CN110632514A - 一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置及其实现方法 - Google Patents

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吴苏敏
周勇
张�杰
朱鹏树
姜昊成
朱文江
余银辉
王文明
张琯乐
黎亚
张贻娜
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China General Nuclear Power Corp
China Nuclear Power Technology Research Institute Co Ltd
CGN Power Co Ltd
Daya Bay Nuclear Power Operations and Management Co Ltd
Guangdong Nuclear Power Joint Venture Co Ltd
China Nuclear Power Institute Co Ltd
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China General Nuclear Power Corp
China Nuclear Power Technology Research Institute Co Ltd
CGN Power Co Ltd
Daya Bay Nuclear Power Operations and Management Co Ltd
Guangdong Nuclear Power Joint Venture Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置，总开关闭合时，连接有阻性及感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的阻性及感性负载单元上电或下电，用以模拟静态负荷带载试验；或总开关闭合时，连接有电动机负载单元、阻性负载单元和感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的电动机负载单元、阻性负载单元和/或感性负载单元上电或掉电，用以模拟动态负荷带载试验。实施本发明，既能模拟EDG的静态负荷加载，又能模拟电动机启动瞬间的动态负荷加载对EDG的冲击，从而验证EDG满功率试验期间多负荷加载过程。

Description

一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置及其实现方法
技术领域
本发明涉及应急柴油发电机组技术领域，尤其涉及一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置及其实现方法。
背景技术
作为核电厂应急电源，应急柴油发电机组(Emergency Diesel Generator，EDG)需要定期进行带载试验以确保相关性能满足要求。
考虑到EDG应急工况下的实际加载负荷中，主要为电动机负荷，电动机启动瞬间会产生很大的冲击电流，因此EDG能否应对电动机负荷加载的瞬态冲击，是验证EDG带载能力时重要的考核因素。
目前EDG定期带载试验的方式主要有：连接厂用负荷进行低功率试验；连接外电网进行满功率试验；连接移动负载进行满功率试验。但是，上述核电厂EDG的带载试验方式均存在不足：1)连接厂用负荷时，在电厂正常运行期间难以提供满足EDG满功率输出的厂用负荷，故只能进行低功率试验(约30％～40％的EDG额定功率)，一般无法模拟EDG 40％额定功率平台及以上的加载过程，相应阶段EDG的带载能力也无法通过定期试验进行验证；2)连接外电网时，虽然可以覆盖EDG各功率平台的加载过程，但每次加载的基本为静态负荷，无法模拟电动机启动瞬间对EDG的冲击；3)连接移动负载时，虽然可覆盖EDG各功率平台的加载过程，但每次加载的依然为静态负荷，同样无法模拟电动机启动瞬间对EDG的冲击。
因此，亟需一种EDG新型带载试验装置，能够在现有装置对EDG静态负荷加载进行模拟的基础上，模拟电动机启动瞬间的动态负荷加载对EDG的冲击，从而验证EDG满功率试验期间多负荷加载能力。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种应急柴油发电机组动态负载加载试验装置及其实现方法，在对EDG静态负荷加载进行模拟的基础上，模拟电动机启动瞬间的动态负荷加载对EDG的冲击，从而验证EDG满功率试验期间多负荷加载能力。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置，其用于应急柴油发电机组上，其特征在于，包括总开关、多个下级控制单元、多个阻性负载单元、多个感性负载单元和多个电动机负载单元；其中，
所述总开关的一端连接有所述应急柴油发电机组，另一端与每一下级控制单元的输入端均相连；
每一阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元均与相应的一下级控制单元的输出端相连；
