國華九江電廠10kV公用段快切裝置誤動分析及處理
2020-03-08 20:14:41聶英麗
今日自動化 2020年9期
聶英麗
[摘? ? 要]隨著科學技術(shù)的進步，百萬千瓦火電機組已成為目前主力機組，對于一個百萬機組的發(fā)電廠而言，廠用及公用系統(tǒng)電源供電的連續(xù)可靠運行，是實現(xiàn)各種用電設(shè)備安全穩(wěn)定運行，以確保機組可靠運行的基本條件，為了實現(xiàn)供電可靠性，重要場合配有雙路電源供電，兩路電源切換依靠快切裝置、備自投、ATS等實現(xiàn)電源的可靠切換，而對于廠用及公用10 kV系統(tǒng)，一般配置廠用電切換裝置，那么快切裝置的穩(wěn)定運行在機組運行中就發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如何避免快切裝置誤動，確保負荷的連續(xù)不斷電運行的就發(fā)揮著重要意義。
[關(guān)鍵詞]快切裝置;可靠運行;不斷電運行
[中圖分類號]TM564 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–00–02
[Abstract]With the progress of science and technology， one million thermal power units have become the main units at present. For a power plant with one million units， the continuous and reliable operation of power supply for auxiliary and public systems is the basic condition for realizing the safe and stable operation of various electrical equipment and ensuring the reliable operation of units. In order to realize the reliability of power supply， double power supply is provided in important occasions， The switching of two-way power supply relies on fast switching device， automatic switching device， ATS， etc. for auxiliary and public 10 kV system， the auxiliary power switching device is generally configured， so the stable operation of the fast switching device plays an important role in the unit operation. How to avoid the misoperation of the fast switching device and ensure the continuous and continuous power operation of the load plays an important role.
[Keywords]fast cutting device; reliable operation;continous power operation
本文主要針對國華九江電廠10 kV公用段快切裝置誤動進行原因分析，并且針對分析原因采取改進措施，通過長期運行觀察，證明采用大功率繼電器后，降低了長電纜引起的干擾問題，提高快切裝置可靠性。
神華國華九江電廠一期工程以500 kV一級電壓接入系統(tǒng)，廠內(nèi)為3/2接線方式，通過二回500 kV線路（華石I線、華石II線）至石鐘山變。高壓廠用母線為單母線分段接線，每臺機組設(shè)2段10 kV廠用母線，分別為10 kV A段和10 kV B段，由高廠變兩個分裂繞組及啟備變兩個分裂繞組分別供電，主廠房輔機的公用、單元負荷及脫硫負荷分別接入10 kV A段和10 kVB段。10 kV A段和10 kV B段母線正常運行時，由各自高廠變供電，備用電源為啟備變。正常運行時啟備變斷路器斷開，當工作電源因故障斷開時，由快切裝置進行切換，由啟備變帶電，承擔全部廠用負荷。
公用10 kV A、B段為單母分段設(shè)置母聯(lián)開關(guān)，正常運行狀態(tài)為10 kV A段由1號機組廠用10 kV段10BBA17間隔帶電、公用10 kV B段由2號機組廠用10 kV段20BBA17間隔帶電，母聯(lián)開關(guān)正常作為兩段的互為備用開關(guān)，任意段故障失電，將由該段的快切裝置切換實現(xiàn)另一段電源帶電。
