6kV廠用電快切二次回路改進

謝勇 段周朝 譚富娟

（華能玉環電廠，浙江 玉環 317604）

1 引言

對于大型的火力發電機組來說，廠用電系統的安全可靠性對整個電廠乃至系統的安全穩定運行有著極其重要的影響。廠用電的快速切換回路則是整個廠用電系統的一個重要環節。廠用電快速切換的安全可靠性是減少高備變過載及停機停爐事故的重要保證。國內的電廠因廠用電切換失敗或備變過載造成廠用電失去的事例也屢見不鮮。

2 玉環電廠廠用電系統概況

華能玉環電廠目前有四臺1000MW超超臨界發電機組，每臺機組的發電機與主變之間設有斷路器，主變低壓側接有二臺容量為68/34/34MVA的高壓廠用分裂變為6kV廠用電系統提供電源，每臺高廠變帶兩段6kV工作段母線。按單機容量達600MW及以上時，一般兩臺機組設一個高壓起動/備用電源設計要求。在工程設計中，玉環電廠最初規劃四臺1000MW 機組的起動/備用電源由兩臺較小容量的起動/備用變壓器組成，以滿足一臺高壓廠用起動/備用變壓器檢修時，另一臺起動/備用變壓器仍能滿足機組起停的要求。但最終考慮發電機出口裝設斷路器，在主變不停運時可以將主變壓器作為降壓變壓器倒送廠用電，因而可以減少高壓廠用備用變壓器的臺數和容量。一方面使廠用電系統接線及布置簡單清晰，另一方面可以節省備用變壓器在熱備用方式下的空載電能損耗。其接線圖如圖1所示。

圖1 高備變及6kV廠用電接線圖

當發電機裝設出口斷路器后，備用變壓器主要有兩種用途：一種是在高壓廠用變壓器檢修時作為其備用電源，或者在任一段高壓廠用母線工作進線電源開關誤跳時為廠用母線提供備用電源，同時在主變壓器或高壓廠用工作變壓器內部故障導致主變壓器高壓側開關跳開時作為停機電源。綜合以上的原因，玉環電廠只設置一臺高備變，容量等同于一臺高廠變。但是在隨后的投產運行中，因高廠變有8臺，所帶的廠用負荷較多，6kV工作段母線共有16段，而原先設計的快切回路，只要有工作段母線失壓或工作段開關跳閘及保護起動等情況，各段的備用進線開關就會合上，改由高備變來帶各段的廠用負荷，從而極易造成高備變過負荷，危及高備變及機組廠用電的安全可靠運行。

3 改動之前的快切起動回路

玉環電廠四臺機組選用的是南京東大金智電氣自動化有限公司生產的MFC2000-2微機廠用電快速切換裝置，一臺機組四段6kV母線（1A1、1A2、1B1、1B2）裝配四臺快切裝置，廠用電源的切換方式包括正常手動切換、事故自動切換及不正常情況自動切換三種方式。我們以#1機1A1段快切事故自動切換起動回路為例（其他母線段只是保護起動信號及壓板名稱不同），快切起動回路如圖2所示。

圖2 改進前的快切起動回路圖

在圖2中，K11為發變組保護動作跳主變高壓側出口中間的重動繼電器接點，14GLP是起動快切的投切壓板。由圖我們可以看出，由于沒有相應的閉鎖快切的措施，在一臺機組如＃1機組停機檢修時，高備變已帶上四段工作母線的停機負荷運行。其他機組只要有保護起動信號或者工作段進線開關偷跳的情況發生，就會有四段以上的工作母線的負荷由高備變提供。特別是在四臺機組運行時，發生兩臺機組及以上的機組跳閘故障進行事故切換時，將會使高備變帶上8段及以上的廠用事故負荷，尤其是廠用電切換時的沖擊電流，輕者會造成備變過負荷跳閘廠用電失電，重者會損壞高備變造成較大的經濟損失。

4 增設的快切起動/閉鎖回路簡析

針對上述快切起動回路存在的問題，為了防止超過4段6kV工作母線負荷切至高備變，導致高備變過負荷。玉環電廠對回路進行了改進與完善。在四臺機的發變組C30非電量保護G屏上設計了快切起動互為閉鎖回路，在原先的每臺機組起動快切回路并接一路經閉鎖的起動回路。最多只允許同時有4段6kV工作母線切至高備變接帶。以1號機組為例，發變組C30非電量保護G屏上加裝了4只起動/閉鎖1A1、1A2、1B1、1B2段快切繼電器，解除其余3臺機組相應工作段進線開關的閉鎖壓板12塊，閉鎖本機組的四段母線快切壓板4塊。各段母線以1A1段為例（其他3段母線與1A1段回路相似，只是命名編號改變。），改進后的回路具體分析如下：

4.1 1A1段起動回路

在保留原先的快切起動方式1的基礎上，并接一路經1A1快切起動/閉鎖繼電器20GJ常開接點的快切起動方式2回路，回路改進如圖3所示。圖3中，經14GLP壓板控制的為快切起動方式1，有起動快切信號發出時，直接出口起動該段的快切裝置。經15GLP壓板控制的為為快切起動方式2，只有在起動快切信號發出及常開接點20GJ閉合后，才能出口起動快切裝置。通過對兩種快切起動方式的操作及配合，使快切起動回路更加靈活方便。確保了在廠用電切換時，高備變不會過載的前體下，仍然可以通過切換方式的改變，保證帶較重要的廠用公用負荷的工作段母線具有備用電源。玉環電廠的高備變過負荷能力考慮在繞組溫度不超過140℃時，過電流20%持續時間480min，過電流60%持續時間45min，過電流 200%持續時間10min，同時驗證高備變一分支在已帶一段6kV母線負荷的情況下，另一段6kV母線又快切至高備變同一分支負荷自起動時6kV母線電壓的殘壓狀況，高備變最多能同時帶8段母線運行。

