微機(jī)廠用電快切裝置在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中的問題及改進(jìn)

符 建

(湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099)

0 引言

在發(fā)電廠中，廠用電的安全可靠直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組、電廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。以往廠用電切換大都采用工作電源的輔助接點(diǎn)直接(或經(jīng)低壓繼電器、延時(shí)繼電器)起動(dòng)備用電源投入的方式進(jìn)行。這種方式未經(jīng)同步檢定，合上備用電源時(shí)，母線殘壓與備用電源電壓之間的相角差已接近180°，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成很大的沖擊。但是若經(jīng)過延時(shí)待母線殘壓衰減到一定幅值后再投入備用電源，這時(shí)由于斷電時(shí)間過長，母線電壓和電機(jī)的轉(zhuǎn)速均下降過大，合上備用電源后，電動(dòng)機(jī)組的自起動(dòng)電流很大，母線電壓將可能難以恢復(fù)，從而對(duì)廠用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重的危害。

針對(duì)廠用電切換存在的上述問題，某電廠對(duì)原有廠用電切換裝置進(jìn)行了改造，將廠用電從傳統(tǒng)的依靠電源開關(guān)輔助接點(diǎn)與電磁繼電器組合構(gòu)成的切換方式更換成微機(jī)型備用電源快速切換裝置。但在設(shè)計(jì)階段和設(shè)備調(diào)試階段，由于微機(jī)廠用電快切裝置中PT二次回路斷線邏輯存在問題，曾造成機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷事件。

1 事件簡(jiǎn)述

2009-03-04，電廠1號(hào)機(jī)組帶負(fù)荷265MW正常運(yùn)行中，廠用電6kV工作IA段的工業(yè)水泵、凝結(jié)水泵、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等開關(guān)突然相繼跳閘，機(jī)組甩負(fù)荷至130MW。

2 原因分析

事件發(fā)生后，對(duì)電氣一次設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)檢查，均無異常。同時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)6kV廠用電快切裝置發(fā)“低電壓減載”、“PT斷線”告警信號(hào)，且6kV工作IA段母線PT二次回路保險(xiǎn)熔斷。進(jìn)一步對(duì)PT二次回路小母線絕緣進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)A，B相間有短路現(xiàn)象。隨后揭開6kV工作IA段開關(guān)柜屏頂小母線的蓋板，發(fā)現(xiàn)小母線A，B相間有壁虎燒焦的痕跡。

根據(jù)上述現(xiàn)象判斷，事件的主要原因是爬行小動(dòng)物(壁虎)橫跨至屏頂小母線，引起PT二次回路A，B相間短路，造成PT斷線，快切裝置低壓減載保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致6kV工作IA段所有配置低電壓保護(hù)的開關(guān)跳閘。

3 暴露問題

3.1 微機(jī)廠用快切裝置邏輯設(shè)計(jì)上的疏忽

相關(guān)人員對(duì)傳統(tǒng)的電磁繼電器二次回路不夠重視，對(duì)其動(dòng)作原理理解不透，導(dǎo)致后來改造的微機(jī)廠用電快切裝置的PT斷線動(dòng)作邏輯出現(xiàn)錯(cuò)誤。

傳統(tǒng)的6kV母線PT二次回路主要包含以下2層邏輯：

(1) 低電壓保護(hù)邏輯。傳統(tǒng)的PT二次回路遵從DL/T 5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》“9.6 高壓廠用電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)”的設(shè)計(jì)原則：對(duì)I類電動(dòng)機(jī)，應(yīng)裝設(shè)9～10s的低電壓保護(hù)，對(duì)于II，III類電動(dòng)機(jī)，為保證I類電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)，宜裝設(shè)0.5 s的低電壓保護(hù)”。PT二次回路低電壓保護(hù)是經(jīng)屏頂小母線引入6kV各個(gè)電動(dòng)機(jī)的開關(guān)柜內(nèi)的。

