6KV廠用電切換失敗原因分析及對(duì)策

楊丹

（大唐鄧州生物質(zhì)能熱電有限責(zé)任公司，河南 鄧州 474150）

6KV廠用電切換失敗原因分析及對(duì)策

楊丹

（大唐鄧州生物質(zhì)能熱電有限責(zé)任公司，河南 鄧州 474150）

本文介紹了某電廠廠用電在倒閘切換時(shí)出現(xiàn)切換失敗，造成6KV母線失壓。廠用電切換失敗，造成全廠失電現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行，分析出產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的改造處理方法，從而避免了廠用電切換失敗造成的全廠失電問題。

廠用電；全失；改造；方法

某電廠兩臺(tái)機(jī)組，出線電壓等級(jí)為35KV，廠用電電壓等級(jí)為6KV，接線方式均為單母分段方式，沒有高廠變。兩臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，廠用電采用單母分段運(yùn)行方式，每臺(tái)機(jī)組各帶本機(jī)組廠用電；一臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)，廠用電采用單母不分段運(yùn)行方式，由檢修機(jī)組的主變通過倒送電方式帶機(jī)組廠用電。兩條進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)之間的正常倒閘，采用先合后分的方式；事故情況下，采用備自投裝置進(jìn)行切換。機(jī)組投運(yùn)后，廠用電切換一直正常。2014年4月份，在一次廠用電切換時(shí)進(jìn)線開關(guān)跳閘，廠用電全部失去。本文通過對(duì)此運(yùn)行方式及備自投保護(hù)存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過認(rèn)真分析、研究其中的原因，并提出解決問題的處理方法，從而避免了發(fā)生此類事件的發(fā)生。

2 廠用電切換失敗的原因分析

2.1 廠用電切換失敗事件

2014年4月某日，該電廠運(yùn)行人員進(jìn)行廠用電切換倒閘操作，當(dāng)時(shí)運(yùn)行方式如下：

#2發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，#1機(jī)組在檢修期間，1號(hào)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、刀閘在斷開位置，35KV母線單母分段運(yùn)行，母聯(lián)開關(guān)開關(guān)在分位。6KV母線單母不分段運(yùn)行，6123開關(guān)在合位。廠用電由#1主變倒送電供給，6111開關(guān)在合位，6211開關(guān)在分位。廠用電系統(tǒng)如圖1所示。

事件經(jīng)過：運(yùn)行人員按操作票進(jìn)行廠用電的切換。將廠用電由原來(lái)1號(hào)主變倒送電切換為由2號(hào)機(jī)廠用線供電。經(jīng)地調(diào)允許后合上35KV母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。20:23:16合上6KVⅡ段進(jìn)線6211開關(guān)，在檢查6211開關(guān)帶上負(fù)荷后，20:23:21斷開6KVⅠ段進(jìn)線6111開關(guān)，在斷開6111開關(guān)的同時(shí)，6211開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致廠用電全失。20: 23:27立即手動(dòng)合上6211開關(guān)，廠用電恢復(fù)，最后斷開生350開關(guān)。

2.2 導(dǎo)致此次廠用電切換失敗的原因分析

倒廠用電前，6111開關(guān)帶所有6KV廠用負(fù)荷，通過1號(hào)主變的電流方向是由高壓側(cè)流向低壓側(cè)；合上6211開關(guān)之后、斷開6111開關(guān)之前，即合環(huán)時(shí)6211開關(guān)除了要帶6KV所有廠用負(fù)荷外，還要帶通過1號(hào)主變送往35KV系統(tǒng)的負(fù)荷,流過1號(hào)主變的電流方向變?yōu)橛傻蛪簜?cè)流向高壓側(cè),此負(fù)荷電流與6KV廠用負(fù)荷電流之和大于6211開關(guān)過流保護(hù)整定值，使6211開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)（5s）出口跳閘。

