1、1 引言 江苏新海发电有限公司21030MW机组每台机配置一台柴油发电机供两个保安段，当全厂停电起动柴油发电机时，保安段上所有负载均同时重新起动，此时，由于柴油发电机严重过载、保安段母线电压严重降低、负载电流太大，柴油发电机保护、柴油发电机母线馈线保护均会因为要保护柴油发电机自身的设备安全动作停柴油发电机，导致柴油发电机起动失败。一旦发生全厂停电事故，能否保证安全停汽轮发电机，柴油发电机的成功起动将成为关键。2 第一章柴油发电机容量核算85江苏新海发电有限公司21030MW机组保安电源每台机组设有400V保安1A和400V保安1B两个保安段，两段之间配置有联络开关QF14，配置一台柴油机供两个
2、保安段。正常运行时分别由1A、1B保安变经保安段进线开关QF12、QF22向400V保安PC1A段和400V保安PC1B段供电，由联络开关QF14实现两段互为暗备用。如遇全厂停电时，由一台柴油发电机经柴油发电机母线馈线同时对400V保安1A、1B段供电，确保1030MW机组安全停机。保安段系统图见图11.1保安电源系统序号 项目规范及参数备注1制造厂天津-LASUN POWER2型号TLP-2250S3额定容量1600kW4额定电流2886.4A5额定电压400V6额定频率50Hz7暂态电抗Xd = 0.19 柴油发电机的参数 1.2柴油发电机组 保安段上的负载有两种控制方式: 一种是由空开直
3、接送电的负载，这部分负载在电源切换之后，因为空开保持原来的合闸状态而继续运行。 另一部分负载是由接触器控制的，而接触器失电会自动返回到分闸状态，需要设置马达保护器的重起动功能，才能再次合上接触器给负载供电，使负载重新起动。 由接触器启动的电动机容量统计见表2，由空开直接供电的负载容量统计见表3。 1.3保安段负载表2 由接触器起动的电动机容量及电流序号名称容量电流1A、B、C、D、E、F磨煤机A润滑油泵6台111kW222A2甲、乙、丙引风机A冷却风机3台22.5kW45A3#1机甲、丙顶轴油泵2台110kW220A4#1机甲润滑油泵1台90kW180A5#1机甲EH油泵1台22kW44A6#
4、1机甲MEH油泵1台22 kW44A7#1炉甲空预器主、辅电机60 kW120A8#1炉甲火检冷却风机18.5 kW37A9#1机甲交流密封油泵15kW30A10#1机甲小机A交流润滑油泵34 kW68A11#1机乙小机A交流润滑油泵34 kW68A12其它小电机累计25 kW50A合计接触器起动的电机总容量及总电流563 kW1126A 1.3保安段负载表3 由空开直接供电的负载容量及电流由表2、表3可知负载总负荷容量：Pc=563+832=1395kW 负载总负荷电流：Ic=1126+1603=2729A序号名称容量电流1#1机A套UPS主机电源100kW189A2#1机B套UPS主机电源
5、100kW189A3#1机220V直流充电柜电源一90kW180A4#1机110V直流A段充电柜电源一 40kW80A5#1机110V直流B段充电柜电源一 40kW80A6升压站110V直流公用充电柜电源一 30 kW60A7柴油机自用电源20 kW38A8#1炉脱硫保安段电源220 kW417A9#1机应急照明电源100kW200A10#1汽机380/220V电源切换柜电源一150kW284A11#1锅炉380/220V电源切换柜电源一130kW246A12其它电源累计20 kW40A合计空开直接起动负载总容量及总电流1040 kW2003A考虑各路电源的负荷率，按80%计算总容量为832k
6、W考虑各路电源的负荷率，按80%计算总电流为1603A 1.3保安段负载 柴油发电机容量选择原则：柴油发电机的连续输出容量须大于计算负载总负荷容量。同时还要校核其带负荷启动一台最大容量电动机时的短时过负荷能力，校核最大电动机起动时母线的电压水平。1.4.1柴油发电机容量及负荷容量比较柴油发电机的连续输出功率：Pe=1600kW负载总负荷容量： Pc=1395 kWcos取0.86，换算成视在功率柴油发电机的连续输出功率：Se=1860.5kVA负载总负荷容量： Sc=1622.1 kVA柴油发电机的连续输出功率大于负载总负荷容量。柴油发电机容量选择满足要求。1.4柴油发电机容量核算(1.25)
