本發(fā)明屬于供電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)及其控制方法，尤其涉及小型生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

垃圾發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計一般按照小型火力發(fā)電廠的技術(shù)規(guī)范進行，發(fā)電廠的廠用電負荷按其對人身和設(shè)備安全的重要性分為0類負荷和非0類負荷。停電將直接影響人生和重要設(shè)備安全的用電負荷稱為0類負荷，其余的用電負荷又稱為非0類負荷。0類負荷按其重要性程度及其電源的要求不同又分為下列三類：

1、0Ⅰ類負荷，在機組運行期間，以及停機過程中（包括事故停機），甚至停機完成一段時間后，應(yīng)由交流不間斷電源供電的負荷，即交流不停電負荷。

2、0Ⅱ類負荷，在發(fā)生全廠停電或機組失去廠用電時，為保證機組的安全停運，或者防止危及人身安全等原因，應(yīng)在停電時繼續(xù)由直流電源供電的負荷，即直流保安負荷。

3、0Ⅲ類負荷，在發(fā)生全廠停電或機組失去廠用電時，為保證機組的安全停運，或者防止危及人身安全等原因，應(yīng)在停電時繼續(xù)由交流電源供電的負荷，即交流保安負荷。

以上三類負荷統(tǒng)稱為事故安保負荷。

0Ⅰ類負荷由在線式UPS供電，主要用電負荷有計算機、熱工保護、熱工檢測及信號、自動控制和調(diào)節(jié)裝置、電動執(zhí)行機構(gòu)、通信調(diào)度和遠程通信。

0Ⅱ類負荷由直流屏進行供電、主要用電負荷有高低壓配電柜、微機保護裝置、液壓站事故直流油泵等。

0Ⅲ類負荷由廠用低壓供電和備用電源連鎖進行供電，有獨立外電的地方還可以由電網(wǎng)接入一路獨立電源作為備用的交流保安電源。主要用電負荷有液壓站油泵，汽輪機盤車電源、直流屏電源、UPS電源、消防控制系統(tǒng)、消防風(fēng)機、電梯、事故照明等。

由于生活垃圾發(fā)電廠一般建設(shè)在遠離城區(qū)的沒有村莊的地區(qū)，發(fā)出的電能不參與電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻。一般送人地區(qū)電網(wǎng)的變電所，供電可靠性沒有國家電網(wǎng)的樞紐變電所高，而且在遠離市區(qū)的地方從外部電網(wǎng)接入獨立的交流保安電源非常困難。在極端情況下，如果發(fā)電廠接入的供電局變電站發(fā)生故障失電，而且同時外部電網(wǎng)接入的交流保安電源也失電，造成0Ⅲ類負荷徹底失電。因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足是目前供電技術(shù)領(lǐng)域亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是解決這種極端條件下的0Ⅲ類負荷徹底失電問題，提供一種生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)及其控制方法。在外部電網(wǎng)故障失去廠用電的情況下，使機組能夠安全停機和保證人生安全的設(shè)備正常運行，提高了垃圾發(fā)電廠應(yīng)急保安電源的獨立性和穩(wěn)定性，減少了從外部電網(wǎng)搭設(shè)專用獨立電源的費用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)， 10KV 0母線通過開關(guān)QF01接10KV保安電源；10KV 0母線依次通過開關(guān)QF02、保安變壓器AT0、開關(guān)QF013接400V 0母線；

保安柴油發(fā)電機組通過開關(guān)QF014、QF012接400V 0母線；

10KV Ⅱ母線依次通過開關(guān)QF22、備用變壓器AT5、開關(guān)QF011接400V 0母線；

10KV 0母線上還接有0母線PT；10KV保安電源還接有計量PT。

本發(fā)明提供一種上述生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)的控制方法，具體是：

當(dāng)廠用電壓監(jiān)測結(jié)果為失壓時，首先跳開斷路器QF22、QF011，接著合斷路器QF02、QF013；

DCS 系統(tǒng)按照負荷重要程度，分批投入交流保安負荷，之后DCS運行安全停機程序進行安全停機；

接著對10KV Ⅱ母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF22；

斷路器QF011同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF011；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011可以合上時，合上斷路器QF011；

之后，跳斷路器QF013、QF02，DCS切換保安負荷為廠用電源，發(fā)電機組正常啟動，同時廠用電壓持續(xù)監(jiān)測，當(dāng)廠用電壓監(jiān)測結(jié)果為合格時，繼續(xù)監(jiān)測。

