向龙海

【摘要】简要介绍了水电站柴油发电机自启动的重要性，在系统故障全站失压的情况下，自动启动柴油发电机带厂用电，保证电站正常生产和防汛用电安全，避免发生恶性事故。经过清溪电站柴油发电机改造，介绍柴油机备用电源自启动的实现进行分析。

【关键词】清溪水电站；柴油发电机自启动；事故备用电源；厂用电；智能控制

引言

在水电站厂用备用电源的可靠性至关重要，当系统发生事故或其它原因导致全厂失压，如不能及时恢复厂用电源，会影响水电站的安全生产，如何在最短时间内恢复厂用电，本文提出采用柴油发电机自启动的实现是恢复厂用电的一种快速可靠措施。现阶段水力发电逐渐走向“远程集控，少人维护”的新型管理模式，对水电站自动化、智能化程度要求逐渐提高，而过去的柴油机操作复杂、需人员多、整个流程时间长，容易产生误操作。所以那样的柴油发电机不再适应现代企业的发展要求，所以对厂用电系统备用柴油发电机实现自动启动控制是很有必要的。

概况：以清溪水电站为例，电站位于贵州省绥阳县青杠塘境内，于2009年7月1日正式投入商业运行，装机2x14MW，多年平均流量23.3m2 s，2台总装机容量28MW，多年平均发电量9670KW.h，年利用小时3450h，水库总库容9780万m3，正常蓄水位615.0m，兴利库容4530万m3，死水位598.0m，死库容3850万m3。

电站出线电压110KV，母线接线方式为单母线，通过两回110KV线路接入系统，与系统够成∏型接线运行，母线承担着系统过流母线，是接入境内唯一的110kV桐-正线（桐梓-正安）上，如下图1所示。对于只有单一送出线的清溪水电站来说，系统相对薄弱，特别是雷雨天气，系统易出现故障保护动作，导致清溪电站全站失压，柴油发电机作为厂用电系统备用电源非常重要；

图1 清溪电站主接线

1、厂用电系统概况

厂用电系统由两台厂用10kV断路器、三台厂用400V失压联跳断路器411DL、410DL、412DL、两台10kV厂用变压器、两段厂用400V母线、两组厂房400V配电开关柜、三台400V坝区断路器431DL、455DL、两组400V坝区配电开关柜及1台400V厂用系统备用柴油发电机组成。电站柴油发电机设计安装位于坝区400V配电室距离厂房300米，当系统发生故障线路开关跳闸，导致全厂失压，需要派两名人员到大坝柴油发电机房手动启动柴油发电机，柴油发电机带厂用电正常需要经过一系列复杂的操作，操作需时间长，柴油发民电机启动后时刻监视柴油发电机的电压、频率，需手动调整柴油机给油量，工作极为不便，为了减轻人员的工作量，解放人手，操作简单，2012年2月电站对柴油发电机进行自启动改造。

2、柴油发电机改造前的运行说明

2.1如图2所示，厂用电I段、II段分段运行，厂用电线联410开关断开；2.2厂用电I段431ZKK开关合和II段455ZKK开关其中一个合上；坝区1ZKK和2ZKK开关其中一个合上，16ZKK合上，母线联络11ZKK合上，柴油发电机出口开关拉开；2.3正常运行时，坝区400VI段、II段电源均由厂房厂用电 I段431ZKK引至大坝经1ZKK开关提供；2.4全厂失压时，确保410、411、412开关确已断开，拉开厂用电I段431ZKK开关，手动启动柴油发电机升压正常，合上坝区柴油发电机出口开关，合上大坝2ZKK开关，合上厂房400VII段455ZKK开关，合上400VI段II段410母联开关，此时保安电源由坝区柴油发电机提供。

