6kV互聯繼電保護問題探討

姜思敬，史衍珩

（華潤電力徐州有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 概述

隨著燃煤機組生產形勢的日益嚴峻，深挖潛能，降本增效是各火電廠積極追求的目標。其中單元機組實現廠用系統互聯作為一個投資較小，收效明顯的方式，逐步推廣起來。本文就目前已經投運的幾種互聯控制回路進行比選，就其優缺性進行初步探討。

2 二次回路設計方案比選

在二次回路設計時，針對各廠的運行方式，人員配置，主要有兩種方式：一是采用多套快切裝置根據運行方式，進行控制方式調整。人工操作時，利用快切裝置自動切換。二是采用二次回路合閘閉鎖，主要依靠運行人員冷導母線，保障運行機組安全。這兩種方式各有優缺點，就以圖1某廠6kV一次配置圖，淺析如下：

圖1 某廠6kV一次配置圖

（1）采用快切方式進行切換。這種方式的優點在于：回路可靠。由快切裝置對需要切換的母線進行跟蹤，一般采用失壓切換或者串聯切換的方式來防止6kV電源側合環運行。由于可采用需要合環的兩段母線的母線電壓互感器，可以節省下新增或改造電源柜的進線PT手車。這對于空間不足的廠、站或者是利用備用間隔的廠站，是一個非常重要的優勢。由于快切裝置技術成熟，切換可靠，這種方式一直為各電廠、站的首選方案。此設計存在的弊端為快切裝置需要增加多套。在運行方式的選取上過于復雜。在設計時，DCS系統需要配置相應的各類運行方式的切換邏輯。在實際操作中，運行人員需要根據不同機組的運行方式，進行不同快切裝置的投退工作。一旦操作錯誤且邏輯設計不夠完善，將會出現快切失去備用的情況。以此廠為例子，需要準備至少5#機單機運行、6#機單機運行、5#機、6#機雙機運行、5#機、6#機雙停四種快切的投退模式與邏輯。此種設計最大特點是無論如何操作錯誤，均可在回路實現非同期閉鎖，一次設備具有很高的可靠性。但由于切換方式的多樣性，依然未能從根本上解決人員誤操作可能帶來的隱患，從而可能導致正常運行方式下的切換失敗。

（2）采用在6kV開關二次回路上增加閉鎖回路，增加進線PT手車，在二次回路上完成合閘閉鎖，從而完成避免電源側合環運行的風險。這種方式依據各廠、站的不同情況，各有差異。主要分為采用同期繼電器、電壓繼電器完成同期或失壓閉鎖。此種方式運行方式的選擇相對于快切切換，更加明了，易于運行人員操作及監護。但是，由于二次回路需要增加各個開關的狀態節點閉鎖，尤其是增加負荷段母線電源進線及備用電源進線相關的閉鎖邏輯，二次回路會比較復雜，甚至出現開關輔點不足的現象。合理設計閉鎖回路，在操作流程的完善與回路閉鎖的完善中找到平衡，從而達到安全可靠的效果。

回路閉鎖方式還有一種簡化模式，即僅采用無壓切換，閉鎖回路見圖2。在投運時，先合負荷側開關，檢測負荷側母線無壓，再由電源側互聯開關判斷無壓，由低電壓繼電器實現其功能，完成失壓切換。此種方式的二次回路最為簡單，但是運行操作需要規范完善。由于僅僅實現無壓切換，運行人員停送母線的工作量大，投運與恢復的時間長，對于運行人員不足的廠、站而言，也是個不小的負擔。

現階段，隨著一次設備安全隔離鎖、閉鎖鎖扣等一次閉鎖越來越普及和完善，越來越多的廠、站采取了利用物理隔離鎖來彌補回路閉鎖的弊端。互聯的二次回路由于對安全性的需求，如果全由二次回路來實現，將會相對復雜。各設備之間的接點閉鎖較多，間接的，也就增加的回路出現隱患的可能。部分改造設備由于二次回路需求的接點較多，也存在改造困難的窘境。利用物理隔離鎖，例如，在開關柜上增加操作隔離鎖，需要其他相應設備的操作鑰匙才能打開隔離閉鎖，進行下一步操作。這種方式和二次回路配合使用，能簡化部分回路，一方面，能提升了操作的可靠性，杜絕誤操作的可能；另一方面，由于二次回路簡化，在改造中減少了隱患，降低了改造過程中，對利舊設備的改造需求，極大提升了改造的可實施性。

圖2 某廠開關閉鎖回路圖

3 繼電保護設計其他需要注意的問題

廠用系統互連能極大地降低成本，應對日益嚴峻的生產形勢，能極大地緩解生產壓力。在電氣設計時，一般需要核算電流及容量。在運行期間，運行電流一般較設計容量比，都有一定的裕度空間。隨著節能改造的不斷推進，例如，風機優化、引增合一等技術的推進，在機組整體負荷并不增加或者有所下降的情況下，最高工況下的故障電流可能有所增加。一般6kV廠用系統開關的開斷容量比較固定。如案例中，開關開斷電流為40kA。在核算時，開斷電流的裕度將更直接影響。

隨著廠用變壓器負荷的增大，電機啟動時的母線最大電流也隨之增大。母線電壓的最低值也會對應變化。廠用段母線PT低電壓一段的定值，需要根據實際情況進行核實，必要時進行調整。互聯后，運行方式發生改變。負荷段上電動機負荷的啟動，務必要合理規劃，必要時，應出臺相應廠、站規程。根據已核算的最大允許電流和最大故障電流數值，規范負荷段電動機設備啟停的最大容量與啟停方式，從而避免因負荷段問題影響運行段母線，從而影響運行機組。