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1、厂用事故保安电源和不停电交流电源一保安电源概述（一）保安电源的作用保安电源是专为大型汽轮发电机组配置的电源系统。在发电厂的锅炉、汽机和电气设备中，都有部分设备不但在机组运行中不能停电，而且在机组停机后的相当一段时间内也不能中断供电；还有一些设备需在机组事故停机时立即从备用状态投入运行；另有部分设备例如蓄电池组的充电设备则不论机组运行与否都不能较长时间失电。也就是说，它们对保证设备安全具有非常重要的意义。因此，供电给这些设备的电源系统应比一般的厂用电系统更可靠，这就是设置保安电源系统的原因。我们一般所说的保安电源实际上是指的交流事故保安电源系统，它包括正常运行的部分和事故备用的部分，共同组成完整
2、的交流保安电源系统。保安电源系统是按全厂停电（包括由系统引入的起动备用电电源也停电）时能保证需要继续运转的设备有可靠的电源供电从而保证安全停机的原则来设计的。正常机组运行时或机组虽不运行但电厂的厂用电是由系统引入的起动备用电源供电时，接在保安电源上的设备也由电厂厂用电供电运行。如果由于某种原因发生厂用电失电而造成全厂停电，保安事故备用电源应投入供电，保证接在保安段的设备继续运行。交流保安电源供电的负荷一般是允许短时间停电的即允许短时间间断供电的，这是保安电源与不停电电源的区别。在发电厂还有一部分不允许间断供电的负荷即实际上是指电源间断时间极短不允许超过5毫秒例如计算机等负荷，短时中断供电的交流
3、电源还不能满足这类负荷的需要，这类负荷在设计规程中简称为“0I”类负荷，应由不停电电源供电。容量为200MW以上的火力发电机组设置有交流保安电源。（二）交流事故保安电源的特点保安电源系统虽然在接线上看起来与一般低压厂用电没有区别，实质上由于其供电负荷的性质决定了保安电源系统具有以下特点：1.交流事故保安段的接线应与低压厂用电一致。交流事故保安段（一般每台300MW机组分两段）正常情况下必须由单元机组的低压厂用电供电，它是保安段的工作电源，所以，保安段的中性点接地方式应与低压厂用电系统一致。2.交流事故保安电源必须是独立可靠的电源。交流事故保安电源是保安段的备用电源，当由低压厂用电来的工作电源失
4、电时由该备用电源投入供电，所以，这个电源的运行应不受本地区电力系统运行情况的影响。它不能取自本厂内的发电机组，也不能取自与厂内机组的高压起动备用电源联系密切的电网，应具有明显的独立性，这样才能保证在全厂停电时给保安段可靠供电。3.交流事故保安电源应具有快速投入的性能。为了保证故障情况下的机组安全和其它设备及人身安全，停电时间越短越好。为此，在保安段的工作电源失电时，事故备用电源应快速投入，一般不应超过10秒，这是对事故保安电源的基本要求。4.保安电源系统的接线应十分可靠。按照规程规定，保安段除工作电源和事故备用电源外，不再设置其它备用电源。这就要求保安电源系统应具有高度的可靠性。不但一次系统接
5、线配置要合理完善，而且其控制、连动回路也必须可靠，任何情况下不得发生拒动现象。为此在保证实现必要的功能的前提下应尽量简化电气二次接线。（三）交流事故保安电源的负荷保安电源系统供电的负荷为交流事故保证负荷，简称为“0”类负荷，（直流事故保安负荷简称为“0”类负荷）在设计规程中这类负荷是指在发生全厂停电时保证机炉安全停运，过后能很快起动，或为防止危及人身安全需在全厂停电时继续供电的负荷。这些负荷大都是允许短时间中断供电的低压厂用负荷，它包括旋转电机负荷和静止负荷，主要有以下设备：1.汽轮发电机组的盘车电机和顶轴油泵，停机后仍需继续运转。2.机组的润滑油泵和密封油泵，停机后需继续运转。3.锅炉给水泵
