核电柴油机应急系统方案.docx

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核电柴油机应急系统方案

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陕西柴油机重工有限公司

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V1.0

1.总则

本供货技术规格书规定了福清核电站5、6号堆应急柴油发电机组用电气柜在设

计、制造、试验、性能、文件、交货、油漆防护和包装等方面最低限度的技术要求。

2.参考标准和规范

●

HAF003

核电厂质量保证分级安全规定

●

HAD003/01-09

核安全导则

●

HAD101/13

核电厂应急动力系统

●

RCC-E2005

压水堆核电站核岛电气设计和建造规则

●

EJ/T625-2004

核电厂备用电源用柴油发电机组准则

●

IEEE387-1995

核电站备用电源用柴油发电机组标准准则

●

ISO9001

质量管理体系要求

●

ISO3046-2002

往复式内燃机－性能

●

ISO8528

往复式内燃机－交流发电机组

●

IEC60060

高压试验技术

●

IEC60185

电流互感器

●

IEC60186

电压互感器

●

IEC62271-200

额定电压1KV以上52KV以下的交流金属封闭开关设备和控制设备

●

IEC60068-2004

环境试验

●

IEC60439-1

低压开关柜和控制柜组件的型式试验

●

IEC60947-2007

低压开关柜和控制柜组件的型式试验

●

IEC60255

电气继电器

3.使用环境

⏹电气间室内温度:

5～35℃

⏹相对湿度:

0％～70％

4.电源条件

交流电源:

380V和220V;

直流电源:

220V、110V和48V;

5.电气设备分级

电气设备分级如下:

设备名称

安全级

抗震等级

IK等级

质保等级

防护等级

速度控制柜

N1E

NC

IK05

QA1

IP31

发电机控制柜

N1E

NC

IK05

QA1

IP31

就地控制柜

N1E

NC

IK05

QA1

IP31

电压互感器柜

N1E

NC

IK05

QA1

IP31

6.方案概述

6.1控制系统功能描述

6.1.1LEAP（柴油发电机组控制系统）的主要功能如下:

Ø柴油机保护和监测；

Ø发电机保护和监测

Ø柴油机的启动和停止的顺序控制；

Ø手动和自动同期；

Ø功率计算和功率控制；

Ø柴油机转速控制；

Ø发电机励磁，调压及无功测量；

Ø就地/远程控制和监测、以及和电厂控制系统PLC（DCS/OVATION）实现数据传输；

6.1.2HVP（高压测量柜）的主要功能如下:

三相电压采集及为监测、保护、励磁和同期功能模块提供电压信号;

6.1.3发电机组监测和显示系统

采用一套15寸触摸屏，其布置在LEAP控制柜门上。

它通过安装在LEAP柜内的以太网接口和LEAPPLC相连接。

供给PLC及HMI的AC230V电源由安装在LEAP中的UPS提供。

该HMI允许操作者实时、在线监测柴油机及发电机的运行工况，同时可为操作或维护人员进行系统故障诊断提供数据及状态显示支持。

6.2柴油发电机组综合控制系统方框图

以下是柴油机发电机组综合控制系统的内部功能方框图:

图1柴油发电机组综合控制系统图

6.3LEAP（柴油发电机组控制系统）控制柜设备组成介绍

6.3.1LEAP概述:

控制柜采用3mm厚钢材组成。

柜体将按照工业控制柜通行标准制造。

总体尺寸:

3200（宽）x800（深）x2000（高）

底座：

100mm,使整体高度变为2100mm

开门方式:

前后开门

进线方式:

底部进线

颜色:

待定

IP等级:

IP31

IK等级:

IK05

工作温度:

0-40度

工作湿度:

0-95%无冷凝

6.3.2LEAP低压控制柜门上安装的主要设备:

1）指针示仪表；

2）柴油机转速表；

3）高温水进机压力表；

4）润滑油进口压力表；

5）有功功率表；

6）功率因数表；

7）励磁电流表；

8）励磁电压表；

9）双电压（母排/发电机）;

10）双频率（母排/发电机）;

11）同期装置:

LED指示灯;

同期表；

12）多功能数字指示表:

适用于3相3线不平衡系统；

发电机电气参数显示，包瞬时值和计量值和PLC采用Modbus的数据采集

13）控制模式开关

控制面板关闭/手动/就地/远程（带钥匙）

同步模式关/手动/自动[人机界面]（带钥匙）

励磁关/开

14）控制开关模块:

转速减小/增加

功率减小/增加

电压减小/增加

功率因数减小/增加

同期装置OFF/发电机/市电1/市电2

检查同步越控关闭/开启（带钥匙）

15）指示灯断路器开/关

16）按钮柴油机启动停止

17）按钮断路器合闸分闸

18）急停按钮

19）蜂鸣报警器

20）发电机综合保护继电器（SEL-300G）:

Ø扩展I/O板；

Øb、输入/输出：

SEL-300G自带6输入，8输出＋扩展板上的8输入，12输出；

Øc、220VDC供电；

Ød、面板安装；

Øe、保护功能：

87，51V，32，810/U，27/59，40，59N，46，24，60；

Øf、通过Modbus和PLC通讯

Øg、保护端子和插头供继电器测试用

6.3.3柜内主要设备

1）PLC系统:

AB或西门子PLC系统

DC24V电源；

ModBus模块:

和多功能指示器和保护继电器相接；

2）非网管型交换机

3）转速开关模块1，其功能如下:

Ø超速停机保护数字量输出；

Ø发动机运行数字量输出；

Ø模拟量输出给转速表/PLC监测；

Ø可进行多级转速开关输出（门限20%/30%80%）;

4）转速开关模块2，其功能如下:

Ø超速停机保护数字量输出；

Ø模拟量输出给PLC监测；

5）电子急停模块，其功能如下:

Ø用于超速*2，紧急停机及电气保护；

Ø每个通道电锁存继电器；

Ø故障继电器断开；

Ø复位信号通过PLC输出；

6）主分闸急停继电器，其功能如下:

Ø驱动停止电磁阀；

Ø分断主断路器；

Ø向调速器发停车信号；

Ø传输信号给PLC;

Ø可被任何一个电子急停模块触发；

Ø可被PLC输出信号触发（PLC的紧急停机）;

Ø故障时继电器断开；

7）数字式发电机功率管理及柴油机转速控制器:

Ø海茵茨曼DGM-02控制器

Ø使用于3相3线不平衡系统

Ø24VDC供电电源

Ø柴油机转速控制

Ø输出控制RE2231执行

Ø发电机负荷控制

Ø发电机自动同步

Ø有功功率和功率因数4－20mA输出信号

8）转速传感器切换继电器

Ø为柴油机转速信号使用；

Ø转速信号2选1送DGM;

9）执行器驱动转换模块；

将DGM的0-20mA的信号转换为0－1A的信号以适应2231执行器

10）励磁控制系统安装盘:

Ø基于巴斯勒DES200数字式励磁调节器；

Ø在预装接线板上完成

Ø24V直流控制电压，在额定32V/63V/125V电压等级输入时额定输出15ADC

Ø包括双调节器

Ø冗余的DES200之间能够自动跟踪

Ø当主通道AVR失效时会自动切换到备用AVR

Ø电压检测丢失时会自动切换到FCR模式（手动励磁电流控制）

Ø可在AVR各种运行模式下及AVR之间转换

Ø4种运行模式、自动电压调节、励磁电流调节、无功控制、功率因数控制保护功能：

磁场过电压保护、磁场过电流保护、旋转二级管故障检测、发电机低电压保护、发电机过电压保护、检测丢失；

ØAVR看门狗

Ø限制功能：

励磁限制、定子电流限制、伏赫比限制；

11）现场总线节点1:

Ø总线耦合器

Ø12x2通道热电偶输入单元

Ø用于排气和涡轮增压器温度监测

12）现场总线节点2:

Ø总线耦合器

Ø10x2通道mA信号输入

Ø用于柴油机转速和压力监测

Ø用于从DGM采集来的发电机组功率和功率因数

Ø1x2通道mA信号输出

Ø用于功率控制设定

13）现场总线节点3:

Ø总线耦合器

Ø8×2通道热电阻输入

Ø用于柴油机温度监测

Ø用于发电机绕组和轴承稳定监测

14）现场总线节点4:

Ø总线耦合器

Ø10×2通道数字输入

Ø10×2通道继电器输出

用于OvationDCS系统/PLS接口

15）现场总线节点5:

Ø总线耦合器

Ø40×2通道数字输入

Ø10×2通道继电器输出

用于柴油机辅助系统控制和监测

16）其它低压电气元件;

