發(fā)電廠啟動備用電源與送出線路分別屬于兩個不同電網(wǎng)時運行方式分析

王小鵬

摘 要：指出了發(fā)電廠同期并網(wǎng)的條件及重要性，闡述了在一個發(fā)電廠當(dāng)啟動備用電源和輸出線路分別屬于不同電網(wǎng)時同期運行方式及廠內(nèi)存在多點非同期點嚴(yán)禁并列運行，指出此種運行方式存在的危險性，并對其進(jìn)行了分析制定了操作規(guī)程，防止不同電網(wǎng)的并網(wǎng)運行造成電網(wǎng)的大幅震蕩。

關(guān)鍵詞：同期并列；不同電網(wǎng)；非同期點；震蕩

火力發(fā)電廠的同期操作是將發(fā)電機(jī)投入電力系統(tǒng)參加同步并列運行的操作。同期操作需借助于同期電壓和同期裝置來實現(xiàn)。在發(fā)電廠中，通常把進(jìn)行同期操作的同期裝置和同期電壓連接關(guān)系的回路叫做同期系統(tǒng)。

同期操作是一項非常重要的操作，若誤操作會造成非同步并列，給電力系統(tǒng)帶來及其嚴(yán)重的后果：可能產(chǎn)生巨大的沖擊電流；引起電力系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降；可能使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以至于瓦解。而巨大的沖擊電流將產(chǎn)生強大的電動力，可能對電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞。

而當(dāng)一個發(fā)電廠啟動備用電源與送出線路分屬不同電網(wǎng)時，同期并列運行方式尤其重要。廠用電工作電源、備用電源的同期切換必須在解列的條件下進(jìn)行，防止不同電網(wǎng)間的并列運行。

1 廠內(nèi)同期運行方式

某大型坑口發(fā)電廠一期工程安裝6*350MW汽輪發(fā)電機(jī)組，每臺機(jī)組配備一臺550±2×2.5%/21KV升壓變壓器經(jīng)500KV升壓站輸出線路給華東電網(wǎng)供電；同時配備一臺21±2×2.5%/6.3/6.3KV與一臺21±2×2.5%/38.5/6.3KV高壓廠用變壓器給廠用系統(tǒng)及公用系統(tǒng)供電。而啟動備用電源引至華北電網(wǎng)經(jīng)220±2×2.5%/38.5/6.3KV高壓啟動備用變壓器給發(fā)電機(jī)啟動時提供啟用備用電源。具體電氣接線圖如圖一所示：

⑴當(dāng)#1發(fā)電機(jī)組經(jīng)500KV升壓站5011開關(guān)并網(wǎng)運行于華東網(wǎng)時，廠內(nèi)35KVⅠ段經(jīng)工作電源開關(guān)00BDA03、6KV廠用Ⅰ段經(jīng)工作電源開關(guān)10BBA01、6KV廠用Ⅱ段經(jīng)工作電源開關(guān)10BBB01、6KV公用Ⅰ段經(jīng)工作電源開關(guān)01BCA01隨機(jī)組運行于華東網(wǎng)；接于華北網(wǎng)的#1啟備變通過廠內(nèi)35KVⅠ段備用電源開關(guān)00BDA01、6KV廠用Ⅰ段備用電源開關(guān)10BBA03、6KV廠用Ⅱ段備用電源開關(guān)10BBB03、6KV公用Ⅰ段備用電源開關(guān)01BCA20作為其備用電源。

⑵當(dāng)#1發(fā)電機(jī)組停機(jī)時，必須先通過500KV升壓站斷開5011開關(guān)將發(fā)電機(jī)組與華東網(wǎng)解列，即發(fā)動機(jī)組自帶廠用電后再進(jìn)行廠內(nèi)35KVⅠ段備用電源開關(guān)00BDA01與工作電源開關(guān)00BDA03、6KV廠用Ⅰ段備用電源開關(guān)10BBA03與工作電源開關(guān)10BBA01、6KV廠用Ⅱ段備用電源開關(guān)10BBB03與工作電源開關(guān)10BBB01、6KV公用Ⅰ段備用電源開關(guān)01BCA20與工作電源開關(guān)01BCA01同期切換；切換后汽輪機(jī)打閘，發(fā)電機(jī)停運；此時廠內(nèi)35KVⅠ段、6KV廠用Ⅰ段、6KV廠用Ⅱ段、6KV公用Ⅰ段經(jīng)備用電源開關(guān)運行于華北網(wǎng)。