此次進(jìn)行廠用電切換操作時(shí)，運(yùn)行人員合上6211開關(guān)后，立刻手動(dòng)斷開6111開關(guān)，在斷開6111開關(guān)的同時(shí)，6211開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作跳閘，造成6KV母線失壓。6211開關(guān)過流保護(hù)延時(shí)5秒跳閘，由于合環(huán)時(shí)間超過了5秒，所以保護(hù)得以出口動(dòng)作，使開關(guān)跳閘?？梢?，單靠運(yùn)行人員手動(dòng)操作來(lái)控制合環(huán)時(shí)間，存在很大的偶然性，是不可靠的。

圖1 廠用電系統(tǒng)

3 進(jìn)行技術(shù)改造的必要性

3.1 該電廠接線方式為6KV單母分段，6KV廠用電的運(yùn)行方式一般是6KV母聯(lián)6123開關(guān)合位，6111開關(guān)合位或6211開關(guān)合位，6KV母線由一條廠用線供電，另一條廠用線開關(guān)熱備用狀態(tài)。在切換廠用電時(shí)，先合上熱備用的廠用線開關(guān)，再斷開工作的廠用線開關(guān)，如果此時(shí)廠用電是通過主變反送電，短時(shí)的合環(huán)將可能使回路電流突然增大，大于廠用線進(jìn)線開關(guān)過流保護(hù)定值，使保護(hù)動(dòng)作跳閘，造成6KV母線失壓，嚴(yán)重影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 備自投裝置的使用效果并不理想。原因是從失電到失壓進(jìn)而無(wú)壓（65V），備自投完成動(dòng)作的過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1-2秒，甚至更長(zhǎng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)被分批切除。即使是延遲時(shí)間較長(zhǎng)的高壓重要電動(dòng)機(jī)沒被切除，由于母線已經(jīng)無(wú)壓，轉(zhuǎn)速已經(jīng)嚴(yán)重下降，直接影響生產(chǎn)過程的連續(xù)性。而且此時(shí)恢復(fù)供電將造成較大的電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)電流，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生沖擊。而對(duì)400V系統(tǒng)而言，低電壓將造成接觸器脫扣，變頻器停止工作?？傊畟渥酝秾?shí)際上并沒有真正起到保障供電連續(xù)性的作用。

3.3 在起動(dòng)條件上，備自投裝置僅僅采用失壓起動(dòng)，并沒有考慮把有關(guān)的保護(hù)動(dòng)作、失電作為起動(dòng)條件以縮短起動(dòng)時(shí)間；在合閘（合備用電源）條件上，采用延時(shí)（0.5S）和無(wú)壓（65V）判據(jù)，沒有采用在廠用電切換中已經(jīng)獲得巨大成功的母線電壓、頻率、相位實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“快速切換”。

3.4 在6KV廠用電系統(tǒng)運(yùn)行方式倒換時(shí)，運(yùn)行人員只能手動(dòng)操作切換廠用電，備自投裝置單一的失壓?jiǎn)?dòng)方式不能保證6KV母線在切換過程中不出現(xiàn)失壓的風(fēng)險(xiǎn)。

4 避免廠用電切換失敗，提高備用電源自動(dòng)投入可靠性的解決方案

《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB14285規(guī)定“自動(dòng)投入裝置在條件可能時(shí)，宜采用帶有檢定同步的快速切換方式，并采用帶有母線殘壓閉鎖的慢速切換方式及長(zhǎng)延時(shí)切換方式作為后備；條件不允許時(shí)，可僅采用帶有母線殘壓閉鎖的慢速切換方式及長(zhǎng)延時(shí)切換方式?！备鶕?jù)該廠的運(yùn)行方式，增加快切裝置將大大提高6KV廠用電源的可靠性。

4.1快切裝置的啟動(dòng)方式

快切裝置提供手動(dòng)起動(dòng)、保護(hù)起動(dòng)、斷路器變位起動(dòng)(即斷路器誤跳起動(dòng))、無(wú)流起動(dòng)、頻壓異常起動(dòng)、逆功率起動(dòng)和欠壓起動(dòng)（傳統(tǒng)的備自投功能）方式。

手動(dòng)起動(dòng)：快切裝置接受到“手動(dòng)起動(dòng)”的指令后，可以進(jìn)行手動(dòng)切換，用于系統(tǒng)恢復(fù)或正常不停電倒閘操作。

