無專用高壓備用變壓器時廠用電源切換方式探討

曹群佼，陳劍，徐秋蒙

(1.中國電力工程顧問集團中南電力設計院，武漢市430071;2.華潤電力控股有限公司，廣東省深圳市518001;3.華中科技大學電氣與電子工程學院，武漢市430074)

0 引言

2012年3月1日開始實行的GB 50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范》［1］(簡稱“設計規(guī)范”)中第16.3.13節(jié)對高壓廠用備用或者啟動/備用變壓器的臺數(shù)配置作了規(guī)定:“600MW級及以上的機組，當裝設發(fā)電機斷路器或者負荷開關時，應符合下列規(guī)定:……2)當從另一臺機組的高壓廠用工作變壓器低壓側廠用工作母線引接本機組的高壓停機電源，互為事故停機電源時，則可不設專用的高壓廠用備用變壓器。”同時，在此條文說明中指出:“但這種接線降低了機組之間的獨立性，高壓事故停機電源投入仍有一定的風險，操作閉鎖復雜，工程中應謹慎采用?！毕嫣峨姀S二期工程采用此接線，但是二期工程廠用系統(tǒng)同時引接了一期工程專用備用電源［2］。

宜昌某電廠新建2臺350MW燃煤供熱機組，發(fā)電機出口設置斷路器，無專用的高壓廠用備用變壓器，2臺機組廠用6kV母線可以互為停機備用電源。

“設計規(guī)范”并未對廠用電源切換方式給出建議，且DLT 5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)定》［3］未更新。結合宜昌某電廠工程廠用電接線并借鑒文獻［4-7］中對于快切的選擇和應用的建議，本文對采用此接線方式的新建電廠廠用電源切換方式進行探討。

1 宜昌某電廠廠用電接線

該電廠廠用電系統(tǒng)采用6kV和380/220 V 2級電壓。每臺機組設置1臺容量為60/38－38 MVA分裂結構(有載調(diào)壓)的高壓廠用工作變壓器和A、B段6kV工作母線段，為機組的廠用負荷提供電源。2臺機組的6kV工作段母線A、B段互相關聯(lián)，互為停機備用電源。不設置公用段，公用負荷分別接至2臺機的6kV工作母線段。圖1為該電廠6kV廠用電接線簡圖。

圖1 6kV廠用電接線簡圖Fig.1 Connection diagram of 6kV auxiliary power

2 廠用電快切方案分析

2.1 廠用電快切裝置功能

通常，發(fā)電廠高壓廠用電源事故切換時間如不大于0.1 s，則稱為快速切換［8-9］。每臺廠用電快切裝置能對1段廠用電母線的工作電源與停機備用電源實現(xiàn)快切，若快速切換失敗，可自動轉入同期捕捉和慢速切換。裝置應具有同期檢定和只動作1次的功能。

事故切換:裝置能在工作電源故障的情況下，單方向從工作電源切換至停機備用電源。

不正常切換:是由母線非故障性低電壓引起的切換，只能單方向由工作電源切換至停機備用電源。

2.2 宜昌某電廠廠用電快切情況

2.2.1 廠用電快切裝置配置

該工程每臺機組的2段6kV工作段各設置1臺快切裝置，2臺快切裝置組成1面屏。采用深圳市國立智能電力科技有限公司生產(chǎn)的SID-8BT-A型廠用電快速切換裝置。

2.2.2 廠用電快切要求

因該工程高壓廠用變壓器容量不足以承擔2臺機組的正常廠用電負荷，故當1臺機組高壓廠用變壓器事故時，另一臺機組高壓廠用變壓器經(jīng)快切僅能帶高壓廠用變壓器事故機組6kV廠用停機保留負荷。

據(jù)此，設計院鍋爐、汽機、供水、化水、輸煤、除灰等專業(yè)及電廠相關生產(chǎn)管理及運行人員參與了關于停機保留負荷的討論，最終確定了事故停機負荷。當事故停機起動廠用電快切時，快切裝置需要先切除事故停機保留負荷以外的其余6kV負荷，再切換到另一臺機組的廠用電系統(tǒng)。

2.2.3 負荷切除方案

2.2.3.1 用DCS實現(xiàn)負荷切除(方案一)

當事故停機啟動廠用電快切時，按照工藝設備的控制系統(tǒng)的設置特點，快切裝置分別通過4個出口將信息送至分散控制系統(tǒng)(distributed control systems，DCS):出口1送至主機DCS系統(tǒng);出口2送至輔網(wǎng)DCS系統(tǒng);出口3送至輸煤DCS系統(tǒng);出口4送至脫硫DCS系統(tǒng)。4個出口同時發(fā)出信息至各系統(tǒng)，系統(tǒng)收到信號后執(zhí)行相應負荷跳閘。

方案一優(yōu)點:

(1)節(jié)省大量二次控制電纜。

(2)事故停機負荷可根據(jù)機組多種運行方式在DCS中設置多套切除方案，運行更方便。

方案一缺點:

