微機廠用電快切裝置在現場運用中的問題及改進

符 建

(湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099)

0 引言

在發電廠中，廠用電的安全可靠直接關系到發電機組、電廠乃至整個電力系統的安全運行。以往廠用電切換大都采用工作電源的輔助接點直接(或經低壓繼電器、延時繼電器)起動備用電源投入的方式進行。這種方式未經同步檢定，合上備用電源時，母線殘壓與備用電源電壓之間的相角差已接近180°，會對電動機造成很大的沖擊。但是若經過延時待母線殘壓衰減到一定幅值后再投入備用電源，這時由于斷電時間過長，母線電壓和電機的轉速均下降過大，合上備用電源后，電動機組的自起動電流很大，母線電壓將可能難以恢復，從而對廠用電系統的穩定性帶來嚴重的危害。

針對廠用電切換存在的上述問題，某電廠對原有廠用電切換裝置進行了改造，將廠用電從傳統的依靠電源開關輔助接點與電磁繼電器組合構成的切換方式更換成微機型備用電源快速切換裝置。但在設計階段和設備調試階段，由于微機廠用電快切裝置中PT二次回路斷線邏輯存在問題，曾造成機組發生甩負荷事件。

1 事件簡述

2009-03-04，電廠1號機組帶負荷265MW正常運行中，廠用電6kV工作IA段的工業水泵、凝結水泵、送風機、一次風機、排粉風機、磨煤機等開關突然相繼跳閘，機組甩負荷至130MW。

2 原因分析

事件發生后，對電氣一次設備進行了詳細檢查，均無異常。同時，檢查發現6kV廠用電快切裝置發“低電壓減載”、“PT斷線”告警信號，且6kV工作IA段母線PT二次回路保險熔斷。進一步對PT二次回路小母線絕緣進行檢查，發現A，B相間有短路現象。隨后揭開6kV工作IA段開關柜屏頂小母線的蓋板，發現小母線A，B相間有壁虎燒焦的痕跡。

根據上述現象判斷，事件的主要原因是爬行小動物(壁虎)橫跨至屏頂小母線，引起PT二次回路A，B相間短路，造成PT斷線，快切裝置低壓減載保護動作，導致6kV工作IA段所有配置低電壓保護的開關跳閘。

3 暴露問題

3.1 微機廠用快切裝置邏輯設計上的疏忽

相關人員對傳統的電磁繼電器二次回路不夠重視，對其動作原理理解不透，導致后來改造的微機廠用電快切裝置的PT斷線動作邏輯出現錯誤。

傳統的6kV母線PT二次回路主要包含以下2層邏輯：

(1) 低電壓保護邏輯。傳統的PT二次回路遵從DL/T 5153—2002《火力發電廠廠用電設計技術規定》“9.6 高壓廠用電動機低電壓保護”的設計原則：對I類電動機，應裝設9～10s的低電壓保護，對于II，III類電動機，為保證I類電動機的自起動，宜裝設0.5 s的低電壓保護”。PT二次回路低電壓保護是經屏頂小母線引入6kV各個電動機的開關柜內的。

(2) PT斷線閉鎖邏輯。傳統的PT二次回路具備“PT斷線”閉鎖低電壓保護的功能。電壓互感器一次側一相或兩相斷線、二次側各相斷線時(例如熔斷時)，保護裝置不應誤動作和發出信號。

本次事件中發生PT斷線時，低電壓保護動作引起6kV開關的跳閘，在快切裝置硬件和其他電氣二次回路無異常的情況下，說明微機廠用快切裝置的邏輯程序中缺少了PT斷線閉鎖母線低電壓保護的功能。

3.2 微機廠用快切裝置投產前試驗的疏忽

在微機廠用快切裝置投產前進行設備調試時，由于沒有電廠的設備檢修作業指導書，只能按照快切裝置出廠時的調試大綱來進行試驗。

對于PT斷線的試驗，調試大綱描述為：整定母線PT斷線判斷投入，模擬母線PT斷線，裝置面板斷線燈亮，發PT斷線信號，事件信息中有母線PT斷線事件記錄。

調試大綱的相關描述既簡單又籠統，它并沒有明確給出微機廠用快切裝置軟件程序中PT斷線的邏輯重點。因此，按照這樣的內容進行試驗，并不能對PT斷線后快切裝置的邏輯行為是否正確作出真正的判斷。

