發(fā)電廠主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)輔助回路優(yōu)化

林良柱

摘 要：在發(fā)電廠發(fā)變組二次回路中，主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)的輔助回路，通過其回路發(fā)信至DEH作機(jī)組并網(wǎng)信號(hào)、發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作出口經(jīng)此回路至主變高壓側(cè)兩個(gè)斷路器的跳閘回路，因此有著極其重要的作用。本文以印尼棉蘭2×220MW電廠的#2機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷后，因#2主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)回路故障造成斷路器無法跳開的事故案例，展開對(duì)主變出線隔離開關(guān)的輔助回路優(yōu)化的討論。

關(guān)鍵詞：主變高壓側(cè);隔離開關(guān);擴(kuò)展繼電器;跳閘回路;輔助接點(diǎn)

中圖分類號(hào)：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）06-0167-03

0 前言

在升壓站采用2/3接線中，為了升壓站的運(yùn)行的靈活性，常會(huì)有機(jī)組不發(fā)電時(shí)，會(huì)將主變高壓出線隔離開關(guān)分開后，合上兩斷路器（邊斷路器及中斷路器）并聯(lián)兩母線或另一出線的運(yùn)行方式。因此，至機(jī)組的DEH并網(wǎng)信號(hào)、發(fā)變組保護(hù)出口跳閘、機(jī)組緊急跳閘待均必須通過主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)的輔助接點(diǎn)閉鎖。以下將以印尼棉蘭2×220MW電廠#2機(jī)主變高壓側(cè)并網(wǎng)斷路器拒動(dòng)事故引申討論其主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)的輔助接點(diǎn)的問題及優(yōu)化。

1 故案例的經(jīng)過及原因

印尼棉蘭2×220MW電廠采用發(fā)電機(jī)不設(shè)出口斷路器的單元接線方式經(jīng)主變引接至275kV升壓站系統(tǒng)，升壓站采用2/3接線方式再經(jīng)兩回線路接入印尼當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)系統(tǒng)。#2主變接入升壓站為第四串（不完整串，主變高壓側(cè)經(jīng)過出線隔離開關(guān)6A4-3至高壓側(cè)兩斷路器6AB4、6A4）。事故經(jīng)過：當(dāng)?shù)貢r(shí)間2014年8月5日12：25，#2機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷后，運(yùn)行正常，在2014年8月5日22：05，汽機(jī)DEH（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)指令汽機(jī)減負(fù)荷，運(yùn)行人員在發(fā)電機(jī)減負(fù)荷后接近至5MW時(shí)，運(yùn)行人員想使用運(yùn)行操作臺(tái)上按下主變高壓側(cè)斷路器緊急跳閘按鈕跳開#2主變高壓側(cè)斷路器6AB4、6A4，將#2機(jī)組解列。但按下緊急跳閘按鈕多次后仍無法跳開#2主變高壓側(cè)斷路器6AB4、6A4，而汽機(jī)仍然在減負(fù)荷，使得發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行，從而發(fā)變組保護(hù)中發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)已動(dòng)作，發(fā)變組保護(hù)裝置已出口跳閘，但仍然無法跳開#2主變高壓側(cè)斷路器6AB4、6A4。在發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作后3.5秒（斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作出口延時(shí)時(shí)間）升壓站的#2主變高壓側(cè)斷路器6AB4、6A4各自斷路器保護(hù)失靈動(dòng)作，最終將#2主變高壓側(cè)斷路器6AB4、6A4跳開，#2發(fā)電機(jī)解列。

事故原因：為何汽機(jī)DEH系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)指令減負(fù)荷。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，發(fā)變組的二次回路中有三個(gè)并網(wǎng)信號(hào)（此并網(wǎng)信號(hào)為兩斷路器輔助接點(diǎn)合閘位置并聯(lián)后串聯(lián)主變出線隔離開關(guān)擴(kuò)展繼電器的常開接點(diǎn)，如圖1所示）在并網(wǎng)后應(yīng)該同時(shí)發(fā)至DEH系統(tǒng)，但當(dāng)時(shí)此三個(gè)并網(wǎng)同時(shí)從合位變分位，DEH邏輯判斷中認(rèn)為機(jī)組已解列，要自動(dòng)減負(fù)荷逐步關(guān)汽機(jī)調(diào)節(jié)門。而在運(yùn)行操作臺(tái)緊急跳閘按鈕及發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作出口均無法跳開#2主變高壓側(cè)開關(guān)6AB4、6A4。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)操作臺(tái)緊急跳閘按鈕跳閘回路和發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作出口跳閘回路均串主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)的擴(kuò)展繼電器輔助接點(diǎn)回路，而此主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)的擴(kuò)展繼電器接點(diǎn)沒能接通，所以造成兩個(gè)斷路器均無法跳開。以上兩問題都由于回路中使用到了出線隔離開關(guān)的擴(kuò)展繼電器的輔助接點(diǎn)，而擴(kuò)展繼電器拒動(dòng)或燒壞會(huì)使其接點(diǎn)不動(dòng)作，就會(huì)發(fā)生上述事故，而本次事故最終原因?yàn)樵诖藬U(kuò)展繼電器回路中有一處端子二次線沒有擰緊，在長期運(yùn)行中松動(dòng)，無法啟動(dòng)擴(kuò)展繼電器，所以其所有接點(diǎn)均不接通。就造成以上事故的發(fā)生，兩斷路器均拒動(dòng)的情況。圖2所示為主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)合閘回路擴(kuò)展繼電器圖及二次松動(dòng)位置。