7、1.5CqDMeSKK PS(1.25)1622.1(1.25 80.8)901633.41.51.5CqDMeSKK PS 1.4.21.4.2柴油发电机带负荷启动一台最大电动机时短时过负荷能力校核柴油发电机带负荷启动一台最大电动机时短时过负荷能力校核柴油发电机在热状态下，能够承受150%Se，时间为15秒。启动功率按下式计算：式中：Kq：最大电动机的启动电流倍数，取8。K：换算系数，取0.8PDM:最大电动机的额定功率，取#1机甲润滑油泵，90kW。比较柴油发电机的容量得出结论：柴油发电机正常运行时启动最大一台电动机时无任何问题。比较柴油发电机的容量得出结论：柴油发电机正常运行时启动最大一
8、台电动机时无任何问题。kVA1.4柴油发电机容量核算1.4.3一台最大电动机启动时保安段电压水平校核最大电动机启动时，为使保安段上的运行电动机少受影响，以保持不低于额定电压75%为宜。由于发电机空载启动电动机时所引起的母线电压降低比有载启动更为严重，因此取发电机空载启动作为校验工况。电动机启动时母线电压按下式计算：1.251860.51860.51.258900.190.916emeqDMdSUSK PX 最大一台电动机启动时，母线电压为额定电压的91.6%，满足运行工况要求。通过启动一台最大电动机对柴油发电机过负荷能力的校核以及保安段电压水平的校核，确认柴油发电机的容量选择合理、正确。1.4
9、柴油发电机容量核算第二章柴油发电机起动逻辑 如发生全厂停电事故，柴油发电机所配置的PLC装置检测到400V1A、1B保安段母线电压均下降至55V（二次电压）时，直接起动柴油发电机，经约10秒后，柴油发电机电压建至400V，合柴油发电机出口开关QF01，至此，400V1A、1B保安段由柴油发电机供电，与此同时，保安段上所有之前由空开控制的负载均直接同时起动，由接触器控制的负载均经过相同的延时时间同时启动。 柴油发电机能否最终起动成功，还取决于保安段上的负载是否均成功起动。2.柴油发电机起动逻辑第三章保安电源系统保护配置及整定方案3.1柴油发电机出口开关QF01保护配置及整定方案柴油发电机出口开关
10、QF01配置了短延时电流保护。保护模块型号：PR122/P3.1.1短延时电流保护整定方案动作电流Iop: 按2.5倍柴油发电机额定电流整定。Iop=2.52886.8=7217A动作时间：取 tsd=0.6S、t=K 。 K为反时限特性曲线，当动作电流为7217A时，动作时间为0.6S，动作电流越大，动作时间越短。 出口方式：停柴油发电机3.保安电源系统保护配置及整定方案3.2柴油发电机母线馈出线保护配置及整定方案柴油发电机母线馈出线保护配置及整定方案柴油发电机母线馈出线配置了短延时电流保护。保护模块型号：PR122/P3.2.1短延时电流保护整定方案短延时电流保护整定方案动作电流：与柴油发
11、电机出口开关QF01开关短延时电流保护保护配合，得到 Iop=72171.1=6560A 动作时间：与柴油发电机出口开关QF01短延时电流保护的动作时间配合，得到tsd=0.4S、t=K 。K为反时限特性曲线，当动作电流为6560A时，动作时间为0.4S，动作电流越大，动作时间越短。出口方式：停柴油发电机3.保安电源系统保护配置及整定方案第四章柴油发电机原带载起动方案及后果当保安段失去工作电源，由柴油发电机供电后，保安段上所有由空开控制的负载在保安段重新获得电压的同时均同时启动，此类负载多为电源或较小电动机，在此不考虑它们启动时对母线电压的影响。所有由接触器控制的电动机，其配置的马达保护器均设
12、置了重起动功能，且延时起动时间相同，均为1.5秒。序号电动机名称重 启 动 功能保护整定值1保安段所有配置马达保护器的电机重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间1.5S即在母线电压恢复后，经1.5秒延时，重新起动所有电动机。当发生全厂停电起动柴油机供电时，由于已经断电约10秒时间，所有电动机起动应视为带负载无惯性起动。4.4.柴油发电机原带载起动方案及后果柴油发电机原带载起动方案及后果4.14.1核算柴油发电机是否过载核算柴油发电机是否过载表2可知，由接触器控制的电动机总容量为P：563kW。计算由接触器控制的电动机同时启动时柴油发电机的输出功率：(1.25)1622.1(1.2
