6k V廠用快切裝置雙向切換改造

崔國嶺

（平頂山瑞平煤電有限公司 德平熱電廠，河南 汝州467500）

0 前言

大容量火電機組的特點之一是采用機、爐、電單元集控方式，其廠用電系統的安全可靠性對整個機組乃至整個電廠運行的安全、可靠性有著相當重要的影響，而廠用電切換則是整個廠用電系統的一個重要環節。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。

由于廠用母線上電動機的特性有較大差異，合成的母線殘壓特性曲線與分類的電動機相角、殘壓曲線的差異也較大，因此安全區域的劃定嚴格來說需根據各類電動機參數、特性、所帶負荷等因素通過計算確定。實際運行中，可根據典型機組的試驗確定母線殘壓特性。試驗表明，母線電壓和頻率衰減的時間、速度和達到最初反相的時間，主要取決于試驗前該段母線的負載。負載越多，電壓、頻率、下降得越慢，達到首次反相和再次同相的時間越長。而相同負載容量下，負荷電流越大，則電壓、頻率下降得越快，達到最初反相和同相的時間越短。

快速切換的思想在快速開關問世以后才得以實現。快速開關的合閘時間一般小于100ms，有的甚至只有40-50ms左右，這為實現快速切換提供了必要條件。假定事故前工作電源與備用電源同相，并假定從事故發生到工作開關跳開瞬間，兩電源仍同相，則若采用同時方式切換，且分合閘錯開時間（斷電時間）整定得很小（如10ms），則備用電源合上時相角差也很小，沖擊電流和自起動電流均很小。若采用串聯切換，則斷電時間至少為合閘時間，假定為100ms，對30萬機組，相角差約為20°－30°左右，備用電源合閘時的沖擊電流也不很大，一般不會造成設備損壞或快切失敗。

1 改造原因

6kV快切裝置切換方式一般可分為三種：正常情況切換、不正常情況切換及事故切換，其中正常切換為手動方式可實現工作、備用電源的雙向切換，在事故和不正常情況下只能用工作電源切向備用電源。

對于現在大多數電廠的發電機組采用單元制，6kV廠用取自電發電機出口經降壓變壓器作為該機組的高壓廠用電，高備變作為廠用電的備用電源。對于一些孤網運行或者新機組運行的電廠，考慮到廠用電的穩定性在機組運行初期由電網經高備變帶廠用電運行，在這樣運行方式下，6kV廠用電沒有備用電源，當高備變故障或不正常情況時廠用電不能維持6kV廠用電的正常供電，影響機組的安全運行。

為了解決這一問題，我們可以利用快切裝置在出現上述情況是自動的切至發電機接帶廠用電以保證廠用電的安全。所以需要在原有的快切裝置回路的基礎上進行改造，增加原有裝置的反向切換回路，及廠用電快切裝置此時具備上相切換功能。

2 改造方案及分析

方案一

對微機廠用快切裝置軟件進行升級，同時增加相應的外部回路以實現完全雙向切換的要求。本方案只對裝置本身進行改動，工程量小，但造價高，但是現在對改造軟件技術不成熟，系統的穩定性不能保證，所以存在很大的安全隱患。

方案二

增加一套廠用快切裝置及相應的二次回路，來實現備用電源于工作電源的切換。但本方案工程量大，成本高，改造后快切回路較復雜。

方案三

增加切換回路，通過增設中間繼電器把輸入微機廠用快切裝置的工作分支與備用分支的模擬量、開關狀態量、跳閘出口及合閘出口接點進行分類，6kV快切裝置內部程序不修改，通過改變其外間接線，利用中間繼電器改變快切裝置輸出及輸入信號，改變工作電源、備用電源的角色來實現。

通過比較以上三個方案，其中方案三只用加裝一個電源開關和5只繼電器，其中前4只為控制繼電器，最后一只為信號繼電器。操作簡單，投資少，具有遠傳功能，均能在DCS裝置上操作，提高了設備的安全可靠性能。所以綜合三個方案經濟預算、系統穩定及安全可靠等方面因素，個人認為方案三為最佳方案。

下面就方案三的應用予以介紹：

3 方案實施

根據方案三，現需將6kV廠用電工作母線段快切進行改造（如圖1），分兩種運行方式，具體要求如下：

圖1

1）第一種運行方式，64為工作開關，604為備用開關。正常情況下兩者可以相互手動快速切換；事故情況下，64跳閘時，6kV快切裝置啟動，合上604開關。.

