快速切换装置在盘电公司厂用电系统的应用研究

2015-12-01张斌赵东

中国科技纵横 2015年9期

关键词：厂用电线电压合闸

张斌赵东

(天津国华盘山发电有限责任公司,天津 301900)

快速切换装置在盘电公司厂用电系统的应用研究

张斌赵东

(天津国华盘山发电有限责任公司,天津 301900)

神华国华盘山发电有限责任公司(以下简称盘电公司)#1机组6kV厂用电切换采用老式母线低压继电器和延时继电器起动备用电源投入,对电动机有较大冲击。盘电公司在#1机组大修中,首次在6kV厂用段加装了成熟的快速切换装置,结合22OkV备用电源系统冷备用方式的实际情况解决了新老设备的配合设计问题,并顺利进行了实际带负荷切换试验,此次改造项目获得了成功。

厂用电快切改造设计

1　引言

大型发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少备用变过流或重要辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。

盘电公司在#1机组大修前，对#1机组6kV厂用配电装置加装快速切换装置的可行性进行了深入研究，利用改进快切装置高低压侧合闸延时解决了备用电源系统高压侧开关合闸时间长的问题，成功规避了备用变压器反充电合闸的风险，同时也保证了快切装置快速切换的良好效果。在改造后期进行了实际带负荷切换试验并进行了实际录波，验证了厂用电切换的良好效果。

2　改造前厂用1BA段设备概述

盘电公司#1机组6kV厂用段改造前存在的问题有:除厂用电切换装置不可靠以外，盘电公司#1机组6kV厂用段所带电动机、变压器、母线保护是1996年投产的电磁型和晶体管保护。俄信号继电器经常发生机构卡涩或失灵现象，可信度低，缺陷数量高;此外晶体管型时间继电器和晶体管型母线距离保护和后备电流保护老化严重，多处发生定值偏移或误动，备件也严重缺乏;备自投回路为继电器和开关辅助接点构成，因俄电源进线开关合分闸时间长不具备加装快速切换装置条件，母线段切换时容易造成负荷保护误动。随着设备运行时间的增加，上述问题以外的大量缺陷也开始逐步涌现，严重威胁着人身安全和机组的安全稳定运行。

盘电公司#1机组6kV厂用段运行方式为:正常运行情况下#1机组6kV厂用1BA段经主变由500kV系统供电，只要主变带电运行，就可以获得厂用电源。当工作电源因故不能运行而退出工作时，则通过切换，经备用电源开关由220kV系统供给厂用电源。

#1机组6kV厂用1BA段正常情况经1BA-17工作电源进线开关由主变供电，备用电源供电方式则由220kV系统经高压开关2210、高厂备变OBT10、低压开关OBL01-03，最后经1BA段备用电源进线开关1BA-2给1BA段供电。对于220kV备用系统来讲，正常备用情况下低压开关OBL01-03长期处于合位，高厂备变OBT10分为冷备用和热备用两种运行方式，即高压开关2210在分位变压器停电和2210在合位变压器空载运行。

#1机组6kV厂用1BA段保护由分离式电磁型继电器构成，备自投回路也采用继电器和开关辅助接点搭接构成。

#1机组6kV厂用1BA段备自投回路具体动作过程为:

(1)1BA-17工作电源进线开关在备自投把手投入(SAB1)、220kV系统电压正常(YZJ)、1BA段失电(母线电压降低时间KT3)几个条件都具备时，启动跳闸回路跳开1BA-17工作电源进线开关。或是在机组保护启动的情况下也启动1BA-17工作电源进线开关跳闸回路。

(2)1BA-2备用电源进线开关在1BA-17工作电源进线开关跳闸后利用工作进线开关辅点去启动备用进线开关的合闸回路。

(3)220kV系统经高压开关2210同样在1BA-17开关跳闸后利用其开关辅点再串上低压开关OBL01-03合闸位置KL7继电器接点(由于低压开关OBL01-03长期处于合位，KL7接点长期接通)，启动中间继电器KL9，从而接通220kV系统2210开关合闸回路。

3　厂用1BA段备自投回路改造方案

本次1BA段整体改造方案为电气一次开关整体更换为ABB公司真空开关和F-C接触器，配套保护选用东大金智WDZ系列保护装置，厂用段切换装置使用东大金智MFC2000-6厂用电快速切换装置。1BA段装设厂用电快速切换装置遇到的几个关键问题:

