黑啟動(dòng)柴油機(jī)容量的計(jì)算

1、燃機(jī)發(fā)電廠黑啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)的選擇吳利明(中國(guó)聯(lián)合工程公司 能源與環(huán)境工程公司，浙江 杭州310022)摘 要：結(jié)合尼日利亞燃機(jī)發(fā)電廠的情況，介紹黑啟動(dòng)概念，提出黑啟動(dòng)柴油發(fā) 電機(jī)的容量計(jì)算。關(guān)鍵詞：黑啟動(dòng)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)容量引言在發(fā)展中國(guó)家的電力系統(tǒng)中，由于電網(wǎng)太小，結(jié)構(gòu)不完善，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的 運(yùn)行部穩(wěn)定。而且由于燃機(jī)發(fā)電廠一般作為電網(wǎng)的調(diào)峰電廠及備用電廠使用，所 以發(fā)電廠的備用電源無法從電力系統(tǒng)中取得。由此，發(fā)電廠的啟動(dòng)電源必須從電 廠自身考慮，即考慮黑啟動(dòng)電源。黑啟動(dòng)的概述“黑啟動(dòng)(BlackStart)”是指整個(gè)系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，不依賴其他網(wǎng)絡(luò)的 幫助，通過發(fā)電廠具有自啟動(dòng)能力機(jī)組

2、的啟動(dòng)，帶動(dòng)無自啟動(dòng)能力的機(jī)組，逐步 擴(kuò)大電力系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的恢復(fù)。3黑啟動(dòng)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的選擇。尼日利亞燃機(jī)發(fā)電廠的裝機(jī)規(guī)模為2x38MW單循環(huán)燃機(jī)發(fā)電機(jī)，以6路33kV 線路并入電力系統(tǒng)，考慮設(shè)置1臺(tái)額定電壓為6kV的柴油發(fā)電機(jī)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)容量不但要滿足負(fù)荷長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行所需，而且要滿足最大1臺(tái)電 機(jī)在最嚴(yán)重情況下啟動(dòng)時(shí)母線最低電壓不得低于額定電壓的75%。3.1按DL/T 5153-2002火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定附錄D “柴油發(fā) 電機(jī)組的選擇”。型式選擇原則如下：3.1.1柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)采用快速自起動(dòng)的應(yīng)急型，失電后第一次自啟動(dòng) 恢復(fù)供電的時(shí)間可取15s20s

3、；機(jī)組應(yīng)具有時(shí)刻準(zhǔn)備自起動(dòng)投入工 作并能最多連續(xù)自起動(dòng)三次成功投入的性能。3.1.2柴油機(jī)宜采用高速及廢氣渦輪增壓型。3.1.3柴油機(jī)的起動(dòng)方式宜采用電啟動(dòng)。3.1.4柴油機(jī)的冷卻方式應(yīng)采用閉式循環(huán)水冷卻。3.1.5發(fā)電機(jī)宜采用快速反應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)。3.1.6發(fā)電機(jī)的接線采用星形接線，中性點(diǎn)應(yīng)能引出。3.2柴油發(fā)電量計(jì)算具體參數(shù)如下：3.2.1黑啟動(dòng)容量清單(1臺(tái)機(jī)):序號(hào)機(jī)械設(shè)備名稱額定功率(kW)額定電壓(V)數(shù)量1起動(dòng)電動(dòng)機(jī)450600012燃機(jī)MCC25038013循環(huán)水泵5538014機(jī)械通風(fēng)冷卻塔1138015輕油供油泵223802合計(jì)6kV負(fù)荷為450kW, 380V負(fù)荷為360k

4、W。3.2.2因柴油發(fā)電機(jī)組的最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)是450kW,故因考慮將起動(dòng)電 動(dòng)機(jī)作為最大啟動(dòng)容量來計(jì)算發(fā)電機(jī)容量。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)：電機(jī)型式：鼠籠式；額定容量：450kW；額定電壓：6kV；額定電流： 50.6A；額定頻率：50Hz；啟動(dòng)電流倍數(shù)：6.44，電動(dòng)機(jī)按全壓起 動(dòng)條件連續(xù)運(yùn)行。電壓：運(yùn)行條件下，電壓波動(dòng)允許在額定值的土 10%，起動(dòng)電機(jī)的最低起動(dòng)電壓不低于額定值的75%。效率：90%。3.3容量選擇計(jì)算計(jì)算負(fù)荷Sc=K*EP=0.8*(450+360) =648(kVA)Sc計(jì)算負(fù)荷(kVA)；EP每個(gè)單元機(jī)組事故停機(jī)時(shí)，可能同時(shí)運(yùn)行的負(fù)荷的額定功率之和(kW)；K換算系統(tǒng)，取0.8