2）第二種運行方式，604工作開關，64為備用開關。正常情況下兩者可以相互手動快速切換；事故情況下604跳閘時，6kV快切裝置啟動，合上64開關。.

3.1 思路及方法

3.1.1 思路

6kV快切裝置內部程序不修改，通過改變其外間接線，改變64與604工作、備用的角色來實現。

3.1.2 實現方法

（1）通過轉換開關將64、604的開關位置輸入、跳合閘輸出、二次電壓進行轉換。

（2）通過DCS輸出一接點，通過中繼進行64、604的開關位置輸入、跳合閘輸出、二次電壓的轉換。

現認為第二種方法比較方便可靠，故采用通過DCS來實現這種方法。

在6kV快切裝置柜后加裝了備用電源作為正常工作電源時的電源開關和5個繼電器，其中KA1、KA2、KA3、KA4這4個為控制繼電器，最后一個為信號繼電器。

3.2 改造過程

圖2 DCS輸出部分

圖3 接點輸入切換部分

圖4 二次電壓切換部分

圖5 輸出切換部分

1）在DCS上在兩個開關旁邊做兩個按鈕，其功能是工作電源與備用電源的相互轉換。

2）將64開關一常開點，604開關一常閉點通過電纜引至6kV快切裝置屏上。

3）在6kV快切裝置屏柜內裝一卡軌，上面安裝一2P，6A空開和4只AC220中間繼電器。

3.3 操作方法

1）當64開關為工作電源，604開關為備用電源；操作方法：需先點擊DCS“高壓廠用”畫面上的快切“出口允許”，讓”出口允許”信號顯示為“出口閉鎖”后，并投入“發變組保護柜A、B、C柜”中的啟動6kV工作段快切出口壓板；再點擊畫面中的64開關旁邊的按鈕（圖1），當顯示為“紅色”時，此時6kV快切裝置認為64開關為工作電源開關，同時相對應的604開關旁邊的按鈕（圖1）顯示“綠色備用”；然后再點擊畫面中的快切裝置“出口閉鎖”，讓”出口閉鎖”信號顯示為“出口允許”信號即可。

2）當604開關為工作電源，64開關為備用電源；操作方法：：先點擊DCS“高壓廠用”畫面上的快切“出口允許”，讓”出口允許”信號顯示為“出口閉鎖”后，并退出“發變組保護柜A、B、C柜”中的啟動6kV工作段快切出口壓板；再點擊畫面中的604開關旁邊的按鈕（圖1），顯示為“紅色工作”，同時相對應的64開關顯示“綠色備用”；然后再點擊畫面中的快切“出口閉鎖”，讓”出口閉鎖”信號顯示為“出口允許”信號即可。其他操作和當工作電源為正常電源時，操作方法和以前相同。

注意事項：

1）當6kV快切裝置柜后加裝的快切電源開關和5個繼電器，任意一個出現問題或故障時，在DCS“高壓廠用”畫面中會出現“6kV工作段快切繼電器故障報警紅色字體并閃爍，同時報警光字牌也會發出聲光報警。

2）在快切裝置故障或退出運行時，均能在DCS上手動操作，“64開關和604開關”。

4 結束語

本次設計在平頂山市瑞平熱電廠對6kV快切裝置進行改造，經過試驗完全達到了設計的要求，在長期運行過程中，在正常及事故情況下均能正確動作，提高了廠用電的可靠性，保證機組安全運行，所以本設計可以在新運行或某孤網運行的機組中予以應用。

［1］電氣工程電力設計手冊[S].

［2］國家電網公司十八項電網重大反事故措施[S].

［3］WBKQ—01B微機型廠用電快速切換裝置說明書[S].