保護(hù)起動(dòng)：將線路、線路變壓器組等電源側(cè)保護(hù)設(shè)備的快速主保護(hù)接點(diǎn)引入到快切裝置中，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，一旦檢測(cè)到電源側(cè)主保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，快切裝置立即起動(dòng)，動(dòng)作于斷開故障電源線路斷路器，投入備用電源。

斷路器變位起動(dòng)：當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，若原本處于合位的進(jìn)線斷路器跳開,包括非進(jìn)線保護(hù)動(dòng)作引起的跳閘、手動(dòng)操作斷路器或遙控?cái)嗦菲饕鸬奶l（將斷路器的手跳和遙跳接點(diǎn)接入快切裝置的“閉鎖切換”開關(guān)量輸入口），并且進(jìn)線無(wú)流，則起動(dòng)快切裝置。

欠壓起動(dòng)：當(dāng)檢測(cè)到母線三相電壓均低于欠壓起動(dòng)整定值且進(jìn)線無(wú)流，經(jīng)整定延時(shí)裝置起動(dòng)切換功能。

4.2 快切裝置的切換方式

裝置在起動(dòng)后，會(huì)按照一定的順序操作工作電源斷路器和備用電源斷路器。自動(dòng)切換方式包括串聯(lián)切換方式和同時(shí)切換方式。手動(dòng)切換方式包括：并聯(lián)切換方式、串聯(lián)切換方式和同時(shí)切換方式。

各種切換方式說(shuō)明如下：

并聯(lián)切換方式——裝置起動(dòng)后，若并聯(lián)條件滿足，裝置先合上母聯(lián)斷路器，此時(shí)進(jìn)線1、進(jìn)線2兩個(gè)電源短時(shí)并列，經(jīng)整定延時(shí)（并聯(lián)跳閘延時(shí)）后裝置再跳開規(guī)定的進(jìn)線斷路器；

串聯(lián)切換方式——裝置起動(dòng)后，先跳開相應(yīng)的進(jìn)線斷路器，在確認(rèn)進(jìn)線跳開后，再根據(jù)合閘條件發(fā)出合母聯(lián)斷路器命令；

同時(shí)切換方式——裝置起動(dòng)后，先發(fā)出跳相應(yīng)進(jìn)線斷路器的指令，不確認(rèn)進(jìn)線斷路器是否已經(jīng)跳閘，然后經(jīng)整定的同時(shí)切換合閘延時(shí)，再根據(jù)合閘條件發(fā)出合母聯(lián)斷路器的命令。

事故自動(dòng)切換方式一般選擇串聯(lián)切換方式，當(dāng)上級(jí)線路、電源出現(xiàn)事故異常情況時(shí)，快切裝置發(fā)出跳開工作斷路器指令，并在檢測(cè)到工作斷路器確已跳開后，才允許合備用斷路器。

4.3 快切裝置的實(shí)現(xiàn)方式

快切裝置提供的實(shí)現(xiàn)方式包括：快速切換、同期捕捉切換（以下簡(jiǎn)稱“同捕”）、殘壓切換，裝置通過自身判斷選擇用哪種方式實(shí)現(xiàn)。各種實(shí)現(xiàn)方式如下：

快速切換——快速切換是最理想的一種合閘方式，既能保證電動(dòng)機(jī)安全，又不使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降太多。在并聯(lián)切換方式下，實(shí)現(xiàn)快速切換條件為：母線和待并側(cè)電源壓差|du|<“并聯(lián)切換壓差”，且頻差|df|<“并聯(lián)切換頻差”，且相差|dq|<“并聯(lián)切換相差”。在串聯(lián)或同時(shí)切換方式下，實(shí)現(xiàn)快速切換的條件為：母線和待并側(cè)電源頻差|df|<“快速切換頻差”且相差|dq|<“快速切換相差”?？焖偾袚Q是速度最快的合閘方式；

