应急柴油发电机组及其辅助系统的运行

□李金国

【内容摘要】本文在介绍应急柴油发电机组及其辅助系统的工作原理的基础上，探讨柴油发电机组的启停控制逻辑及其在不同

工况下的运行方式。分析故障情况下对柴油发电机组的影响以及检修时的钥匙联锁。以期对其运行进行一个全

面的总结。

【关键词】柴油发电机组；钥匙联锁；故障分析【作者单位】李金国，中核核电运行管理有限公司

用于四台柴油发电机组构成了厂区内部应急中压电源，核电站机组的每台柴油机组有能力供给所需要的中压辅助设备用电，以确保反应堆停堆，并且防止由于正常的外部电源系统失电而导致重要设备的损坏。

一、柴油发电机组及其辅助系统的组成

秦二厂的应急柴油机为德国MTU公司生产的20V956TB33型直喷式四冲程柴油机，共有20个气缸，呈60°V型分布，内循环和外循环均采用水冷方式，两级涡轮增压，耗油量233g/kWh，额定转速1500rpm，额定功率5720kW。瞬态负荷响应能力为10%额定负荷。主要包含：进排气系统、冷却水系统、燃油系统、润滑油系统、启动压空系统、发电机系统、柴油机厂房通风系统及柴油机厂房消防系统。

二、技术规格要求

在应急启动模式下，柴油机在接到启动命令后10s内达到额定转速与额定电压，并且能够按照设定的带载程序自动带载。

在带载过程中：一是频率不得低于95%额定值（47.5HZ）；二是电压不得低于75%额定值（4725V）；三是在每个带载步序的40%时间内（2s）频率必须恢复到额定频率的98%（49HZ），电压必须恢复到额定电压的90%（5670V）。

如果在带载步序中容量最大的单个电动机没有带载，可以在后续的带载程序中或者带载程序完成后重新带载。在甩全部负荷过程中，发电机转速不得超过超速保护设定值与额定转速差值的75%。发电机可以在1.5倍额定电流下过负荷运行30s，或者在温升允许范围内每24小时可在110%负荷下连续运行2小时。

三、柴油发电机组的运行方式

（一）备用。在电站正常运行期间，柴油发电机组一直处于热备用运行，预润滑和预热系统保持柴油发电机组在暖机状态。良好的启动条件使得柴油机在收到启动信号后能在规定的时间内达到满负荷运行。

（二）试验模式。为了验证应急柴油发电机的工作性能，保证柴油机组良好的备用性能和工作状况，针对柴油发电机的试验有以下几个：一是应急柴油发电机的低负荷性能试验PTLHP/Q001，A、B列隔半个月进行。二是柴周期为一个月，油发电机组满负荷运行性能试验PTLHP/Q002，通常是一个

换料周期进行一次。三是在高压出线开关GEW011JA和

012JA断开时的停堆状态下，执行厂用电运行情况下的柴油发电机组启动情况检查PTLHP/LHQ003，柴油发电机组空载运行只是为了试验或维修的目的而进行的启动和停止操作。该试验周期为每年一次或至少在每次换料大修时做一次。四是为了核对柴油发电机组压缩空气启动系统的压缩机是否能在设定压力自动启动，维持空气启动罐的正常压力，所以在日常运行中以一个月为周期（正常情况下该试验应在PTLHP/Q001之前3天内执行），执行柴油发电机组压缩空气启动系统试验PTLHP/LHQ004，同时也检查空气压缩机的各项运行参数正常。五是核对安注、安喷信号发出后柴油发电机是否接到启动信号的PTＲPA/B013/030试验，该试验只验证信号回路，柴油发电机并不启动，周期为两个

A、B列隔月进行。需要注意的是在进行试验时，421AＲ月，

上的试验开关013CC必须置于安注安喷试验模式，否则会造成柴油发电机的误启动。六是核对LGC/D母线低电压延时0.9s信号发出后柴油机启动的PTLGC/D001，在配电盘LGC/D电源慢切换过程中发出上述信号，柴油机启动，但不会导致应急母线LHA/B发生电源切换。

（三）柴油机的启动和停运。柴油机的启动可简单分为应急启动和手动启动。与柴油机启停有关的转速信号及动作有：S＞1725rpm超速1：停运EDG；S＞350rpm点火转速：EDG启动成功，停运预热回路、预润滑回路、发电机电加热器；S＞1730rpm超速2：停运EDG；S＜90rpm停运转速：启动预热回路、预润滑回路、发电机电加热器；S＞1400rpm正常转速：投入励磁。

柴油发电机组的应急启动和运行是指在设计基准事故发生和/或失去厂外电源时，柴油发电机组将会收到来自反应堆保护系统或6.0kV应急厂用配电系统发出的启动信号，以及从收到启动信号和加载负荷达到稳定运行的过程。LHB母线电压低（≤0.8Un）柴油机应急启动信号：LHA、

