6kV廠(chǎng)用電快切二次回路改進(jìn)

謝勇 段周朝 譚富娟

（華能玉環(huán)電廠(chǎng)，浙江 玉環(huán) 317604）

1 引言

對(duì)于大型的火力發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，廠(chǎng)用電系統(tǒng)的安全可靠性對(duì)整個(gè)電廠(chǎng)乃至系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的影響。廠(chǎng)用電的快速切換回路則是整個(gè)廠(chǎng)用電系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。廠(chǎng)用電快速切換的安全可靠性是減少高備變過(guò)載及停機(jī)停爐事故的重要保證。國(guó)內(nèi)的電廠(chǎng)因廠(chǎng)用電切換失敗或備變過(guò)載造成廠(chǎng)用電失去的事例也屢見(jiàn)不鮮。

2 玉環(huán)電廠(chǎng)廠(chǎng)用電系統(tǒng)概況

華能玉環(huán)電廠(chǎng)目前有四臺(tái)1000MW超超臨界發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電機(jī)與主變之間設(shè)有斷路器，主變低壓側(cè)接有二臺(tái)容量為68/34/34MVA的高壓廠(chǎng)用分裂變?yōu)?kV廠(chǎng)用電系統(tǒng)提供電源，每臺(tái)高廠(chǎng)變帶兩段6kV工作段母線(xiàn)。按單機(jī)容量達(dá)600MW及以上時(shí)，一般兩臺(tái)機(jī)組設(shè)一個(gè)高壓起動(dòng)/備用電源設(shè)計(jì)要求。在工程設(shè)計(jì)中，玉環(huán)電廠(chǎng)最初規(guī)劃四臺(tái)1000MW 機(jī)組的起動(dòng)/備用電源由兩臺(tái)較小容量的起動(dòng)/備用變壓器組成，以滿(mǎn)足一臺(tái)高壓廠(chǎng)用起動(dòng)/備用變壓器檢修時(shí)，另一臺(tái)起動(dòng)/備用變壓器仍能滿(mǎn)足機(jī)組起停的要求。但最終考慮發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器，在主變不停運(yùn)時(shí)可以將主變壓器作為降壓變壓器倒送廠(chǎng)用電，因而可以減少高壓廠(chǎng)用備用變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。一方面使廠(chǎng)用電系統(tǒng)接線(xiàn)及布置簡(jiǎn)單清晰，另一方面可以節(jié)省備用變壓器在熱備用方式下的空載電能損耗。其接線(xiàn)圖如圖1所示。

圖1 高備變及6kV廠(chǎng)用電接線(xiàn)圖

當(dāng)發(fā)電機(jī)裝設(shè)出口斷路器后，備用變壓器主要有兩種用途：一種是在高壓廠(chǎng)用變壓器檢修時(shí)作為其備用電源，或者在任一段高壓廠(chǎng)用母線(xiàn)工作進(jìn)線(xiàn)電源開(kāi)關(guān)誤跳時(shí)為廠(chǎng)用母線(xiàn)提供備用電源，同時(shí)在主變壓器或高壓廠(chǎng)用工作變壓器內(nèi)部故障導(dǎo)致主變壓器高壓側(cè)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)時(shí)作為停機(jī)電源。綜合以上的原因，玉環(huán)電廠(chǎng)只設(shè)置一臺(tái)高備變，容量等同于一臺(tái)高廠(chǎng)變。但是在隨后的投產(chǎn)運(yùn)行中，因高廠(chǎng)變有8臺(tái)，所帶的廠(chǎng)用負(fù)荷較多，6kV工作段母線(xiàn)共有16段，而原先設(shè)計(jì)的快切回路，只要有工作段母線(xiàn)失壓或工作段開(kāi)關(guān)跳閘及保護(hù)起動(dòng)等情況，各段的備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)就會(huì)合上，改由高備變來(lái)帶各段的廠(chǎng)用負(fù)荷，從而極易造成高備變過(guò)負(fù)荷，危及高備變及機(jī)組廠(chǎng)用電的安全可靠運(yùn)行。