本發(fā)明提供又一種上述生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)的控制方法，具體是：

當(dāng)外部電源電壓監(jiān)測為失壓時，首先跳開斷路器QF22、QF011，接著啟動保安柴油發(fā)電機組完成后，合斷路器QF012；

DCS 系統(tǒng)按照負荷重要程度，分批投入交流保安負荷，之后DCS運行安全停機程序進行安全停機；

接著對10KV Ⅱ母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF22；

斷路器QF011同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF011；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011可以合上時，合上斷路器QF011；

之后，跳斷路器QF012，DCS切換保安負荷為廠用電源，發(fā)電機組正常啟動，同時外部電源持續(xù)監(jiān)測，當(dāng)外部電源監(jiān)測結(jié)果為合格時，繼續(xù)監(jiān)測。

本發(fā)明提供另一種上述生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)的控制方法，具體是：

當(dāng)10KV保安電源恢復(fù)，而廠用電失壓時，首先對10KV 0母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測；當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF02；

斷路器QF013同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF013不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF013；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF013可以合上時，合上斷路器QF013，之后，跳斷路器QF012；

接著對10KV Ⅱ母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF22；

斷路器QF011同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF011；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011可以合上時，合上斷路器QF011；

之后，跳斷路器QF013、QF02，DCS切換保安負荷為廠用電源，發(fā)電機組正常啟動。

本發(fā)明中QF014為手動切換開關(guān)，電廠運行時為常閉狀態(tài)，保安柴油發(fā)電機組檢修時斷開。

本發(fā)明中DCS 系統(tǒng)按照負荷重要程度，分批投入交流保安負荷，之后DCS運行安全停機程序進行安全停機，此步驟為現(xiàn)有技術(shù)。

本發(fā)明中斷路器同期監(jiān)測的作用時，防止斷路器合上后會短路，所以要進行監(jiān)測。

主要工作原理如下：

1、廠用電失壓后直流和交流不停電負荷由直流屏和UPS供電。

2、檢測到廠用電源全部失壓后，快速跳開400V低壓母線進線斷路器，DCS合上保安變壓器進、出線斷路器QF02和QF013向保安400V 0母線供電，實現(xiàn)安全停機。電源切換時間1s以內(nèi)。

3、檢測到外部電網(wǎng)電源全部失壓后，快速跳開400V低壓母線進線斷路器QF22和QF011，啟動柴油發(fā)電機組，發(fā)電機智能控制器發(fā)電機啟動完成信號發(fā)出后，DCS合上發(fā)電機出口斷路器QF012，向保安400V 0母線供電，實現(xiàn)安全停機。柴油發(fā)電機采用快速啟動發(fā)電機，切換時間在15s內(nèi)。

4、所有設(shè)備的連鎖采用機械、電氣和DCS進行連鎖。

具體如下：

（1）、當(dāng)主變、聯(lián)絡(luò)線、上級變電所檢修或故障時，發(fā)電廠高壓綜保系統(tǒng)跳開升壓站進出口斷路器、發(fā)電機出口斷路器、廠用電變壓器入口斷路器、10KV母聯(lián)斷路器；

（2）、同時電廠DCS系統(tǒng)跳開400V廠用母線入口斷路器；

（3）、電廠DCS系統(tǒng)檢測10KV 0母線電壓，如果合格，合斷路器QF02、QF013，向400V 0母線供電。如果10KV 0母線失壓，DCS系統(tǒng)啟動保安柴油發(fā)電機組，發(fā)電機啟動完成后（啟動時間≤15s），合斷路器QF012，向400V 0母線供電。DCS系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序分批投入交流安保負荷，實現(xiàn)電廠的安全停機和提供檢修電源。

（4）、廠用電失壓后，電廠交流不間斷負荷（DCS系統(tǒng)、現(xiàn)場自控儀表等）由UPS繼續(xù)供電，此為現(xiàn)有技術(shù)。

（5）、廠用電失壓后，電廠直流不間斷負荷（高壓綜保系統(tǒng)、汽輪機事故直流油泵等）由直流屏繼續(xù)供電，此為現(xiàn)有技術(shù)。

（6）、當(dāng)電廠升壓站出口聯(lián)絡(luò)線恢復(fù)電壓后或者故障檢修完成后，電廠電氣操作人員根據(jù)規(guī)程依次合上升壓站斷路器、10KV母聯(lián)斷路器、廠用電變壓器入口斷路器、400V廠用母線入口斷路器，使400V廠用母線帶電。

（7）、電廠電氣操作人員根據(jù)快切開關(guān)QF011帶的就地同期檢測裝置檢測結(jié)果，手動合上斷路器QF011，如果400V 0母線由10KV 0母線供電，經(jīng)過延時后跳開斷路器QF013和QF02。如果400V 0母線由柴油發(fā)電機組供電，經(jīng)過延時后跳開斷路器QF012并手動停止柴油發(fā)電機組。