5、發(fā)電機(jī)容量選擇：按發(fā)電機(jī)連續(xù)輸出容量計(jì)算最大計(jì)算負(fù)荷SeNn*Sc=1*648=648(kVA)Se發(fā)電機(jī)的額定容量kVA)；n每個(gè)單元機(jī)組配置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)=1。按發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷起動(dòng)一臺(tái)最大容量的電動(dòng)機(jī)時(shí)短時(shí)過負(fù)荷能力計(jì)算?？紤]發(fā)電機(jī)在熱狀態(tài)下，能承受150%Se，時(shí)間為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最大電動(dòng)機(jī)的額定功率(kW)； DmKq最大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)。發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力計(jì)算。按最惡劣情況，自起動(dòng)時(shí)先投入380V負(fù)荷，再起動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。SN(S*Cos +E

6、P 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投運(yùn)前已投入運(yùn)行的負(fù)荷容量；Co% 0max投運(yùn)前已投入運(yùn)行的負(fù)荷的功率因素；Y原動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力，取L.1；Cos中g(shù)發(fā)電機(jī)額定功率因素；Kq起動(dòng)負(fù)荷的電流倍數(shù)；n d電動(dòng)機(jī)效率；PDmax最大電動(dòng)機(jī)容量Cos中電動(dòng)機(jī)額定功率。由上計(jì)算，選擇1臺(tái)2200kW，Cos中=0.8的柴油發(fā)電機(jī)。3.3.3柴油發(fā)電機(jī)校驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)首次加載能力校驗(yàn)：制造廠保證的柴油發(fā)電機(jī)組首次加載能力，不低于額定功率

7、的50%。為此，要求柴油機(jī)的實(shí)際輸出功 率，不小于2倍初始投入的起動(dòng)有功功率。設(shè)想黑啟動(dòng)時(shí)，首先啟動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。PxN2.5*KQ*EP D*Cosq=2.5*6.44*450*0.3=2173.5(kW)0.75，滿足要求X 一一發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗(標(biāo)么值)。 d綜上所述，采用1臺(tái)2200kW，額定電壓為6kV，Cos中=0.8的高速柴油發(fā)電 機(jī)能滿足要求。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶發(fā)電機(jī)斷路器及全套控制、保護(hù)系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)的電氣主接線如下：d GirdTo Gird1#LV uxl.lftry IraqsFDrrer 比仰n.lLSciiMrj沖LY Auil cryunHorraSr。.GWA3 &渣碇5

8、，心 . F 伽=，.頂(Anhk.Hi (J.-IhV I：31 N Hn H Rg F!f3l5kA莊5魄3l5kfiIII lIMcik Tr arNfor- T：MM買坨，M.U.5WM虬LU或3tHiJrirun1：- Kwr SHPVA 3J-：Cc Wl*wIFC 如tor 30KV :C.kV 臨卵*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-6XII V&.3RV tiun I： kri.幻揉0

9、13.3.4黑啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)控制功能黑啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)除了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠家配套帶控制屏對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控 制外，還需要DCS系統(tǒng)對(duì)廠變開關(guān)，廠用電源開關(guān)、發(fā)電機(jī)開關(guān)等進(jìn)行控制。柴油發(fā)電機(jī)控制屏可實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方控制室啟動(dòng)、停機(jī)及柴油機(jī)和發(fā)電 機(jī)的各種保護(hù)、報(bào)警；實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)電子調(diào)速；DCS實(shí)現(xiàn)燃機(jī)發(fā)電機(jī)開關(guān)自動(dòng)合跳閘、手動(dòng)合跳閘、保護(hù)跳閘。DCS實(shí)現(xiàn)廠用電源開關(guān)自動(dòng)合跳閘、手動(dòng)合跳閘、保護(hù)跳閘。3.3.5黑啟動(dòng)流程電網(wǎng)故障停電聯(lián)絡(luò)開關(guān)跳閘發(fā)電機(jī)開關(guān)跳閘一一10s內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，柴油發(fā)電機(jī)出口開關(guān)閉合6kV起動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)一1#低壓廠變開關(guān)閉合6kV黑啟動(dòng)低壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)燃機(jī)發(fā) 電機(jī)啟動(dòng)一一1#發(fā)電機(jī)出口開關(guān)閉合一一1#高壓廠變開關(guān)閉合一一 聯(lián)絡(luò)線開關(guān)閉合完成對(duì)系統(tǒng)供電。4 結(jié)束語(yǔ)在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，燃機(jī)發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)黑啟動(dòng)，恢復(fù)廠內(nèi)用電