3 改動(dòng)之前的快切起動(dòng)回路

玉環(huán)電廠(chǎng)四臺(tái)機(jī)組選用的是南京東大金智電氣自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的MFC2000-2微機(jī)廠(chǎng)用電快速切換裝置，一臺(tái)機(jī)組四段6kV母線(xiàn)（1A1、1A2、1B1、1B2）裝配四臺(tái)快切裝置，廠(chǎng)用電源的切換方式包括正常手動(dòng)切換、事故自動(dòng)切換及不正常情況自動(dòng)切換三種方式。我們以#1機(jī)1A1段快切事故自動(dòng)切換起動(dòng)回路為例（其他母線(xiàn)段只是保護(hù)起動(dòng)信號(hào)及壓板名稱(chēng)不同），快切起動(dòng)回路如圖2所示。

圖2 改進(jìn)前的快切起動(dòng)回路圖

在圖2中，K11為發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作跳主變高壓側(cè)出口中間的重動(dòng)繼電器接點(diǎn)，14GLP是起動(dòng)快切的投切壓板。由圖我們可以看出，由于沒(méi)有相應(yīng)的閉鎖快切的措施，在一臺(tái)機(jī)組如＃1機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，高備變已帶上四段工作母線(xiàn)的停機(jī)負(fù)荷運(yùn)行。其他機(jī)組只要有保護(hù)起動(dòng)信號(hào)或者工作段進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)偷跳的情況發(fā)生，就會(huì)有四段以上的工作母線(xiàn)的負(fù)荷由高備變提供。特別是在四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，發(fā)生兩臺(tái)機(jī)組及以上的機(jī)組跳閘故障進(jìn)行事故切換時(shí)，將會(huì)使高備變帶上8段及以上的廠(chǎng)用事故負(fù)荷，尤其是廠(chǎng)用電切換時(shí)的沖擊電流，輕者會(huì)造成備變過(guò)負(fù)荷跳閘廠(chǎng)用電失電，重者會(huì)損壞高備變?cè)斐奢^大的經(jīng)濟(jì)損失。

4 增設(shè)的快切起動(dòng)/閉鎖回路簡(jiǎn)析

針對(duì)上述快切起動(dòng)回路存在的問(wèn)題，為了防止超過(guò)4段6kV工作母線(xiàn)負(fù)荷切至高備變，導(dǎo)致高備變過(guò)負(fù)荷。玉環(huán)電廠(chǎng)對(duì)回路進(jìn)行了改進(jìn)與完善。在四臺(tái)機(jī)的發(fā)變組C30非電量保護(hù)G屏上設(shè)計(jì)了快切起動(dòng)互為閉鎖回路，在原先的每臺(tái)機(jī)組起動(dòng)快切回路并接一路經(jīng)閉鎖的起動(dòng)回路。最多只允許同時(shí)有4段6kV工作母線(xiàn)切至高備變接帶。以1號(hào)機(jī)組為例，發(fā)變組C30非電量保護(hù)G屏上加裝了4只起動(dòng)/閉鎖1A1、1A2、1B1、1B2段快切繼電器，解除其余3臺(tái)機(jī)組相應(yīng)工作段進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的閉鎖壓板12塊，閉鎖本機(jī)組的四段母線(xiàn)快切壓板4塊。各段母線(xiàn)以1A1段為例（其他3段母線(xiàn)與1A1段回路相似，只是命名編號(hào)改變。），改進(jìn)后的回路具體分析如下：