其中，所述总开关闭合时，连接有阻性负载单元及感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的阻性负载单元及感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组静态负荷带载试验；或
所述总开关闭合时，连接有电动机负载单元、阻性负载单元和感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的电动机负载单元、阻性负载单元和/或感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组动态负荷带载试验。
其中，每一下级控制单元中的开关组件均包括熔断器和接触器；其中，
所述熔断器的一端与所述总开关相连，另一端与所述接触器的输入端相连；
所述接触器的输出端与相应的一阻性负载单元、一感性负载单元或一电动机负载单元相连。
其中，所述开关组件上预设有开关时间，且所述开关组件相邻之间的开关时间相差相同的间隔或不同的间隔。
其中，所述阻性负载单元为电阻；所述感性负载单元为电抗；所述电动机负载单元为电动机。
其中，所述总开关为断路器。
本发明实施例还提供了一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置的实现方法，其在与应急柴油发电机组相连的多负载加载试验装置上实现，所述应急柴油发电机组多负载加载试验装置包括总开关、所述总开关连接的多个下级控制单元以及每一个下级控制单元所连接的阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元；所述方法包括以下步骤：
获取所述总开关的开关切换状态；其中，所述开关切换状态为闭合或断开；
待所述总开关闭合时，连接有阻性负载单元及感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的阻性负载单元及感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组静态负荷带载试验；或
所述总开关闭合时，连接有电动机负载单元、阻性负载单元和感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的电动机负载单元、阻性负载单元和/或感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组动态负荷带载试验。
其中，在所述总开关闭合前，所述方法还包括步骤：
预设定每一下级控制单元中的开关组件有上电开关时间；或/和
预设定每一下级控制单元中的开关组件有掉电开关时间。
其中，所述开关组件相邻之间的开关时间相差相同的间隔或不同的间隔。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明在现有试验负载的阻性负载单元与感性负载单元的基础上，增加了电动机负载单元，通过多个下级控制单元对阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元的上电和掉电来实现EDG不同负荷加载试验，不仅能模拟EDG的静态负荷加载过程，又能模拟电动机启动瞬间的动态负荷加载对EDG的冲击过程，从而可以验证EDG满功率试验期间多负荷加载能力；
2、本发明增设的电动机负荷，每组负荷各主要参数均与目标电厂的实际负荷保持一致，可最大程度模拟现场实际带载过程；
3、本发明可扩展至柴油发电机组出厂试验，通过对电动机负荷加载情况的验证，扩大试验验证范围，为机组的性能分析提供实测数据支持；
4、本发明在现有移动试验负载基础上进行改进，保留了原有移动试验负载的所有优点，使用方便、快捷，易于转移和存放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置的实现方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置的实现方法中上电和掉电延时时序的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置，它包括一个总开关A，该总开关A连接的多个下级控制单元(图中以B1、B2…B3n标示)以及每一个下级控制单元所连接的阻性负载单元(图中以C1、C2…Cn标示)、感性负载单元(图中以D1、D2…Dn标示)和电动机负载单元(图中以E1、E2…En标示)，其中n为正整数。
其中，总开关A的一端连接有应急柴油发电机组EDG，另一端与每一下级控制单元(B1、B2…B3n)的输入端均相连；其中，总开关A为断路器或刀闸；
每一阻性负载单元(C1、C2…Cn)、感性负载单元(D1、D2…Dn)和电动机负载单元(E1、E2…En)均与相应的一下级控制单元(B1、B2…B3n)的输出端相连；例如，每一阻性负载单元(C1、C2…Cn)与下级控制单元(B1、B2…Bn)的输出端相连；每一感性负载单元(D1、D2…Dn)与下级控制单元(Bn+1、Bn+2…B2n)的输出端相连；电动机负载单元(E1、E2…En)与下级控制单元(B2n+1、B2n+2…B3n)的输出端相连；其中，阻性负载单元为电阻；感性负载单元为电抗；电动机负载单元为交流电动机；
