某火电厂保安电源的可靠性分析

某火电厂保安电源的可靠性分析

康振华 朱佳 雷振山

国电驻马店热电有限公司，河南 驻马店 463000

摘要：某火电厂升压站出线运行方式为单母线分段、母联长期合闸。2018年以来，受电网负荷的增加，以及网上运行方式的影响，在夏季、冬季高负荷期间，母线会分列运行，这对火电厂的厂用保安电源造成了很大的影响。通过多种途径方案，寻找最适合、最经济的改造方案，实施保安电源的可靠性改造，能够提高保安电源的可靠性，防止机组停运时失去备用电源而出现设备故障，实现了设备安全的目的。

关键词：单母线；电网负荷；分列运行；保安电源。

1、设备概况

某火力发电厂的升压站电压等级为220KV，如图1所示，#1发电机接至南母，#2发电机接至北母，两条出线为骏房线和骏靖线，#1高备变通过隔离刀闸（高备1南、高备1北），可分别接至南母、北母，出线运行方式为单母线分段。正常运行时，母联（骏220）开关长期合闸、母线合环运行，厂用备用电源由#1高备变提供。

2018年，受网上负荷增加、短路电流超标等影响，电网及时调整运行方式，需要将母联开关断开、分列运行。分列运行时，由于#1高备变母线刀闸同一时间只能接至一条母线，在发生线路故障或机组跳闸等其他原因，导致单侧母线失电时，单台机组会失去备用电源，保安电源仅靠柴油发电机供给，机组安全风险较高。

火电厂的保安电源非常重要。它的重要作用体现在，机组事故状态下，提供润滑油泵、顶轴油泵以及盘车等重要负荷的动力电源，保护汽轮机的轴瓦不会磨损，汽轮机的大轴不会因失去盘车电源而造成弯曲的后果。

2、运行情况分析

如图2所示保安电源系统图。机组正常运行情况下，保安电源由发电机组正常工作电源供给，即保安PC IA段取自工作PC IA2段，保安PC IB段取自工作PC IB段；事故状态下、机组失去备用电源时，保安电源由柴油发电机组供给，即保安PC IA、IB段电源均取自柴油发电机。由于柴油发电机组有一个固有启动时间，因此，在短暂的期间内，保安PC段处于失电的状态，即所有的交流动力电源均失去。这种情况下，对于汽轮机组来说，是非常危险的！

经过多次启动试验，柴油发电机组从启动到输出电能，其固有时间为7~15S。在这短暂的时间内，汽轮机仍有可能发生断油、轴瓦磨损等事故，造成不可估量的设备损失。而且轴瓦一旦磨损，需要返回汽轮机厂处理，检修周期长，火电厂的月度发电量、厂用电率等指标会受到极大影响。如果柴油发电机组启动失败，则会导致机组长时间失去交流动力电源，造成更大的损失。

图1 某火电厂保安电源系统图

3、对策与可靠性分析

考虑到机组保安电源的重要性，以及资金的投入等方面，决定从机组的公用PC段取两路电源，通过公用备401A、401B断路器，以及保安备402A、402B断路器，分别供给保安PC IA、IB段，作为保安PC的主后备电源，如图2的绿色虚框所示。

公用PC段是电厂的公用部分，它的电源分别取自#1、#2发电机组，可以通过联络开关互相切换，即只要有任何一台机组运行，其PC段就不会断电；即使在双机停运的情况下，只要#1高备变能够正常运行，公用PC段也不会失电。考虑到公用PC配电间紧邻保安PC配电间，所需敷设的动力电缆长度在30米以内，便于施工、投资小，因此采取此方案。

保安PC从公用PC引入电源，作为保安段的主后备电源，柴油发电机作为辅助后备电源，再加上原有的工作电源，一共有三路电源向保安PC供电，其可靠性也大大提高。电源与电源之间，通过增设一台快切装置，来控制各路电源之间的切换。目前电力自动化技术的日新月异，这种能够同时控制三路电源切换的快切装置，技术已经非常成熟，并且可以根据客户的需求，来定制电源切换的逻辑、程序，以及动作方式等，灵活适用于各种电源切换环境。

经过现场调试试验，将快切装置定义为“母线失压”判据，定值为70%，则在母线失压的情况下，快切装置可靠动作，将主后备电源投入；且动作时间极短，它仅取决于断路器的固有合闸时间，能够实现保安PC不失电的无缝切换。其控制回路图如图2.

图2 保安电源控制回路图

图2所示。若切换后，保安PC仍失压，则快切装置直接启动柴油发电机，切换过程不需要任何人员操作，完全依靠预设的逻辑，既安全又可靠，而且降低了运行人员的操作风险，效果非常理想。

5、结束语

在火力发电厂中，汽轮机是三大主设备之一，它的运行安全、经济，取决于润滑油、盘车等辅助系统的可靠。而保安电源是这些辅助系统的原始动力，关键时刻，要必须可靠、稳定、持续的提供电能，给汽轮机的重要辅助系统供电，保障汽轮机设备的安全运行，让保安电源真正的起到“保安”的作用。另外，对于电网负荷的日益增加，作为火电厂的设备管理部门，要及时的采取措施，想方设法的去应对，一些投资小、实施快，而且能够满足实际需求的小改造，就显得尤为及时和重要，这也是快速响应电力市场变化的最佳措施和最优方法。