⑶當(dāng)#1發(fā)電機(jī)組啟機(jī)并網(wǎng)時，當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速起勵正常后必須先將廠內(nèi)35KVⅠ段、6KV廠用Ⅰ段、6KV廠用Ⅱ段、6KV公用Ⅰ段由華北網(wǎng)備用電源到#1、#2高廠變工作電源的同期切換后，即廠用電與華北網(wǎng)解列后再進(jìn)行機(jī)組與華東網(wǎng)的同期并網(wǎng)操作。

2 存在危險

由運行方式分析可知在廠內(nèi)公用系統(tǒng)存在多點非同期點，在這些非同期點嚴(yán)禁并列運行。當(dāng)如圖二運行方式時：

備注：圖中實心開關(guān)表示合閘狀態(tài)，空心開關(guān)表示分閘狀態(tài)。

當(dāng)#1機(jī)組運行、#2機(jī)組停運時，此時廠內(nèi)35KVⅠ段由#1機(jī)組#2高廠變帶，屬于華東網(wǎng)，廠內(nèi)35KVⅡ段由#2啟備變帶，屬于華北網(wǎng)；6KV公用Ⅰ段由#1機(jī)組#2高廠變帶，屬于華東網(wǎng)，6KV公用Ⅱ段由#2啟備變帶，屬于華北網(wǎng)。

在此種運行方式下，圖二中云線框住的開關(guān)嚴(yán)禁合閘，即廠內(nèi)35KVⅠ、Ⅱ段，6KV公用Ⅰ、Ⅱ段，380V公用化學(xué)水處理Ⅰ、Ⅱ段嚴(yán)禁并列運行。如果云線框住的開關(guān)誤合閘將造成華北網(wǎng)與華東網(wǎng)的并列運行，由于不同電網(wǎng)間運行參數(shù)存在差異，不同電網(wǎng)的并列運行會造成電力系統(tǒng)振蕩，造成電力系統(tǒng)重特大事故。

3 預(yù)防措施

3.1 開關(guān)邏輯閉鎖

3.1.1 380V公用系統(tǒng)

在廠內(nèi)380V公用系統(tǒng)輸煤、煤場、空壓機(jī)、除灰、化學(xué)、污水、網(wǎng)控、綜合泵房PCⅠ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)合、跳閘回路設(shè)置閉鎖。具體電氣接線圖如圖三所示：

從圖三中看出在Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)合閘回路并聯(lián)接入Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)在分閘位輔助閉接點，即只有在Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)至少有一個在分閘位才允許Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)合閘；在跳閘回路串聯(lián)接入Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)在分閘位輔助開接點，當(dāng)Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)全部在合閘位時，Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)合閘回路不通，跳閘回路接通。確保Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)不同時在合閘位，防止圖二中華東網(wǎng)與華北網(wǎng)非同期并列運行情況的發(fā)生。

3.1.2 35KV/6KV系統(tǒng)

廠內(nèi)35KV、6KV廠用以及6KV公用系統(tǒng)因為需要在單元集控室進(jìn)行同期操作，所以不能在電氣控制回路設(shè)置進(jìn)行相關(guān)電氣閉鎖。在廠內(nèi)35KV、6KV廠用以及6KV公用系統(tǒng)工作電源開關(guān)和備用電源開關(guān)同期操作加入了主變高壓側(cè)500KV開關(guān)位置條件，只有在主變高壓側(cè)500KV開關(guān)在分閘位置，即發(fā)電機(jī)組與華東網(wǎng)解列情況下才允許進(jìn)行廠內(nèi)35KV、6KV廠用以及6KV公用系統(tǒng)工作電源開關(guān)和備用電源開關(guān)的同期操作。

3.2 制定相關(guān)運行操作規(guī)程

為防止廠內(nèi)35KVⅠ、Ⅱ段，6KV公用Ⅰ、Ⅱ段及380V公用Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)的非同期合閘造成不同電網(wǎng)的非同期并網(wǎng)制定了相關(guān)的運行操作規(guī)程。

