浅析电厂应急电源综合配置方案

浅析电厂应急电源综合配置方案

邹雅文1邓杰2

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1海南核电有限公司572733;2南方电网广州超高压局海口分局570100

摘要：随着国民经济的快速发展，社会对电力保障和供电质量要求越来越高。对于发电厂和变电站等重要电力场所，站用电应急电源稳定可靠是保证对外安全供电的重要因素。一旦因为站用电失压事故导致供电中断，将会造成重大的政治影响和经济损失，甚至是灾难性的后果。本文主要论述大型电厂或变电站应急电源种类、配置原则、工作原理以及技术要求。

关键词：电厂应急电源配置方案

1应急电源种类

N-1原则是判定电力系统安全性的一种准则，又称单一故障安全准则。按照这一准则，电力系统的N个元件中的任一独立元件（发电机、输电线路、变压器等）发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。目前，为保证电力系统N-1原则，大多数电厂及变电站除本站主变压器降压供电和10kV-110kV外来专线供电以外，通常还配置有柴油发电机组、UPS、EPS、直流电源系统等后备应急电源装置。主要包括以下几种：

（1）EPS应急电源：由充电器、逆变器、蓄电池、隔离变压器、切换开关等装置组成的一种把直流电能逆变成交流电能的应急电源。适用于允许中断供电时间为0.25s以上的负荷。[1]

（2）UPS不间断电源：它主要以电力变流器储能装置（蓄电池）和开关（电子和机械式）构成的保证供电连续性的静止型交流不间断电源装置。适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。[1]

（3）自备应急柴油发电机组：它是以柴油机为动力，拖动工频交流同步发电机组成的发电设备。快速自启动的发电机组，适用于允许中断供电时间为15s以上的负荷。应急电源的工作时间应按生产技术上允许的停电时间考虑，当与自动启动的发电机组配合使用时,不宜少于l0min。[1]

（4）直流电源系统：电力系统中的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。它的作用是：正常时为变电站内的断路器提供合闸直流电源;故障时，当厂、站用电中断的情况下为继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、载波通信、发电厂直流电动机拖动的厂用机械提供工作直流电源。它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。

2配置原则

大型电厂及变电站重要负荷主要包括：设备及设施交流动力用电、事故照明用电、控制保护等直流设备用电等。电力场所应充分考虑各种负荷所占比例及容量分布等特点来确定应急电源配置方案。

（1）应急电源的配置需符合国家相关规范和标准，包括安全、消防、节能、环保等技术规范。

（2）应急电源的配置容量必须满足电厂全部负荷的正常供电，包括重要设备设施和日常生活用电，以及充分考虑电厂或变电站远期扩建后站内用电需求容量，做好裕度配置。

（3）根据负荷的特性，按照交直流分类、启动时间、切换方式、持续供电时间、电能质量等技术性能，选择合适的应急电源。

（4）应急电源应具备接入站用电系统的条件，配置相应的接入装置，包括自动投切装置、自动启动和停止装置、负荷分段开关等设备。

3工作原理和技术要求

厂站自备应急电源配置在技术层面应满足站内重要负荷允许断电时间、持续供电时间和供电容量等技术要求。下面对各种应急电源的工作原理进行探讨：

（1）EPS和UPS

EPS和UPS从工作原理上基本相同，以UPS为例，正常情况下，重要厂站由UPS1和UPS2两套电源独立运行组成UPS系统（如图一），采用双母运行，带联络开关，UPS1、UPS2分别向220V交流I段母线、220V交流II段母线独立供电运行方式。两套装置互为冗余。每套UPS均有一套电力专用UPS装置，对应安装在UPS不间断交流电源#1馈线屏、UPS不间断交流电源#2馈线屏中。共用一套UPS监控器，安装在UPS不间断交流电源#1馈线屏。均采用一路交流输入、一路交流旁路输入和一路220V直流输入，交流输入电源均从UPS不间断交流电源进线屏，对应引入到UPS1和UPS2系统，分别向交流Ⅰ、Ⅱ段母线供电，输出均为220V交流电。

图1UPS系统

（2）自备应急柴油发电机组

一般，重要厂站考虑到站内主变降压主电源及外来电源长期失电的情况，如需保障站用电稳定可靠，就需冗余配置两台柴油发电机组。两台柴油发电机组主开关需分别接入不同母线，在厂站主电源和外来电源失压时，#1柴油发电机组优先启动带全站负荷运行。若#1柴油发电机组故障启动失败，控制系统应延时几十秒左右启动#2柴油发电机组带全站负荷运行，防止厂站站用电全停的恶性时间发生。

（3）直流电源系统

厂站直流系统分为：220V直流系统和48V直流系统。其中220V直流系统提供全站的直流操作、测量设备、保护装置及其他控制装置电源，48V直流系统为通讯设备专用电源。以220V直流系统为例（如图二），通常由二个相同的子系统和一套备用充电机组成。每个子系统由一组蓄电池、一套充电机、一组直流母线、熔断器及放电开关、负荷等组成。两个子系统之间采用单母线分段接线，每段母线接一组充电机和一组蓄电池。每组蓄电池由103个单元组成，充电装置采用4个高频开关电源模块并联组成。

图2220V直流系统

4结束语

本文主要从重要电厂及变电站应急电源配置方案进行研究，针对各类应急电源从工作原理、技术要求、配置原则等方面探讨分析。列举了EPS、UPS、柴油发电机组、直流电源系统在电厂或变电站的综合配置方案。随着电力企业技术发展和社会电力需求提高，电力场所应急电源配置方案技术研究也需同步发展才能适应国民经济新形势。

参考文献

【1】EPS应急电源的产品特点.联信电源.2013-12-4