發電廠主變高壓側出線隔離開關輔助回路優化

林良柱

摘 要：在發電廠發變組二次回路中，主變高壓側出線隔離開關的輔助回路，通過其回路發信至DEH作機組并網信號、發變組保護動作出口經此回路至主變高壓側兩個斷路器的跳閘回路，因此有著極其重要的作用。本文以印尼棉蘭2×220MW電廠的#2機組并網帶負荷后，因#2主變高壓側出線隔離開關回路故障造成斷路器無法跳開的事故案例，展開對主變出線隔離開關的輔助回路優化的討論。

關鍵詞：主變高壓側;隔離開關;擴展繼電器;跳閘回路;輔助接點

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0167-03

0 前言

在升壓站采用2/3接線中，為了升壓站的運行的靈活性，常會有機組不發電時，會將主變高壓出線隔離開關分開后，合上兩斷路器（邊斷路器及中斷路器）并聯兩母線或另一出線的運行方式。因此，至機組的DEH并網信號、發變組保護出口跳閘、機組緊急跳閘待均必須通過主變高壓側出線隔離開關的輔助接點閉鎖。以下將以印尼棉蘭2×220MW電廠#2機主變高壓側并網斷路器拒動事故引申討論其主變高壓側出線隔離開關的輔助接點的問題及優化。

1 故案例的經過及原因

印尼棉蘭2×220MW電廠采用發電機不設出口斷路器的單元接線方式經主變引接至275kV升壓站系統，升壓站采用2/3接線方式再經兩回線路接入印尼當地電網系統。#2主變接入升壓站為第四串（不完整串，主變高壓側經過出線隔離開關6A4-3至高壓側兩斷路器6AB4、6A4）。事故經過：當地時間2014年8月5日12：25，#2機組并網帶負荷后，運行正常，在2014年8月5日22：05，汽機DEH（汽輪機數字電液控制系統）系統自動發指令汽機減負荷，運行人員在發電機減負荷后接近至5MW時，運行人員想使用運行操作臺上按下主變高壓側斷路器緊急跳閘按鈕跳開#2主變高壓側斷路器6AB4、6A4，將#2機組解列。但按下緊急跳閘按鈕多次后仍無法跳開#2主變高壓側斷路器6AB4、6A4，而汽機仍然在減負荷，使得發電機逆功率運行，從而發變組保護中發電機逆功率保護已動作，發變組保護裝置已出口跳閘，但仍然無法跳開#2主變高壓側斷路器6AB4、6A4。在發變組保護動作后3.5秒（斷路器失靈保護動作出口延時時間）升壓站的#2主變高壓側斷路器6AB4、6A4各自斷路器保護失靈動作，最終將#2主變高壓側斷路器6AB4、6A4跳開，#2發電機解列。

事故原因：為何汽機DEH系統會自動發指令減負荷。經檢查發現，發變組的二次回路中有三個并網信號（此并網信號為兩斷路器輔助接點合閘位置并聯后串聯主變出線隔離開關擴展繼電器的常開接點，如圖1所示）在并網后應該同時發至DEH系統，但當時此三個并網同時從合位變分位，DEH邏輯判斷中認為機組已解列，要自動減負荷逐步關汽機調節門。而在運行操作臺緊急跳閘按鈕及發變組保護動作出口均無法跳開#2主變高壓側開關6AB4、6A4。經檢查發現操作臺緊急跳閘按鈕跳閘回路和發變組保護動作出口跳閘回路均串主變高壓側出線隔離開關的擴展繼電器輔助接點回路，而此主變高壓側出線隔離開關的擴展繼電器接點沒能接通，所以造成兩個斷路器均無法跳開。以上兩問題都由于回路中使用到了出線隔離開關的擴展繼電器的輔助接點，而擴展繼電器拒動或燒壞會使其接點不動作，就會發生上述事故，而本次事故最終原因為在此擴展繼電器回路中有一處端子二次線沒有擰緊，在長期運行中松動，無法啟動擴展繼電器，所以其所有接點均不接通。就造成以上事故的發生，兩斷路器均拒動的情況。圖2所示為主變高壓側出線隔離開關合閘回路擴展繼電器圖及二次松動位置。

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

圖3中，因發變組保護動作出口及緊急跳閘開入都是需要經過擴展繼電器的輔助接點后才將斷路器跳閘線圈帶電實現斷路器跳閘。由于擴展繼電器沒有啟動，兩臺斷路器6AB4、6A4在發變組和緊急跳閘按鈕都無法跳開。事故最終是由于發變組保護動作后同時發啟動失靈信號至升壓站的兩斷路器6AB4、6A4的斷路器保護裝置，后者斷路器失靈保護動作經延時跳開此兩斷路器6AB4、6A4。本次事故中，沒有對升壓站外線造成影響，尚沒有擴大事故范圍，但因機組發變組保護無法將兩臺斷路器跳開，也使發電機短時逆功率運行，事故發生后對各設備進行徹底檢查后，各設備正常。