其中，总开关A闭合时，连接有阻性负载单元(C1、C2…Cn)及感性负载单元(D1、D2…Dn)的各下级控制单元(如B1、B2…B2n)分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的阻性负载单元(C1、C2…Cn)及感性负载单元(D1、D2…Dn)根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组静态负荷带载试验；或
总开关闭合A时，连接有电动机负载单元(E1、E2…En)、连接有阻性负载单元(C1、C2…Cn)和连接有感性负载单元(D1、D2…Dn)的各下级控制单元(如B1、B2…B3n)分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的电动机负载单元(E1、E2…En)、阻性负载单元(C1、C2…Cn)和/或感性负载单元(D1、D2…Dn)根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组动态负荷带载试验。
应当说明的是，本发明实施例在现有试验负载的阻性负载单元(C1、C2…Cn)与感性负载单元(D1、D2…Dn)的基础上，增加了电动机负载单元(E1、E2…En)，通过多个下级控制单元(B1、B2…B3n)对阻性负载单元阻性负载单元(C1、C2…Cn)、感性负载单元(D1、D2…Dn)和电动机负载单元(E1、E2…En)的上电和掉电来实现EDG不同负荷加载试验，不仅能模拟EDG的静态负荷加载过程，又能模拟电动机启动瞬间的动态负荷加载对EDG的冲击过程，从而可以验证EDG满功率试验期间多负荷加载能力，即模拟EDG的静态负荷加载过程只有阻性负载单元(C1、C2…Cn)与感性负载单元(D1、D2…Dn)参与，而模拟电动机启动瞬间的动态负荷加载对EDG的冲击过程需要电动机负载单元(E1、E2…En)参与，此时阻性负载单元(C1、C2…Cn)与感性负载单元(D1、D2…Dn)可以选择性的参与。
在本发明实施例中，每一下级控制单元(B1、B2…B3n)中的开关组件均包括熔断器J1和接触器J2；其中，熔断器J1的一端与总开关A相连，另一端与接触器J2的输入端相连；接触器J2的输出端与相应的一阻性负载单元(C1、C2…Cn)、一感性负载单元(D1、D2…Dn)或一电动机负载单元(E1、E2…En)相连。
在本发明实施例中，每一下级控制单元(B1、B2…B3n)中的开关组件均预设有开关时间，且开关组件相邻之间的开关时间相差相同的间隔或不同的间隔。
在一个实施例中，开关组件还可以设置为具有延时功能的组件，实现上电延时及掉电延时的功能，此时该开关组件包括延时继电器和中间继电器，延时继电器一端与总开关A相连；中间继电器的输入端与延时继电器另一端相连，中间继电器的输出端与相应的一阻性负载单元(C1、C2…Cn)、一感性负载单元(D1、D2…Dn)或一电动机负载单元(E1、E2…En)相连。由此可见，可以通过预设定每一下级控制单元中(B1、B2…B3n)的开关组件的开关时间，实现一键控制阻性负载单元(C1、C2…Cn)、感性负载单元(D1、D2…Dn)或电动机负载单元(E1、E2…En)的同时或分时上电，也可以实现阻性负载单元(C1、C2…Cn)、感性负载单元(D1、D2…Dn)或电动机负载单元(E1、E2…En)同时或分时掉电，使得上电及掉电过程自动实现，节约了设备操作者的工作量并降低了操作难度。由于上电和掉电延时处理属于本领域的惯用技术手段，在此不再赘述。
以某核电厂最严苛带载工况为例，对本发明实施例中的一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置的应用场景做进一步说明：
实际加载过程中各级功率平台依次为：step1：1437kW，step2：2492kW，step3：3211kW，step4：4220kW，step5：4360kW，step6：4704kW，step7：5113kW，step8：5440kW；其中，功率较大的电机负荷包括：step1：355kW(1台)，step2：710kW(1台)、355kW(1台)，step3：630kW(1台)，step4：560kW(1台)。针对此电厂，新型试验负载增加5组电动机负荷，从第1组至第5组功率分别为：355kW、710kW、355kW、630kW、560kW，各个电动机的功率因数、效率等与实际带载的电机保持一致。
在试验过程中，试验负载按照加载程序的步数进行加载，每步负载投入情况如下：
Step1：第1组电动机负载+1100kW阻性负载，及相应的感性负载；
Step2：第2、3组电动机负载+30kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step3：第4组电动机负载+90kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step4：第5组电动机负载+450kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step5：150kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step6：350kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step7：420kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step8：350kW阻性负荷，及相应的感性负载。
