快速切換裝置在盤電公司廠用電系統的應用研究

張斌 趙東

(天津國華盤山發電有限責任公司,天津 301900)

快速切換裝置在盤電公司廠用電系統的應用研究

張斌 趙東

(天津國華盤山發電有限責任公司,天津 301900)

神華國華盤山發電有限責任公司(以下簡稱盤電公司)#1機組6kV廠用電切換采用老式母線低壓繼電器和延時繼電器起動備用電源投入,對電動機有較大沖擊。盤電公司在#1機組大修中,首次在6kV廠用段加裝了成熟的快速切換裝置,結合22OkV備用電源系統冷備用方式的實際情況解決了新老設備的配合設計問題,并順利進行了實際帶負荷切換試驗,此次改造項目獲得了成功。

廠用電快切 改造 設計

1　引言

大型發電機組對廠用電切換的基本要求是安全可靠。其安全性體現為切換過程中不能造成設備損壞，而可靠性則體現為提高切換成功率，減少備用變過流或重要輔機跳閘造成鍋爐汽機停運的事故。

盤電公司在#1機組大修前，對#1機組6kV廠用配電裝置加裝快速切換裝置的可行性進行了深入研究，利用改進快切裝置高低壓側合閘延時解決了備用電源系統高壓側開關合閘時間長的問題，成功規避了備用變壓器反充電合閘的風險，同時也保證了快切裝置快速切換的良好效果。在改造后期進行了實際帶負荷切換試驗并進行了實際錄波，驗證了廠用電切換的良好效果。

2　改造前廠用1BA段設備概述

盤電公司#1機組6kV廠用段改造前存在的問題有:除廠用電切換裝置不可靠以外，盤電公司#1機組6kV廠用段所帶電動機、變壓器、母線保護是1996年投產的電磁型和晶體管保護。俄信號繼電器經常發生機構卡澀或失靈現象，可信度低，缺陷數量高;此外晶體管型時間繼電器和晶體管型母線距離保護和后備電流保護老化嚴重，多處發生定值偏移或誤動，備件也嚴重缺乏;備自投回路為繼電器和開關輔助接點構成，因俄電源進線開關合分閘時間長不具備加裝快速切換裝置條件，母線段切換時容易造成負荷保護誤動。隨著設備運行時間的增加，上述問題以外的大量缺陷也開始逐步涌現，嚴重威脅著人身安全和機組的安全穩定運行。

盤電公司#1機組6kV廠用段運行方式為:正常運行情況下#1機組6kV廠用1BA段經主變由500kV系統供電，只要主變帶電運行，就可以獲得廠用電源。當工作電源因故不能運行而退出工作時，則通過切換，經備用電源開關由220kV系統供給廠用電源。

#1機組6kV廠用1BA段正常情況經1BA-17工作電源進線開關由主變供電，備用電源供電方式則由220kV系統經高壓開關2210、高廠備變OBT10、低壓開關OBL01-03，最后經1BA段備用電源進線開關1BA-2給1BA段供電。對于220kV備用系統來講，正常備用情況下低壓開關OBL01-03長期處于合位，高廠備變OBT10分為冷備用和熱備用兩種運行方式，即高壓開關2210在分位變壓器停電和2210在合位變壓器空載運行。

#1機組6kV廠用1BA段保護由分離式電磁型繼電器構成，備自投回路也采用繼電器和開關輔助接點搭接構成。

#1機組6kV廠用1BA段備自投回路具體動作過程為:

(1)1BA-17工作電源進線開關在備自投把手投入(SAB1)、220kV系統電壓正常(YZJ)、1BA段失電(母線電壓降低時間KT3)幾個條件都具備時，啟動跳閘回路跳開1BA-17工作電源進線開關?；蚴窃跈C組保護啟動的情況下也啟動1BA-17工作電源進線開關跳閘回路。

(2)1BA-2備用電源進線開關在1BA-17工作電源進線開關跳閘后利用工作進線開關輔點去啟動備用進線開關的合閘回路。

(3)220kV系統經高壓開關2210同樣在1BA-17開關跳閘后利用其開關輔點再串上低壓開關OBL01-03合閘位置KL7繼電器接點(由于低壓開關OBL01-03長期處于合位，KL7接點長期接通)，啟動中間繼電器KL9，從而接通220kV系統2210開關合閘回路。

3　廠用1BA段備自投回路改造方案

本次1BA段整體改造方案為電氣一次開關整體更換為ABB公司真空開關和F-C接觸器，配套保護選用東大金智WDZ系列保護裝置，廠用段切換裝置使用東大金智MFC2000-6廠用電快速切換裝置。1BA段裝設廠用電快速切換裝置遇到的幾個關鍵問題:

