微机厂用电快切装置在现场运用中的问题及改进

符 建

(湛江电力有限公司，广东 湛江 524099)

0 引言

在发电厂中，厂用电的安全可靠直接关系到发电机组、电厂乃至整个电力系统的安全运行。以往厂用电切换大都采用工作电源的辅助接点直接(或经低压继电器、延时继电器)起动备用电源投入的方式进行。这种方式未经同步检定，合上备用电源时，母线残压与备用电源电压之间的相角差已接近180°，会对电动机造成很大的冲击。但是若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源，这时由于断电时间过长，母线电压和电机的转速均下降过大，合上备用电源后，电动机组的自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而对厂用电系统的稳定性带来严重的危害。

针对厂用电切换存在的上述问题，某电厂对原有厂用电切换装置进行了改造，将厂用电从传统的依靠电源开关辅助接点与电磁继电器组合构成的切换方式更换成微机型备用电源快速切换装置。但在设计阶段和设备调试阶段，由于微机厂用电快切装置中PT二次回路断线逻辑存在问题，曾造成机组发生甩负荷事件。

1 事件简述

2009-03-04，电厂1号机组带负荷265MW正常运行中，厂用电6kV工作IA段的工业水泵、凝结水泵、送风机、一次风机、排粉风机、磨煤机等开关突然相继跳闸，机组甩负荷至130MW。

2 原因分析

事件发生后，对电气一次设备进行了详细检查，均无异常。同时，检查发现6kV厂用电快切装置发“低电压减载”、“PT断线”告警信号，且6kV工作IA段母线PT二次回路保险熔断。进一步对PT二次回路小母线绝缘进行检查，发现A，B相间有短路现象。随后揭开6kV工作IA段开关柜屏顶小母线的盖板，发现小母线A，B相间有壁虎烧焦的痕迹。

根据上述现象判断，事件的主要原因是爬行小动物(壁虎)横跨至屏顶小母线，引起PT二次回路A，B相间短路，造成PT断线，快切装置低压减载保护动作，导致6kV工作IA段所有配置低电压保护的开关跳闸。

3 暴露问题

3.1 微机厂用快切装置逻辑设计上的疏忽

相关人员对传统的电磁继电器二次回路不够重视，对其动作原理理解不透，导致后来改造的微机厂用电快切装置的PT断线动作逻辑出现错误。

传统的6kV母线PT二次回路主要包含以下2层逻辑：

(1) 低电压保护逻辑。传统的PT二次回路遵从DL/T 5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》“9.6 高压厂用电动机低电压保护”的设计原则：对I类电动机，应装设9～10s的低电压保护，对于II，III类电动机，为保证I类电动机的自起动，宜装设0.5 s的低电压保护”。PT二次回路低电压保护是经屏顶小母线引入6kV各个电动机的开关柜内的。

(2) PT断线闭锁逻辑。传统的PT二次回路具备“PT断线”闭锁低电压保护的功能。电压互感器一次侧一相或两相断线、二次侧各相断线时(例如熔断时)，保护装置不应误动作和发出信号。

本次事件中发生PT断线时，低电压保护动作引起6kV开关的跳闸，在快切装置硬件和其他电气二次回路无异常的情况下，说明微机厂用快切装置的逻辑程序中缺少了PT断线闭锁母线低电压保护的功能。

3.2 微机厂用快切装置投产前试验的疏忽

在微机厂用快切装置投产前进行设备调试时，由于没有电厂的设备检修作业指导书，只能按照快切装置出厂时的调试大纲来进行试验。

对于PT断线的试验，调试大纲描述为：整定母线PT断线判断投入，模拟母线PT断线，装置面板断线灯亮，发PT断线信号，事件信息中有母线PT断线事件记录。

调试大纲的相关描述既简单又笼统，它并没有明确给出微机厂用快切装置软件程序中PT断线的逻辑重点。因此，按照这样的内容进行试验，并不能对PT断线后快切装置的逻辑行为是否正确作出真正的判断。