LGD母线电压低（≤0.7Un）延时0.9S；带厂延时0.9S；LGC、

LHB母线电压低（≤用电运行时（500KV开关断开）且LHA、

0.8Un）；安注信号；安全壳压力高高信号。

柴油机的手动启动方式有：一是主控操纵员通过主控室T20盘上的控制按钮013TO启动；二是用T20盘上用于控制

Industrial&ScienceTribune2019（18）2·37·

产业与科技论坛2019年第18卷第2期断路器002JA的开关LHA/LHB001TL直接启动柴油发电机

组；三是在应急停堆盘上，当“主控室/应急停堆盘”选择开关006CC打在“应急停堆盘”位置时，使用KPＲ盘上的LHA/

LHB101TL直接启动柴油发电机；四是通过柴油机厂房配电间里的控制柜420AＲ上面的就地控制选择开关006TL启动，

此时需将002CC选择在

“就地”。柴油机的停运可简单的分为：正常手动停机、柴油机保

护跳机和紧急手动停机。正常手动停运需主控操纵员在T20盘上按下停运允许按钮014TO之后，通过柴油机厂房电气间里的控制柜420AＲ上的006TL手动停运柴油机。

试验时柴油机机械原因的保护跳机信号：运动部件润滑油压低（2/3）；冷却水温度异常（HT与LT回路）；冷却水波动水箱液位低（HT与LT回路）；活塞冷却回路油压低；日用油箱液位低；润滑油温高；应急停运；超速保护（2/3）；气门传动机构润滑油压低。

在应急状态下仅超速保护和低压保护（2/3）以及紧急手动停运能使柴油机停机。紧急手动停机：一是通过420AＲ和421AＲ上紧急停机按钮001和003TO停运柴油机；二是通过

柴油机本体上300、

301VA的应急复位杆将供气阀关闭实现紧急停机。

四、柴油机检修时的注意事项

（一）柴油机检修时的钥匙联锁。柴油机相关的钥匙联锁，如图1所示，具体使用步骤如下：关闭248VA，取出7P，关闭249VA，取出8P；用7P和8P在001CV上置换处3P；将LHA002JA拉出，插入3P，可以合上地刀，然后取出4P；用4P在002CV上置换出5P和6P；用5P可以打开电压互感器柜柜门，用6P可以打开中性点接地柜柜门（5P和6P不能用于直接打开柜门，需用5P和6P上挂的钥匙打开锁，然后松开发电机两侧柜门上的螺丝才能将柜门取下）。

图1

柴油机钥匙联锁

（二）柴油机PLC控制屏的停运。对于扩建机组，进行应急柴油发电机组大修或者日常处理柴油机组故障需要将柴

油机组PLC控制柜（420AＲ）进行整体隔离时，要将PLC触摸屏安全关机后才能将整个柜子断电，否则极有可能造成触摸

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屏的损坏。其步骤如下：一是首先在触摸屏上点击小锁标

志；二是点击之后在屏幕上将会出现一个操作键盘，点击操作键盘上面的windows视窗键后出现和人们办公电脑一样的windows视窗，点击关机即可；三是当触摸屏安全关机之后，打开420AＲ前柜门，将触摸屏电脑上的电源开关置于0位置；这样就完成了PLC触摸屏的安全关机，之后可以进行整个控制柜的断电操作。四是反之，触摸屏的启动则只需要将触摸屏电脑上的电源开关置于I位置即可，电脑将会自动的完成开机，并自动载入柴油发电机组的控制界面。

此方法适用于扩建机组4台应急柴油发电机组的PLC控制柜的整个隔离操作。

五、故障分析

（一）失去380V交流电源LLG/LLW。LLG/LLW主要的负荷是柴油机的辅助设备，例如：预热水泵/电加热器、预润滑油泵、燃油输送泵、冷却风扇、压空机等。虽然此时柴油机仍然可以启动，但冷却水系统因冷却风扇不能运行而缺乏冷却，由此润滑油系统失去冷却，从而使柴油机本体上由冷却水冷却的部分及由润滑油润滑冷却的部分温度不可控上升。在非应急运行模式下，将因工艺参数超标而跳机，由于在停机惰转的过程中预润滑油泵无法投入运行，可能会造成柴油机组转动部件的磨损。

（二）失去110VDC直流电源。不直接影响柴油发电机的启动，但由于柴油机的辅助设备因失去控制电源而无法启动，故其后果与失去380V交流动力电源类似，柴油机无法长时间运行。

（三）失去48VDC直流电源001UP。这个电源供给电气厂房的继电装置，失去001UP将导致一切远方启动信号失效，只能通过就地控制柜进行控制。如果柴油机在运行中，由于允许停运信号014TO无法送出，将导致柴油机无法在就地用正常方式停机，只能使用紧急停运按钮或在柴油机本体上进行停机操作。

（四）失去24VDC直流电源LDG/LDW。此故障将导致启动先导阀250/251VA失电，柴油机的一切外部启动信号都将失效，调速器500UC失电将关闭柴油机本体上的油门，控制柜420/421AＲ失电，柴油机的就地控制信号也将全部失去。

六、结语

柴油发电机组作为厂内应急电源，对核电厂的安全起着至关重要的作用，在任何情况下，它的性能必须得到保证。运行人员尤其需要对其有个全面的认识，具备足够的相关知识。从人员巡检到定期试验，各个方面来保证柴油发电机组的可用性。

参考文献】1］王长东．柴油发电机系统手册［

Z］．中国核电工程有限公司，

2008，72］中核核电运行管理有限公司．秦二厂3、

4号机组M4培训教材［

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4号机组高级运行培训教材［

Z］．2014，3Industrial&ScienceTribune2019（18）2【［［［