發電廠廠用電切換異常的分析和解決

鄭德國

浙江大唐國際江山新城熱電責任有限公司 浙江江山 324100

1 發電廠廠用電概述

發電廠廠用電系統的安全性、可靠性對整個機組、電廠,以及整個電力系統的安全性、可靠性有相當重要的影響。在機組啟停、消缺、工作電源故障等情況下,可以通過快切裝置進行廠用電切換,保證機組動力設備正常運轉,因此廠用電正常切換是保證廠用電系統安全的重要環節之一。廠用電切換一般通過快切裝置實現,當廠用電工作電源因故失去電壓時,快切裝置主動將備用電源投入供電,以保證廠用電系統正常。廠用電切換方式分為正常切換和事故切換。正常切換由手動啟動進行雙向切換,在分布式控制系統或快切裝置面板上均可進行,根據遠方、就地控制信號進行控制。事故切換由保護啟動進行單向切換,廠用電切換只能由工作電源切換至備用電源,完成事故情況下的廠用電切換。

2 現場運行方式

江山熱電公司安裝有兩套某公司生產6FA型燃氣—蒸汽聯合循環機組,主系統采用220 kV電壓等級雙母線接線方式,安裝有兩臺140 MVA三繞組主變、一臺10 MVA高壓備變、兩臺10 MVA高廠變。每套機組設置一段廠用6 kV工作母線。正常運行時,廠用電母線由高廠變接帶,01號高備變作為兩臺機組廠用6 kV段工作母線的備用電源。廠用電接線方式如圖1所示。為保證廠用電快切裝置的安全可靠性,需要對廠用電進行定期切換試驗工作,確保廠用電6 kV工作母線工作、備用電源雙向切換正常。江山熱電公司廠用電定期切換方式為并聯自動切換方式,即通過機組分布式控制系統啟動快切裝置并聯自動切換,經過同期鑒定合格后,備用或工作電源開關合閘,工作或備用電源開關分閘,從而保證機組廠用電電源正常切換。

3 廠用電切換異常原因查找

2022年6月17日,江山熱電公司現場人員進行2號機組6 kV段電源由工作電源切換至備用電源試驗時,在2號機組分布式控制系統畫面啟動并聯自動切換指令后,發現2號機組6 kV段工作電源開關630未分閘,備用電源開關640未合閘,快切裝置閉鎖報警,廠用電切換失敗。針對廠用電切換失敗異常事件,現場人員從廠用電切換前的條件、快切裝置、開關本體、控制回路等方面查找切換失敗原因,具體檢查情況如下。

圖1 廠用電接線方式

3.1 快切條件

對2號機組廠用電切換試驗時的相關數據進行檢查,在進行機組廠用電切換時,2號機組6 kV段工作進線電源電壓為6.29 kV,備用進線電源電壓為6.30 kV,廠用電電源切換時的工作及備用電源電壓滿足切換要求。同時2號機廠用電工作及備用電源高壓側均來自該公司220 kV系統,其電源的頻率和相角差滿足快切裝置切換時的同期鑒定要求。對2號機組6 kV段工作電源進線開關630和備用進線電源開關640控制方式進行檢查,2號機組6 kV段工作備用電源開關均在工作位,各電源開關內的動力及控制電源空氣開關均已合上,其開關的控制方式已切至遠方,開關綜保裝置無報警信號。對2號機組分布式控制系統畫面中機組廠用電快切操作界面進行檢查,快切操作界面切換方式選擇正確,操作界面中的快切功能正常投入,無報警,2號機組分布式控制系統中快切界面滿足廠用電切換要求。通過對上述運行參數和設備檢查,廠用電切換試驗時,2號機組6 kV段工作及備用進線電源電壓、開關控制方式及切換操作界面均滿足廠用電切換要求。

3.2 快切裝置

6 kV廠用電源切換裝置為某公司MFC2000-5型微機廠用電快速切換裝置,根據裝置定值單對快切裝置定值進行核對。經核對,快切裝置定值均按定值單設置,同時檢查快切裝置出口壓板均按要求投入。對快切裝置各接線端子進行檢查,未發現接線端子松動、斷線現象,可正常接收分布式控制系統發出的切換指令。對快切裝置動作情況進行檢查,進入快切裝置的試驗傳動界面,模擬開出量,使用萬用表測量出口通斷情況。經過模擬開出量試驗,快切裝置均能正確發出動作信號。通過對快切裝置進行上述項目檢查,排除快切裝置拒動和誤動的情況。

