發(fā)電廠廠用電快切方式的優(yōu)化

汪 洋 項(xiàng) 林

淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠

0 引言

某電廠總裝機(jī)容量為2 660 MW，共由4 臺(tái)600 MW 級(jí)機(jī)組構(gòu)成。每臺(tái)機(jī)組高壓廠用電為6 kV，共A、B 兩段。以A 段為例，正常工作時(shí)由高廠變供電，啟備變備用。4臺(tái)機(jī)組共2臺(tái)啟備變，啟備變 A 為 4 臺(tái)機(jī)組 6 kV A 段母線供電，啟備變 B 為B段母線供電。6 kV系統(tǒng)供電如圖1所示。

圖1 6 kV系統(tǒng)供電示意圖

全廠發(fā)電機(jī)輸出線路共兩條，為電壓等級(jí)500 kV 的線路一和線路二。500 kV 通過(guò)特高壓站內(nèi)1、2 號(hào)主變升壓至1 000 kV 后至特高壓母線，再通過(guò)特高壓一線和二線長(zhǎng)距離輸送至華東地區(qū)，如圖2 所示。啟備變輸入來(lái)自市電220 kV，通過(guò)兩臺(tái)40 MVA啟備變后作為4臺(tái)機(jī)組8個(gè)6 kV廠用電負(fù)載段的啟動(dòng)備用電源。

圖2 某電廠出線示意圖

1 問(wèn)題

500 kV 線路、特高壓主變、特高壓線路每年都要輪停定期檢修，即每年有不少于四次單線路運(yùn)行時(shí)間。由于每次檢修工期為3～5天，意味著送出線路為單線路的弱連接運(yùn)行時(shí)間在16 天左右。單線運(yùn)行期間，輸電安全性非常弱，因當(dāng)線路故障而跳閘時(shí)，由于出線全部失去將導(dǎo)致4臺(tái)機(jī)組全部停機(jī)，6 kV 系統(tǒng)廠用電全部切換至起備變。而通過(guò)計(jì)算得出，4 臺(tái)機(jī)組同時(shí)切換時(shí)起備變?nèi)萘坎蛔阋詭?dòng)4 臺(tái)機(jī)組高壓廠用電源自啟動(dòng)，故有廠用電源全部失去的重大風(fēng)險(xiǎn)。

由于單線路運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生線路跳閘，全廠電量輸出通道失去，此時(shí)發(fā)電機(jī)只有正向功率保護(hù)動(dòng)作。按原設(shè)計(jì)，正向功率保護(hù)動(dòng)作只跳發(fā)電機(jī)，如圖3所示，廠用電不快速切換，只靠失壓?jiǎn)?dòng)。而4 臺(tái)機(jī)組廠用電同時(shí)切換至啟備變，極有可能由于啟備變啟動(dòng)容量不夠造成廠用電切換集體失敗的情況發(fā)生。

圖3 原正向功率保護(hù)出口方式

2 解決方案

由于該電廠4 臺(tái)機(jī)組是分兩期建設(shè)，2 臺(tái)啟備變是和一期2 臺(tái)600 MW 級(jí)機(jī)組同期建設(shè)的，彼時(shí)沒有考慮擴(kuò)建機(jī)組的容量配套，導(dǎo)致啟備變自啟動(dòng)容量不足。針對(duì)此問(wèn)題，最直接的方法是增加啟備變數(shù)量或?qū)ΜF(xiàn)有啟備變進(jìn)行擴(kuò)容。考慮到實(shí)際場(chǎng)地和電纜接線，增加啟備變或擴(kuò)容實(shí)施難度很大，且造價(jià)昂貴（會(huì)增加幾千萬(wàn)費(fèi)用），方案可行性很低。

綜合考慮后，繼保專業(yè)從廠用電切換方式著手來(lái)保證單線路運(yùn)行弱連接方式下的安全運(yùn)行。

為保證單線路運(yùn)行時(shí)廠用電切換成功，將4 臺(tái)機(jī)組正向功率保護(hù)出口重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，改為停機(jī)、跳6 kV 工作電源進(jìn)行開關(guān)并啟動(dòng)快切，及在主變/高廠變保護(hù)屏增加壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)投退，以便有選擇性地讓機(jī)組保留或退出快切功能。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

線路運(yùn)行時(shí)，可以有選擇性地通過(guò)壓板投退保證2臺(tái)機(jī)組廠用電快速切換至啟備變。另外2臺(tái)非預(yù)留機(jī)組，6 kV廠用電不進(jìn)行切換，由柴發(fā)啟動(dòng)，保證機(jī)組正常停機(jī)。