圖2中，由于無法啟動(dòng)出線隔離開關(guān)擴(kuò)展繼電器，而擴(kuò)展繼電器的輔助接點(diǎn)又串聯(lián)于斷器路的跳閘回路一和跳閘回路二中，如圖3所示（因兩臺(tái)斷路器跳閘回路相同，在此舉例一臺(tái)斷路器跳閘回路）。

圖3中，因發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作出口及緊急跳閘開入都是需要經(jīng)過擴(kuò)展繼電器的輔助接點(diǎn)后才將斷路器跳閘線圈帶電實(shí)現(xiàn)斷路器跳閘。由于擴(kuò)展繼電器沒有啟動(dòng)，兩臺(tái)斷路器6AB4、6A4在發(fā)變組和緊急跳閘按鈕都無法跳開。事故最終是由于發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作后同時(shí)發(fā)啟動(dòng)失靈信號(hào)至升壓站的兩斷路器6AB4、6A4的斷路器保護(hù)裝置，后者斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作經(jīng)延時(shí)跳開此兩斷路器6AB4、6A4。本次事故中，沒有對(duì)升壓站外線造成影響，尚沒有擴(kuò)大事故范圍，但因機(jī)組發(fā)變組保護(hù)無法將兩臺(tái)斷路器跳開，也使發(fā)電機(jī)短時(shí)逆功率運(yùn)行，事故發(fā)生后對(duì)各設(shè)備進(jìn)行徹底檢查后，各設(shè)備正常。

2 問題處理及優(yōu)化

本次事故中誘因是二次線松動(dòng)造成擴(kuò)展繼電器無法正常動(dòng)作，但主要問題的源頭是隔離開關(guān)回路上使用了擴(kuò)展繼電器，而擴(kuò)展繼電器又接入發(fā)信和跳閘回路中，所以此擴(kuò)展繼電器運(yùn)行情況直接關(guān)系到整臺(tái)機(jī)組的的安全可靠運(yùn)行。升壓站的隔離開關(guān)所接入的重要回路都不應(yīng)該使用擴(kuò)展繼電器的接點(diǎn)。現(xiàn)有考慮到如下兩方面不穩(wěn)定因素：（1）機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)此擴(kuò)展繼電器將長時(shí)間得電動(dòng)作，如繼電器質(zhì)量問題使得繼電器線圈燒壞或其接點(diǎn)長期運(yùn)行老化，都會(huì)使接點(diǎn)不通;（2）繼電器安裝在升壓站保護(hù)屏的后門上（保護(hù)屏的主門，常會(huì)打開檢查），由于此保護(hù)屏的后門在運(yùn)行當(dāng)中會(huì)經(jīng)常性開門檢查，如打開后門產(chǎn)生振動(dòng)也可能使繼電器與繼電器座松動(dòng)，使其接點(diǎn)可能會(huì)造成不通現(xiàn)象。以上兩方面不穩(wěn)定因素出現(xiàn)任一種都會(huì)造成機(jī)組減負(fù)荷解列及發(fā)變組保護(hù)無法跳開斷路器，對(duì)機(jī)組運(yùn)行帶來極大的安全隱患。

問題處理及優(yōu)化：（1）全升壓站的所有接線箱的二次線及端子進(jìn)行全面擰緊，全面檢查各設(shè)備的接線情況。（2）將此#2主變高壓側(cè)隔離開關(guān)的擴(kuò)展繼電器，將所有用到此擴(kuò)展繼電器的接點(diǎn)（包括至DEH的三個(gè)并網(wǎng)信號(hào)、6AB4、6A4兩臺(tái)斷路器四個(gè)跳閘串聯(lián)接點(diǎn)，一共為7對(duì)常開接點(diǎn)），直接引接#2主變高壓側(cè)隔離開關(guān)本體輔助接點(diǎn)上。