6、的润滑油泵。4.回转式空气预热器，它在锅炉停运后的一段时间内仍需继续转动以防止设备损坏。5.其它各种辅机的润滑油泵，例如风机、磨煤机的润滑油泵等；6.蓄电池组的充电装置。目前普遍都采用了硅整流充电装置，它在任何情况下不应长时间失电；当发生全厂停电事故的情况下，它应能承担装置额定容量3050%的负荷，所以需由保安段供电。7.事故照明设备。过去中小容量电厂事故照明大部分都采用直流蓄电池供电，在大型电厂中，由于事故照明需供电的范围大，电源容量要求大，仅靠直流蓄电池已无法承担。所以，除一部分特别重要的事故照明仍由直流供电外，大部分机炉内及其它事故照明由保安电源供电，这样既减轻了蓄电池负担，又能保证在全
7、厂停电时不中断照明。8.其它与机组运行安全关系密切的设备。例如，重要设备的通风、冷却电源，电梯电源，部分热工控制保护电源，部分电气控制电源等。这些设备有的是由双路电源供电的，其中一路电源要由保安段供电，从而提高了供电的可靠性。（四）两种交流事故保安电源的比较保安电源系统的主要设备之一是交流事故保安电源即保安段的备用电源，对它的要求是应具有较高的可靠性和相对的独立性。为实现此目的，目前在电厂中采用较多的是以下两种方案。一种是采用快速起动的柴油发电机组作交流事故保安电源，另一种是采用外电网电源作交流事故保安电源，它们各有不同的特点。1.采用柴油发电机组作交流事故电源的特点（1）.独立性强，不受电力
8、系统运行状况的影响；（2）.投入快，从起动到合闸供电时间一般仅1020秒，能满足负荷失电时间短的要求；（3）.可靠性高，可以满足长时间事故停电的供电要求。由于柴油发电机组具有上述特点，所以是最理想的事故保安电源。因此，在火力发电厂厂用电设计规程中规定，容量在200MW以上的发电机组，宜采用快速起动的柴油发电机组作交流事故保安电源。但柴油发电机组设备较复杂，检修维护工作量大。运行中必须加强对柴油机及其附属辅助设备压缩空气系统、冷却水系统、燃油系统、润滑油系统以及电气起动控制系统等的维护检查，定期进行机组的起动试验。这是使用柴油发电机组时值得注意的一个特点。2.采用外电网供电的事故保安电源的特点（
9、1）.全部采用电气设备组成和用电气回路来实现，没有热机设备，维护工作量小。（2）.电气一次、二次系统接线简单，连动回路可靠。由于采用电气连动，所以负荷中断供电的时间更短，一般在保安段失电后的3-5秒内即可合闸供电。（3）.造价较低。由于一般情况下供电线路距离不很长，相对造价比柴油发电机组低。（4）.在一定程度上还要受电网运行方式的影响，独立性不如柴油发电机组。由于大型发电机组把保安电源的独立性要求放在优先的地位，所以在设计规程中没有提及采用外电网电源作交流事故保安电源的方案。但由于它在一定程度上仍能起到事故保安电源的作用，所以在实践中还是有采用的。（五）电源系统电气设备选择1.柴油发电机组的选
10、择(1).根据交流事故保安电源应带负荷统计及国内现有的用于应急电源的柴油发电机组制造情况，大致推荐机组配套情况如下：200MW机组，一机配一套250KW或二机配一套500KW柴油发电机组；300MW机组，一机配一套500KW柴油发电机组；600 MW机组，一机配一套8001200KW柴油发电机组。以上配套均满足相应机组交流事故保安电源容量的要求。(2).柴油发电机组应是能快速起动的应急型机组。(3).柴油发电机的容量要满足电动机自起动时母线最低电压不得低于额定电压的75%。柴油发电机组的长期允许容量应满足机组安全停机最低限度连续运行的需要，并应校核其短时过载能力（150%额定容量，15秒钟）和
11、过载能力。(4).柴油发电机组推荐采用废气滑轮增压型柴油机。它的加载能力为三批，分别为50%、30%、20%。由于发电厂中保安负荷的投入也是分批的，所以采用分批加载的完全可以满足要求，没有必要采用允许一次投入100%负荷的非增压型柴油机。在进行设备选择复核柴油机输出功率时，应进行首次加载能力校验，即效验第一批投入的有功负荷不应超过柴油机额定功率的50%。(5).柴油发电机的起动方式宜采用电起动。冷却方式应采用闭式循环水冷却。(6).柴油发电机的接线应采用星形连接，中性点应能引出。(7).柴油发电机的励磁方式宜采用相复励，并应装有快速自动电压调整装置。2.保安变压器的选择(1).容量选择原则与一