國華九江電廠廠用及公用系統(tǒng)電源且切換采用微機型廠用電快切切換裝置，生產(chǎn)廠家及型號：東大金智 MFC2000-6型。10 kV公用段電氣主接線圖如圖1所示：
1 異常事件
公用10 kVA段由1號機組廠用10 kV段10BBA17間隔帶電、公用10 kVB段由2號機組廠用10 kV段20BBA17間隔帶電，公用A、B段快切裝置正常投入，公用10 kV母聯(lián)間隔處于熱備用狀態(tài)，2017年09月30日上午8點32分46秒，公用A段快切裝置，由保護啟動快切裝置動作，將公用A段電源由工作切換至備用母聯(lián)間隔帶電。
2 現(xiàn)場檢查情況
（1）首先檢查DCS系統(tǒng)各開關(guān)狀態(tài)，檢查1號機組的10 kV1B段至公用10 kVA段饋線開關(guān)（10BBB17）合閘狀態(tài);公用10 kVA段工作電源開關(guān)跳閘狀態(tài)、公用10 kV段母聯(lián)開關(guān)合閘狀態(tài)。DCS系統(tǒng)發(fā)公用A段快切裝置切換完畢、公用A段快切裝置閉鎖。
（2）就地檢查1號機組的10 kV1B段至公用10 kVA段饋線開關(guān)10BBB17間隔，檢查保護裝置正常，未見任何保護動作、異常告警信號。
（3）就地檢查公用10 kVA段工作電源開關(guān)（J0BBC01）間隔，保護裝置正常，未見任何保護動作、異常告警信號。
（4）在1號機組繼電器室，就地檢查公用A段快切裝置，保護啟動開入電位正常，此時無保護啟動快切開入，檢查電纜絕緣正常，測量正極對地、負極對地，對地電位未發(fā)生偏移。
就地檢查公用A段快切裝置動作記錄如下：
啟動時間：2017年9月30日08：32：46：807
啟動方式：保護啟動;
切換方向：工作到備用;
實現(xiàn)方式：快速;
切換結(jié)果：切換成功;
參考相：B相;
0001 跳工作開始? ?00ms
Uab=102.93% Ubc=103.13% Uca=102.29%
Ux=102.25% dU=0.068%
fm=50.00Hz fx=50.00Hz dF=0.00HZ
dq=0.3° df/dt=0.00Hz/s
Ia=0.00A Ira=0.00A
0002 跳工作結(jié)束041ms
Uab=94.67% Ubc=100.20%? Uca=96.11%
Ux=102.24% dU=-07.57%
fm=50.01Hz fx=50.01Hz dF=0.00HZ
dq=0.3° df/dt=0.00Hz/s
Ia=0.00A Ira=0.01A
0003 合備用開始041ms
Uab=94.67% Ubc=100.20%? Uca=96.11%
Ux=102.24% dU=-07.57%
fm=50.01Hz fx=50.01Hz dF=0.00HZ
dq=0.3° df/dt=0.00Hz/s
Ia=0.00A Ira=0.01A
0004 合備用結(jié)束104ms
Uab=53.09% Ubc=11.16% Uca=61.92%
Ux=102.41% dU=-049.32%
fm=42.23Hz fx=50.01Hz dF=7.77HZ
dq=76.5° df/dt=20.00Hz/s
Ia=0.00A Ira=0.00A
3 故障分析
由于檢查10 kVA段工作電源開關(guān)以及來自1號機組10 kV段饋線開關(guān)均未見任何保護動作信號，且檢查A段快切裝置，未發(fā)現(xiàn)裝置異常，初步判斷為干擾引起的快切裝置誤動。
由運行人員用快切裝置將公用A段并聯(lián)切換至工作電源進線帶電，將公用A段快切裝置投入正常運行狀態(tài)，退出出口合跳閘壓板，連續(xù)進行了16天觀察，未見任何保護啟動開入信號開入，排除裝置本身異常問題。
采取的后續(xù)處理措施如下：
（1）對10 kV開關(guān)柜的10BBA17間隔保護動作中間繼電器進行了相關(guān)試驗，繼電器動作電壓72 V，返回電壓35 V，使用對講機對其進行干擾測試，未發(fā)生誤發(fā)信號，排除中間繼電器誤動發(fā)保護啟動可能性。
（2）核查了保護動作至快切裝置保護啟動控制電纜，對本電纜進行了絕緣電阻測試，絕緣電阻滿足規(guī)程規(guī)范要求，核查本電纜的電纜屏蔽接地良好，排除電纜異常問題。
（3）檢查10BBB17間隔開關(guān)柜內(nèi)存在老鼠屎且保護動作出口的端子排中間無空端子隔離，考慮可能存在老鼠進行導(dǎo)致短路引起信號誤發(fā)的可能，建議在保護動作出口中間增加端子隔離，減少誤發(fā)信號可能。
（4）核查電氣二次電纜圖冊，發(fā)現(xiàn)保護動作至快切裝置本段電纜長度約150 m，保護啟動信號持續(xù)時間74 ms，懷疑電容引起的干擾，而且溝通東大金智快切裝置廠家，獲知對于MFC2000-6型快切裝置對于內(nèi)部的開入如何判斷此節(jié)點狀態(tài)為1、0，依據(jù)開入量連續(xù)采樣10次連續(xù)為高電平即判斷為為開入，每次采樣周期為0.2～0.3 ms，則連續(xù)10次采樣時間為2～3 ms，如果信號干擾持續(xù)時間超過3 ms，那么快切裝置必須為誤動。