4.1 1A1段起動(dòng)回路

在保留原先的快切起動(dòng)方式1的基礎(chǔ)上，并接一路經(jīng)1A1快切起動(dòng)/閉鎖繼電器20GJ常開(kāi)接點(diǎn)的快切起動(dòng)方式2回路，回路改進(jìn)如圖3所示。圖3中，經(jīng)14GLP壓板控制的為快切起動(dòng)方式1，有起動(dòng)快切信號(hào)發(fā)出時(shí)，直接出口起動(dòng)該段的快切裝置。經(jīng)15GLP壓板控制的為為快切起動(dòng)方式2，只有在起動(dòng)快切信號(hào)發(fā)出及常開(kāi)接點(diǎn)20GJ閉合后，才能出口起動(dòng)快切裝置。通過(guò)對(duì)兩種快切起動(dòng)方式的操作及配合，使快切起動(dòng)回路更加靈活方便。確保了在廠(chǎng)用電切換時(shí)，高備變不會(huì)過(guò)載的前體下，仍然可以通過(guò)切換方式的改變，保證帶較重要的廠(chǎng)用公用負(fù)荷的工作段母線(xiàn)具有備用電源。玉環(huán)電廠(chǎng)的高備變過(guò)負(fù)荷能力考慮在繞組溫度不超過(guò)140℃時(shí)，過(guò)電流20%持續(xù)時(shí)間480min，過(guò)電流60%持續(xù)時(shí)間45min，過(guò)電流 200%持續(xù)時(shí)間10min，同時(shí)驗(yàn)證高備變一分支在已帶一段6kV母線(xiàn)負(fù)荷的情況下，另一段6kV母線(xiàn)又快切至高備變同一分支負(fù)荷自起動(dòng)時(shí)6kV母線(xiàn)電壓的殘壓狀況，高備變最多能同時(shí)帶8段母線(xiàn)運(yùn)行。

圖3 改進(jìn)后的快切起動(dòng)回路圖

4.2 1A1段快切閉鎖及解除閉鎖回路

在快切起動(dòng)方式2投入時(shí)，為切實(shí)保證四臺(tái)機(jī)組中任一臺(tái)有任一段6kV工作母線(xiàn)段切至高備變接帶后，其他三臺(tái)機(jī)組的同名6kV工作母線(xiàn)就不能再進(jìn)行切換，以防止高備變過(guò)負(fù)荷。同時(shí)考慮到備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)檢修或冷備用狀態(tài)，滿(mǎn)足兩臺(tái)以上的機(jī)組停機(jī)廠(chǎng)用電負(fù)荷由備用電源接帶的運(yùn)行方式需求。加設(shè)了快切閉鎖及解除閉鎖回路，回路圖如圖4。

圖4 1A1段快切閉鎖及閉鎖解除回路圖

圖4中，4A1、3A1、2A1三個(gè)常閉接點(diǎn)分別是4號(hào)機(jī)、3號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)6kV工作母線(xiàn)4A1、3A1、2A1段備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的位置反饋接點(diǎn)（其他機(jī)組中分別為除本身機(jī)組外的三個(gè)同名備用進(jìn)線(xiàn)段位置接點(diǎn)，例如2號(hào)機(jī)則為4A1、3A1、1A1）。正常運(yùn)行狀況下，三個(gè)常閉接點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，20GJ繼電器長(zhǎng)期勵(lì)磁，常開(kāi)接點(diǎn) 20GJ閉合，快切起動(dòng)方式 2出口回路接通（圖3），一有快切起動(dòng)信號(hào)，廠(chǎng)用電即進(jìn)行切換。當(dāng)某個(gè)備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)如4A1合上后，其常閉接點(diǎn)打開(kāi)，20GJ繼電器即失磁?；芈分谐ｉ_(kāi)接點(diǎn)20GJ打開(kāi)，將起動(dòng)快切起動(dòng)方式2出口回路閉鎖；同時(shí)其常閉接點(diǎn)20GJ閉合，經(jīng)71GLP送至1A1（2A1、3A1）段快切裝置將其閉鎖。通過(guò)上述回路從而實(shí)現(xiàn)1A1-2A1-3A1-4A1四段間互為閉鎖，即任意一段切至高備變后閉鎖其他三段快切回路，1A2-2A2-3A2-4A2四段、1B1-2B1-3B1-4B1四段、1B2-2B2-3B2-4B2四段間也是同樣。61GLP、62GLP、63GLP為解除閉鎖壓板，通過(guò)投退“解除閉鎖壓板”可以控制該閉鎖回路的投入、退出。但當(dāng)某臺(tái)機(jī)停運(yùn)后主變或高廠(chǎng)變需檢修時(shí)，該機(jī)組廠(chǎng)用電倒至高備變供電，因停運(yùn)機(jī)組負(fù)荷很低，不影響其他運(yùn)行機(jī)組廠(chǎng)用電切換至高備變，此時(shí)通過(guò)投入“解除閉鎖壓板”將該機(jī)組6kV工作母線(xiàn)對(duì)其他機(jī)組快切回路的閉鎖解除，反之，如4A1、3A1、2A1段備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)均沒(méi)有合上，或者投入解除閉鎖壓板61GLP、62GLP、63GLP將其短接，20GJ繼電器即有電，常開(kāi)接點(diǎn)20GJ閉合，經(jīng)閉鎖接點(diǎn)起動(dòng)快切回路（15GLP）可以出口；同時(shí)常閉接點(diǎn)20GJ打開(kāi)，閉鎖快切信號(hào)經(jīng)不會(huì)發(fā)出。需要特別注意的是，當(dāng)某個(gè)備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)在非運(yùn)行（冷備用）狀態(tài)時(shí)，其開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)反饋將沒(méi)有，造成解除閉鎖回路在此斷線(xiàn)，因此這時(shí)必需將其解除閉鎖壓板投上。