圖3 改進后的快切起動回路圖

4.2 1A1段快切閉鎖及解除閉鎖回路

在快切起動方式2投入時，為切實保證四臺機組中任一臺有任一段6kV工作母線段切至高備變接帶后，其他三臺機組的同名6kV工作母線就不能再進行切換，以防止高備變過負荷。同時考慮到備用進線開關檢修或冷備用狀態，滿足兩臺以上的機組停機廠用電負荷由備用電源接帶的運行方式需求。加設了快切閉鎖及解除閉鎖回路，回路圖如圖4。

圖4 1A1段快切閉鎖及閉鎖解除回路圖

圖4中，4A1、3A1、2A1三個常閉接點分別是4號機、3號機、2號機6kV工作母線4A1、3A1、2A1段備用進線開關的位置反饋接點（其他機組中分別為除本身機組外的三個同名備用進線段位置接點，例如2號機則為4A1、3A1、1A1）。正常運行狀況下，三個常閉接點處于閉合狀態，20GJ繼電器長期勵磁，常開接點 20GJ閉合，快切起動方式 2出口回路接通（圖3），一有快切起動信號，廠用電即進行切換。當某個備用進線開關如4A1合上后，其常閉接點打開，20GJ繼電器即失磁。回路中常開接點20GJ打開，將起動快切起動方式2出口回路閉鎖；同時其常閉接點20GJ閉合，經71GLP送至1A1（2A1、3A1）段快切裝置將其閉鎖。通過上述回路從而實現1A1-2A1-3A1-4A1四段間互為閉鎖，即任意一段切至高備變后閉鎖其他三段快切回路，1A2-2A2-3A2-4A2四段、1B1-2B1-3B1-4B1四段、1B2-2B2-3B2-4B2四段間也是同樣。61GLP、62GLP、63GLP為解除閉鎖壓板，通過投退“解除閉鎖壓板”可以控制該閉鎖回路的投入、退出。但當某臺機停運后主變或高廠變需檢修時，該機組廠用電倒至高備變供電，因停運機組負荷很低，不影響其他運行機組廠用電切換至高備變，此時通過投入“解除閉鎖壓板”將該機組6kV工作母線對其他機組快切回路的閉鎖解除，反之，如4A1、3A1、2A1段備用進線開關均沒有合上，或者投入解除閉鎖壓板61GLP、62GLP、63GLP將其短接，20GJ繼電器即有電，常開接點20GJ閉合，經閉鎖接點起動快切回路（15GLP）可以出口；同時常閉接點20GJ打開，閉鎖快切信號經不會發出。需要特別注意的是，當某個備用進線開關在非運行（冷備用）狀態時，其開關位置接點反饋將沒有，造成解除閉鎖回路在此斷線，因此這時必需將其解除閉鎖壓板投上。

5 操作運行方式及規定

（1）當某段母線投入14GLP壓板起動回路時，其相應解除閉鎖和閉鎖出口壓板均不投入。當投入15GLP壓板經閉鎖接點起動回路時，解除閉鎖和閉鎖出口壓板應相應投入。

（2）當只有一臺機組運行時，將本機組四段母線全部投入14GLP壓板起動回路，其他機組投15GLP壓板經閉鎖接點起動回路；當超過一臺機組運行時，所有機組母線全部投15GLP壓板經閉鎖接點起動回路。

（3）當某臺機組轉冷備用后，在其他機組非電量保護屏上將其四段母線的“解除閉鎖壓板”投入，本機組仍投經閉鎖接點起動15GLP回路。比如#4機在冷備用狀態時，那么在其他運行機組發變組非電量保護G屏中解除4A1、4A2、4B1、4B2段閉鎖壓板必須全部投上，而#4機發變組非電量保護G屏不需做改變；機組轉熱備用時將這些壓板退出。

（4）不論任何時候任何原因，當某段母線備用進線開關轉冷備用或檢修或位置反饋異常后，除退出本段母線快切裝置上壓板，還要在其他機組非電量保護屏上將“解除該母線閉鎖壓板”投入。比如2A1段母線備用進線開關因故轉冷備用狀態，除了要將2A1段快切裝置上壓板退出，還要在#1、#3、#4機非電量保護G屏上將解除2A1段閉鎖壓板投上。在該段母線備用進線開關轉熱備用后，恢復上述壓板。

6 結論

目前，國內投產及在建的大型機組愈來愈多，高壓廠用電源容量及廠用電源切換問題也不斷的增多。在一次設備容量有限的前提下，通過對二次回路的改進與完善，既提高了機組的經濟效益性，又保證了廠用電源的安全可靠性。雖然增加了運行操作的繁瑣及回路的復雜，但是隨著電力系統DCS、ECS技術的日趨成熟與完善，快切的邏輯及閉鎖條件也就可以在其中輕易的得以實現。

[1]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護技術問答[M].北京:中國電力出版社.,2002.1.

[2]繼電保護.華北電力出版社.

[3]MFC2000-2型微機廠用電快速切換裝置說明書.東大金智公司.

[4]繼電保護技術規程.中國電力出版社.

[5]華能玉環電廠主機運行規程.華能玉環電廠.

[6]沈亞齋,鄧維政.廠用電快切裝置在生產中的拓展性應用.