3.3 開關本體

對2號機組6 kV段工作電源開關進行檢查,將工作電源開關630拉至試驗位進行分合閘試驗,開關分合閘動作正常,無機械故障。同時測量開關分合閘時間與設備銘牌參數一致,均滿足快切裝置對開關的切換時間要求。對6 kV工作電源開關輔助節點進行測量,結果正常,排除開關本體問題。

3.4 控制回路

對2號機6 kV段工作電源開關和備用電源開關的控制回路進行檢查。檢查備用電源開關640控制回路正常。在對工作電源開關630控制回路進行測量時,發現630合閘回路不通,進一步檢查發現工作電源開關630的遠方就地切換開關的一個端子接線緊固螺絲脫落,造成開關控制回路不通?，F場更換遠方就地切換開關,重新緊固接線后,重新進行2號機6 kV段進行廠用電切換,廠用電切換正常。

4 原因分析

工作電源開關630控制回路接線如圖2所示。由圖2可知,經分布式控制系統操作合閘回路為220 VDC(+)、S302遠方接點3、分布式控制合閘、MC、220 VDC(-),經快切裝置合閘回路為220 VDC(+)、S302遠方接點3、快切裝置合閘、MC、220 VDC(-),經分布式控制系統操作分閘回路為220 VDC(+)、S302遠方接點3、分布式控制分閘、MO1、220 VDC(-),經快切裝置分閘回路為220 VDC(+)、S302遠方接點3、快切裝置分閘、MO1、220 VDC(-)。通過對開關的分合閘回路分析,如果開關遠方就地切換把手S302遠方接點3斷開,無法形成分合閘閉合回路,開關無法接收分布式控制系統或快切裝置發出分合閘指令,開關不動作。造成開關S302遠方接點3斷開主要原因有:① 開關自身和相鄰開關合分閘時產生振動,造成位置接點接觸不良或脫落;② 切換開關自身質量問題,造成切換開關位置接點脫落。在進行2號機組廠用電切換時,工作電源開關630已切至遠方控制方式,而實際開關遠方控制接點斷開。通過對開關遠方就地控制信號傳輸方式進行分析,發現工作電源開關630遠方就地控制方式上傳至分布式控制系統的信號采用單點輸送方式,即開關切換把手離開就地控制方式,等同于已切至遠方控制方式,因此分布式控制系統未出現開關未切至遠方控制報警。

圖2 工作電源開關630控制回路接線

5 分析結論

通過上述分析,證明機組6 kV段工作備用電源開關的遠方就地切換開關S302的可靠運行,對機組廠用電切換具有重大影響。當6 kV段工作備用電源開關的遠方就地位置切換開關S302切至遠方位置時,即使S302遠方位置接點為斷開狀態,分布式控制系統仍然認為工作備用電源開關滿足遠方操作條件,而不會出現報警,不閉鎖快切裝置。由于這一缺陷無法監視,容易造成廠用電可以正常切換的假象,而當機組需要進行廠用電切換需求時,快切裝置卻無法進行廠用電切換,容易造成廠用電失電事故,甚至擴大事故范圍。為防止這一異常的發生,需要對開關的遠方位置回路狀態進行監控,確保開關的分合閘回路良好,滿足快切裝置的切換的要求。通過對開關回路分析,采取增加人工定期測量和回路改造的方法,以避免6 kV段工作備用電源開關因遠方就地切換開關位置接點接觸不良或斷線,而無法進行廠用電切換的情況。

6 改造方案

6.1 人員定期測量

運行人員使用萬用表定期對6 kV段工作/備用電源開關遠方就地切換開關S302兩端進行電壓測量,確保切換開關S302遠方位置接點通暢,滿足開關后續分合閘的要求,保證廠用電切換正常。這一方法可以監視開關分合閘回路通暢,但是采取定期測量無法實時監控開關的狀態,因此這一方法可以作為監視開關狀態的輔助方法。

6.2 增加指示燈回路

為實時監控6 kV段工作備用電源開關遠方就地切換開關位置接點狀態,在遠方就地切換開關位置回路中新增白色指示燈、電阻的串聯回路,當遠方就地切換開關切至遠方位置時,新增白色指示燈亮,證明遠方位置接點通暢,滿足廠用電切換要求。

7 結束語

筆者對發電廠廠用電功換異常進行分析,通過對6 kV段工作備用電源開關進行改造,當開關在工作備用狀態時,開關的指示燈亮,證明開關回路正常,無需對開關回路使用萬用表進行電壓測試,簡化了運行人員操作步驟,可以實現對開關合閘回路進行監控,避免了因開關接點接觸不良而引起的開關拒動,有效保證了廠用電的安全生產。