5 操作運(yùn)行方式及規(guī)定

（1）當(dāng)某段母線(xiàn)投入14GLP壓板起動(dòng)回路時(shí)，其相應(yīng)解除閉鎖和閉鎖出口壓板均不投入。當(dāng)投入15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)起動(dòng)回路時(shí)，解除閉鎖和閉鎖出口壓板應(yīng)相應(yīng)投入。

（2）當(dāng)只有一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，將本機(jī)組四段母線(xiàn)全部投入14GLP壓板起動(dòng)回路，其他機(jī)組投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)起動(dòng)回路；當(dāng)超過(guò)一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，所有機(jī)組母線(xiàn)全部投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)起動(dòng)回路。

（3）當(dāng)某臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)冷備用后，在其他機(jī)組非電量保護(hù)屏上將其四段母線(xiàn)的“解除閉鎖壓板”投入，本機(jī)組仍投經(jīng)閉鎖接點(diǎn)起動(dòng)15GLP回路。比如#4機(jī)在冷備用狀態(tài)時(shí)，那么在其他運(yùn)行機(jī)組發(fā)變組非電量保護(hù)G屏中解除4A1、4A2、4B1、4B2段閉鎖壓板必須全部投上，而#4機(jī)發(fā)變組非電量保護(hù)G屏不需做改變；機(jī)組轉(zhuǎn)熱備用時(shí)將這些壓板退出。

（4）不論任何時(shí)候任何原因，當(dāng)某段母線(xiàn)備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)冷備用或檢修或位置反饋異常后，除退出本段母線(xiàn)快切裝置上壓板，還要在其他機(jī)組非電量保護(hù)屏上將“解除該母線(xiàn)閉鎖壓板”投入。比如2A1段母線(xiàn)備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)因故轉(zhuǎn)冷備用狀態(tài)，除了要將2A1段快切裝置上壓板退出，還要在#1、#3、#4機(jī)非電量保護(hù)G屏上將解除2A1段閉鎖壓板投上。在該段母線(xiàn)備用進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)熱備用后，恢復(fù)上述壓板。

6 結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)投產(chǎn)及在建的大型機(jī)組愈來(lái)愈多，高壓廠(chǎng)用電源容量及廠(chǎng)用電源切換問(wèn)題也不斷的增多。在一次設(shè)備容量有限的前提下，通過(guò)對(duì)二次回路的改進(jìn)與完善，既提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益性，又保證了廠(chǎng)用電源的安全可靠性。雖然增加了運(yùn)行操作的繁瑣及回路的復(fù)雜，但是隨著電力系統(tǒng)DCS、ECS技術(shù)的日趨成熟與完善，快切的邏輯及閉鎖條件也就可以在其中輕易的得以實(shí)現(xiàn)。

[1]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)問(wèn)答[M].北京:中國(guó)電力出版社.,2002.1.

[2]繼電保護(hù).華北電力出版社.

[3]MFC2000-2型微機(jī)廠(chǎng)用電快速切換裝置說(shuō)明書(shū).東大金智公司.

[4]繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程.中國(guó)電力出版社.

[5]華能玉環(huán)電廠(chǎng)主機(jī)運(yùn)行規(guī)程.華能玉環(huán)電廠(chǎng).

[6]沈亞齋,鄧維政.廠(chǎng)用電快切裝置在生產(chǎn)中的拓展性應(yīng)用.