CN208890467U - 一种火力发电厂保安段三电源切换接线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种火力发电厂保安段三电源切换接线结构，每台机组的保安PC段包括保安PC A段和保安PC B段，每段保安PC段设一路工作电源和一路备用电源，分别由工作PC A段、工作PC B段引接；每段保安PC段设一路事故电源，由柴油发电机组引接；保安PC A段或保安PC B段的电源进线断路器与三路电源之间通过保安电源自动切换装置、DCS或开关柜控制连接。该自动切换接线结构，结构简单，更加可靠，运行费用低，造价相对较低，能够提高火力发电厂交流保安电源系统供电可靠性。

Description

一种火力发电厂保安段三电源切换接线结构

技术领域

本实用新型属于发电机的控制与调节领域，用于火力发电厂的保安PC段供电，特别涉及一种火力发电厂保安段三电源切换接线结构。

背景技术

容量为200MW以上的火力发电机组设置有交流事故保安电源系统，也就是我们一般所说的保安电源，它包括正常运行的部分和事故备用的部分，共同组成完整的交流保安电源系统。

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。发电厂交流保安电源系统就是专为保证上述设备供电的高可靠性配置的电源系统。

交流保安负荷，在设计规程中简称为“0Ⅲ”类负荷，一般是允许短时间停电的，即允许短时间间断供电的。交流保安电源系统母线段应采用单母线接线，按机组分段，分别供给本机组的交流保安负荷。

交流保安电源系统由于其供电负荷的性质决定了其具有以下特点：

1.交流保安母线段的接线应与低压厂用电一致。

交流保安母线段(一般每台机组分两段)正常情况下必须由单元机组的低压厂用电供电，因此，保安段的中性点接地方式应与低压厂用电系统一致。

2.交流保安电源系统必须设置独立可靠的交流事故保安电源。

交流事故保安电源作为保安段的事故电源，是保安电源系统的主要设备之一。当由低压厂用电来的正常电源失电时该事故电源投入供电。该电源应具有较高的可靠性和相对的独立性，这样才能保证在全厂停电时给保安段可靠供电。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。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。

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。

保安电源系统应具有高度的可靠性。不但一次系统接线配置要合理完善，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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，更加可靠，运行费用低，造价相对较低，能够提高火力发电厂交流保安电源系统供电可靠性的发电厂保安PC段三电源自动切换接线结构，是具备远方监视功能的火力发电厂保安段三电源切换接线结构。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种火力发电厂保安段三电源切换接线结构，每台机组的保安PC段包括保安PC A段和保安PC B段，每段保安PC段设一路工作电源和一路备用电源，分别由工作PC A段、工作PC B段引接；每段保安PC段设一路事故电源，由柴油发电机组引接；保安PC A段或保安PC B段的电源进线断路器与三路电源之间通过保安电源自动切换装置、DCS或开关柜控制连接。

保安PC段包括相互连接的交流工作电源进线单元、保安PC段母线单元、交流备用电源进线单元以及交流事故保安电源进线单元，交流工作电源进线单元、保安PC段母线单元、交流备用电源进线单元以及交流事故保安电源进线单元均连接至保安电源自动切换装置。

所述的交流工作电源进线单元包括工作电源进线断路器、工作电源馈线侧母线段电压互感器和工作电源进线电流互感器，工作电源进线断路器、工作电源馈线侧母线段电压互感器和工作电源进线电流互感器分别连接至保安电源自动切换装置。

所述的保安PC段母线单元包括母线电压互感器和设置在母线上的负载，母线电压互感器连接至保安电源自动切换装置。

所述的交流备用电源进线单元包括备用电源进线断路器、备用电源馈线侧母线段电压互感器和备用电源进线电流互感器，备用电源进线断路器、备用电源馈线侧母线段电压互感器和备用电源进线电流互感器分别连接至保安电源自动切换装置。

所述的交流事故保安电源进线单元包括交流事故保安电源进线断路器、交流事故保安电源母线段电压互感器、交流事故保安电源进线电流互感器以及交流事故保安电源即柴油发电机组，交流事故保安电源进线断路、交流事故保安电源母线段电压互感器和柴油发电机组控制器分别连接至保安电源自动切换装置。

所述的保安电源自动切换装置包括输入回路、输出回路、AD转换器和内部转换模块，输入回路、AD转换器、内部转换模块及输出回路依次连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术优点：