4 故障處理
（1）首先在1號機組廠用10 kV段10BBA17間隔，將保護動作開出信號中間增加端子排隔離，降低短路引起快切誤動可能性。
（2）溝通東大金智廠用電快切裝置廠家，將保護開入信號在進快切裝置前，增加一塊大功率繼電器，保護動作啟動快切前先經(jīng)過大功率繼電器，依靠大功率繼電器的輔助節(jié)點作為保護啟動信號。
5 改進后觀察
經(jīng)過上述檢查處理后，連續(xù)運行至今，再未發(fā)生一起因快切裝置判斷保護動作誤啟動快切裝置事件。
6 結(jié)論
通過對公用10 kV段快切裝置保護啟動回路改造，加裝大功率繼電器，避免了長電纜引起的公用電源誤啟動問題，改進的二次回路大大提高了快切裝置的可靠性。
參考文獻
[1] 周蓉.電源快切裝置在變電站的應(yīng)用與分析[J].電世界，2016（9）：12-15.
[2] 馮建波.關(guān)于廠用電快切裝置功能的探討[J].文摘版：工程技術(shù)（建筑），2016（1）：14.
[3] 汪霄祥，劉輝，劉凱，等.以電流為判據(jù)的變電站站用電源快切原理及實現(xiàn)[J].信息技術(shù)與信息化，2018（11）：70-72.
[4] 李玉華，霍大勇.供電線路不當投切的事故分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010（3）：26，29.
[5] 段俊城.供配電系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性[J].建筑電氣，2008（8）：10-13.
聶英麗
[摘? ? 要]隨著科學技術(shù)的進步，百萬千瓦火電機組已成為目前主力機組，對于一個百萬機組的發(fā)電廠而言，廠用及公用系統(tǒng)電源供電的連續(xù)可靠運行，是實現(xiàn)各種用電設(shè)備安全穩(wěn)定運行，以確保機組可靠運行的基本條件，為了實現(xiàn)供電可靠性，重要場合配有雙路電源供電，兩路電源切換依靠快切裝置、備自投、ATS等實現(xiàn)電源的可靠切換，而對于廠用及公用10 kV系統(tǒng)，一般配置廠用電切換裝置，那么快切裝置的穩(wěn)定運行在機組運行中就發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，如何避免快切裝置誤動，確保負荷的連續(xù)不斷電運行的就發(fā)揮著重要意義。
[關(guān)鍵詞]快切裝置;可靠運行;不斷電運行
[中圖分類號]TM564 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–00–02
[Abstract]With the progress of science and technology， one million thermal power units have become the main units at present. For a power plant with one million units， the continuous and reliable operation of power supply for auxiliary and public systems is the basic condition for realizing the safe and stable operation of various electrical equipment and ensuring the reliable operation of units. In order to realize the reliability of power supply， double power supply is provided in important occasions， The switching of two-way power supply relies on fast switching device， automatic switching device， ATS， etc. for auxiliary and public 10 kV system， the auxiliary power switching device is generally configured， so the stable operation of the fast switching device plays an important role in the unit operation. How to avoid the misoperation of the fast switching device and ensure the continuous and continuous power operation of the load plays an important role.
