發電廠機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護邏輯可靠性優化

摘 要：本文指出了發電廠機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護的作用，闡述了某廠現有機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護動作邏輯存在的問題，并提出優化方案來提高機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護動作可靠性。為發電廠發電機組的安全穩定運行提供了有力的保障。

關鍵詞：低電壓；存在問題；優化；保障

發電廠機組6kV高壓廠用段輔機的安全穩定運行直接影響著機組的安全可靠穩定運行。

當發電廠機組6kV廠用段母線電壓消失或者降低時，母線上所帶的高壓電動機的轉速會降低，當母線電壓恢復時，高壓電動機將自啟動，而自啟動電流將達到高壓電動機額定電流的4～7倍，這種情況將加長系統母線電壓恢復的時間，更增加了高壓電動機自啟動的困難。所以當發電廠機組廠用段發生母線電壓降低時，應切除母線上一些不重要的高壓電動機，使系統母線壓降減少，保障系統母線電壓能夠在最短的時間內盡快恢復。

發電機6kV高壓廠用電系統母線一般均設有低電壓保護以保證在高壓廠用電系統母線發生低電壓時能夠將不是很重要的高壓電動機切除，可以縮短系統母線電壓的恢復時間，避免事故的進一步惡化。

1 優化前低電壓邏輯

某大型坑口發電廠一期工程安裝6*350MW汽輪發電機組，每臺汽輪發電機組配備一臺聯結組別為D，yn1-yn1，低壓側有兩個6kV分支的高廠變，給機組6kV高壓廠用段供電。而每臺機組6kV高壓廠用段的母線電壓互感器變比為6.3/0.1KV，同時在母線電壓互感器控制柜內配置有一個監視母線二次三相電壓GOLD公司的AI939/175/AC100V型的低電壓繼電器。當機組6kV高壓廠用段母線電壓因故低至68%（對應二次電壓為68V）時，低電壓繼電器動作，給DCS發出“U SWGR VOLTAGE

電氣接線圖如圖一所示：

邏輯圖如圖二所示：

2 存在問題

由于該廠機組自2001年投入運行。同樣機組6kV高壓廠用段電壓互感器柜內的低電壓繼電器已運行10年以上。由于低電壓繼電器的原因在廠內已經引發了幾起不安全事故，例如：

2012年4月19日21時10分，#1汽輪發電機組帶290MW負荷，#1機組6kV高壓廠用Ⅱ段10BBB母線低電壓保護動作，導致12凝結給水泵變頻跳閘，11凝結給水泵工頻聯啟；1B引風機、1B送風機、1B一次風機停運，1C磨煤機、1D磨煤機停運，機組觸發RB，A、B組油槍自動投入。經維護人員到達現場檢查，#1機組6kV高壓廠用Ⅱ段低電壓動作信號已返回，在#1機組6kV高壓廠用Ⅱ段母線電壓互感器控制柜內測量低電壓繼電器接點正常未動作。在#1機組工程師站查看熱工報表顯示#1機組6kV高壓廠用Ⅱ段電壓在“6kV高壓廠用Ⅱ段低電壓信號”動作的這段時間內并未出現較大的波動（即電壓波動沒有達到低電壓繼電器的動作值）；報表顯示2012年4月19日21時10分50秒，低電壓繼電器動作，直到2012年4月19日21時23分26秒才返回。綜合檢查分析判斷為低電壓繼電器誤動造成此次機組的RB事故。

結合廠內幾起不安全事故的檢查結果綜合分析，現廠內機組6kV高壓母線低電壓保護存在的問題有：

（1）低電壓繼電器接線簡單，三相電壓互感器二次電壓只接了一只監視三相電壓的低電壓繼電器；

（2）低電壓繼電器長期帶電，控制柜二次設備多且位置緊湊，設備發熱且老化，存在繼電器接點損壞現象；

（3）低電壓保護動作邏輯簡單，只取低電壓繼電器動作接點和電壓互感器二次電源小開關輔助觸點作為判據。

所以為了防止類似情況的再次發生造成機組RB甚至機組非停，保障機組的安全穩定運行特提出此優化方案。

3 優化方案

3.1 優化方案

首先對廠內機組所有老化低電壓繼電器進行更換，其次在原有母線低電壓保護的基礎上，增加兩只低電壓繼電器，采用三取二方式判斷機組6kV高壓母線系統低電壓繼電器動作情況；同時采集機組6kV高壓廠用段母線電壓模擬量和給低電壓繼電器供電的二次電源小開關輔助觸點進行判斷。即優化后機組6kV高壓母線低電壓保護動作判據有：

