴油发电机组自起动成功,但是在起动过程(约5~15s)中凯发主页地址,机组保安段还是会失电。厂外独立电源的优点是可以长期处于带电备用状态,事故时立即投入,事故过程保安电源完全不失电;但其缺点是这些所谓的“独立”电源并不能完全独立于电力系统,在系统发生严重故障情况下也将难以保证,一旦厂外独立电源失电,将面临保安段失电的严重后果,这是电厂难以接受的。

  如果综合这两种接线方式的优点,同时采取这两种方式作为保安电源的备用电源,就能实现事故状态下保安段完全不失电,极大地提高事故状态下的供电可靠性。华能铜川电厂#1机组是首台国产空冷亚临界600MW机组,于2007年11月1日投运,该厂采用了厂外独立电源作为第一保安电源,柴油发电机组作为第二保安电源, 并且采用带有检同期功能的ASCO7000自动切换开关实现事故状态下的自动切换,以及厂用电恢复后的自动回切,实现了从备用电源切换到恢复的整个事故过程中的完全不失电。

  华能铜川电厂1号机组设0.4 kV保安PC 1A段、保安PC 1B段、保安PC备用段。 保安段正常运行工作电源由本机的锅炉PC 1A、1B段供电,锅炉PC段、保安PC段和保安PC备用段之间以具有检同期功能的自动切换开关ASCO连接。保安电源有两路,第一保安电源为来自厂外的独立10kV市电专线,经保安变接于保安PC备用段上;第二保安电源为柴油发电机组。整个保安系统接线 机组保安系统示意图。

  自动切换开关ASCO 7ACTS是一种电气瞬间单线圈激磁操作、机械互锁型双投切换开关,这种开关切换速度快,一般开路切换于1/6s内完成,负载实际断电时间少于50ms。该开关配有智能控制器,可依据两路电源的情况进行开路式自动转换(先断后接)或闭路式自动转换(先接后断),开路切换见图2(a),闭路转换见图2(b)。

  以A段逻辑为例,机组正常运行时,保安PC A段靠的锅炉PC A段供电,开关1ZK作为死开关长期处于合闸状态,第一保安电源进线保安变低压侧开关ZK合闸,保安段由保安变长期带点运行。当保安PC A段失电后,2ZK开关失压脱扣跳闸,ASCO1开关控制器检测到工作分支N侧无压,而备用分支E侧有压后,则ASCO1开关控制器自动选择以“先断后接”的开路切换方式,先跳N侧,后合E侧,将保安PC A段切换到保安备用段,由第一保安电源保安变供电。由于ASCO1开关切换时间只有约50ms,保安段负荷基本不会受到影响。

  如果2ZK开关跳闸后,ASCO1开关控制器检测到工作分支N侧和备用分支E侧均无压,就说明遇到了严重的电网系统故障,外部独立的第一保安电源也已经失去,ASCO1开关控制器立即发指令起动柴油发电机组,约10s后柴油发电机起动成功,柴油发电机组PLC检测到机端电压频率、幅值达到额定值后,自动合闸出口开关KO,同时联跳第一保安电源,由柴油发电机组供电到保安备用段。ASCO1开关控制器检测到保安备用段有压后,立即以“先断后接”的开路切换方式,先跳N侧,后合E侧,将保安PC A段切换到保安备用段,由第二保安电源,即柴油发电机给保安段供电。

  对于由第一电源供电的方式,当锅炉PC A段电源恢复时,由运行人员手动合上开关2ZK,一旦ASCO1开关控制器检测到工作分支有压,延时5min后,在工作分支和而备用分支电压之间检同期,当满足同期条件后,以“先接后断”的闭路切换方式将保安PC A段切换到锅炉PC A段供电,实现不断电自动回切,对保安PC A段负荷无扰动。

  由以上逻辑可以看出,铜川电厂#1机组采用了相对独立的市电作为第一保安电源,采用柴油发电机作为第二保安电源, 当采用具有同期功能的ASCO自动切换开关以后,可以做到保护动作厂用电故障情况下保安段完全不失电(约50ms),保安段负荷不受影响;而厂用电和外部电网系统同时故障情况下,保安段还有柴油发电机做最后的保障,仅需短时间失电(约10s的柴油发电机自起动时间)即可恢复,故保安电源供电可靠性大大提高。

  由以上切换逻辑可见,要保证以上功能的实现,有两个关键的地方需要通过试验来检验:①保安PC段失电后,ASCO1开关以“先断后接”的开路切换方式将保安PC A段切换到保安备用段,切换时保安段有短暂的失电,根据ASCO自动切换开关说明书,此时间约50ms。此时间内会不会导致保安段负荷跳闸?②在保安段的工作电源恢复过程中,ASCO开关以“先接后断”的闭路切换方式将保安PC A段切换到锅炉PC A段供电,在此过程中ASCO1开关能否正确监测同期条件并进行同期操作?

  经现场实测,在多次的开路式切换过程中,主机交流润滑油泵会偶然存在跳闸情况,其余保安段