改造后正向功率保護(hù)出口邏輯如圖4所示。

圖4 改造后正向功率保護(hù)出口邏輯

預(yù)留機(jī)組：投入壓板，正向功率保護(hù)動(dòng)作跳發(fā)電機(jī)、跳6 kV工作電源進(jìn)行開關(guān)、啟快切，廠用電快速切換至啟備變，保證6 kV廠用電的供電。

非預(yù)留機(jī)組：退出壓板，正向功率解列保護(hù)動(dòng)作跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，廠用電不進(jìn)行快速切換，延時(shí)后，6 kV 系統(tǒng)電壓降至失壓切換定值，廠用電快切裝置失壓切換動(dòng)作，慢速切換至啟備變。

通過(guò)以上切換和投退管理，使機(jī)組按快速事故切換、失壓切換來(lái)實(shí)現(xiàn)切換順序和時(shí)間差。如果預(yù)留機(jī)組為2 臺(tái)，非預(yù)留也為2 臺(tái)，那么在快速切換階段啟備變只帶2 臺(tái)機(jī)組進(jìn)行切換，失壓切換階段也只帶2 臺(tái)機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組分時(shí)段進(jìn)行廠用電的切換，有效降低了啟備變自啟動(dòng)容量，保證了廠用電切換成功率和機(jī)組安全。

根據(jù)繼電保護(hù)原理對(duì)現(xiàn)有正向功率保護(hù)出口方式進(jìn)行修改：

1)將發(fā)電機(jī)正向解列保護(hù)出口方式設(shè)置成：停發(fā)電機(jī)（跳GCB、滅磁、關(guān)主汽門）、停廠變（跳6 kV側(cè)開關(guān)、啟快切）；在主變/高廠變保護(hù)屏增加“正向功率保護(hù)啟動(dòng)快切”壓板以實(shí)現(xiàn)“停廠變、啟快切”，具體為：發(fā)電機(jī)第一套保護(hù)屏正向解列保護(hù)動(dòng)作輸出一副接點(diǎn)，通過(guò)正向功率保護(hù)啟動(dòng)快切壓板至第一套主變/高廠變保護(hù)柜，通過(guò)主變/高廠變保護(hù)實(shí)現(xiàn)停廠變；保護(hù)冗余設(shè)計(jì)。

2)單線路運(yùn)行時(shí)，對(duì)機(jī)組在廠用電事故狀態(tài)下，通過(guò)對(duì)投退快切裝置出口壓板實(shí)現(xiàn)廠用電快切方式的管理，保證全廠機(jī)組的安全。

3)弱方式下運(yùn)行方式變更：在有一條出線檢修或特高壓站變壓器檢修時(shí)，運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況，按操作規(guī)程投入相應(yīng)的正向功率啟動(dòng)快切壓板，并填寫《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置投、退申請(qǐng)票》，通知繼電保護(hù)人員對(duì)相應(yīng)的廠用電快切裝置進(jìn)行定值修改。

4 效果及思考

上述改造簡(jiǎn)單、方便、邏輯清晰，在不增加啟備變的情況下，通過(guò)修改邏輯及相關(guān)二次回路即可實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全切換，大大降低了投資和改造成本。由于預(yù)留機(jī)組的切換成功和6 kV 系統(tǒng)廠區(qū)段公用負(fù)荷電源的安全，確保了全廠公用系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)及廠用輔汽的安全，且預(yù)留機(jī)組FCB動(dòng)作正常時(shí)可實(shí)現(xiàn)停機(jī)不停爐。

通過(guò)上述措施，大大降低了由于出線全部失去造成4 臺(tái)機(jī)組停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，此措施執(zhí)行可行性非常強(qiáng)。

對(duì)同類型火電機(jī)組由于系統(tǒng)方式變化、擴(kuò)建等原因造成啟備變?nèi)萘坎蛔銜r(shí)，在不能擴(kuò)大啟備變?nèi)萘炕蛟黾优_(tái)數(shù)的情況下，可通過(guò)該方式保證機(jī)組的安全性，防止全廠性大面積事故的發(fā)生，同時(shí)節(jié)省了投資。

現(xiàn)在火電機(jī)組自動(dòng)化程度越來(lái)越高，熱控、電氣二次設(shè)備的邏輯非常靈活，作為發(fā)電廠技術(shù)人員在做好維護(hù)工作的同時(shí)，還要與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)新興技術(shù)減少工作量及投資。