[Keywords]fast cutting device; reliable operation;continous power operation
本文主要針對國華九江電廠10 kV公用段快切裝置誤動進行原因分析，并且針對分析原因采取改進措施，通過長期運行觀察，證明采用大功率繼電器后，降低了長電纜引起的干擾問題，提高快切裝置可靠性。
神華國華九江電廠一期工程以500 kV一級電壓接入系統(tǒng)，廠內(nèi)為3/2接線方式，通過二回500 kV線路（華石I線、華石II線）至石鐘山變。高壓廠用母線為單母線分段接線，每臺機組設(shè)2段10 kV廠用母線，分別為10 kV A段和10 kV B段，由高廠變兩個分裂繞組及啟備變兩個分裂繞組分別供電，主廠房輔機的公用、單元負荷及脫硫負荷分別接入10 kV A段和10 kVB段。10 kV A段和10 kV B段母線正常運行時，由各自高廠變供電，備用電源為啟備變。正常運行時啟備變斷路器斷開，當工作電源因故障斷開時，由快切裝置進行切換，由啟備變帶電，承擔全部廠用負荷。
公用10 kV A、B段為單母分段設(shè)置母聯(lián)開關(guān)，正常運行狀態(tài)為10 kV A段由1號機組廠用10 kV段10BBA17間隔帶電、公用10 kV B段由2號機組廠用10 kV段20BBA17間隔帶電，母聯(lián)開關(guān)正常作為兩段的互為備用開關(guān)，任意段故障失電，將由該段的快切裝置切換實現(xiàn)另一段電源帶電。
國華九江電廠廠用及公用系統(tǒng)電源且切換采用微機型廠用電快切切換裝置，生產(chǎn)廠家及型號：東大金智 MFC2000-6型。10 kV公用段電氣主接線圖如圖1所示：
1 異常事件
公用10 kVA段由1號機組廠用10 kV段10BBA17間隔帶電、公用10 kVB段由2號機組廠用10 kV段20BBA17間隔帶電，公用A、B段快切裝置正常投入，公用10 kV母聯(lián)間隔處于熱備用狀態(tài)，2017年09月30日上午8點32分46秒，公用A段快切裝置，由保護啟動快切裝置動作，將公用A段電源由工作切換至備用母聯(lián)間隔帶電。
2 現(xiàn)場檢查情況
（1）首先檢查DCS系統(tǒng)各開關(guān)狀態(tài)，檢查1號機組的10 kV1B段至公用10 kVA段饋線開關(guān)（10BBB17）合閘狀態(tài);公用10 kVA段工作電源開關(guān)跳閘狀態(tài)、公用10 kV段母聯(lián)開關(guān)合閘狀態(tài)。DCS系統(tǒng)發(fā)公用A段快切裝置切換完畢、公用A段快切裝置閉鎖。
（2）就地檢查1號機組的10 kV1B段至公用10 kVA段饋線開關(guān)10BBB17間隔，檢查保護裝置正常，未見任何保護動作、異常告警信號。
（3）就地檢查公用10 kVA段工作電源開關(guān)（J0BBC01）間隔，保護裝置正常，未見任何保護動作、異常告警信號。
（4）在1號機組繼電器室，就地檢查公用A段快切裝置，保護啟動開入電位正常，此時無保護啟動快切開入，檢查電纜絕緣正常，測量正極對地、負極對地，對地電位未發(fā)生偏移。
就地檢查公用A段快切裝置動作記錄如下：
啟動時間：2017年9月30日08：32：46：807
啟動方式：保護啟動;
切換方向：工作到備用;
實現(xiàn)方式：快速;
切換結(jié)果：切換成功;
參考相：B相;
0001 跳工作開始? ?00ms
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Ia=0.00A Ira=0.00A
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0003 合備用開始041ms
