摘要：工廠設(shè)計柴油發(fā)電機為黑啟動電源，當工廠由于某種原因失去電源，柴油發(fā)電機啟動供電后，后續(xù)的燃氣發(fā)動機才能啟動正常供電。針對單一啟動電源存在的不足，改進了黑啟動的流程，對燃氣發(fā)電機的燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)進行改造，并在失電時提供備用燃氣發(fā)電機的啟動信號。實現(xiàn)了黑啟動過程的全程自動控制，減少了人工操作的影響，縮短了啟動時間。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；黑啟動；優(yōu)化

加納天然氣處理廠是加納共和國建造的第一個天然氣處理廠。因加納國家電力供應(yīng)極其不穩(wěn),故工廠采用發(fā)電機組自發(fā)電生產(chǎn)。柴油發(fā)電機作為工廠的唯一黑啟動電源，如果不能正常啟動，則燃氣發(fā)電機由于得不到輔助電源，也無法啟動，導(dǎo)致工廠電力短時間內(nèi)無法得到恢復(fù)。一旦燃氣發(fā)電機由于故障停機，而此時柴油發(fā)電機又無法啟動，工廠就會失去電源，嚴重影響工廠正常生產(chǎn)。

1黑啟動過程存在的問題分析

一是柴油發(fā)電機作為全廠電力恢復(fù)的唯一供電設(shè)備，其設(shè)備可靠性完全決定了系統(tǒng)的可靠性，一旦柴油發(fā)電機處于保養(yǎng)階段或故障階段，全廠將失去啟動電源。

二是系統(tǒng)黑啟動時只有柴油發(fā)電機進行黑啟動，燃氣發(fā)電機無法參與黑啟動。現(xiàn)場有3臺燃氣發(fā)電機，燃氣發(fā)電機無法參與黑啟動，得不到合理的利用。

三是在整個黑啟動過程中，由于燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)的中斷，導(dǎo)致燃料氣的供應(yīng)恢復(fù)及燃氣發(fā)電機的啟動必須由手動來完成，這樣不但自動化控制程度不高，而且燃氣發(fā)電機在過程中啟動較慢，導(dǎo)致電力恢復(fù)時間較長。

2黑啟動方式的改進

針燃氣發(fā)電機黑啟動條件，需要對燃氣發(fā)電機的燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)進行改造，并在失電時提供備用燃氣發(fā)電機的啟動信號，使其滿足黑啟動要求。

2.1燃氣調(diào)壓撬控制盤供電線路改造燃氣調(diào)壓撬主要負責為燃氣發(fā)電機組提供燃料氣。

工藝上由脫乙烷塔頂氣或原料氣經(jīng)過調(diào)壓撬減壓后輸送到燃氣發(fā)電機。燃氣調(diào)壓撬由PLC控制盤控制，其電源在C段母線上，其進出口電磁閥在失電情況下會自動關(guān)閉。控制室內(nèi)有一臺ACUPS，系統(tǒng)功率9kw，此UPS負責SCADA系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)的供電。該UPS液晶顯示窗顯示使用容量0.23kVA，負荷率2%。燃氣調(diào)壓控制系統(tǒng)為PLC控制，系統(tǒng)需求功率非常小。若將燃氣調(diào)壓撬電源接入該UPS，當工廠停電后燃氣調(diào)壓系統(tǒng)保持供電，避免了電磁閥在在失電情況下會自動關(guān)閉，保證了燃氣發(fā)電機燃料氣的供應(yīng)。將3臺燃氣調(diào)壓撬控制盤電源由C母線轉(zhuǎn)接入ACUPS系統(tǒng)后，UPS液晶顯示窗顯示使用容量0.26kVA，負荷率3%，不會影響UPS的正常工作。

2.2改進燃氣發(fā)電機的控制邏輯

如果全網(wǎng)失電情況下，母線上的低電壓檢測繼電器將會得到失電信號，三個母線上的低電壓檢測繼電器如果同時檢測到電壓丟失，則發(fā)電機控制系統(tǒng)會自動輸出啟動信號去啟動柴油發(fā)電機。所以可以用觸發(fā)柴油發(fā)電機運行的信號來觸發(fā)備用燃氣發(fā)電機組啟動。當燃氣發(fā)電機處于備用模式下，即發(fā)電機本地控制盤在自動位置，室內(nèi)控制柜選擇開關(guān)在“standby”位置時，只要提供發(fā)電機控制系統(tǒng)一個外部控制信號，即備用發(fā)電機就會啟動，并按照設(shè)定的程序進行自動合閘向電網(wǎng)供電。改進后的燃氣發(fā)電機組控制邏輯實現(xiàn)了備用發(fā)電機自動啟動并網(wǎng)的全過程自動化。

3 結(jié)語

改進前只有1臺柴油發(fā)電機可進行黑啟動，改進后1臺柴油發(fā)電機和3臺燃氣發(fā)電機均可進行黑啟動，4臺發(fā)電機均損壞的概率非常低，因此黑啟動的可靠性大大提高。同時，由于改進了發(fā)電機組的控制邏輯，使得燃氣發(fā)電機可自動啟動，因此在電力恢復(fù)時間上有著顯著的優(yōu)勢。改造前正常電力中斷時間最少需要260s，改造后的黑啟動系統(tǒng)則可以在170s完成電力系統(tǒng)的恢復(fù)。電力中斷時間縮短了90s。通過合理的修改燃氣發(fā)電機啟動運行方式，為燃氣發(fā)電機在黑網(wǎng)情況下創(chuàng)造了啟動條件，因燃氣發(fā)電機具有能夠快速啟動、寬幅加載和靈敏響應(yīng)的特點，因此利用燃氣發(fā)電機做為黑啟動電源有著獨特的優(yōu)勢。

作者：李彩紅 張濤 姚伯富      單位：中原油田分公司天然氣處理廠