備用電源切換裝置在電廠中的改造應用分析

甘肅電投武威熱電有限責任公司 董光鵬

電源切換是較為復雜的過程，在供電系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，只有正確及時地進行電源切換才能為后續(xù)使用提供保障，對重要母線、設備一般均設有快切裝置和雙電源切換裝置，才能保證故障情況下重要設備不停電，保證機組安全穩(wěn)定運行。在廠用電源進行切換過程中，機組廠用電系統(tǒng)接帶重要設備不能因廠用電源切換而承受過載和沖擊，必須保證運行機組輸出功率穩(wěn)定連續(xù)，或在切換之后能夠保證機組可靠穩(wěn)定工作或安全停機。因此，廠用電系統(tǒng)安全快速切換對減少事故損失、保護人身與設備安全至關重要。

1 某廠6kV 集中段電源接帶方式

某廠6kV 集中段母線設計有兩路電源，分別取自#1機6kV 工作段母線和#2機6kV 工作段母線，正常運行中一路運行、一路只能手動備用，6kV 母線備用可靠性較低，不能滿足要求（圖1）。

圖1 6kV 集中段電源接帶方式

某廠6kV 集中段主要接帶設備有其中6kV 集中0A 段接帶7臺6kV變壓器、10臺6kV 高壓電動機，6kV 集中0B 段接帶8臺6kV 變壓器、10臺6kV 高壓電動機，包括脫硫變、水務中心變、輸煤變、翻車機變、碎煤機、空壓機，輔機循環(huán)水泵、脫硫真空泵、斗輪機。單機運行時，若6kV 集中段由停運機組接帶，停運機組6kV 母線檢修時必須對6kV 集中段停電，運行操作量較大，安全風險較高，斗輪機上煤系統(tǒng)被迫停運將嚴重影響運行機組穩(wěn)定性。

2018年機組單機運行，鄰機檢修期間需對6kV集中段電源由停運機組倒換至運行機組，集中0A 段雙電源6011B、6012B 無電源切換裝置且無相互閉鎖；集中0B 段雙電源6021B、6022B 無電源切換裝置且無相互閉鎖，存在較大安全隱患，一方面由于兩路電源取自不同機組，若采用先合后分操作方法可能發(fā)生嚴重的非同期合閘事故，若采用先斷后合操作方法必先將集中段負荷全部停運，對機組造成嚴重風險。后為盡可能降低安全風險，發(fā)電運行部制定安全措施，將6kV 段負荷全部轉移至另段運行，安排6～8名專項操作人員同時進行操作，耗時12小時將集中段由停運機組轉移至運行機組，全力保證機組可利用檢修時間，另段采用同樣方法進行電源倒換。

2 改造思路及原理

為盡可能減低高風險操作，節(jié)約操作人員、降低成本，經多方考慮準備在2019年機組檢修期間采用以下兩種操作方法保證電源切換。

2.1 增加雙電源閉鎖邏輯，防止非同期合閘及人為誤操

合閘6kV集中0A 段6011B斷路器的條件：6021B 斷路器在分位；合閘6kV 集中0A 段6021B斷路器的條件：6011B 斷路器在分位；合閘6kV集中0B 段6021B 斷路器的條件：6021B 斷路器在分位；合閘6kV 集中0B 段6022B 斷路器的條件：60112B 斷路器在分位。

2.2 利用集中段停電機會加裝電源切換裝置

深圳國立智能電力科技有限公司生產的SID-8BT-A 備用電源快速切換裝置，該裝置具備多種切換功能。

2.3 正常電源切換

正常電源切換可由手動啟動，在DCS 系統(tǒng)或切換裝置面板上均能實現(xiàn)，可提供采用遠方或就地切換方式進行人工選擇。正常切換可選擇雙向切換，即工作電源與備用電源之間可以相互進行切換。正常切換具備以下方式：