#1主變高壓側(cè)出線隔離開關(guān)同樣存在此問題，也按此方案優(yōu)化。因升壓站的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試均為印尼AREVA公司負(fù)責(zé)，所以在現(xiàn)場與AREVA設(shè)計(jì)人員、調(diào)試人員一同討論及更改此回路。將不使用擴(kuò)展繼電器的接點(diǎn)串入DEH發(fā)信、發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作出口及緊急跳閘等回路中，直接使用主變高壓側(cè)隔離開關(guān)的本體輔助接點(diǎn)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）回路簡單化，各回路不再經(jīng)過擴(kuò)展繼電器，回路簡化后，穩(wěn)定性增強(qiáng)。（2）長期帶電可靠運(yùn)行，使用隔離開關(guān)本體接點(diǎn)長期得電也不易發(fā)生老化。（3）除去擴(kuò)展繼電器后，不再存在繼電器質(zhì)量問題而引起的斷路器拒動(dòng)的情況。

主變高壓側(cè)兩個(gè)斷路器的跳閘回路按此方案進(jìn)行優(yōu)化后，其跳閘回路圖。如圖4所示。

經(jīng)過上述的處理優(yōu)化方案更改，也進(jìn)行多次的模擬試驗(yàn)及回路檢查調(diào)試后。印尼棉蘭2×220MW電廠#2機(jī)組多次并網(wǎng)及長時(shí)帶負(fù)荷運(yùn)行至今，機(jī)組運(yùn)行正常，沒有發(fā)現(xiàn)因此問題造成機(jī)組解列跳閘等情況出現(xiàn)。此主變高壓側(cè)隔離開關(guān)二次回路更改優(yōu)化得到了更安全可靠的接線及跳閘回路，對(duì)日后機(jī)組長期運(yùn)行及機(jī)組維修都打下良好的二次回路基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

由于印尼電網(wǎng)現(xiàn)時(shí)還在發(fā)展階段，所以印尼AREVA公司設(shè)計(jì)二次回路中，會(huì)有所欠缺，印尼電網(wǎng)也沒有像我國相關(guān)的繼電保護(hù)及二次回路的規(guī)程規(guī)范，更缺少類似的繼電保護(hù)及二次回路的反事故措施等手段來確?；芈房煽啃?，使得其二次回路方面相對(duì)比較薄弱。上述事故中，就此主變高壓側(cè)隔離開關(guān)使用擴(kuò)展繼電器用以保護(hù)跳閘等重要回路的問題，本人進(jìn)一步建議：

（1）將DEH信號(hào)和發(fā)變組保護(hù)跳閘出口及緊急跳閘等重要回路所使用隔離開關(guān)本體接點(diǎn)外，如果隔離開關(guān)本體有更多備用常開接點(diǎn)的情況下，最好將所有回路中所需用到隔離開關(guān)接點(diǎn)回路的都統(tǒng)一引接到隔離開關(guān)的本體接點(diǎn)上，回路中少一個(gè)環(huán)節(jié)就多一份安全穩(wěn)定。（2）升壓站的重要二次回路上不單指會(huì)使用到隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)，還會(huì)使用到斷路器的輔助接點(diǎn)，所以都要直接引用斷路器的本體輔助接點(diǎn)，不能使用擴(kuò)展繼電器接點(diǎn)。

由于使用隔離開關(guān)或斷路器的輔助接點(diǎn)接入的回路較多，其輔助接點(diǎn)如數(shù)量有限，需在工程開展前對(duì)隔離開關(guān)及斷路器的二次回路進(jìn)一步詳細(xì)檢查所要的輔助接點(diǎn)數(shù)量，與設(shè)計(jì)院及生產(chǎn)廠家進(jìn)行要求，使隔離開關(guān)及斷路器接點(diǎn)數(shù)量能完全滿足各回路的需求，避免再次使用擴(kuò)展繼電器。在當(dāng)年國家能源局第161號(hào)文《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》第3.4點(diǎn)“斷路器或隔離開關(guān)電氣閉鎖回路不應(yīng)設(shè)重動(dòng)繼電器類元器件，應(yīng)直接用斷路器或隔離開關(guān)的輔助觸點(diǎn);操作斷路器或隔離開關(guān)時(shí)，應(yīng)確保待操作斷路器或隔離開關(guān)位置正確，并以現(xiàn)場實(shí)際狀態(tài)為準(zhǔn)”。這也進(jìn)一步規(guī)范防止此類問題發(fā)生?，F(xiàn)在我們國外工程的增多，接觸的國外公司也會(huì)隨之增加，因不同國家的電網(wǎng)系統(tǒng)差異，其所設(shè)計(jì)的二次回路都不盡相同，所以在接觸工程上需更加注意升壓站和機(jī)組間的二次回路配合問題，完善及排查問題回路，杜絕類似的事故再次發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 《電氣工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（二次部分）》中國電力出版社.

[2] 《印尼棉蘭電廠升壓站二次回路圖》印尼AREVA公司.

[3] 《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》國家能源局第161號(hào)文.