3.2.1 廠內(nèi)35KV系統(tǒng)

由于廠內(nèi)35KV系統(tǒng)是給水源地供電，可短時停電。所以在機(jī)組事故停機(jī)廠用電切換時將35KV工作電源開關(guān)（00BDA03）到備用電源開關(guān)（00BDA01）的快切退出運行，當(dāng)事故停機(jī)時，35KV段工作電源開關(guān)（00BDA03）跳閘母線失電后，由運行操作人員現(xiàn)場將工作電源開關(guān)（00BDA03）拉至隔離位后再遠(yuǎn)方操作合上備用電源開關(guān)（00BDA01），恢復(fù)35KV段供電。

當(dāng)#1、#2機(jī)組并網(wǎng)運行時，廠內(nèi)35KVⅠ、Ⅱ段運行于華東網(wǎng)，35KVⅠ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)00BDA05處于冷備用狀態(tài)，即斷路器在隔離位，斷開其控制電源。當(dāng)#1、#2機(jī)組停運時，廠內(nèi)35KVⅠ、Ⅱ段運行于華北網(wǎng)，此時#1啟備變需停電檢修時，35KVⅠ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)可合閘由#2啟備變串帶廠內(nèi)35KVⅠ、Ⅱ段。

3.2.2 6KV公用系統(tǒng)

當(dāng)#1、#2機(jī)組至少有一臺機(jī)組運行時，6KV公用Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)01BCA03為非同期點，嚴(yán)禁并列運行。為防止在01BCA03開關(guān)處發(fā)生非同期并列，對01BCA03開關(guān)的操作作如下規(guī)定：

⑴正常運行中，6KV公用Ⅰ、Ⅱ段分別由#1機(jī)#2高廠變、#2機(jī)#2高廠變帶，兩段母線分段運行，母聯(lián)開關(guān)01BCA03拉出開關(guān)柜，開關(guān)柜門上掛“非同期點，嚴(yán)禁并列”標(biāo)示牌；正常運行中，嚴(yán)禁使用01BCA03開關(guān)將6KV公用Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)行并列。

⑵當(dāng)#1、#2機(jī)組一臺運行，一臺停運時，6KV公用段一段由#1（#2）啟備變帶，一段由#2（#1）機(jī)組#2高廠變帶，嚴(yán)禁使用01BCA03開關(guān)將一單元6KV公用Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)行并列。

⑶#1、#2機(jī)組均停運，6KV公用Ⅰ、Ⅱ段分別由#1、#2啟備變通過6KV啟動備用Ⅰ、Ⅱ段帶，若#1（#2）啟備變需檢修時，可通過6KV啟動備用Ⅱ（Ⅰ）段串帶Ⅰ、Ⅱ段，進(jìn)行運行方式倒換，6KV公用Ⅰ、Ⅱ段可短時并列運行。

01BCA03開關(guān)的使用，需由當(dāng)值值長下令，電氣運行專工同意后方可操作。

3.2.3 公用380V系統(tǒng)

公用380V系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)平常處于冷備用狀態(tài)，即開關(guān)在隔離位，控制保險在斷開位。

當(dāng)#1變壓器需要檢修時，先將公用380V系統(tǒng)Ⅰ段母線所帶的負(fù)荷依次停運后斷開公用380V系統(tǒng)Ⅰ段進(jìn)線電源開關(guān)拉至試驗位，再將#1變壓器高壓側(cè)開關(guān)斷開，最后合上公用380V系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)用#2變壓器串帶公用380V系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段母線。當(dāng)#1變壓器恢復(fù)送電時，先斷開Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，再合上Ⅰ段進(jìn)線電源開關(guān)恢復(fù)公用380V系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段分段運行。

4 結(jié)束語

當(dāng)一個發(fā)電廠啟動備用電源和送出系統(tǒng)不屬于同一電網(wǎng)時，在電廠電氣運行方式中存在多點非同期點，這些非同期點的運行方式非常重要，必須制定非常全面安全的操作規(guī)程，防止不同電網(wǎng)間的非同期運行的發(fā)生，造成電力系統(tǒng)振蕩瓦解。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何永華.發(fā)電廠及變電站的二次回路.中國電力出版社.