2.3.1 并聯(lián)切換功能

并聯(lián)自動：手動啟動切換功能，若并聯(lián)切換條件滿足，先合備用（工作）斷路器，經一定時間延時后再自動跳開工作（備用）斷路器，若在一定延時時間內已合上的備用（工作）斷路器因某種原因（如保護動作）跳開，則切換裝置不再自動跳工作（備用）斷路器，以免發(fā)生廠用電失電。若裝置啟動后并聯(lián)切換條件不滿足，則切換裝置將閉鎖發(fā)信，等待進行人工確認復歸。

并聯(lián)半自動：手動啟動切換功能，若并聯(lián)切換條件滿足，合上備用（工作)斷路器，而跳開工作（備用）斷路器的操作由運行人員選擇完成。若在一定延時的時間內運行人員未跳開工作（備用）斷路器，電源切換裝置發(fā)出報警，避免兩路電源長期并列運行。若啟動后并聯(lián)切換條件不滿足，切換裝置閉鎖發(fā)信，等待進行人工確認復歸。并聯(lián)切換方式適用于頻率相同且相位差較小的兩個電源間的電源切換，此方式下只有一種實現(xiàn)方式：即快速切換，我廠#1機組、#2機組屬于同一330kV 站內運行，以上兩種方法均可采用。

2.3.2 串聯(lián)切換功能

正常串聯(lián)切換功能手動啟動，切換裝置先發(fā)跳工作（備用）斷路器指令，確認工作（備用）斷路器跳開且切換條件同時滿足時，合上備用（工作）斷路器電源。正常串聯(lián)切換適用于頻率相差較大或相位差較大的兩個電源間切換。

2.4 事故切換

事故切換由裝置出口進行啟動，只能由工作電源向備用電源切換，即保護啟動后先跳開工作電源斷路器，確認工作斷路器已跳開且切換條件滿足時再合上備用電源斷路器。串聯(lián)切換一般四種實現(xiàn)方式，快速、同期捕捉、殘壓、長延時。切換不成功時可自動進行同期捕捉、殘壓、長延時選擇，我公司理論上具備采用此種切換方式。

2.5 不正常情況切換

不正常情況切換當切換裝置檢測到不正常情況后自行啟動，只能由工作電源向備用電源進行切換。

綜上，通過采用方法1避免了DCS 人員誤操作引起非同期并列的可能性；通過采用方法2解決了電源快速倒換問題，考慮結合#1機組、#2機組廠用電源快切裝置啟動模式，我廠6kV 集中段電源屬于同頻系統(tǒng)且固有相位差不大的兩個電源切換，6kV 集中段正常切換選用并聯(lián)自動模式，事故切換和不正常切換均不采用，選用正常并聯(lián)自動切換方式只做提供運行正常電源倒換操作。

3 改造優(yōu)化后應用

2019年利用機組檢修期，分別在4月、5月將6kV 集中段變壓器、電動機全部停運，停運6kV 集中段，由設備技術部繼保班進行電源切換屏安裝、調試。工作結束后，經試驗驗證，6kV 集中0A、OB 段電源切換裝置具備改造效果在實現(xiàn)快速切換時，機組高壓廠用母線的電壓下降、電動機轉速下降均很小，實現(xiàn)勿擾切換，備用電源分支啟動電流也不大，較為安全可靠。

2019年#1機組、#2機組檢修，2019年#0啟備變檢修、2020年#0啟備變檢修期間，發(fā)電運行部靈活調整6kV 集中段運行方式，可靠保證了機組安全運行；6kV 集中段母線電源接帶方式倒換時，單段運行操作時間由24小時縮減至0.5小時，操作人數(shù)由6～8人縮減至2人。整體操作時間由48小時縮減至1小時，操作人數(shù)由6～8人縮減至2人，操作時間、操作任務和操作人員全部實現(xiàn)節(jié)約，安全性也大大提高，實現(xiàn)了預期改造目標。

綜上，隨著近年來單元機組容量增加，火電廠安全、經濟壓力逐步增加，電機變頻節(jié)能裝置、整流裝置在火電廠中的應用越來越廣泛，電廠負載的容量和特性均發(fā)生較大變化，且部分環(huán)保、調度數(shù)據(jù)電源必須保持連續(xù)運行，不停電壓力越來越大，須充分保證相關設施設備可靠運行。