(1)由于盤電公司220kV系統高廠備變分為冷備用和熱備用兩種運行方式，原設計備自投回路需要對220kV系統高壓開關下發合閘指令，這與一般廠用電快速切換系統只針對廠用段內同一電壓等級開關進行操作有所不同。為此我們在設計時增加了220kV系統電壓量的接入，作為高壓系統電壓正常的判據。同時在快切屏上增加了高壓側和低壓側電源選取方式的切換把手，確保在兩種運行方式下可以進行切換。并在MFC2000-6快切裝置設置項里增加初始相角3，作為冷備用情況下220kV系統與6kV廠用電系統經變壓器轉角后的補償。

(2)廠用電快速切換裝置的作用原理與現有保護存在差異，220kV系統低壓開關OBL01-03合閘位置KL7繼電器位于網控室保護盤內，如取消此回路則需對OBL01-03狀態進行重新接引至快切裝置并更改其邏輯。經討論決定維持KL7繼電器原設計，快切裝置合2210開關指令接至網控室57回路，經OBL01-03合閘位置閉鎖去啟動中間繼電器KL9，從而實現2210開關合閘。

(3)原廠用1BA備自投回路的設計是在工作電源進線開關1BA-17跳閘后，同時發備用電源進線開關1BA-2和220kV系統高壓開關2210的合閘指令(中間繼電器勵磁時間忽略不計)。由于2210開關為SW7-220少油開關，其合閘時間在140ms左右，原1BA廠用段進線開關為俄羅斯產空氣開關，其合閘時間在200ms左右，這就確保了在同時發出合閘指令的情況下，高廠備變先進行高壓側充電，后低壓側開關合閘。但本次改造進線開關采用的ABB真空開關合閘時間在60ms左右，如果保持同時發出合閘指令那么就會出現6kV 1BA段殘壓給高廠備變反充電的情況，隨后2210開關合閘會產生沖擊電流有可能造成變壓器掉閘，備用電源投入不成功。為了避免類似問題的發生，經過與設計人員、廠家人員討論后，決定在MFC2000-6快切裝置設置項里增加高低壓合閘延時設置，并考慮到最惡劣情況設置為200ms，即在發出高壓側開關合閘指令后，延時200ms發低壓側開關合閘指令，并以實際切換來驗證此項設置的情況。

對設計進行更改后，1BA段快切裝置接入了四路電壓作為模擬量判據:1BA段工作電源進線電壓量(A-B線電壓)、1BA段母線電壓量(A-B線電壓)、1BA段備用電源進線電壓量(A-B線電壓)、1BA段備用電源高壓側2210線路電壓量(A-B線電壓);開入量接入:發變組保護啟動快切和閉鎖快切兩路保護開入量;開出量接入:1BA段工作電源進線合分閘量，1BA段備用電源進線合分閘量;1BA段備用電源高壓側2210開關合閘量。

4　改造過程中安全、技術措施

因為是1BA段整段改造，在改造方案確定之后，我們又分別從二次設備靜態檢查調試、設備停電施工傳動兩方面編制了技術措施和安全措施，來保證整體拆接線、裝置調試等工作的有效管控。

4.1二次設備靜態檢查及調試

(1)按照設計圖紙核對各間隔裝置型號與設計圖紙是否相符，確保設備正確無誤;(2) 核實各間隔所裝CT變比、規格等數據是否符合要求，防止施工時與現場實際不符的情況發生;(3)按照設計圖紙核實各間隔內空開規格、型號是否與圖紙相符;核實柜內接線是否與設計圖紙相符，確保二次回路正確無誤;(4)裝置調試加電前仔細檢查試驗儀器和試驗接線情況，防止錯加電造成試驗儀器和設備損壞。裝置上電之前，應檢查裝置絕緣、保險及開關是否良好，應經第二個人核查試驗儀器和試驗接線情況。調試工作必須在裝置廠家技術人員的指導下進行，嚴禁廠家技術人員不在的情況下擅自調試裝置，調試期間參與調試的專業人員應主動向廠家技術服務人員學習;(5)裝置定值輸入前，應具備已履行審批手續的最新整定值通知單，整定裝置定值嚴格按定值單執行，定值輸入后，定值單簽字后留存。定值輸入后，如有疑問如:定值規范不能滿足要求、定值精度不夠等，應及時與技術人員和廠家聯系。對于調試過程中出現的疑問，工作負責人應在調試時，重點進行檢查，防止誤整定，不使用的功能屏蔽掉或置退出狀態。