4 問題的處理

4.1 原PT斷線閉鎖功能的試驗

在本次事件發生后，現場工作人員重新對微機廠用快切裝置的“PT斷線”閉鎖功能進行了認真試驗，得出的試驗結果為：當廠用母線PT斷線時，裝置將自動閉鎖低電壓切換功能，并向集控室DCS發“PT斷線信號”，快切裝置面板“斷線”、“待復歸”指示燈亮，等待人工復歸。

低電壓切換屬于非正常工況切換，即當母線三相電壓均低于整定值(額定電壓的60 %)且時間大于所整定的延時定值(1 s)時，裝置根據選定方式進行串聯或同時切換。切換條件為：快速、同期判別、殘壓及長延時切換。快速切換不成功時自動轉入同期判別、殘壓及長延時切換。但低電壓切換與低電壓減載功能是不同的。低壓減載功能是指快切裝置提供兩段式定時限低壓減載出口功能。該功能的設置主要為了在廠用母線電壓降低時先逐級切除部分非重要輔機，以保證重要輔機能正常自起動，相當于傳統繼電器的低電壓保護。快切裝置低壓減載功能分2段：I段電壓動作定值為，延時時間為0.5 s；II段電壓動作定值為，延時時間為9 s。

通過試驗的結果分析，快切裝置的邏輯中缺少PT斷線閉鎖母線低電壓減載保護的功能。

4.2 更改PT斷線邏輯程序

通過更換快切裝置的CPU電路板來更改快切邏輯程序，增加低壓減載的PT斷線閉鎖功能，將PT斷線的信號時間由10 ms改為100 ms。原邏輯程序中PT斷線會在很短的時間內自動返回，而新的邏輯程序中不會返回，直到裝置復歸或重啟時才返回(包括繼電器和信號)。

在新的邏輯程序中，PT斷線判據共有3個：

第2個判據：①運行在工作側，工作開關合位，備用開關分位；；③工作開關在合位；④48Hz<頻率<52Hz；⑤工作進線A，C兩相均有電流。各條件間為邏輯“與”關系。

第3個判據：①運行在備用側，工作開關分位，備用開關合位；；③備用開關在合位；④48Hz<率<52Hz；⑤備用進線A，C兩相均有電流。各條件間為邏輯“與”關系。

以上3個判據中任一個成立，快切裝置即認為是PT斷線，經500 ms延時后閉鎖低電壓切換和低電壓減載功能。

4.3 邏輯更改后的整組檢驗

(1) PT斷線閉鎖功能的測試。在試驗時先確認工作開關和備用開關位置正確、二次回路接線正確，目標電源低壓整定為退出，母線PT輔助接點閉合，母線PT檢修壓板閉合。整定母線PT斷線判斷投入，然后運用繼電保護測試儀，調節測試儀三相輸出電壓，根據上述PT斷線的3個判據，依次模擬PT二次側1相、2相、3相斷線故障，驗證快切裝置閉鎖功能是否正常。

(2) 低壓減載功能的測試。首先退出低壓減載I，II段功能，然后將6kV工作IA段的工業水泵、送風機、凝結水泵、一次風機、排粉機、磨煤機等開關放在“試驗”位，合上開關。解除PT斷線閉鎖信號，投入低壓減載I段功能，延時0.5 s跳工業水泵、排粉機、磨煤機；投入低壓減載II段功能，延時9 s跳送風機、凝結水泵、一次風機開關。

試驗結論：當廠用母線PT斷線時，快切裝置將自動閉鎖低電壓切換、低壓減載功能，發PT斷線信號，面板的斷線燈、待復歸燈亮，且當閉鎖條件消失時，燈和信號不返回，等待人工復歸。

5 結束語

在DL/T 1073—2007《電廠廠用電源快速切換裝置通用技術條件》中，有“在工作母線PT斷線或備用電源電壓低時，應閉鎖切換”的功能規定，但并沒有專門提出PT斷線必須閉鎖低電壓保護的要求。因此，一些快切裝置出廠時沒有在軟件邏輯程序中寫入這一閉鎖功能，PT斷線時是否閉鎖低電壓保護是根據各個用戶的需要來進行設計的。現場工作經驗表明，包括發變組保護、線路保護、廠用電保護、勵磁系統裝置在內的設備改造工作中，常會遇到保護原理、二次回路、微機邏輯軟件等設計的失誤。如果在設備的設計階段出現疏忽，在設備的調試階段又不夠認真負責，易給設備日后的安全運行埋下重大的隱患，因此希望在現場進行舊設備改造工作時能引以為戒，避免類似事件的發生。