本实用新型每段保安PC段采用一路工作电源、一路备用电源、一路柴油发电机组交流事故保安电源。正常运行时，保安PC段上的三个电源切换由专用的保安电源自动切换装置、DCS或开关柜实现。保安电源自动切换装置使保安PC段电源能够在工作电源、备用电源和事故电源之间转换，电源切换采用判同期快速切换，保证电动机免受残压引起的冲击。当其它外部故障引起低压或断路器偷跳时，保证保安电源快速切换到备用电源，外部故障消除后，再切换到工作电源，保证机组安全连续运行。本实用新型结构简化了正常运行的保安电源切换，事故状态下自动快速启动柴油发电机组，保证重要负载的供电，且造价相对低廉，相对于传统保安电源系统而言，本实用新型结构简单，投入快，提高了保安PC供电的可靠性；确保了备用电源的供应，减小事故损失，并有投资较低的优点。具体优点如下：

1.保安PC段增加备用交流电源，在工作电源失去的情况下，先快速切换到备用交流电源，在备用交流电源电源检修或故障情况下，可切换至柴油发电机组，确保机组安全停机，保证了供电可靠性。

2.采用专用的保安电源自动切换装置进行保安段三电源自动切换，简化了保安段三电源的切换操作，且接线简单，运行维护方便。

3.切换过程中由于采用了同期捕捉，能在备用电源与母线失压后第一个同期时间切换，避免了对厂用电系统的冲击，保证了供电的可靠性。

4.运行成本较低，且造价相对低廉。

附图说明

图1本实用新型火力发电厂机组交流事故保安电源的电气原理接线示意图；

图2本实用新型采用的保安电源自动切换装置的外部控制结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见附图1，对本实用新型一种火力发电厂保安段三电源切换接线结构，采用两路厂用电进线、一路柴油发电机进线的三电源控制接线方案。每台机组设置1台柴油发电机组作为交流事故保安电源；每台机组设置保安PC A段和B段，每段保安PC采用三电源进线，即两路厂用电进线、一路柴油发电机进线。两路厂用电源分别来自工作PC A段和B段。

对于保安PC A段默认工作PC A段为主用电源、工作PC B段为备用电源、柴油发电机为事故电源，对于保安PC B段默认工作PC B段为主用电源、工作PC A段为备用电源、柴油发电机为事故电源。工作PC A段和B段至保安PC的电源馈线回路断路器仅作为保护电器正常情况下均处于合闸状态，不进行操作。保安PC段电源进线断路器可由专用的保安电源自动切换装置或DCS控制，也可以在开关柜就地手动操作。

上述技术方案中，保安PC段工作电源、备用电源和交流事故保安电源实现安全可靠的快速切换，是保证整个交流保安电源系统供电可靠性的关键技术之一。

本实用新型在正常运行时，采用专用的保安电源自动切换装置实现保安PC段三电源自动切换。

其中，如图2所示，保安PC段包括相互连接的交流工作电源进线单元、保安PC段母线单元、交流备用电源进线单元以及交流事故保安电源进线单元，交流工作电源进线单元、保安PC段母线单元、交流备用电源进线单元以及交流事故保安电源进线单元均连接至保安电源自动切换装置。

交流工作电源进线单元包括工作电源进线断路器、工作电源馈线侧母线段电压互感器和工作电源进线电流互感器，工作电源进线断路器、工作电源馈线侧母线段电压互感器和工作电源进线电流互感器分别连接至保安电源自动切换装置。

保安PC段母线单元包括母线电压互感器和设置在母线上的负载(设置在母线上的若干电动机和馈线)，母线电压互感器连接至保安电源自动切换装置。

交流备用电源进线单元包括备用电源进线断路器、备用电源馈线侧母线段电压互感器和备用电源进线电流互感器，备用电源进线断路器、备用电源馈线侧母线段电压互感器和备用电源进线电流互感器分别连接至保安电源自动切换装置。

交流事故保安电源进线单元包括交流事故保安电源进线断路器、交流事故保安电源母线段电压互感器、交流事故保安电源进线电流互感器以及交流事故保安电源即柴油发电机组，交流事故保安电源进线断路、交流事故保安电源母线段电压互感器和柴油发电机组控制器分别连接至保安电源自动切换装置。