（8）、電廠操作人員根據(jù)規(guī)程啟動機組。

400V 0段母線由柴油發(fā)電機組供電時。當(dāng)10KV 0段母線電壓恢復(fù)，而廠用電源還處于失電狀態(tài)。為降低發(fā)電廠的運營成本，電廠電氣操作人員根據(jù)快切開關(guān)QF013帶的就地同期檢測裝置檢測結(jié)果，手動合上斷路器QF013，經(jīng)過延時后跳開斷路器QF012并手動停止柴油發(fā)電機組。電廠交流保安負荷由10KV保安電源供電

本發(fā)明就是采用快速啟動的柴油發(fā)電機組作為第二路備用安保電源，在外電故障的情況下保證機組的安全停機和保證人生安全的設(shè)備正常運行。

本發(fā)明中提到的主要設(shè)備有:

1、UPS，主要是為保障發(fā)電廠交流不停電負荷供電，在廠用電失壓后0.01秒內(nèi)，由UPS蓄電池通過逆變變?yōu)?80（220）V交流電向電廠內(nèi)的DCS系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、現(xiàn)場熱工儀表、消防控制系統(tǒng)等交流不停電負荷進行供電。采用工業(yè)級在線式UPS，保安電源完成切換后退出蓄電池供電，同時向蓄電池充電，帶智能蓄電池放電功能。

2、直流屏，主要是為發(fā)電廠直流不停電負荷供電，在廠用電失壓0.01秒內(nèi)，由直流屏蓄電池向電廠內(nèi)高壓繼電保護裝置、直流應(yīng)急油泵、事故照明等直流不停電負荷提供直流220V電源，直流屏采用N+1冗余的系統(tǒng)。保安電源完成切換后退出蓄電池供電，由整流模塊直接向直流系統(tǒng)供電，同時向蓄電池充電，帶智能蓄電池放電功能。

3、保安柴油發(fā)電機組，發(fā)電機選用快速自啟動的應(yīng)急型，廠用電失壓后第一次自啟動恢復(fù)供電的時間可為15~20s，機組應(yīng)具備時刻自啟動投入工作并且能最多連續(xù)自啟動三次成功投入的功能。柴油機選用高速及廢棄渦輪增壓型，采用電啟動，啟動電源為蓄電池，蓄電池容量能夠滿足柴油機連續(xù)六次啟動，柴油機冷卻方式采用閉式循環(huán)水冷卻。發(fā)電機采用快速反應(yīng)的勵磁系統(tǒng)，星型接線，中性點能夠引出，柴油發(fā)動機自動控制器帶有總線通信接口，可以把發(fā)電機模擬量和數(shù)字量信號送人電廠DCS系統(tǒng)，電廠DCS系統(tǒng)可以通過總線對柴油發(fā)電機進行操作。

4、變壓器，保安變壓器、備用變壓器，變壓器選用SCB11型系列環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器，連接組別為Dyn11,

5、10kV開關(guān)柜選用KYN28A-12型中置式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，由于備用變壓器采用明備用的形式，變壓器的高壓進線真空斷路器帶快速自動重合閘功能，重合閘次數(shù)為一次，10KV開關(guān)柜由變電站微機型保護裝置進行連鎖及控制，遙信信號通過工業(yè)以太網(wǎng)送人電廠DCS系統(tǒng)，電廠DCS系統(tǒng)完成對400V保安系統(tǒng)的連鎖和控制。

6、400V配電柜選用MNS抽屜柜，回路的開關(guān)量和模擬量信號通過硬接線的方式就近送人電廠DCS系統(tǒng)子站。400V保安系統(tǒng)由電廠DCS系統(tǒng)完成連鎖及控制。在發(fā)生廠用電失壓的情況下，電廠DCS系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的控制程序，自動分批投入保安系統(tǒng)的用電回路，減小對系統(tǒng)的沖擊。