13、5 80.8)5634534.51.51.5CqSKK PS k VA显然：与柴油发电机连续输出功率显然：与柴油发电机连续输出功率1860.5kVA相比较，是相比较，是244%的的Se，即由接触器控制，即由接触器控制的所有电动机同时起动，将导致柴油发电机严重过载。的所有电动机同时起动，将导致柴油发电机严重过载。4.4.柴油发电机原带载起动方案及后果柴油发电机原带载起动方案及后果4.24.2核算保安段电压水平核算保安段电压水平由接触器控制的电动机同时启动时母线电压按下式计算：1.251860.51860.51.25 8 563 0.190.635emeqdSUSK P X 由接触器控制的电动机同
14、时启动时，母线电压为额定电压的由接触器控制的电动机同时启动时，母线电压为额定电压的63.5%63.5%，显然不能满足运行工况要求。，显然不能满足运行工况要求。4.4.柴油发电机原带载起动方案及后果柴油发电机原带载起动方案及后果4.34.3保护动作情况分析保护动作情况分析计算由接触器控制的电动机同时启动时柴油发电机电流：1.7324539.51.7320.463.5%10400SIUA 对照以上保安电源系统保护配置及整定方案，柴油发电机母线馈线的短延对照以上保安电源系统保护配置及整定方案，柴油发电机母线馈线的短延时保护首先动作跳柴油发电机，如该保护拒动，柴油发电机出口开关短延时保时保护首先动作跳
15、柴油发电机，如该保护拒动，柴油发电机出口开关短延时保护将动作跳柴油发电机护将动作跳柴油发电机。 柴油发电机原带载起动方案将导致柴油发电机严重过载、保安段母线电压柴油发电机原带载起动方案将导致柴油发电机严重过载、保安段母线电压无法维持、电流过大保护动作。最终柴油发电机起动失败，将无法保障安全停无法维持、电流过大保护动作。最终柴油发电机起动失败，将无法保障安全停汽轮发电机组汽轮发电机组。4.4.柴油发电机原带载起动方案及后果柴油发电机原带载起动方案及后果第五章柴油发电机带载起动的解决方案5.15.1电动机重起动方案电动机重起动方案 柴油发电机带载起动的解决方案：一方面选择直接威胁停机安全的电动机作
16、为重起动的电动机，其余电动机可以待柴油发电机稳定运行后再逐台起动，另一方面，分步起动这些重起动电动机，降低起动过程中的峰值电流。 按全厂停电确保发电机组安全停机为原则，确认以下电动机需要立即重起动：EH油循环泵、EH油泵、润滑油泵、顶轴油泵、小机EH油循环泵、MEH油泵、交流密封油泵。 从电气监控系统电动机起动电流曲线可以分析，这些电动机的起动时间均在两秒以内，所以分步起动的间隔时间设置为2秒。5.5.柴油发电机带载起动的解决方案51号机丙顶轴油泵（55kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间261号机甲小机EH油循环泵（1.5kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间
17、20S延时时间471号机甲MEH油泵（22kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间481号机甲交流密封油泵（15kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间2序号电动机名称重启动功能保护整定值11号机甲EH油循环泵（1.5kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间421号机甲EH油泵（22kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间231号机甲润滑油泵（90kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间441号机甲顶轴油泵（55kW ）重启动功能允许恢复电压300V失电时间20S延时时间25.5.柴油发电机带载