3、改造前存在的问题分析

柴油发电机安装在大坝距离厂房300m，当系统发生故障，需要开柴油机带厂用电，存在问题如下：

3.1由于手动启动，起启时间长，调节不便；3.2当启动正常需要带负荷时，操作的开关较多，如合上坝区柴油发电机出口开关，合上大坝2ZKK开关，合上厂房400VII段455ZKK开关，由于操作开关较多容易造成误操作；3.3在电站人员少，新手多的情况下，启动柴油机最少需要两个人，在柴油机带上负荷后，柴油机启动正常后随时监视电压、频率的变化，厂用负荷发生变化需及时调整，调节困难。3.4停机前，先卸去负荷，然后调节调速器操纵手柄，降低转速，运转3-5min后再拨动停车手柄停车，这样要求熟悉设备者操作。

4、柴油发电机改进措施及自启动的实现

在发电机出口加装一台SYK1系列的自动转换开关。该开关可实现Ⅰ路厂用电源失电后自动接通Ⅱ路备用电源，Ⅰ路市电带电后自动断开Ⅱ路备用电源，当Ⅰ路接厂用电检测电源，Ⅱ路接柴油发电机出口，即可实现厂用电消失后，柴油发电机自动合闸，当厂用电恢复后，柴油发电机自动分闸。

实现柴油发电机的自动启停，还需和控制回路进行配合，通过选用XHZ820B-1系列控制器和电子调速器，对柴油发电机控制系统进行改造，自动转换开关辅助接点将柴油发电机开关信号传至控制器，控制器经过逻辑判断向电子调速器发送启机、停机命令，电子调速器接收命令执行油路控制。即当厂用电停电后，转换开关将柴油发电机出口自动合上，柴油发电机合闸位置信号通过辅助接点传至控制器，控制器逻辑判断后向调速器发送执行打开油门开关命令，同时继电器失电，电磁开关闭合，柴油机点火启动。运行过程中，电子调速器根据电磁传感器信号自动调节转速与功率，保证柴油发电机正常运行。当厂用电恢复时，转换开关自动切换，柴油发电机出口断开，柴油发电机分闸信号传至控制器，控制器逻辑判断后向电子调速器发送停机命令，电子调速器接收停机命令后动作执行机构关闭油门，柴油发电机自动停机。

当发生事故时，全厂失压，智能控制盘监测市电电源无卡耶拉，10S判断是否永久性故障，自动启动柴油机，自动实现高低转速的切换，10S内柴油机各参数正常（反之自动停机起动失败，流程结束），自动合上出口开关，厂房400V配电盘柜带电，即可保证厂房的厂用电正常提供，如图3所示。

4.2技术改造后的优点

4.2.1将黑启动的关口前移，原来是要在出现极端情况下才需要开启柴油机，现在只要厂用电消失柴油机马上就启动将厂用电带起，有利于运行人员进行事故处理，不会忙中出乱，不会在处理过程中扩大事故。

4.2.2操作简单，因为几分钟就可以带起厂用电，柴油机根据负荷变化自动调节。

4.2.3柴油机实现了智能充电，减少了维护工作量。

4.2.4抵抗全厂失电功能。所谓全厂失电是指发电厂在失去厂内、外交流电源。柴油发电机自动启动，提供厂用电源。

4.2.5柴油发电机具有自动启动功能、自动并列功能、自动接带负荷功能、自动调整功能、模拟试验功能，所以更能保证事故保安电源的稳定性。

5、结束语

平时注意检查蓄电池电压，保证机组燃油、机油、冷却液正常，按时做好柴油发电机启动检查。

经过近年的运行实践；目前一切运行正常，未发生过柴油发电机误启动现象。为保证可靠，柴油机自启动后由运行人员定期在厂房远方手动模拟操作开关跳闸全厂失压让柴油发电机自动启动，并且每次柴油机启动正常成功率达100%，清溪电站柴油发电机自启动于改造后，未发生误启动现象，大大缩短了事故时恢复事故处理时间，确保设备的安全稳定运行，减少了运行人员的工作量，解决了在人员不足的问题情况下，确保紧急情况下事故闸门、油压装置、排水系统等重要设备的正常工作，为电厂和的安全运行提供了有效保障。

清溪电站厂用电接线图3

参考文献

[1]杨冠成，解大.电力系统自动装置原理（第四版）[M].北京：中国电力出版社，1995：10.

[2]王冠，徐永福.柴油发电机起动电池检测系统[N].通信世界，2003-06-18.