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1、燃机发电厂黑启动柴油发电机的选择吴利明(中国联合工程公司 能源与环境工程公司，浙江 杭州310022)摘 要：结合尼日利亚燃机发电厂的情况，介绍黑启动概念，提出黑启动柴油发 电机的容量计算。关键词：黑启动应急柴油发电机 发电机容量1 引言在发展中国家的电力系统中，由于电网太小，结构不完善，导致电力系统的 运行部稳定。而且由于燃机发电厂一般作为电网的调峰电厂及备用电厂使用，所 以发电厂的备用电源无法从电力系统中取得。由此，发电厂的启动电源必须从电 厂自身考虑，即考虑黑启动电源。2 黑启动的概述“黑启动(BlackStart)”是指整个系统因故障停运后，不依赖其他网络的 帮助，通过发电厂具有自启动
2、能力机组的启动，带动无自启动能力的机组，逐步 扩大电力系统的恢复范围，最终实现整个电力系统的恢复。3黑启动应急柴油发电机组的选择。尼日利亚燃机发电厂的装机规模为2x38MW单循环燃机发电机，以6路33kV 线路并入电力系统，考虑设置1台额定电压为6kV的柴油发电机。柴油发动机容量不但要满足负荷长期连续运行所需，而且要满足最大1台电 机在最严重情况下启动时母线最低电压不得低于额定电压的75%。3.1按DL/T 5153-2002火力发电厂厂用电设计技术规定附录D “柴油发 电机组的选择”。型式选择原则如下：3.1.1柴油发电机组应采用快速自起动的应急型，失电后第一次自启动 恢复供电的时间可取15
3、s20s；机组应具有时刻准备自起动投入工 作并能最多连续自起动三次成功投入的性能。3.1.2柴油机宜采用高速及废气涡轮增压型。3.1.3柴油机的起动方式宜采用电启动。3.1.4柴油机的冷却方式应采用闭式循环水冷却。3.1.5发电机宜采用快速反应的励磁系统。3.1.6发电机的接线采用星形接线，中性点应能引出。3.2柴油发电量计算具体参数如下：3.2.1黑启动容量清单(1台机):序号机械设备名称额定功率(kW)额定电压(V)数量1起动电动机450600012燃机MCC25038013循环水泵5538014机械通风冷却塔1138015轻油供油泵223802合计6kV负荷为450kW, 380V负荷为
4、360kW。3.2.2因柴油发电机组的最大一台电动机是450kW,故因考虑将起动电 动机作为最大启动容量来计算发电机容量。起动电动机参数：电机型式：鼠笼式；额定容量：450kW；额定电压：6kV；额定电流： 50.6A；额定频率：50Hz；启动电流倍数：6.44，电动机按全压起 动条件连续运行。电压：运行条件下，电压波动允许在额定值的土 10%，起动电机的最低起动电压不低于额定值的75%。效率：90%。3.3容量选择计算3.3.1 计算负荷Sc=K*EP=0.8*(450+360) =648(kVA)Sc计算负荷(kVA)；EP每个单元机组事故停机时，可能同时运行的负荷的额定功率之和(kW)；
5、K换算系统，取0.83.3.2 发电机容量选择：a) 按发电机连续输出容量计算最大计算负荷SeNn*Sc=1*648=648(kVA)Se发电机的额定容量kVA)；n每个单元机组配置一台柴油发电机组时=1。b) 按发电机带负荷起动一台最大容量的电动机时短时过负荷能力计算。考虑发电机在热状态下，能承受150%Se，时间为15s。Se(n*Sc+(1.25*Kq-K)*PD)/1.5二 (648+(1.25*6.44-0.8)*450)/1.5=2607(kVA)Pn最大电动机的额定功率(kW)； DmKq最大电动机的起动电流倍数。c) 发电机原动机过负荷能力计算。按最恶劣情况，自起动时先投入38
6、0V负荷，再起动起动电动机。SN(S*Cos +EP Cos * K /(n * Cos )/v *Cos0中0Dmax* 中qQD中D中G二 (360+450*0.3*6.44/(0.9*0.8)/(1.1*0.8)=1781.25(kVA)S0 max投运前已投入运行的负荷容量；Co% 0max投运前已投入运行的负荷的功率因素；Y原动机过负荷能力，取L.1；Cos中g发电机额定功率因素；Kq起动负荷的电流倍数；n d电动机效率；PDmax最大电动机容量Cos中电动机额定功率。由上计算，选择1台2200kW，Cos中=0.8的柴油发电机。3.3.3柴油发电机校验a) 柴油发电机首次加载能力校
7、验：制造厂保证的柴油发电机组首次加载能力，不低于额定功率的50%。为此，要求柴油机的实际输出功 率，不小于2倍初始投入的起动有功功率。设想黑启动时，首先启动起动电动机。PxN2.5*KQ*EP D*Cosq=2.5*6.44*450*0.3=2173.5(kW)0.75，满足要求X 一一发电机的暂态电抗(标么值)。 d综上所述，采用1台2200kW，额定电压为6kV，Cos中=0.8的高速柴油发电 机能满足要求。柴油发动机带发电机断路器及全套控制、保护系统。发电机的电气主接线如下：d GirdTo Gird1#LV uxl.lftry IraqsFDrrer 比仰n.lLSciiMrj冲LY
8、Auil cryunHorraSr。.GWA3 &渣碇5，心 . F 伽=，.顶(Anhk.Hi (J.-IhV I：31 N Hn H Rg F!f3l5kA庄5魄3l5kfiIII lIMcik Tr arNfor- T：MM买坨，M.U.5WM虬LU或3tHiJrirun1：- Kwr SHPVA 3J-：Cc Wl*wIFC 如tor 30KV :C.kV 临卵*岫食掀部|切花.GeneratorE趴 L IkVW-U.U1H袖度1州 HuxiucryW1 洲U410.5戒也5佑3k v L.dC.Ud-6?；,H v . AjKi.ilir y WK% 川.玖*己部.船 D.d.Ud
9、-6XII V&.3RV tiun I： kri.幻揉013.3.4黑启动柴油发动机控制功能黑启动柴油发电机除了柴油发动机厂家配套带控制屏对柴油发动机进行控 制外，还需要DCS系统对厂变开关，厂用电源开关、发电机开关等进行控制。1) 柴油发电机控制屏可实现就地和远方控制室启动、停机及柴油机和发电 机的各种保护、报警；实现柴油机电子调速；2) DCS实现燃机发电机开关自动合跳闸、手动合跳闸、保护跳闸。3) DCS实现厂用电源开关自动合跳闸、手动合跳闸、保护跳闸。3.3.5黑启动流程电网故障停电联络开关跳闸发电机开关跳闸一一10s内柴油发电机组启动，柴油发电机出口开关闭合6kV起动电动机启动一1#低压厂变开关闭合6kV黑启动低压电动机启动燃机发 电机启动一一1#发电机出口开关闭合一一1#高压厂变开关闭合一一 联络线开关闭合完成对系统供电。4 结束语在电网发生故障时，燃机发电厂实现厂内黑启动，恢复厂内用电，所需 时间约为0.5h （在柴油机启动条件正常状态下，柴油机启动为1min，6kV 起动电动机约15min，其他辅机稳定运行约15min，从而实现全厂恢复供电。参考文献1. DL/T 5153-2002火力发电厂厂用电设计技术规定2. 工业与民用配电设计手册（第三版）.北京：中国电力出版社,2005