12、般厂用变压器相同。300MW机组每台机选500800KVA即可满足需要。(2).变压器采用Y/Y或/Y接线。（六）保安电源系统的接线二应急柴油发电机组(一）柴油机基本知识1.基本原理柴油机是热机的一种，它的基本作用就是把燃烧发出的热能转化为可使用的机械能。按能量转变的形式柴油机应该属于内燃机的一种。其特点是让燃料在机器的气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，利用这个燃气作为工作物质去推动活塞做功。即燃料燃烧形成工质的过程直接在工作室内进行。柴油机气缸中点燃燃料的方式是利用气体受压缩后温度升高的现象，在压缩冲程中强力压缩气缸中的新鲜空气，使其温度升高到超过柴油自燃的温度，然后喷入柴油自行发火燃烧作功，
13、所以，柴油机又称压燃式内燃机。柴油机的效率为2840%左右。2.主要技术名称的意义柴油机与使用维护有关的主要参数和名称有如下一些：1）冲程冲程是指活塞由下死点移动到上死点或由上死点移动到下死点的距离。2）上（下）死点是指活塞在气缸中运动的最上或最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远或最近的位置。3）压缩容积当活塞位于上死点时，在活塞顶上部与气缸盖底部之间剩下的全部空间，也称燃烧室容积。4）工作容积活塞在气缸中由上死点移动到下死点过程中所让出来的空间。5）气缸总容积是指活塞在下死点时，活塞顶上部的全部容积，即是压缩容积与工作容积之和。6）压缩比在压缩冲程中，活塞由上死点向上移动，在排气阀与进气阀
14、全部关闭起，活塞就开始对气缸内新鲜空气进行压缩，一直压缩到死点为止。压缩比就是开始压缩时气缸内总容积与压缩终了时之压缩容积的比值，表示气缸中空气被压缩容积的比值，表示气缸中空气被压缩后缩小体积的倍数。7）工作循环工作循环由进气、压缩、膨胀和排气四个步骤组成，这四个阶段循环反复就形成柴油机的连续运转，每完成这四个步骤一次就是完成了一个工作循环。8）自燃温度柴油机的自燃温度随环境空气压力而变，在一个大气压时约为350，当压力为3Mpa时为200左右。自燃温度就是可燃物质周围温度升高到一定数值时，不需点火即会自行发火燃烧时的温度。9）增压柴油机在吸气冲程中，活塞下移，气缸中应容积扩大产生真空度，新鲜
15、空气被吸入气缸，这种柴油机叫做非增压性柴油机。而增压性柴油机是利用增压器，使新鲜空气在进入气缸前有一定的压力（一般在0.140.25Mpa）,而后再充入气缸。柴油机经增压后，可以增加功率，改善气缸内换气过程，提高热效率。10）效率柴油机将柴油的热能转化为机械能过程中，由于冷却、散热、机械摩擦等原因损失一部分能量，损失越小，效率越高。11）表压力当容器中没有产生压力时（即容器中压力与外界大气压相等时），压力表指示为零。表压力=绝对压力-大气压力12）真空度当一个容器的压力低于大气压时，即称为“产生了真空”。在绝对真空时，压力为零。在表示压力时，从绝对真空作始点的表示数值，称为“绝对压力”。13）最大爆炸压力柴油喷入气缸燃烧后，气缸内压力急剧增高，这时气缸中燃烧气体压力的最大数值就是最大爆炸压力，也称最大燃烧压力。14）压缩终点压力在压缩过程中，充入气缸的新鲜空气被压缩后，压力与温度都升高，在压缩过程结束时气缸内空气的压力（温度）就叫压缩终点压力（也称压缩终点温度）。15）增压压力增压型柴油机从增压器出口的空气压力为增压压力。16）临界转速每台机械或物体都有自己固有的振动频率一致时，会产生剧烈振动称为共振。柴油机在某个转速范围内运转也会引起共振，这个转速范围就是临界转速，在实际中不允许柴油机在临界转速范围下运转。3.柴油机的简单工作过程柴油