4 问题的处理

4.1 原PT断线闭锁功能的试验

在本次事件发生后，现场工作人员重新对微机厂用快切装置的“PT断线”闭锁功能进行了认真试验，得出的试验结果为：当厂用母线PT断线时，装置将自动闭锁低电压切换功能，并向集控室DCS发“PT断线信号”，快切装置面板“断线”、“待复归”指示灯亮，等待人工复归。

低电压切换属于非正常工况切换，即当母线三相电压均低于整定值(额定电压的60 %)且时间大于所整定的延时定值(1 s)时，装置根据选定方式进行串联或同时切换。切换条件为：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。但低电压切换与低电压减载功能是不同的。低压减载功能是指快切装置提供两段式定时限低压减载出口功能。该功能的设置主要为了在厂用母线电压降低时先逐级切除部分非重要辅机，以保证重要辅机能正常自起动，相当于传统继电器的低电压保护。快切装置低压减载功能分2段：I段电压动作定值为，延时时间为0.5 s；II段电压动作定值为，延时时间为9 s。

通过试验的结果分析，快切装置的逻辑中缺少PT断线闭锁母线低电压减载保护的功能。

4.2 更改PT断线逻辑程序

通过更换快切装置的CPU电路板来更改快切逻辑程序，增加低压减载的PT断线闭锁功能，将PT断线的信号时间由10 ms改为100 ms。原逻辑程序中PT断线会在很短的时间内自动返回，而新的逻辑程序中不会返回，直到装置复归或重启时才返回(包括继电器和信号)。

在新的逻辑程序中，PT断线判据共有3个：

第2个判据：①运行在工作侧，工作开关合位，备用开关分位；；③工作开关在合位；④48Hz<频率<52Hz；⑤工作进线A，C两相均有电流。各条件间为逻辑“与”关系。

第3个判据：①运行在备用侧，工作开关分位，备用开关合位；；③备用开关在合位；④48Hz<率<52Hz；⑤备用进线A，C两相均有电流。各条件间为逻辑“与”关系。

以上3个判据中任一个成立，快切装置即认为是PT断线，经500 ms延时后闭锁低电压切换和低电压减载功能。

4.3 逻辑更改后的整组检验

(1) PT断线闭锁功能的测试。在试验时先确认工作开关和备用开关位置正确、二次回路接线正确，目标电源低压整定为退出，母线PT辅助接点闭合，母线PT检修压板闭合。整定母线PT断线判断投入，然后运用继电保护测试仪，调节测试仪三相输出电压，根据上述PT断线的3个判据，依次模拟PT二次侧1相、2相、3相断线故障，验证快切装置闭锁功能是否正常。

(2) 低压减载功能的测试。首先退出低压减载I，II段功能，然后将6kV工作IA段的工业水泵、送风机、凝结水泵、一次风机、排粉机、磨煤机等开关放在“试验”位，合上开关。解除PT断线闭锁信号，投入低压减载I段功能，延时0.5 s跳工业水泵、排粉机、磨煤机；投入低压减载II段功能，延时9 s跳送风机、凝结水泵、一次风机开关。

试验结论：当厂用母线PT断线时，快切装置将自动闭锁低电压切换、低压减载功能，发PT断线信号，面板的断线灯、待复归灯亮，且当闭锁条件消失时，灯和信号不返回，等待人工复归。

5 结束语

在DL/T 1073—2007《电厂厂用电源快速切换装置通用技术条件》中，有“在工作母线PT断线或备用电源电压低时，应闭锁切换”的功能规定，但并没有专门提出PT断线必须闭锁低电压保护的要求。因此，一些快切装置出厂时没有在软件逻辑程序中写入这一闭锁功能，PT断线时是否闭锁低电压保护是根据各个用户的需要来进行设计的。现场工作经验表明，包括发变组保护、线路保护、厂用电保护、励磁系统装置在内的设备改造工作中，常会遇到保护原理、二次回路、微机逻辑软件等设计的失误。如果在设备的设计阶段出现疏忽，在设备的调试阶段又不够认真负责，易给设备日后的安全运行埋下重大的隐患，因此希望在现场进行旧设备改造工作时能引以为戒，避免类似事件的发生。