(1)DCS接收信號后發(fā)出指令周期為20 ms(保護裝置出口時間)+500 ms(DCS掃描時間)=520 ms，斷路器分段時間為50 ms，故裝置出口時間為570 ms?？烨醒b置如果按照600 ms延時整定切換廠用電會導致快切失敗;如果按照100 ms延時整定切換廠用電，另一臺廠用變壓器會承受短時過負荷。

(2)每一次負荷調(diào)整均需要熱工、電氣、輔助系統(tǒng)等幾個部門共同配合，增加了潛在的誤操作幾率。

2.2.3.2 用廠用電快切裝置實現(xiàn)負荷切除(方案二)

當事故停機啟動廠用電快切時，快切裝置通過硬接線出口快速切除除事故停機保留負荷以外的其余6kV負荷后，再切換到另一臺機組的廠用電系統(tǒng)。

每臺快切裝置出口分為2類。第1類:配置跳閘總壓板，快切裝置跳閘出口啟動后直接切除對應負荷;第2類:每個跳閘出口單獨配置壓板，運行人員可以以設計院各相關專業(yè)及電廠相關生產(chǎn)管理部門共同參與，形成的“關于事故停機負荷的討論”會議紀要為依據(jù)，編制事故處理規(guī)程，通過投退壓板的方式，靈活決定停機負荷。

負荷分類的原則是第1類負荷選取為事故停機時可以立即切除的負荷;第2類負荷選取為可由運行人員根據(jù)需要自行調(diào)整的負荷。

方案二優(yōu)點:

(1)保證了快切成功率，減少了快切對另一臺機組的沖擊。

(2)可由電氣專業(yè)單獨操作，減少了專業(yè)間的配合工作。

方案二缺點:

(1)電纜多，需增加1面快切輔助繼電器屏。

(2)運行維護工作量增加。

(3)不能與熱工專業(yè)停機邏輯配合。

2.2.3.3 方案選擇

經(jīng)與業(yè)主、運行人員充分溝通，減少對另一臺機組的沖擊是電廠方認為最重要的優(yōu)點，故最終選擇了方案二。

2.3 廠用電快切對保護的影響

2.3.1 設置專用備用電源按照規(guī)程規(guī)定，如果設置備用電源，出口方式為:

(1)高壓廠用變壓器復合電壓過流(第一時限)，整定的出口方式為切換廠用電;

(2)高壓廠用變壓器復合電壓過流(第二時限)，整定的出口方式為全停;

(3)高壓廠用變壓器油溫高(高定值)，整定的出口方式為切換廠用電;

(4)高壓廠用變壓器繞組溫度高(高定值)，整定的出口方式為切換廠用電;

(5)高壓廠用變壓器散熱器故障，整定的出口方式為切換廠用電。

2.3.2 不設置專用備用電源

因GB/T 14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》［10］無針對不設置專用備用電源的出口方式建議，本工程根據(jù)運行人員多年的運行經(jīng)驗，將出口方式進行了如下修改:

(1)高壓廠用變壓器復合電壓過流(第一時限)，整定的出口方式為全停;

(2)高壓廠用變壓器油溫高(高定值)，整定的出口方式為發(fā)信號;

(3)高壓廠用變壓器繞組溫度高(高定值)，整定的出口方式為發(fā)信號;

(4)高壓廠用變壓器散熱器故障，整定的出口方式為發(fā)信號。

3 結語

因“設計規(guī)范”對高壓廠用備用變壓器的配置作了簡化，而相關規(guī)程沒有相應更新，故無專用備用變壓器時廠用電源切換的實現(xiàn)方式值得作為一個新的專題進行討論。本文結合工程實際，分析了無專用備用變壓器時廠用電源切換的實現(xiàn)方式，得到以下結論:

(1)廠用電接線的變化對發(fā)變組保護的出口方式有很大的影響，宜昌某電廠工程的出口方式能給類似工程提供參考。

(2)宜昌某電廠工程廠用電源切換所采用的方案為將負荷分類后再由運行人員按照既定的原則靈活決定停機負荷。此方案具有保證快切成功率，減少快切對另一臺機組的沖擊，減少運行時各專業(yè)間的配合等優(yōu)點，可供相同接線類型電廠借鑒。

［1］GB 50660—2011大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范［S］.

［2］伍定華，吳厚濃，廖利民，等.湘潭電廠二期2×600MW機組電氣主接線的特點探討［J］.電力建設，2007，28(28):36-38.

［3］DL/T 5153—2002火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)定［S］.

［4］符建.微機廠用電快切裝置在現(xiàn)場運用中的問題及改進［J］.電力安全技術，2012(5):37-39.

［5］劉浩軍.電源快速切換裝置與備自投的比較［J］.電氣應用，2012(22):51-54.

［6］崔立強.高壓電源快切對繼電保護影響的研究［D］.天津:天津理工大學，2012.

［7］陳迎保，蘭小軍.豐城發(fā)電廠機組廠用電快切不成功過程分析［J］.江西電力，2013(3):78-80.

［8］DL/T 5136—2012火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)程［S］.

［9］水利電力部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊:電氣二次部分［M］.北京:中國水利水電出版社，1989.

［10］GB/T 14285—2006繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程［S］.