18、起动的解决方案分步起动方案为：当柴油发电机启动建压正常送电至保安段的同时，直接给由空开直接控制的负载供电，之后，分步启动由接触器控制的以上需要重起动的电动机，根据以上定值单，重起动延时时间为2秒的电动机在母线建压2秒后作为第一部分电动机重新起动，重起动延时时间为4秒的电动机在母线建压4秒后作为第二部分电动机重新起动，错开电动机起动峰值。重起动延时时间为2秒的电动机总容量：22555515=147kW重起动延时时间为4秒的电动机总容量：1.5901.522=115kW5.5.柴油发电机带载起动的解决方案5.2核算第一部分电动机重新启动时柴油发电机的输出功率、电流以及保安段电压计算此时柴油发电机的
19、输出功率：kVA显然：与柴油发电机连续输出功率显然：与柴油发电机连续输出功率1860.5kVA相比较，超载相比较，超载3.7%，在柴油发电机的承受范围之内，在柴油发电机的承受范围之内。1.251860.51860.51.25 8 1470.190.87emeqdSUSK P X (1.25)(1622.1 115)(1.25 80.8) 1471929.91.51.5CqSKK PS 母线电压为额定电压的母线电压为额定电压的87%87%，即，即348V348V，显然对系统没有影响。，显然对系统没有影响。5.5.柴油发电机带载起动的解决方案计算此时保安段母线电压：计算此时柴油发电机电流：在第一部
20、分电动机的起动过程中，柴油发电机电流为在第一部分电动机的起动过程中，柴油发电机电流为3201.9A，与柴油发电机的，与柴油发电机的额定电流额定电流2886.4A比较，是额定电流的比较，是额定电流的1.11倍，在柴油发电机的承受范围之内，保倍，在柴油发电机的承受范围之内，保安系统的各套保护均不会被起动。安系统的各套保护均不会被起动。1.7321929.91.7320.487%3201.9SIUA5.5.柴油发电机带载起动的解决方案5.35.3核算第二部分电动机重新启动时柴油发电机的输出功率、电流以及保安段电压核算第二部分电动机重新启动时柴油发电机的输出功率、电流以及保安段电压根据表5计算重起动延
21、时时间为4秒的电动机总容量：1.5901.522=115kW计算此时柴油发电机的输出功率：(1.25)1622.1(1.25 80.8) 1151786.71.51.5CqSKK PS kVA显然：与柴油发电机连续输出功率显然：与柴油发电机连续输出功率1860.5kVA相比较，没有超载。相比较，没有超载。1.251860.51860.51.25 8 115 0.190.895emeqdSUSK P X 母线电压为额定电压的母线电压为额定电压的89.5%89.5%，即，即358V358V，显然对系统没有影响。，显然对系统没有影响。5.5.柴油发电机带载起动的解决方案计算此时保安段母线电压：计算此
22、时柴油发电机电流：1.7321786.71.7320.489.5%2897.7SIUA 在第二部分电动机的起动过程中，柴油发电机电流为在第二部分电动机的起动过程中，柴油发电机电流为2897.7A，与柴油发电机的额，与柴油发电机的额定电流定电流2886.4A比较，是额定电流的比较，是额定电流的1.004倍，显然柴油发电机可以正常运行倍，显然柴油发电机可以正常运行 分步起动电动机的柴油发电机带载起动方案，解决了在整个起动过程中柴油发电分步起动电动机的柴油发电机带载起动方案，解决了在整个起动过程中柴油发电机过载问题，维持了保安段母线电压在安全运行范围之内，大大降低了起动过程中机过载问题，维持了保安段
23、母线电压在安全运行范围之内，大大降低了起动过程中的峰值电流，确保柴油发电机起动成功，同时，需要立即重起动的电动机也成功起的峰值电流，确保柴油发电机起动成功，同时，需要立即重起动的电动机也成功起动，保证了在全厂停电的情况下能够安全停机。动，保证了在全厂停电的情况下能够安全停机。5.5.柴油发电机带载起动的解决方案第六章试验 利用#1机组A级检修的机会，按照重起动方案，选择好重起动电动机，并重新设置其定值，将保安段上其余电动机的重起动功能退出，模拟全厂停电起动柴油机向保安段供电的切换试验，确认该方案安全、可靠、可行，能够确保在全厂停电时柴油发电机带载成功起动供电。第七章结论柴油发电机带载起动的解决方案，从理论分析到实践验证，均充分说明该方案切实可行，能够保证在全厂停电的情况下起动柴油发电机安全停机。
