接入特高壓電網后廠用電切換系統分析

楊從明，李 曉，張逸群

（安徽淮南平圩發電有限責任公司，安徽 淮南 232089）

0 引言

按照電網要求，某發電公司2期2臺640 MW發電機—變壓器組通過二回線路接入1 000 kV淮南特高壓站，經淮滬1 000 kV特高壓線路將電能送往華東地區，與當地電網不直接發生電氣聯系。機組的備用電源由安徽電網220 kV系統提供，廠用電在2個不同電網之間切換。

根據華東電力設計院系統潮流分析計算的結果，高廠變低壓側與啟備變低壓側將有20°～40°的相角差，廠用電正常切換無法采用原有的“并聯切換”方式，這給機組在啟停過程中廠用電的切換帶來很大困難。通過調研、論證和試驗，現已研制了廠用電同期切換裝置，成功解決了該發電公司2期機組的廠用電切換問題。

1 廠用電系統特點及切換存在問題

目前，該發電公司機組廠用電一般采用“并聯切換”或“串聯切換”方式。采用這2種切換方式的前提條件是相互切換的2個電源在同一電網內。在此情況下，機組啟停和事故情況下廠用電切換已無技術問題。而該發電公司2期機組廠用工作電源和備用電源在2個不同電網，系統的相角差較大，機組啟停時的廠用電切換無法采用常規的切換方式。因此，廠用電切換是該發電公司2期機組面臨的重大技術難題，該發電公司2期機組廠用電系統接線如圖1所示。

圖1 某發電公司2期機組廠用電系統接線

2 廠用電同期切換裝置研制

針對廠用電切換出現的問題，該發電公司經過調研分析，明確了2期機組啟停機廠用電切換方案。即機組啟動時，采取先判同期合工作開關、跳開備用開關，機組自帶廠用電，之后判同期合機組出口開關并入1 000 kV特高壓電網；正常停機時，先與1 000 kV特高壓電網解列，然后再以單機自帶廠用電的方式與安徽電網并聯切換廠用電。通過與深圳市智能公司技術人員合作，研制了廠用電同期切換裝置，實現了對該發電公司2期機組啟停機廠用電的安全切換。

廠用電同期切換裝置主要由自動準同期裝置、選線器及備自投裝置組成；結合該發電公司2期機組實際情況，對該裝置進行了邏輯組態設計。

3 廠用電同期切換裝置工作原理

3.1 切換流程

每臺機組有3段6 kV母線需要進行工作、備用電源開關切換，每段6 kV母線工作、備用電源開關共用1臺備自投裝置,另配置了1臺自動準同期裝置。自動準同期裝置實現6路開關的同期合閘，通過選線器進行6路同期電壓和控制輸出信號的分配，自動準同期裝置及備自投裝置電源停送可以通過自動方式完成。備自投裝置在每段6 kV母線相應開關同期合閘后，將另一開關分閘。廠用電同期切換流程(以工作開關往備用開關切換為例說明)如圖2所示。

3.2 正常啟機切換

圖2 廠用電同期切換流程

正常啟機時,在DCS選擇“6 kV母線切換”時，因發電機尚未并網，備用電源系統對廠用母線供電，啟動“廠用電同期切換”。DCS檢測工作開關未合閘，發“選擇工作開關同期”命令，選線器收到“選擇工作開關同期”指令，將同期裝置及相應備自投裝置上電。DCS檢測滿足啟動同期條件后，延時3 s發“啟動同期工作”命令；自動準同期裝置收到“啟動同期工作”指令后進行同期操作。發電機與220 kV系統頻差、壓差在整定范圍以內，裝置捕捉第1次出現的零相差，發“工作開關合閘”命令；備自投裝置充電完成后，檢測是否有同期合閘信號開入，待檢測到“工作開關合閘”指令后，啟動500 ms脈寬的分合閘檢測時間，在檢測時間內檢查到工作開關由分變合，經過200 ms合環時間后跳開備用開關，完成機組廠用電與安徽電網分離，機組自帶廠用電運行，之后判同期合機組出口開關并入1 000 kV特高壓電網。備自投裝置備用/工作切換邏輯如圖3所示。

3.3 正常停機切換

正常停機時，機組首先降負荷到逆功率保護動作，與1 000 kV特高壓電網解列，發電機自帶廠用電運行。當DCS選擇“6 kV母線切換”時，啟動廠用電同期切換。備用開關未合閘，DCS發“選擇備用開關同期”命令，選線器收到“選擇備用開關同期”指令，將同期裝置及相應備自投裝置上電。DCS檢測滿足啟動同期條件后，延時3 s發“啟動同期工作”命令，同期裝置收到工作指令后進行同期操作，待發電機與220 kV系統頻差、壓差在整定范圍以內，裝置捕捉第1次出現的零相差，發“備用開關合閘”命令。備自投裝置充電完成后，檢測是否有同期合閘信號開入，待檢測到“備用開關合閘”指令后，在檢測時間內檢查到備用開關由分變合，經過200 ms合環時間后將工作開關跳閘，機組廠用電由安徽電網供電。備自投裝置工作/備用切換邏輯如圖4所示。

3.4 事故停機切換

機組正常運行時，廠用母線由工作電源供電，當機組發生故障時，發變組保護動作首先將工作電源跳閘，同時啟動廠用電快切裝置。廠用電快切裝置按事先設定的自動切換方式將工作電源切換至備用電源。

4 孤島運行時汽機故障的機組安全問題

圖3 備自投裝置備用/工作切換邏輯

圖4 備自投裝置工作/備用切換邏輯

一般情況下，機組在網運行時，汽機發生故障將通過程序逆功率方式停機，并進行廠用電切換。機組在啟停機過程中，普遍采用臨時解除機跳爐保護方式。但由于該發電公司2期啟停機方式的特殊性，在孤島運行方式下發生機爐故障，磁場開關將無法跳閘，并且不能實現廠用電切換，勢必造成廠用母線失電。為此，在DCS系統中增加機組不在網汽機打閘邏輯判據，信號送至發變組非電量保護屏，并在該屏上增加獨立出口和壓板。機組正常啟停機過程中，在孤島運行方式下投入此壓板，待并網后解除此壓板，解決了機組孤島運行發生汽機故障時廠用電安全切換的問題。

5 結束語

針對該發電公司2期機組廠用電系統的特殊性，專門研制的廠用電同期切換裝置目前已安裝、調試結束，各項功能驗證正確并投入運行。由于該裝置功能的可靠性非常重要，因此設備改造投運前進行了多次切換試驗，均獲成功。這解決了該發電公司2期機組接入特高壓后，在正常啟停機過程中廠用電安全切換的難題，為機組的安全穩定運行創造了條件。