(2) PT斷線閉鎖邏輯。傳統(tǒng)的PT二次回路具備“PT斷線”閉鎖低電壓保護(hù)的功能。電壓互感器一次側(cè)一相或兩相斷線、二次側(cè)各相斷線時(shí)(例如熔斷時(shí))，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作和發(fā)出信號(hào)。

本次事件中發(fā)生PT斷線時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作引起6kV開關(guān)的跳閘，在快切裝置硬件和其他電氣二次回路無異常的情況下，說明微機(jī)廠用快切裝置的邏輯程序中缺少了PT斷線閉鎖母線低電壓保護(hù)的功能。

3.2 微機(jī)廠用快切裝置投產(chǎn)前試驗(yàn)的疏忽

在微機(jī)廠用快切裝置投產(chǎn)前進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，由于沒有電廠的設(shè)備檢修作業(yè)指導(dǎo)書，只能按照快切裝置出廠時(shí)的調(diào)試大綱來進(jìn)行試驗(yàn)。

對(duì)于PT斷線的試驗(yàn)，調(diào)試大綱描述為：整定母線PT斷線判斷投入，模擬母線PT斷線，裝置面板斷線燈亮，發(fā)PT斷線信號(hào)，事件信息中有母線PT斷線事件記錄。

調(diào)試大綱的相關(guān)描述既簡(jiǎn)單又籠統(tǒng)，它并沒有明確給出微機(jī)廠用快切裝置軟件程序中PT斷線的邏輯重點(diǎn)。因此，按照這樣的內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)，并不能對(duì)PT斷線后快切裝置的邏輯行為是否正確作出真正的判斷。

4 問題的處理

4.1 原PT斷線閉鎖功能的試驗(yàn)

在本次事件發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)工作人員重新對(duì)微機(jī)廠用快切裝置的“PT斷線”閉鎖功能進(jìn)行了認(rèn)真試驗(yàn)，得出的試驗(yàn)結(jié)果為：當(dāng)廠用母線PT斷線時(shí)，裝置將自動(dòng)閉鎖低電壓切換功能，并向集控室DCS發(fā)“PT斷線信號(hào)”，快切裝置面板“斷線”、“待復(fù)歸”指示燈亮，等待人工復(fù)歸。

低電壓切換屬于非正常工況切換，即當(dāng)母線三相電壓均低于整定值(額定電壓的60 %)且時(shí)間大于所整定的延時(shí)定值(1 s)時(shí)，裝置根據(jù)選定方式進(jìn)行串聯(lián)或同時(shí)切換。切換條件為：快速、同期判別、殘壓及長延時(shí)切換?？焖偾袚Q不成功時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)入同期判別、殘壓及長延時(shí)切換。但低電壓切換與低電壓減載功能是不同的。低壓減載功能是指快切裝置提供兩段式定時(shí)限低壓減載出口功能。該功能的設(shè)置主要為了在廠用母線電壓降低時(shí)先逐級(jí)切除部分非重要輔機(jī)，以保證重要輔機(jī)能正常自起動(dòng)，相當(dāng)于傳統(tǒng)繼電器的低電壓保護(hù)?？烨醒b置低壓減載功能分2段：I段電壓動(dòng)作定值為，延時(shí)時(shí)間為0.5 s；II段電壓動(dòng)作定值為，延時(shí)時(shí)間為9 s。

通過試驗(yàn)的結(jié)果分析，快切裝置的邏輯中缺少PT斷線閉鎖母線低電壓減載保護(hù)的功能。

4.2 更改PT斷線邏輯程序

通過更換快切裝置的CPU電路板來更改快切邏輯程序，增加低壓減載的PT斷線閉鎖功能，將PT斷線的信號(hào)時(shí)間由10 ms改為100 ms。原邏輯程序中PT斷線會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)返回，而新的邏輯程序中不會(huì)返回，直到裝置復(fù)歸或重啟時(shí)才返回(包括繼電器和信號(hào))。