若原有试验负载的单个阻性负载调节无法达到十千瓦级、仅能达到百千瓦级的精度，则上述步骤调整为：
Step1：第1组电动机负载+1100kW阻性负载，及相应的感性负载；
Step2：第2、3组电动机负载；
Step3：第4组电动机负载+100kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step4：第5组电动机负载+400kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step5：200kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step6：400kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step7：400kW阻性负荷，及相应的感性负载；
Step8：300kW阻性负荷，及相应的感性负载。
如图2所示，为本发明实施例中，提出的一种应急柴油发电机组多负载加载试验方法，其在与应急柴油发电机组相连的多负载加载试验装置上实现，所述应急柴油发电机组多负载加载试验装置包括总开关、所述总开关连接的多个下级控制单元以及每一个下级控制单元所连接的阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元；所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取所述总开关的开关切换状态；其中，所述开关切换状态为闭合或断开；
步骤S2、待所述总开关闭合时，连接有阻性负载单元及感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的阻性负载单元及感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组静态负荷带载试验；或
所述总开关闭合时，连接有电动机负载单元、阻性负载单元和感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的电动机负载单元、阻性负载单元和/或感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组动态负荷带载试验。
具体过程为，在总开关闭合前，预设定每一下级控制单元中的开关组件的上电开关时间或/和预设定每一下级控制单元中的开关组件的掉电开关时间；其中，开关组件相邻之间的开关时间相差相同的间隔或不同的间隔
一方面，每一下级控制单元所包含的开关组件中预设定的上电开关时间，在上电开关时间到达后，让阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元上电，从而使下级控制单元错开时间来控制对应的阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元上电。由于各个下级控制单元中的开关组件至少有两个以上预设定的开关时间是不同的，因而各个下级控制单元对应电气单元的上电开关时间就不同，于是实现了一个总开关可以控制各阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元顺序上电功能。
其上电时序参见图3所示，在t0时刻，总开关A闭合，经过预设的时间△T1延时后，阻性负载单元C1上电加载；再经过预设的时间△T2延时后，电动机负载单元E1上电加载；经过预设的时间△Tn延时后，感性负载单元Dn上电加载；于是就可以方便的实现各个阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元的分时上电加载，且该分时上电时间的长短是可以调整配置的，各个阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元既可以设置成按照顺序上电，也可以设置成按照所需规则上电，即所需规则可以设置为△T1延时后，阻性负载单元C1上电，经过预设的时间△T2延时后，感性负载单元D2至Dm同时上电，经过预设的时间△T3延时后，电动机负载单元Em+1上电等不同组合方式的规则，其中m为正整数，1＜m＜n。开关组件相邻之间的上电开关时间相差可以是相同的间隔，即△T1至Tn中所有的数值都相等，如△T1＝△T2＝…＝△Tn,，或者开关组件相邻之间的上电开关时间相差也可以是不相同的间隔，即△T1至Tn中所有的数值不相等或者某些数值相等，如△T1≠△T2≠…≠△Tn或△T1＝△T2，△T3＝△T4，△T5＝…＝△Tn。
