6k V廠用快切裝置雙向切換改造

崔國(guó)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(jī)組的特點(diǎn)之一是采用機(jī)、爐、電單元集控方式，其廠用電系統(tǒng)的安全可靠性對(duì)整個(gè)機(jī)組乃至整個(gè)電廠運(yùn)行的安全、可靠性有著相當(dāng)重要的影響，而廠用電切換則是整個(gè)廠用電系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。發(fā)電機(jī)組對(duì)廠用電切換的基本要求是安全可靠。其安全性體現(xiàn)為切換過(guò)程中不能造成設(shè)備損壞，而可靠性則體現(xiàn)為提高切換成功率，減少備用變過(guò)流或重要輔機(jī)跳閘造成鍋爐汽機(jī)停運(yùn)的事故。

由于廠用母線上電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)相角、殘壓曲線的差異也較大，因此安全區(qū)域的劃定嚴(yán)格來(lái)說(shuō)需根據(jù)各類電動(dòng)機(jī)參數(shù)、特性、所帶負(fù)荷等因素通過(guò)計(jì)算確定。實(shí)際運(yùn)行中，可根據(jù)典型機(jī)組的試驗(yàn)確定母線殘壓特性。試驗(yàn)表明，母線電壓和頻率衰減的時(shí)間、速度和達(dá)到最初反相的時(shí)間，主要取決于試驗(yàn)前該段母線的負(fù)載。負(fù)載越多，電壓、頻率、下降得越慢，達(dá)到首次反相和再次同相的時(shí)間越長(zhǎng)。而相同負(fù)載容量下，負(fù)荷電流越大，則電壓、頻率下降得越快，達(dá)到最初反相和同相的時(shí)間越短。

快速切換的思想在快速開(kāi)關(guān)問(wèn)世以后才得以實(shí)現(xiàn)?？焖匍_(kāi)關(guān)的合閘時(shí)間一般小于100ms，有的甚至只有40-50ms左右，這為實(shí)現(xiàn)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(fā)生到工作開(kāi)關(guān)跳開(kāi)瞬間，兩電源仍同相，則若采用同時(shí)方式切換，且分合閘錯(cuò)開(kāi)時(shí)間（斷電時(shí)間）整定得很?。ㄈ?0ms），則備用電源合上時(shí)相角差也很小，沖擊電流和自起動(dòng)電流均很小。若采用串聯(lián)切換，則斷電時(shí)間至少為合閘時(shí)間，假定為100ms，對(duì)30萬(wàn)機(jī)組，相角差約為20°－30°左右，備用電源合閘時(shí)的沖擊電流也不很大，一般不會(huì)造成設(shè)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(dòng)方式可實(shí)現(xiàn)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(duì)于現(xiàn)在大多數(shù)電廠的發(fā)電機(jī)組采用單元制，6kV廠用取自電發(fā)電機(jī)出口經(jīng)降壓變壓器作為該機(jī)組的高壓廠用電，高備變作為廠用電的備用電源。對(duì)于一些孤網(wǎng)運(yùn)行或者新機(jī)組運(yùn)行的電廠，考慮到廠用電的穩(wěn)定性在機(jī)組運(yùn)行初期由電網(wǎng)經(jīng)高備變帶廠用電運(yùn)行，在這樣運(yùn)行方式下，6kV廠用電沒(méi)有備用電源，當(dāng)高備變故障或不正常情況時(shí)廠用電不能維持6kV廠用電的正常供電，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

為了解決這一問(wèn)題，我們可以利用快切裝置在出現(xiàn)上述情況是自動(dòng)的切至發(fā)電機(jī)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(chǔ)上進(jìn)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(shí)具備上相切換功能。

2 改造方案及分析

方案一

對(duì)微機(jī)廠用快切裝置軟件進(jìn)行升級(jí)，同時(shí)增加相應(yīng)的外部回路以實(shí)現(xiàn)完全雙向切換的要求。本方案只對(duì)裝置本身進(jìn)行改動(dòng)，工程量小，但造價(jià)高，但是現(xiàn)在對(duì)改造軟件技術(shù)不成熟，系統(tǒng)的穩(wěn)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(yīng)的二次回路，來(lái)實(shí)現(xiàn)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(fù)雜。

方案三

增加切換回路，通過(guò)增設(shè)中間繼電器把輸入微機(jī)廠用快切裝置的工作分支與備用分支的模擬量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)量、跳閘出口及合閘出口接點(diǎn)進(jìn)行分類，6kV快切裝置內(nèi)部程序不修改，通過(guò)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(hào)，改變工作電源、備用電源的角色來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)比較以上三個(gè)方案，其中方案三只用加裝一個(gè)電源開(kāi)關(guān)和5只繼電器，其中前4只為控制繼電器，最后一只為信號(hào)繼電器。操作簡(jiǎn)單，投資少，具有遠(yuǎn)傳功能，均能在DCS裝置上操作，提高了設(shè)備的安全可靠性能。所以綜合三個(gè)方案經(jīng)濟(jì)預(yù)算、系統(tǒng)穩(wěn)定及安全可靠等方面因素，個(gè)人認(rèn)為方案三為最佳方案。