圖1　手動切換工作進線切至備用進線錄波圖

表1　MFC2000-6快切裝置部分相關參數及實測情況

4.2二次設備停電施工及傳動

(1)停電后逐一間隔驗電，確認控制電源、信號電源母線確實無電，如仍存在帶電部位，需查明原因處理后，方可進行下一步工作; (2)拆除二次線前做好原始記錄并驗電，拆除時用絕緣膠布包裹，防止回路號丟失;(3)核實二次電纜用途，將不需使用的電纜徹底拆除，尚需使用的電纜用醫用膠布標明電纜編號及起點、終點并用透明膠帶防護;(4)敷設新電纜時用力均勻，避免刮傷電纜外絕緣皮，拐彎處余量適度，電纜排布規范，嚴禁任何人員踩踏電纜;新電纜標記應清楚永久。新電纜敷設工作全部結束后用防火堵料正式封堵盤柜孔洞、電纜溝防火墻;(5)所有電纜必須掛牌，電纜牌為白色塑料牌。標注電纜編號、電纜規格、起點及終點位置等內容;(6)盤柜接線按圖施工，施工人員無權隨意改動，發現實際與圖紙不符之處立即匯報，確保圖紙和實際接線保持一致;(7)按照二次線接線工藝標準執行，剝電纜頭不得傷及線芯絕緣，焊接電纜屏蔽層接地線時不得燙傷電纜線芯絕緣，線頭裸露部分無明顯劃痕、長度適度，軟線必須使用專用接頭或搪錫處理。每個端子原則上壓一根導線，確需壓接兩根線時，兩根導線線徑應相同。不得同時壓接三根及以上導線;(8) 在各保護間隔對CT進行極性測試及直阻測量，要求CT極性正確、直阻符合規范要求。(9) 傳動前必須檢查一次設備實際位置，傳動時必須檢查與運行設備相關的回路已經做好安全措施，并在安全措施票上做好執行記錄，傳動工作有明確的組織分工，傳動項目和傳動順序按傳動標準嚴格執行。每一項傳動專責人做好記錄。傳動時所短接的接點，以及臨時性的措施，需經第二個人確認。傳動時保證通訊暢通，傳動時出現異常立即停止傳動工作，待查清原因后方可繼續進行。(10)設備傳動時提前聯系運行、熱工、機務人員，確認完全具備傳動條件后方可進行，傳動設備不應存在與運行設備相聯系的情況，以免影響運行設備的安全。傳動開關前必須征得運行人員認可，開關柜母線不帶電，同時采取可靠措施后方可進行。(11) 嚴禁傳動結束后再次變更二次線接線。當傳動后確認需要變更二次接線時，二次回路變更后需重新進行相應回路的傳動檢查和試驗。

5　廠用1BA段快切帶負荷動態切換試驗

機組檢修后期試運階段，1BA段母線具備帶電條件，#1主變充電，1BA段帶較大的負荷，高廠備變OBT10處于冷備用狀態。

5.1試驗前MFC2OOO-6快切裝置相關參數設置(如表1)

5.2錄波儀及接線情況如下

錄波儀:博電公司MR1200便攜式多通道波形記錄儀。

實際錄波通道設置:

電壓量:U11:1BA段工作進線電壓A602-B602;U12:1BA段備用進線電壓A602’-B602’;U13:1BA段母線電壓A613-B613。

開入量:D1:快切跳工作進線開關;D2:快切合2210開關;D3:快切合備用進線開關;D5:工作進線開關輔助接點;D6:備用進線開關輔助接點;D7:發變組保護啟動快切開入量。

5.3錄波情況介紹

5.3.1手動串聯切換

在1BA段正常運行情況下手動由工作進線開關切換至備用進線開關，并進行錄波。錄波圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，手動串聯切換中工作進線開關分后位置和備用進線開關合后位置之間相差70ms，這是手動串聯方式下1BA段失電的粗略時間。

記錄完畢后再用手動串聯切換方式由備用進線開關切換至工作進線開關。

5.3.2備用電源熱備用情況下事故切換

模擬備用電源在熱備用情況下發變組保護動作1BA段切換，由于采用的手動切換和保護動作切換方式都選擇為串聯切換，在電壓條件相同的情況下，實際切換動作時間幾乎相同，不再附圖說明。

記錄完畢后再用手動串聯切換方式由備用進線開關切換至工作進線開關。

5.3.3備用電源冷備用情況下事故切換

模擬備用電源在冷備用情況下發變組保護動作1BA段切換，并進行錄波。從試驗的錄波圖中可以看出，發變組保護動作后工作進線開關分后位置和備用進線開關合后位置之間相差220ms，實測母線電壓降至89V(PT二次線電壓)，裝置切換屬于快切范圍。可以計算出，備用高壓側開關合閘時間為150ms(合后位置按備用進線電壓建立時間為準)，備用進線開關合閘時間為60ms，本次高低壓側合閘間隔時間為90ms。具體波形不再附圖說明。

由于實際切換效果良好，同時考慮高廠備變高、低壓側開關與ABB開關合閘時間的余量和風險，經商討決定維持備用高低壓合閘延時200ms的時間定值不做改變。

6　結語

廠用電快切裝置在電廠的使用已經比較成熟，但應用在類似盤電公司220kV備用電源系統正常情況下為冷備方式的非常少見。因此，作為老廠的更新改造，必須慎重地結合現場實際情況加以設計和運用，裝置內部具體參數要實測取得，否則將會事倍功半，不能達到改造設備的預期目的。

[1]MFC2000-6型微機廠用電快速切換裝置說明書[K].江蘇金智科技股份有限公司.

[2]國家電網公司.國家電網公司十八項電網重大反事故措施[M].北京:中國電力出版社,2005.

張斌(198O.7—),男,漢族,天津人,工程師,大學本科,工學學士學位,一直從事發電廠電氣二次維護工作。