另一方面，每一下级控制单元所包含的开关组件中预设定的掉电开关时间，在掉电开关时间到达后，让阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元掉电，从而使下级控制单元错开时间来控制对应的阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元掉电。由于各个下级控制单元中的开关组件至少有两个以上预设定的开关时间是不同的，因而各个下级控制单元对应电气单元的掉电开关时间就不同，于是实现了一个总开关可以控制各阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元顺序掉电切换功能。其掉电时序图与图3类似，开关组件相邻之间的掉电开关时间相差可以是相同的间隔，或者开关组件相邻之间的掉电开关时间相差也可以是不相同的间隔，在此不一一赘述。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明在现有试验负载的阻性负载单元与感性负载单元的基础上，增加了电动机负载单元，通过多个下级控制单元对阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元的上电和掉电来实现EDG不同负荷加载试验，不仅能模拟EDG的静态负荷加载过程，又能模拟电动机启动瞬间的动态负荷加载对EDG的冲击过程，从而可以验证EDG满功率试验期间多负荷加载能力；
2、本发明增设的电动机负荷，每组负荷各主要参数均与目标电厂的实际负荷保持一致，可最大程度模拟现场实际带载过程；
3、本发明可扩展至柴油发电机组出厂试验，通过对电动机负荷加载情况的验证，扩大试验验证范围，为机组的性能分析提供实测数据支持；
4、本发明在现有移动试验负载基础上进行改进，保留了原有移动试验负载的所有优点，使用方便、快捷，易于转移和存放。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置，其用于应急柴油发电机组上，其特征在于，包括总开关、多个下级控制单元、多个阻性负载单元、多个感性负载单元和多个电动机负载单元；其中，
所述总开关的一端连接有所述应急柴油发电机组，另一端与每一下级控制单元的输入端均相连；
每一阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元均与相应的一下级控制单元的输出端相连；
其中，所述总开关闭合时，连接有阻性负载单元及感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的阻性负载单元及感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组静态负荷带载试验；或
所述总开关闭合时，连接有电动机负载单元、阻性负载单元和感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的电动机负载单元、阻性负载单元和/或感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组动态负荷带载试验。
2.如权利要求1所述的应急柴油发电机组多负载加载试验装置，其特征在于，每一下级控制单元中的开关组件均包括熔断器和接触器；其中，
所述熔断器的一端与所述总开关相连，另一端与所述接触器的输入端相连；
所述接触器的输出端与相应的一阻性负载单元、一感性负载单元或一电动机负载单元相连。
3.如权利要求2所述的应急柴油发电机组多负载加载试验装置，其特征在于，所述开关组件上预设有开关时间，且所述开关组件相邻之间的开关时间相差相同的间隔或不同的间隔。
4.如权利要求1所述的应急柴油发电机组多负载加载试验装置，其特征在于，所述阻性负载单元为电阻；所述感性负载单元为电抗；所述电动机负载单元为电动机。
5.如权利要求1所述的应急柴油发电机组多负载加载试验装置，其特征在于，所述总开关为断路器。
6.一种应急柴油发电机组多负载加载试验装置的实现方法，其特征在于，其在与应急柴油发电机组相连的多负载加载试验装置上实现，所述应急柴油发电机组多负载加载试验装置包括总开关、所述总开关连接的多个下级控制单元以及每一个下级控制单元所连接的阻性负载单元、感性负载单元和电动机负载单元；所述方法包括以下步骤：
获取所述总开关的开关切换状态；其中，所述开关切换状态为闭合或断开；
待所述总开关闭合时，连接有阻性负载单元及感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的阻性负载单元及感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组静态负荷带载试验；或
所述总开关闭合时，连接有电动机负载单元、阻性负载单元和感性负载单元的各下级控制单元分别控制各自所包含的开关组件进行开关切换，使各自所连接的电动机负载单元、阻性负载单元和/或感性负载单元根据相应的开关切换结果实现上电或掉电，用以模拟所述柴油发电机组动态负荷带载试验。
7.如权利要求6所述的应急柴油发电机组多负载加载试验装置的实现方法，其特征在于，在所述总开关闭合前，所述方法还包括步骤：
预设定每一下级控制单元中的开关组件有上电开关时间；或/和
预设定每一下级控制单元中的开关组件有掉电开关时间。
8.如权利要求7所述的应急柴油发电机组多负载加载试验装置的实现方法，其特征在于，所述开关组件相邻之间的开关时间相差相同的间隔或不同的间隔。
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