保安电源自动切换装置包括输入回路、输出回路、AD转换器和内部转换模块。

实施例

本实用新型自动起动过程说明如下：(以400V保安PC A段为例，保安PC B段工作逻辑与A段相同)

1.正常情况下，保安PC A段由工作PC A段供电(BMAZK1合闸状态)，工作PC B段电源(BMAZK2分闸状态)与柴油发电机(BMAZK3分闸)处于自动备用状态。

2.当保安PC A段母线及主用电源出现失压故障(暂定为≤75％)或偷跳时，经保安电源自动切换装置判断后，保安电源自动切换装置发出跳闸指令跳保安PC A段主用电源断路器BMAZK1，在满足母线无压检测及延时条件后，按以下备投合闸原则合备用电源。

a.如此时备用电源正常(即保安A段工作B侧电源正常)，保安电源自动切换装置在确认当前工作进线断路器跳开后，先合BMAZK2断路器投保安A段工作B侧电源，若BMAZK2断路器拒合或即使闭合但母线仍然失压，则先补跳BMAZK2断路器，当BMAZK2断路器跳开后，保安电源自动切换装置再发起动柴油发电机命令，柴油机控制器在柴油机起动稳定后合XKAZK断路器并向保安电源自动切换装置发送“柴油机起动成功”信号。保安电源自动切换装置合保安PC A段事故电源BMAZK3断路器。

b.如此时备用电源也不正常，则保安电源自动切换装置不发BMAZK2断路器合闸指令，保安电源自动切换装置在确认当前工作进线断路器跳开后发柴油机起动指令，柴油机控制器在柴油机起动稳定后合XKAZK断路器，并向保安电源自动切换装置发送“柴油机起动成功”信号。保安电源自动切换装置合保安PC A段事故电源BMAZK3断路器。

当保安PC A段由备用电源运行(BMAZK2合闸状态、BMAZK1和BMAZK3分闸状态)，此时如果备用电源出现故障，则保安电源自动切换装置跳BMAZK2断路器，判断主用电源是否正常，如正常则投主用电源，如不正常则发起动柴油发电机命令，柴油机控制器在柴油机起动稳定后合XKAZK断路器并向保安电源自动切换装置发送“柴油机起动成功”信号。保安电源自动切换装置合保安PC A段事故电源BMAZK3断路器。

保安电源自动切换装置可以判断PT断线，如果主用电源正常且主用电源进线断路器在合闸状态，或备用电源正常且备用电源进线断路器在合闸状态，或柴油发电机XKAZK和BMAZK3断路器合闸状态，但保安段母线检测无电，则可判断为保安PC段的母线PT(BMAVT1)信号有误，此时保安电源自动切换装置发出一个公共故障的信号。若只是保安PC A段或B段母线PT不正常，则保安电源自动切换装置分别送出母线PT故障信号。

本实用新型紧急起动过程说明如下：(以400V保安PC A段为例，保安PC B段工作逻辑与A段相同)

1.柴油发电机组控制器接到集控室硬操紧急起动指令后，立即起动柴油发电机并在稳定后合柴发出口断路器XKAZK，保安电源自动切换装置判断400V保安PC A段、B段母线电压是否正常。如果任一段母线电压不正常，则保安电源自动切换装置跳开相应保安段主用电源、备用电源进线断路器(即跳ZK1、ZK2)合事故电源断路器ZK3。

2.如保安PC A段和B段均有故障，则柴油发电机给保安PC A段和B段同时供电。

本实用新型电源恢复切换过程说明如下：

1.柴油发电机组复归命令可以由DSC系统或在保安电源自动切换装置就地实现。

2.如果保安电源自动切换装置收到复归命令后，保安电源自动切换装置按自动程序的逻辑，判断主用电源或备用电源恢复正常供电后、经准同期合相应断路器、跳事故电源进线断路器。运行人员确认恢复切换成功后，手动停柴油发电机组。

本实用新型带载试验说明如下：(以400V保安PC A段为例，保安PC B段工作逻辑与A段相同)

1.柴油发电机组带载试验可以由DSC系统或在柴油发电机组控制柜就地实现。

2.带载试验时BMAZK1或BMAZK2处于合闸状态，禁用保安电源自动切换装置，手动合BMAZK3，在就地控制柜手动操作柴油机组起动，如保安段母线正常工作(由主用电源或备用电源供电)，柴油机控制器分别与主用电源BMAZK1或备用电源BMAZK2开关准同期后合出口开关XJAZK并带30％负载运行。