2 問題處理及優化

本次事故中誘因是二次線松動造成擴展繼電器無法正常動作，但主要問題的源頭是隔離開關回路上使用了擴展繼電器，而擴展繼電器又接入發信和跳閘回路中，所以此擴展繼電器運行情況直接關系到整臺機組的的安全可靠運行。升壓站的隔離開關所接入的重要回路都不應該使用擴展繼電器的接點。現有考慮到如下兩方面不穩定因素：（1）機組正常運行時此擴展繼電器將長時間得電動作，如繼電器質量問題使得繼電器線圈燒壞或其接點長期運行老化，都會使接點不通;（2）繼電器安裝在升壓站保護屏的后門上（保護屏的主門，常會打開檢查），由于此保護屏的后門在運行當中會經常性開門檢查，如打開后門產生振動也可能使繼電器與繼電器座松動，使其接點可能會造成不通現象。以上兩方面不穩定因素出現任一種都會造成機組減負荷解列及發變組保護無法跳開斷路器，對機組運行帶來極大的安全隱患。

問題處理及優化：（1）全升壓站的所有接線箱的二次線及端子進行全面擰緊，全面檢查各設備的接線情況。（2）將此#2主變高壓側隔離開關的擴展繼電器，將所有用到此擴展繼電器的接點（包括至DEH的三個并網信號、6AB4、6A4兩臺斷路器四個跳閘串聯接點，一共為7對常開接點），直接引接#2主變高壓側隔離開關本體輔助接點上。

#1主變高壓側出線隔離開關同樣存在此問題，也按此方案優化。因升壓站的設計、安裝、調試均為印尼AREVA公司負責，所以在現場與AREVA設計人員、調試人員一同討論及更改此回路。將不使用擴展繼電器的接點串入DEH發信、發變組保護動作出口及緊急跳閘等回路中，直接使用主變高壓側隔離開關的本體輔助接點有以下優點：

（1）回路簡單化，各回路不再經過擴展繼電器，回路簡化后，穩定性增強。（2）長期帶電可靠運行，使用隔離開關本體接點長期得電也不易發生老化。（3）除去擴展繼電器后，不再存在繼電器質量問題而引起的斷路器拒動的情況。

主變高壓側兩個斷路器的跳閘回路按此方案進行優化后，其跳閘回路圖。如圖4所示。

經過上述的處理優化方案更改，也進行多次的模擬試驗及回路檢查調試后。印尼棉蘭2×220MW電廠#2機組多次并網及長時帶負荷運行至今，機組運行正常，沒有發現因此問題造成機組解列跳閘等情況出現。此主變高壓側隔離開關二次回路更改優化得到了更安全可靠的接線及跳閘回路，對日后機組長期運行及機組維修都打下良好的二次回路基礎。

3 結語

由于印尼電網現時還在發展階段，所以印尼AREVA公司設計二次回路中，會有所欠缺，印尼電網也沒有像我國相關的繼電保護及二次回路的規程規范，更缺少類似的繼電保護及二次回路的反事故措施等手段來確保回路可靠性，使得其二次回路方面相對比較薄弱。上述事故中，就此主變高壓側隔離開關使用擴展繼電器用以保護跳閘等重要回路的問題，本人進一步建議：

（1）將DEH信號和發變組保護跳閘出口及緊急跳閘等重要回路所使用隔離開關本體接點外，如果隔離開關本體有更多備用常開接點的情況下，最好將所有回路中所需用到隔離開關接點回路的都統一引接到隔離開關的本體接點上，回路中少一個環節就多一份安全穩定。（2）升壓站的重要二次回路上不單指會使用到隔離開關輔助接點，還會使用到斷路器的輔助接點，所以都要直接引用斷路器的本體輔助接點，不能使用擴展繼電器接點。

由于使用隔離開關或斷路器的輔助接點接入的回路較多，其輔助接點如數量有限，需在工程開展前對隔離開關及斷路器的二次回路進一步詳細檢查所要的輔助接點數量，與設計院及生產廠家進行要求，使隔離開關及斷路器接點數量能完全滿足各回路的需求，避免再次使用擴展繼電器。在當年國家能源局第161號文《防止電力生產事故的二十五項重點要求》第3.4點“斷路器或隔離開關電氣閉鎖回路不應設重動繼電器類元器件，應直接用斷路器或隔離開關的輔助觸點;操作斷路器或隔離開關時，應確保待操作斷路器或隔離開關位置正確，并以現場實際狀態為準”。這也進一步規范防止此類問題發生。現在我們國外工程的增多，接觸的國外公司也會隨之增加，因不同國家的電網系統差異，其所設計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生。

參考文獻

[1] 《電氣工程電氣設計手冊（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] 《防止電力生產事故的二十五項重點要求》國家能源局第161號文.