在新的邏輯程序中，PT斷線判據(jù)共有3個(gè)：

第2個(gè)判據(jù)：①運(yùn)行在工作側(cè)，工作開關(guān)合位，備用開關(guān)分位；；③工作開關(guān)在合位；④48Hz<頻率<52Hz；⑤工作進(jìn)線A，C兩相均有電流。各條件間為邏輯“與”關(guān)系。

第3個(gè)判據(jù)：①運(yùn)行在備用側(cè)，工作開關(guān)分位，備用開關(guān)合位；；③備用開關(guān)在合位；④48Hz<率<52Hz；⑤備用進(jìn)線A，C兩相均有電流。各條件間為邏輯“與”關(guān)系。

以上3個(gè)判據(jù)中任一個(gè)成立，快切裝置即認(rèn)為是PT斷線，經(jīng)500 ms延時(shí)后閉鎖低電壓切換和低電壓減載功能。

4.3 邏輯更改后的整組檢驗(yàn)

(1) PT斷線閉鎖功能的測(cè)試。在試驗(yàn)時(shí)先確認(rèn)工作開關(guān)和備用開關(guān)位置正確、二次回路接線正確，目標(biāo)電源低壓整定為退出，母線PT輔助接點(diǎn)閉合，母線PT檢修壓板閉合。整定母線PT斷線判斷投入，然后運(yùn)用繼電保護(hù)測(cè)試儀，調(diào)節(jié)測(cè)試儀三相輸出電壓，根據(jù)上述PT斷線的3個(gè)判據(jù)，依次模擬PT二次側(cè)1相、2相、3相斷線故障，驗(yàn)證快切裝置閉鎖功能是否正常。

(2) 低壓減載功能的測(cè)試。首先退出低壓減載I，II段功能，然后將6kV工作IA段的工業(yè)水泵、送風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵、一次風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、磨煤機(jī)等開關(guān)放在“試驗(yàn)”位，合上開關(guān)。解除PT斷線閉鎖信號(hào)，投入低壓減載I段功能，延時(shí)0.5 s跳工業(yè)水泵、排粉機(jī)、磨煤機(jī)；投入低壓減載II段功能，延時(shí)9 s跳送風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵、一次風(fēng)機(jī)開關(guān)。

試驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)廠用母線PT斷線時(shí)，快切裝置將自動(dòng)閉鎖低電壓切換、低壓減載功能，發(fā)PT斷線信號(hào)，面板的斷線燈、待復(fù)歸燈亮，且當(dāng)閉鎖條件消失時(shí)，燈和信號(hào)不返回，等待人工復(fù)歸。

5 結(jié)束語

在DL/T 1073—2007《電廠廠用電源快速切換裝置通用技術(shù)條件》中，有“在工作母線PT斷線或備用電源電壓低時(shí)，應(yīng)閉鎖切換”的功能規(guī)定，但并沒有專門提出PT斷線必須閉鎖低電壓保護(hù)的要求。因此，一些快切裝置出廠時(shí)沒有在軟件邏輯程序中寫入這一閉鎖功能，PT斷線時(shí)是否閉鎖低電壓保護(hù)是根據(jù)各個(gè)用戶的需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)的?，F(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)表明，包括發(fā)變組保護(hù)、線路保護(hù)、廠用電保護(hù)、勵(lì)磁系統(tǒng)裝置在內(nèi)的設(shè)備改造工作中，常會(huì)遇到保護(hù)原理、二次回路、微機(jī)邏輯軟件等設(shè)計(jì)的失誤。如果在設(shè)備的設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)疏忽，在設(shè)備的調(diào)試階段又不夠認(rèn)真負(fù)責(zé)，易給設(shè)備日后的安全運(yùn)行埋下重大的隱患，因此希望在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行舊設(shè)備改造工作時(shí)能引以為戒，避免類似事件的發(fā)生。