接入特高压电网后厂用电切换系统分析

杨从明，李 晓，张逸群

（安徽淮南平圩发电有限责任公司，安徽 淮南 232089）

0 引言

按照电网要求，某发电公司2期2台640 MW发电机—变压器组通过二回线路接入1 000 kV淮南特高压站，经淮沪1 000 kV特高压线路将电能送往华东地区，与当地电网不直接发生电气联系。机组的备用电源由安徽电网220 kV系统提供，厂用电在2个不同电网之间切换。

根据华东电力设计院系统潮流分析计算的结果，高厂变低压侧与启备变低压侧将有20°～40°的相角差，厂用电正常切换无法采用原有的“并联切换”方式，这给机组在启停过程中厂用电的切换带来很大困难。通过调研、论证和试验，现已研制了厂用电同期切换装置，成功解决了该发电公司2期机组的厂用电切换问题。

1 厂用电系统特点及切换存在问题

目前，该发电公司机组厂用电一般采用“并联切换”或“串联切换”方式。采用这2种切换方式的前提条件是相互切换的2个电源在同一电网内。在此情况下，机组启停和事故情况下厂用电切换已无技术问题。而该发电公司2期机组厂用工作电源和备用电源在2个不同电网，系统的相角差较大，机组启停时的厂用电切换无法采用常规的切换方式。因此，厂用电切换是该发电公司2期机组面临的重大技术难题，该发电公司2期机组厂用电系统接线如图1所示。

图1 某发电公司2期机组厂用电系统接线

2 厂用电同期切换装置研制

针对厂用电切换出现的问题，该发电公司经过调研分析，明确了2期机组启停机厂用电切换方案。即机组启动时，采取先判同期合工作开关、跳开备用开关，机组自带厂用电，之后判同期合机组出口开关并入1 000 kV特高压电网；正常停机时，先与1 000 kV特高压电网解列，然后再以单机自带厂用电的方式与安徽电网并联切换厂用电。通过与深圳市智能公司技术人员合作，研制了厂用电同期切换装置，实现了对该发电公司2期机组启停机厂用电的安全切换。

厂用电同期切换装置主要由自动准同期装置、选线器及备自投装置组成；结合该发电公司2期机组实际情况，对该装置进行了逻辑组态设计。

3 厂用电同期切换装置工作原理

3.1 切换流程

每台机组有3段6 kV母线需要进行工作、备用电源开关切换，每段6 kV母线工作、备用电源开关共用1台备自投装置,另配置了1台自动准同期装置。自动准同期装置实现6路开关的同期合闸，通过选线器进行6路同期电压和控制输出信号的分配，自动准同期装置及备自投装置电源停送可以通过自动方式完成。备自投装置在每段6 kV母线相应开关同期合闸后，将另一开关分闸。厂用电同期切换流程(以工作开关往备用开关切换为例说明)如图2所示。

3.2 正常启机切换

图2 厂用电同期切换流程

正常启机时,在DCS选择“6 kV母线切换”时，因发电机尚未并网，备用电源系统对厂用母线供电，启动“厂用电同期切换”。DCS检测工作开关未合闸，发“选择工作开关同期”命令，选线器收到“选择工作开关同期”指令，将同期装置及相应备自投装置上电。DCS检测满足启动同期条件后，延时3 s发“启动同期工作”命令；自动准同期装置收到“启动同期工作”指令后进行同期操作。发电机与220 kV系统频差、压差在整定范围以内，装置捕捉第1次出现的零相差，发“工作开关合闸”命令；备自投装置充电完成后，检测是否有同期合闸信号开入，待检测到“工作开关合闸”指令后，启动500 ms脉宽的分合闸检测时间，在检测时间内检查到工作开关由分变合，经过200 ms合环时间后跳开备用开关，完成机组厂用电与安徽电网分离，机组自带厂用电运行，之后判同期合机组出口开关并入1 000 kV特高压电网。备自投装置备用/工作切换逻辑如图3所示。

3.3 正常停机切换

正常停机时，机组首先降负荷到逆功率保护动作，与1 000 kV特高压电网解列，发电机自带厂用电运行。当DCS选择“6 kV母线切换”时，启动厂用电同期切换。备用开关未合闸，DCS发“选择备用开关同期”命令，选线器收到“选择备用开关同期”指令，将同期装置及相应备自投装置上电。DCS检测满足启动同期条件后，延时3 s发“启动同期工作”命令，同期装置收到工作指令后进行同期操作，待发电机与220 kV系统频差、压差在整定范围以内，装置捕捉第1次出现的零相差，发“备用开关合闸”命令。备自投装置充电完成后，检测是否有同期合闸信号开入，待检测到“备用开关合闸”指令后，在检测时间内检查到备用开关由分变合，经过200 ms合环时间后将工作开关跳闸，机组厂用电由安徽电网供电。备自投装置工作/备用切换逻辑如图4所示。

3.4 事故停机切换

机组正常运行时，厂用母线由工作电源供电，当机组发生故障时，发变组保护动作首先将工作电源跳闸，同时启动厂用电快切装置。厂用电快切装置按事先设定的自动切换方式将工作电源切换至备用电源。

4 孤岛运行时汽机故障的机组安全问题

图3 备自投装置备用/工作切换逻辑

图4 备自投装置工作/备用切换逻辑

一般情况下，机组在网运行时，汽机发生故障将通过程序逆功率方式停机，并进行厂用电切换。机组在启停机过程中，普遍采用临时解除机跳炉保护方式。但由于该发电公司2期启停机方式的特殊性，在孤岛运行方式下发生机炉故障，磁场开关将无法跳闸，并且不能实现厂用电切换，势必造成厂用母线失电。为此，在DCS系统中增加机组不在网汽机打闸逻辑判据，信号送至发变组非电量保护屏，并在该屏上增加独立出口和压板。机组正常启停机过程中，在孤岛运行方式下投入此压板，待并网后解除此压板，解决了机组孤岛运行发生汽机故障时厂用电安全切换的问题。

5 结束语

针对该发电公司2期机组厂用电系统的特殊性，专门研制的厂用电同期切换装置目前已安装、调试结束，各项功能验证正确并投入运行。由于该装置功能的可靠性非常重要，因此设备改造投运前进行了多次切换试验，均获成功。这解决了该发电公司2期机组接入特高压后，在正常启停机过程中厂用电安全切换的难题，为机组的安全稳定运行创造了条件。