来源:王振中 王振中技术分享
一、前言
一般柴油发电机允许其额定容量10%~20%功率的电动机直接起动,如果超出这个范围,则柴油发电机的机端电流可能会超出定子过流保护定值,油门无法保证在大电机启动时快速打开到正确的位置,励磁系统也难以快速提高足够励磁电流,造成柴油发电机的转速下降,过流,机端电压下降(保护定值见表1),最终柴油发电机会被憋死停机。本文针对一台60万汽轮发电机组配套的1350kW/380V事故保安柴油发电机,在厂用电失电的情况下能否被两台132kW油泵电机直接起动而拖垮进行分析,并制定解决方案。
表1 柴油发电机的部分保护清单
图1 380V保安电源主接线图
二、问题分析
一台60万机组的1350kW/380V事故保安柴油发电机(帕金斯柴油机,马拉松发电机,国内组装),事故情况下,带保安A、B两段母线(主接线见图1),最大电负荷600kW,实际运行功率400kW,具体负荷清单如下表2:
表2 380V保安A/B段主要负荷清单
380V保安A/B段各带1台132kW汽轮机交流润滑油泵,正常情况下一运一备,1台75kW直流油泵电机做事故备用,两台交流润滑油泵电机电源开关为直流控制的框架断路器(在交流母线失电后仍可以合闸并机械保持)。
当厂用电失电时,380V 保安A/B段同时失电,柴油机就地开关柜内PLC将发命令分别跳开保安A/B段进线(一)、(二)电源开关,并启动柴油发电机,20s左右柴油发电机频率、电压达到额定,出口断路器合闸,保安A、B段柴油机进线(三)电源开关合闸,保安A/B段母线带电。
在厂用电失电的同时,汽轮机润滑油母管压力会迅速降低,3s左右降至联锁备用泵动作值,由于DCS电源由UPS带,仍可发命令联锁启动备用交流润滑油泵,这时两台油泵电源开关都将处于失电合闸状态,这时柴油发电机将带两台油泵同时启动。
我们咨询柴油发电机厂家,这种情况下,这台柴油发电机能否启动成功,得到的答复是不可以,且不建议尝试,否则可能造成柴油发电机受损。为了验证厂家的说法,我们根据设计规范进行理论计算如下表3。
表3 柴油发电机启动容量核算
三、解决方案
通过表3计算,其中两项校验结果不满足要求,可看出柴油发电机容量无法满足两台132kW油泵电机直接起动,启动不成功的几率非常大,我们就没有必要非得冒着损害柴发的风险去验证了。厂用电失电的情况下,多台60万机组柴油发电机都起不来,这个后果我们无法承担,必须彻底解决。
为防止上述情况的发生,我们对汽轮机润滑油母管压力低联锁启动备用油泵逻辑进行了技改,增加380V保安A、B段母线同时失压的闭锁条件,闭锁备用油泵启动,见图2。
我们在停运的机组上进行了保安段失电动态试验,通过查看DCS历史曲线图(见图3),380V保安A、B段失电信号比汽轮机润滑油压低信号提前3s接通,成功闭锁了备用油泵启动。
图2 DCS逻辑图
图3 DCS历史曲线图
四、结论
由于哈汽66万机组取消了主油泵,采用独立的交流润滑电泵(功率大),存在这个问题,而仍采用传统同轴主油泵+启停机用交流润滑油泵(功率小)的机组,不存在这个问题。
如果汽轮发电机组380V保安段上设计有大容量电动机时一定要进行启动容量校核,在校验不合格的情况下合理采取闭锁措施,防止事故扩大。
还有一点,保安段失电的情况下,所有接触器控制的低压电机都将跳闸,DCS联锁接点持续时间只有3~5s,柴油发电机15s启动后,DCS联锁将不起作用,即不会再有设备自启动,但一定要退出马达保护器控制的低压电机(大约有100kW)的失压重启动功能,否则仍将加剧柴油发电机的启动难度,这些设备在保安段带电后由运行人员根据机组现状逐步启动即可。