7.系统主要功能介绍

7.1柴油机启动和停止

在通常情况下，柴油机启动会由PLC控制并允许多次启动尝试。

尝试启动的次数、启动时间和其它细节可通过柴油机的人机界面HMI调整。

在本地控制模式下，柴油机启动通过按位于LEAP上的启动按钮实现。

在远程控制模式下，柴油机启动将由客户的OvationDCS系统/PLS系统启动，或由于电网失电后自动启动。

该柴油机配备两个转速传感器。

这两个独立的转速信号将通过一个切换继电器和HeinzmannDGM单元相连。

这些继电器由PLC输出控制，并且在每次启动柴油机时，PLC会控制切换继电器切换至另一转速传感器，这样就使两个转速传感器能够交替工作。

柴油机停机控制将视当前是由本地还是远程控制模式决定。

当发电机和主供电并网运行时，柴油机只有在发电机所带的负荷全部卸掉、解列后才允许停机。

负载控制是海茵茨曼DGM单元的一个功能。

另一方面，控制模式中的“本地手动操作模式”允许操作者在PLC无法运行的情况下手动启动柴油机。

这种模式仅用于紧急情况。

只有在电子急停模块起效时才能激活该模式。

该模式下将由操作者负责确保柴油机的辅助设备处于正常的启动/停止状态。

按下启动按钮后将直接驱动柴油机的启动电机，按下停机按钮后将停机电磁阀得电。

只有当机械调速器起效时才允许本地手动模式操作。

如果PLC正常运行时，这种模式将被禁止。

7.2急停保护

下面的紧急停车通道将由电锁存继电器提供（闭合正常）：

超速－由调速器和转速开关模块驱动；

紧急停车－由本地和远程紧急停车按钮控制

电气保护－由开关保护继电器驱动；

所有其它的关机条件都需要通过PLC的模拟量监测（如：

润滑油压力、润滑油温度、缸套水温，发电机定子绕组温度、发电机轴承温度）。

任何急停条件都会使主分闸急停继电器失电。

当PLC监测到急停条件时会输出开关量信号（紧急停车）使主分闸急停继电器执行急停操作。

主分闸继电器将通过向海茵茨曼DGM，停机启动活塞电磁阀及紧急停车吹油电磁阀发停车信号来实现紧急停机。

同时主分闸急停继电器将向主断路器发一个分闸命令并且通过PLC/HMI发出报警。

7.3手动同步

在发电机断路器及两个主电网断路器之间可实现手动同步。

LEAP中的开关将负责选择那个主电网断路器进行同步。

此开关的操作将确保正确的母线电压接入到LEAP中的设备上。

发电机的频率和电压调整将通过LEAP上的开关手动操作。

当同步时，根据同步表指示，按下合闸按钮将发出合闸信号以闭合相应的断路器。

同步检查是同步表内置功能。

7.4自动同步

在发电机断路器及两个主电网断路器之间可实现自动同步。

发电机断路器的同步在发电机机组测试模式下或者是其中一条主电网恢复供电时才会使用。

PLC控制和监测自动同步序列，并确保正确的电网电压连接的自动同步器。

自动同步功能将由海茵茨曼DGM执行。

合闸指令将从海茵茨曼DGM直接输出。

7.5发电机负荷控制

该功能是发电机组和主电网并网测试模式时要求的。

在发电机组并网运行情况下，发电机所带负荷是由海茵茨曼DGM控制。

功率设定值是通过LEAP的人机界面设定，并通过PLC转成一个4－20mA信号送给海茵茨曼DGM。

当发电机组测试结束后，分闸前海茵茨曼DGM将控制减少发电机组所带负载直到要求值。

当发电机不和主电网并网运行时，调速系统将进入横转速控制模式。

7.6励磁控制

当发电机和主电网并联运行时，功率因数控制将自动起用。

当没有和主电网并网，AVR将运行在电压控制模式。

操作模式将被显示在人机界面中。

功率因数或电压将通过LEAP上的升/降开关进行调节。

励磁控制系统是一个冗余设计的两通道AVR。

工作时一个AVR失效时，会自动切换到另一个，无需停机，荣誉的AVR之间能够自动跟踪。

7.7人机界面功能

7.7.1柴油机界面功能

Ø柴油机P&I动画图示；

Ø柴油机连锁显示；

Ø报警和停机列表；

Ø历史报警和模拟量曲线；

Ø启动润滑油预供泵间歇式命令；

Ø启动，停机，后冷却序列显示；

Ø设定点调整－密码保护；

Ø手动试车/测试PLC的输出通道。

包括辅助电机的启动和对柴油机电磁阀的操作。

7.7.2发电机界面功能

电气SLD和电气参数显示，包括：

Ø3×相电压

Ø3×相电流

Ø有功功率

Ø视在功率

Ø功率因数

Ø频率

Ø有功电能

Ø无功电能

Ø发电机组测试初始化；

Ø主电网恢复初始化；

Ø报警和急停列表；

Ø报警和急停的接受及复位；

Ø设定点调整－密码保护；

Ø历史报警和模拟量曲线;

8.供货范围

第五台机供货设备为1套柴油发电机组成套装置。

主要电气设备包括:

1面速度控制柜；

1面发电机控制柜；

1面就地控制柜：

含PLC控制器、HMI及相应控制软件；

1面电压互感器柜：

钥匙连锁装置；

备件；

专用工具；

安装调试等；

供货边界:

由供货商提供

不由供货商提供

对外部电力和控制接口

柜内端子排、专用电缆、连接螺栓

端接螺栓、端接、桥架及电缆

供货范围内电气设备之间

柜内和设备接线箱内端子排、专用电缆、电缆锁紧头、柜内电缆支撑、连接螺栓

端接螺栓、端接、桥架及电缆、端接桥架

电气设备安装

公共底座

地脚螺栓、预埋件、调整垫片（如需）