同期捕捉切換——當(dāng)快速切換不成功時(shí)，同期捕捉切換是一種最佳的后備切換方式。同期捕捉切換的原理是實(shí)時(shí)跟蹤母線電壓和備用電壓的頻差和角差變化，以同相點(diǎn)作為合閘目標(biāo)點(diǎn)；

殘壓切換——當(dāng)母線電壓衰減到20%－40%實(shí)現(xiàn)的切換稱為殘壓切換。殘壓切換雖能保證電動(dòng)機(jī)安全，但由于停電時(shí)間過長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)成功與否、自起動(dòng)時(shí)間等會(huì)受到較大限制。殘壓切換的實(shí)現(xiàn)條件為：母線電壓<“殘壓切換電壓幅值”。

4.4 快切裝置的配置方案

通過改造將原來(lái)的6KV備自投裝置改為快切裝置（圖2）。共配置1臺(tái)國(guó)電南自型號(hào)為MFC5103A的快切裝置，可以實(shí)現(xiàn)兩段母線分列運(yùn)行，任一電源進(jìn)線故障時(shí)，進(jìn)線開關(guān)向母聯(lián)開關(guān)的切換；母聯(lián)在合位運(yùn)行時(shí)，單進(jìn)線供電，快切裝置也可實(shí)現(xiàn)雙進(jìn)線之間的切換。本方案中，手動(dòng)切換采用并聯(lián)切換方式；故障情況下切換采用串聯(lián)切換。

圖2 改造后的快切裝置

在2臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，6KV廠用電采用單母分段運(yùn)行方式。正常切換廠用電時(shí)，快切裝置可以實(shí)現(xiàn)6123和 6111,6123和6211之間來(lái)回切換；6111和6211任一開關(guān)無(wú)論是保護(hù)動(dòng)作跳閘還是開關(guān)偷跳，都可以實(shí)現(xiàn)快速合上6123開關(guān)。

在任一機(jī)組檢修期間，6KV廠用電采用單母不分段運(yùn)行方式。正常切換廠用電時(shí)，快切裝置可以實(shí)現(xiàn)6111和6211之間來(lái)回切換；工作進(jìn)線開關(guān)無(wú)論是保護(hù)動(dòng)作跳閘還是偷跳，備用進(jìn)線開關(guān)快速合上。

在手動(dòng)切換廠用電時(shí)，快速切換實(shí)現(xiàn)方式時(shí)間非常短，在300ms左右，相比較原來(lái)的由運(yùn)行人員手動(dòng)合、跳開關(guān)時(shí)間大大縮短，保證了切換廠用電的安全可靠；在故障時(shí)，相比較備自投裝置采用的失壓起動(dòng)由了大大縮短，并且更加可靠、穩(wěn)定，合閘電壓沖擊幾乎沒有。同時(shí)，相比于備自投裝置，增加了保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)和閉鎖快切的功能，并在開關(guān)偷跳時(shí)也能可靠動(dòng)作。2014年改造結(jié)束至今，該電廠廠用電系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定，并且可靠的在幾次開關(guān)誤跳的情況下，保證了廠用電的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)論

通過對(duì)該電廠6KV廠用電備自投裝置改造為快切裝置。消除了該電廠在廠用電切換時(shí)存在的巨大風(fēng)險(xiǎn)，提高了在出現(xiàn)故障、開關(guān)誤跳、保護(hù)動(dòng)作等情況下廠用電的動(dòng)作可靠性。保證了發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。

［1］陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［2］許正亞.電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

Analysis on Cause and Countermeasures of Power Failure in 6KV Plant

Yang Dan
(Datang Dengzhou Biomass Energy Thermoeletricity Co.,Ltd.Dengzhou Henan 474150)

This paper introduces the switching failure of a power plant when the power is switched on,which results in the loss of 6KV bus voltage.Auxiliary power switch failure,resulting in loss of power plant phenomenon,seriously affect the safe operation of the unit,analyze the causes,and put forward the corresponding improvement methods,so as to avoid the problems caused by the loss of power plant auxiliary power switch failure.

power plant;total loss;transformation;method

TM762

A

1003-5168（2016）12-0072-03

2016-11-29

楊丹（1987-），男，助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)。