（1）給三只低電壓繼電器供電的電壓互感器二次電源小開關在合位；

（2）三只低電壓繼電器有兩只及兩只以上動作；

（3）采集母線電壓模擬量，當U<68%時觸發；

當上面（2）、（3）條件滿足時，發“低電壓報警”信號：當（1）、（2）、（3）條件滿足時，發“母線低Ⅰ值”信號，2s后切換凝結水泵；當（1）、（2）、（3）條件滿足，“母線低Ⅰ值”信號保持5s后發“母線低Ⅱ值”信號，停運該機組該段母線低電壓保護的高壓電動機。

3.2 電氣回路改造

在機組6kV高壓廠用段母線電壓互感BBA（BBB）09控制柜內增加兩只電壓互感器二次電源小開關及兩只低電壓繼電器，與原來的一只低電壓繼電器構成三取二的方式，能可靠由低電壓繼電器來判斷機組6kV高壓廠用段母線低電壓的真實性。

電氣接線圖如圖三所示：

3.3 熱工邏輯方面

首先將電氣送過來的三只低電壓繼電器的低電壓信號進行三取二，即把只有當三只低電壓繼電器中的兩只及兩只以上低電壓繼電器動作作為機組6kV高壓母線低電壓的動作判據；同時將機組6kV母線電壓模擬量和三只低電壓繼電器電壓互感器二次電源小開關的輔助觸點也作為機組6kV高壓母線低電壓保護的動作判據。

邏輯圖如圖四：

3.4 施工過程

3.4.1 方案實施前準備工作

通過電氣及熱工的協力討論制定了此項優化方案并報各級領導審批后進行備件如低電壓繼電器、PT電源二次小開關、電纜的采集準備工作。利用機組停機機會進行此項優化改造工作。

3.4.2 改造過程

機組停運后，辦理工作票，聯系運行人員將機組6kV高壓廠用段停運。在機組6kV高壓廠用段母線電壓互感器BBA（BBB）09柜控制柜內加裝電壓互感器二次電源小開關和低電壓繼電器按照圖三接線，并與熱工聯系進行電纜的核對校驗。

3.4.3 試驗工作

將母線電壓互感器一次小車拉出至隔離位，做好隔離措施確保電氣一次系統與二次回路隔離，防止二次試驗電壓返回一次系統，造成設備損壞及人身傷亡事故。聯系熱工人員做好母線低電壓保護動作的閉鎖模擬，防止試驗低電壓動作信號造成另一段母線上設備誤動。在母線電壓互感器控制柜內合上給低電壓繼電器供電的三只電壓互感器二次電源小開關，在端子排上用繼電保護測試儀給低電壓加入三相交流電100V。

（1）將三相交流電由100V降至68V以下，模擬母線電壓發生低電壓，檢查三只低電壓繼電器正確動作和熱工“母線低電壓”信號觸發正確；

（2）只降低三只低電壓繼電器中的兩只低電壓繼電器的三相交流電—由100V降至68V以下，檢查兩只低電壓繼電器正確動作和熱工“母線低電壓”信號觸發正確；

（3）只降低三只低電壓繼電器中的一只低電壓繼電器的三相交流電由100V降至68V以下，檢查一只低電壓繼電器正確動作和熱工“母線低電壓”信號不觸發；

試驗完畢后拆除繼電保護測試儀，恢復措施，清理現場，通知熱工人員試驗完畢，解除母線低電壓動作的閉鎖模擬。終結工作票，投入運行后檢查低電壓繼電器回路正常。

3.5 優化后效果

優化改造后，通過增加低電壓繼電器數量對低電壓繼電器動作接點進行三取二方式及增加機組6kV母線電壓模擬量判據，增強了機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護動作的真實性、可靠性。減少因單一的低電壓繼電器誤動原因造成的機組RB甚至機組非停事故。

4 結束語

此項優化改造工作基本不直接產生經濟效益，但通過此次對機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護邏輯的優化改造，提高了機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護動作的真實性、可靠性，杜絕因單個低電壓繼電器的誤動造成機組6kV高壓廠用段母線低電壓保護動作，從而造成機組RB甚至機組非停事故。保障了發電廠汽輪發電機組的安全可靠運行，間接產生巨大的經濟效益。

[參考文獻]

[1]中華人民共和國電力行業標準DL/T5153-2002.《火力發電廠廠用電設計技術規定》.

[2]發電廠內機組電氣系統及熱工邏輯圖紙.