3.带载试验完成后，在就地控制柜手动操作柴油机组停机，手动分BMAZK3，投入保安电源自动切换装置。

4.如果不合BMAZK3及BMBZK3断路器，则只是空载试机。

5.柴油发电机只能单独与主用电源BMAZK1或备用电源BMAZK2其中的一路同期。

如图2所示，本实用新型采用的保安电源自动切换装置说明如下：

1.保安电源自动切换装置输入三回交流电源，1回工作电源，1回备用电源，1回交流事故保安电源，均从不同来源的电源取得。

2.交流工作电源进线单元：包括工作电源进线断路器，工作电源馈线侧母线电压互感器、工作电源进线电流互感器；低压工作电源母线单元：包括母线电压互感器，母线上接有很多电动机、馈线等负载；交流备用电源进线单元：包括备用电源进线断路器、备用电源馈线侧母线电压互感器、备用电源进线电流互感器；交流事故保安电源进线单元：包括交流事故保安电源进线断路器、交流事故保安电源电压互感器、交流事故保安电源进线电流互感器、柴油发电机组控制器；保安电源自动切换装置：包括输入回路、输出回路、AD转换器和内部转换模块等。

3.参见图2，保安电源自动切换装置可以直接接入三路电源，在装置内部通过内部转换模块进行，按照约定好的控制逻辑，进行三路电源切换，切换时首先投入备用电源，备用电源投入不成功，再启动柴油发电机组。

4.装置切换功能完备，按起动方式，兼有自动切换、手动切换功能；按切换方式，具有并联切换、串联切换方式。

5.切换装置具备保护后加速功能。

6.当保安段母线工作电源恢复正常后，以先接后断的方式，手动或由自动切换装置在判定满足同期的条件下切回主电源回路。并延时0～60min向柴油发电机发出停机信号。回切功能可设置是否投入自动方式，并可人工操作。

7.装置具有正常切换、事故切换和不正常情况切换功能，其中正常切换为双向，既可从工作电源切向备用电源，也可从备用电源切向工作电源，事故切换和不正常情况切换为单向，只能从工作电源切向备用电源，各种切换均有相位差和电压差的同步检查功能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (3)

1.一种火力发电厂保安段三电源切换接线结构，其特征在于：每台机组的保安PC段包括保安PC A段和保安PC B段，每段保安PC段设一路工作电源和一路备用电源，分别由工作PC A段、工作PC B段引接；每段保安PC段设一路事故电源，由柴油发电机组引接；保安PC A段或保安PC B段的电源进线断路器与三路电源之间通过保安电源自动切换装置、DCS或开关柜控制连接；

保安PC段包括相互连接的交流工作电源进线单元、保安PC段母线单元、交流备用电源进线单元以及交流事故保安电源进线单元，交流工作电源进线单元、保安PC段母线单元、交流备用电源进线单元以及交流事故保安电源进线单元均连接至保安电源自动切换装置；

所述的交流工作电源进线单元包括工作电源进线断路器、工作电源馈线侧母线段电压互感器和工作电源进线电流互感器，工作电源进线断路器、工作电源馈线侧母线段电压互感器和工作电源进线电流互感器分别连接至保安电源自动切换装置；

所述的交流备用电源进线单元包括备用电源进线断路器、备用电源馈线侧母线段电压互感器和备用电源进线电流互感器，备用电源进线断路器、备用电源馈线侧母线段电压互感器和备用电源进线电流互感器分别连接至保安电源自动切换装置；

所述的交流事故保安电源进线单元包括交流事故保安电源进线断路器、交流事故保安电源母线段电压互感器、交流事故保安电源进线电流互感器以及交流事故保安电源即柴油发电机组，交流事故保安电源进线断路、交流事故保安电源母线段电压互感器和柴油发电机组控制器分别连接至保安电源自动切换装置。

2.根据权利要求1所述的火力发电厂保安段三电源切换接线结构，其特征在于：所述的保安PC段母线单元包括母线电压互感器和设置在母线上的负载，母线电压互感器连接至保安电源自动切换装置。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的火力发电厂保安段三电源切换接线结构，其特征在于：所述的保安电源自动切换装置包括输入回路、输出回路、AD转换器和内部转换模块，输入回路、AD转换器、内部转换模块及输出回路依次连接。