下面就方案三的應(yīng)用予以介紹：

3 方案實(shí)施

根據(jù)方案三，現(xiàn)需將6kV廠用電工作母線段快切進(jìn)行改造（如圖1），分兩種運(yùn)行方式，具體要求如下：

圖1

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

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

3.1 思路及方法

3.1.1 思路

6kV快切裝置內(nèi)部程序不修改，通過(guò)改變其外間接線，改變64與604工作、備用的角色來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.1.2 實(shí)現(xiàn)方法

（1）通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將64、604的開(kāi)關(guān)位置輸入、跳合閘輸出、二次電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

（2）通過(guò)DCS輸出一接點(diǎn)，通過(guò)中繼進(jìn)行64、604的開(kāi)關(guān)位置輸入、跳合閘輸出、二次電壓的轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)認(rèn)為第二種方法比較方便可靠，故采用通過(guò)DCS來(lái)實(shí)現(xiàn)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(shí)的電源開(kāi)關(guān)和5個(gè)繼電器，其中KA1、KA2、KA3、KA4這4個(gè)為控制繼電器，最后一個(gè)為信號(hào)繼電器。

3.2 改造過(guò)程

圖2 DCS輸出部分

圖3 接點(diǎn)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(gè)開(kāi)關(guān)旁邊做兩個(gè)按鈕，其功能是工作電源與備用電源的相互轉(zhuǎn)換。

2）將64開(kāi)關(guān)一常開(kāi)點(diǎn)，604開(kāi)關(guān)一常閉點(diǎn)通過(guò)電纜引至6kV快切裝置屏上。

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

3.3 操作方法

1）當(dāng)64開(kāi)關(guān)為工作電源，604開(kāi)關(guān)為備用電源；操作方法：需先點(diǎn)擊DCS“高壓廠用”畫(huà)面上的快切“出口允許”，讓”出口允許”信號(hào)顯示為“出口閉鎖”后，并投入“發(fā)變組保護(hù)柜A、B、C柜”中的啟動(dòng)6kV工作段快切出口壓板；再點(diǎn)擊畫(huà)面中的64開(kāi)關(guān)旁邊的按鈕（圖1），當(dāng)顯示為“紅色”時(shí)，此時(shí)6kV快切裝置認(rèn)為64開(kāi)關(guān)為工作電源開(kāi)關(guān)，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的604開(kāi)關(guān)旁邊的按鈕（圖1）顯示“綠色備用”；然后再點(diǎn)擊畫(huà)面中的快切裝置“出口閉鎖”，讓”出口閉鎖”信號(hào)顯示為“出口允許”信號(hào)即可。

2）當(dāng)604開(kāi)關(guān)為工作電源，64開(kāi)關(guān)為備用電源；操作方法：：先點(diǎn)擊DCS“高壓廠用”畫(huà)面上的快切“出口允許”，讓”出口允許”信號(hào)顯示為“出口閉鎖”后，并退出“發(fā)變組保護(hù)柜A、B、C柜”中的啟動(dòng)6kV工作段快切出口壓板；再點(diǎn)擊畫(huà)面中的604開(kāi)關(guān)旁邊的按鈕（圖1），顯示為“紅色工作”，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的64開(kāi)關(guān)顯示“綠色備用”；然后再點(diǎn)擊畫(huà)面中的快切“出口閉鎖”，讓”出口閉鎖”信號(hào)顯示為“出口允許”信號(hào)即可。其他操作和當(dāng)工作電源為正常電源時(shí)，操作方法和以前相同。

注意事項(xiàng)：

1）當(dāng)6kV快切裝置柜后加裝的快切電源開(kāi)關(guān)和5個(gè)繼電器，任意一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題或故障時(shí)，在DCS“高壓廠用”畫(huà)面中會(huì)出現(xiàn)“6kV工作段快切繼電器故障報(bào)警紅色字體并閃爍，同時(shí)報(bào)警光字牌也會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警。

2）在快切裝置故障或退出運(yùn)行時(shí)，均能在DCS上手動(dòng)操作，“64開(kāi)關(guān)和604開(kāi)關(guān)”。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)在平頂山市瑞平熱電廠對(duì)6kV快切裝置進(jìn)行改造，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)完全達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，在正常及事故情況下均能正確動(dòng)作，提高了廠用電的可靠性，保證機(jī)組安全運(yùn)行，所以本設(shè)計(jì)可以在新運(yùn)行或某孤網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組中予以應(yīng)用。

［1］電氣工程電力設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].

［2］國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[S].

［3］WBKQ—01B微機(jī)型廠用電快速切換裝置說(shuō)明書(shū)[S].