7、400 0段母線低壓進線開關(guān)選用帶電連鎖的三電源自動切換開關(guān)。帶就地同期檢測裝置?？梢栽诂F(xiàn)場進行手動并聯(lián)合閘。電源自動切換開關(guān)帶總線通信接口，可以把現(xiàn)場模擬量和數(shù)字量信號送人DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)可以通過總線對電源自動切換開關(guān)進行操作，自動切換的連鎖由DCS和現(xiàn)場設(shè)備完成，為保證設(shè)備安全所有手動切換必須在現(xiàn)場就近操作，DCS上位機只有顯示，無操作界面，電源自動卻換由DCS后臺自動完成進行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠，提高了垃圾發(fā)電廠應(yīng)急保安電源的獨立性和穩(wěn)定性，減少了從外部電網(wǎng)搭設(shè)專用獨立電源的費用。由于垃圾焚燒發(fā)電廠一般設(shè)置在遠離城市的農(nóng)村地區(qū)，如果單獨采用外部的10KV保安電源，這個電源的可靠性要求非常高，根據(jù)規(guī)范一般要采用多電源的環(huán)網(wǎng)供電方式。而鄉(xiāng)村的10KV電網(wǎng)一般采用單電源的開網(wǎng)供電方式，不能滿足電廠保安電源可靠性的要求。因此為滿足發(fā)電廠保安電源供電可靠性的要求，都要架設(shè)專用的保安電源回路到發(fā)電廠，10KV專線架設(shè)費用一般為30萬/Km左右，而且供電距離一般不超過15Km(超過15 Km就要選用35Kv及以上電壓等級進行供電)。按極限距離15Km計算，架設(shè)專線單線路的投資就要達到450萬元左右，加上對側(cè)供電局變電站出線間隔設(shè)備的投入將達到500萬元左右。如果采用本發(fā)明，10KV保安電源可以由附近的10KV線路（包括農(nóng)網(wǎng)線路）T接接入發(fā)電廠（可以不考慮電源的穩(wěn)定性）。線路長度一般不超過5Km,按極限距離5Km計算，線路架設(shè)費用為150萬左右，加上120萬左右的柴油發(fā)電機費用（柴油發(fā)電機組常用功率為1MW）,合計投資成本為270萬左右。而柴油發(fā)電機組作為備用保安電源，只有在全部外電失電后才啟動供電。這樣就節(jié)約了運營成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為廠用電失電保安電源系統(tǒng)切換流程圖：

圖3為外部電源失電保安電源系統(tǒng)切換流程圖；

圖4為10KV保安電源恢復(fù)而廠用電失壓的保安電源系統(tǒng)切換流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用材料或設(shè)備未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

如圖1所示，生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)， 10KV 0母線通過開關(guān)QF01接10KV保安電源；10KV 0母線依次通過開關(guān)QF02、保安變壓器AT0、開關(guān)QF013接400V 0母線；

保安柴油發(fā)電機組通過開關(guān)QF014、QF012接400V 0母線；

10KV Ⅱ母線依次通過開關(guān)QF22、備用變壓器AT5、開關(guān)QF011接400V 0母線；

10KV 0母線上還接有0母線PT；10KV保安電源還接有計量PT。

實施例1

如圖2所示，一種上述生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)的控制方法，具體是：

當(dāng)廠用電壓監(jiān)測結(jié)果為失壓時，首先跳開斷路器QF22、QF011，接著合斷路器QF02、QF013；

DCS 系統(tǒng)按照負荷重要程度，分批投入交流保安負荷，之后DCS運行安全停機程序進行安全停機；

接著對10KV Ⅱ母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF22；

斷路器QF011同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF011；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011可以合上時，合上斷路器QF011；

之后，跳斷路器QF013、QF02，DCS切換保安負荷為廠用電源，發(fā)電機組正常啟動，同時廠用電壓持續(xù)監(jiān)測，當(dāng)廠用電壓監(jiān)測結(jié)果為合格時，繼續(xù)監(jiān)測。

實施例2

如圖3所示，一種上述生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)的控制方法，具體是：

當(dāng)外部電源電壓監(jiān)測為失壓時，首先跳開斷路器QF22、QF011，接著啟動保安柴油發(fā)電機組完成后，合斷路器QF012；

DCS 系統(tǒng)按照負荷重要程度，分批投入交流保安負荷，之后DCS運行安全停機程序進行安全停機；

接著對10KV Ⅱ母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF22；

斷路器QF011同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF011；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011可以合上時，合上斷路器QF011；

之后，跳斷路器QF012，DCS切換保安負荷為廠用電源，發(fā)電機組正常啟動，同時外部電源持續(xù)監(jiān)測，當(dāng)外部電源監(jiān)測結(jié)果為合格時，繼續(xù)監(jiān)測。

實施例3

如圖4所示，一種上述生活垃圾發(fā)電廠低壓應(yīng)急保安電源系統(tǒng)的控制方法，具體是：

當(dāng)10KV保安電源恢復(fù)，而廠用電失壓時，首先對10KV 0母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測；當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF02；

斷路器QF013同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF013不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF013；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF013可以合上時，合上斷路器QF013，之后，跳斷路器QF012；

接著對10KV Ⅱ母線電壓監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為失壓時，繼續(xù)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果為合格時，合斷路器QF22；

斷路器QF011同期監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011不可以合上時，繼續(xù)監(jiān)測斷路器QF011；當(dāng)監(jiān)測斷路器QF011可以合上時，合上斷路器QF011；

之后，跳斷路器QF013、QF02，DCS切換保安負荷為廠用電源，發(fā)電機組正常啟動。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。