Uab=94.67% Ubc=100.20%? Uca=96.11%
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0004 合備用結(jié)束104ms
Uab=53.09% Ubc=11.16% Uca=61.92%
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3 故障分析
由于檢查10 kVA段工作電源開關(guān)以及來自1號機組10 kV段饋線開關(guān)均未見任何保護動作信號，且檢查A段快切裝置，未發(fā)現(xiàn)裝置異常，初步判斷為干擾引起的快切裝置誤動。
由運行人員用快切裝置將公用A段并聯(lián)切換至工作電源進線帶電，將公用A段快切裝置投入正常運行狀態(tài)，退出出口合跳閘壓板，連續(xù)進行了16天觀察，未見任何保護啟動開入信號開入，排除裝置本身異常問題。
采取的后續(xù)處理措施如下：
（1）對10 kV開關(guān)柜的10BBA17間隔保護動作中間繼電器進行了相關(guān)試驗，繼電器動作電壓72 V，返回電壓35 V，使用對講機對其進行干擾測試，未發(fā)生誤發(fā)信號，排除中間繼電器誤動發(fā)保護啟動可能性。
（2）核查了保護動作至快切裝置保護啟動控制電纜，對本電纜進行了絕緣電阻測試，絕緣電阻滿足規(guī)程規(guī)范要求，核查本電纜的電纜屏蔽接地良好，排除電纜異常問題。
（3）檢查10BBB17間隔開關(guān)柜內(nèi)存在老鼠屎且保護動作出口的端子排中間無空端子隔離，考慮可能存在老鼠進行導(dǎo)致短路引起信號誤發(fā)的可能，建議在保護動作出口中間增加端子隔離，減少誤發(fā)信號可能。
（4）核查電氣二次電纜圖冊，發(fā)現(xiàn)保護動作至快切裝置本段電纜長度約150 m，保護啟動信號持續(xù)時間74 ms，懷疑電容引起的干擾，而且溝通東大金智快切裝置廠家，獲知對于MFC2000-6型快切裝置對于內(nèi)部的開入如何判斷此節(jié)點狀態(tài)為1、0，依據(jù)開入量連續(xù)采樣10次連續(xù)為高電平即判斷為為開入，每次采樣周期為0.2～0.3 ms，則連續(xù)10次采樣時間為2～3 ms，如果信號干擾持續(xù)時間超過3 ms，那么快切裝置必須為誤動。
4 故障處理
（1）首先在1號機組廠用10 kV段10BBA17間隔，將保護動作開出信號中間增加端子排隔離，降低短路引起快切誤動可能性。
（2）溝通東大金智廠用電快切裝置廠家，將保護開入信號在進快切裝置前，增加一塊大功率繼電器，保護動作啟動快切前先經(jīng)過大功率繼電器，依靠大功率繼電器的輔助節(jié)點作為保護啟動信號。
5 改進后觀察
經(jīng)過上述檢查處理后，連續(xù)運行至今，再未發(fā)生一起因快切裝置判斷保護動作誤啟動快切裝置事件。
6 結(jié)論
通過對公用10 kV段快切裝置保護啟動回路改造，加裝大功率繼電器，避免了長電纜引起的公用電源誤啟動問題，改進的二次回路大大提高了快切裝置的可靠性。
參考文獻
[1] 周蓉.電源快切裝置在變電站的應(yīng)用與分析[J].電世界，2016（9）：12-15.
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[4] 李玉華，霍大勇.供電線路不當投切的事故分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010（3）：26，29.
[5] 段俊城.供配電系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性[J].建筑電氣，2008（8）：10-13.