(1)由于盘电公司220kV系统高厂备变分为冷备用和热备用两种运行方式，原设计备自投回路需要对220kV系统高压开关下发合闸指令，这与一般厂用电快速切换系统只针对厂用段内同一电压等级开关进行操作有所不同。为此我们在设计时增加了220kV系统电压量的接入，作为高压系统电压正常的判据。同时在快切屏上增加了高压侧和低压侧电源选取方式的切换把手，确保在两种运行方式下可以进行切换。并在MFC2000-6快切装置设置项里增加初始相角3，作为冷备用情况下220kV系统与6kV厂用电系统经变压器转角后的补偿。

(2)厂用电快速切换装置的作用原理与现有保护存在差异，220kV系统低压开关OBL01-03合闸位置KL7继电器位于网控室保护盘内，如取消此回路则需对OBL01-03状态进行重新接引至快切装置并更改其逻辑。经讨论决定维持KL7继电器原设计，快切装置合2210开关指令接至网控室57回路，经OBL01-03合闸位置闭锁去启动中间继电器KL9，从而实现2210开关合闸。

(3)原厂用1BA备自投回路的设计是在工作电源进线开关1BA-17跳闸后，同时发备用电源进线开关1BA-2和220kV系统高压开关2210的合闸指令(中间继电器励磁时间忽略不计)。由于2210开关为SW7-220少油开关，其合闸时间在140ms左右，原1BA厂用段进线开关为俄罗斯产空气开关，其合闸时间在200ms左右，这就确保了在同时发出合闸指令的情况下，高厂备变先进行高压侧充电，后低压侧开关合闸。但本次改造进线开关采用的ABB真空开关合闸时间在60ms左右，如果保持同时发出合闸指令那么就会出现6kV 1BA段残压给高厂备变反充电的情况，随后2210开关合闸会产生冲击电流有可能造成变压器掉闸，备用电源投入不成功。为了避免类似问题的发生，经过与设计人员、厂家人员讨论后，决定在MFC2000-6快切装置设置项里增加高低压合闸延时设置，并考虑到最恶劣情况设置为200ms，即在发出高压侧开关合闸指令后，延时200ms发低压侧开关合闸指令，并以实际切换来验证此项设置的情况。

对设计进行更改后，1BA段快切装置接入了四路电压作为模拟量判据:1BA段工作电源进线电压量(A-B线电压)、1BA段母线电压量(A-B线电压)、1BA段备用电源进线电压量(A-B线电压)、1BA段备用电源高压侧2210线路电压量(A-B线电压);开入量接入:发变组保护启动快切和闭锁快切两路保护开入量;开出量接入:1BA段工作电源进线合分闸量，1BA段备用电源进线合分闸量;1BA段备用电源高压侧2210开关合闸量。

4　改造过程中安全、技术措施

因为是1BA段整段改造，在改造方案确定之后，我们又分别从二次设备静态检查调试、设备停电施工传动两方面编制了技术措施和安全措施，来保证整体拆接线、装置调试等工作的有效管控。

4.1二次设备静态检查及调试

(1)按照设计图纸核对各间隔装置型号与设计图纸是否相符，确保设备正确无误;(2) 核实各间隔所装CT变比、规格等数据是否符合要求，防止施工时与现场实际不符的情况发生;(3)按照设计图纸核实各间隔内空开规格、型号是否与图纸相符;核实柜内接线是否与设计图纸相符，确保二次回路正确无误;(4)装置调试加电前仔细检查试验仪器和试验接线情况，防止错加电造成试验仪器和设备损坏。装置上电之前，应检查装置绝缘、保险及开关是否良好，应经第二个人核查试验仪器和试验接线情况。调试工作必须在装置厂家技术人员的指导下进行，严禁厂家技术人员不在的情况下擅自调试装置，调试期间参与调试的专业人员应主动向厂家技术服务人员学习;(5)装置定值输入前，应具备已履行审批手续的最新整定值通知单，整定装置定值严格按定值单执行，定值输入后，定值单签字后留存。定值输入后，如有疑问如:定值规范不能满足要求、定值精度不够等，应及时与技术人员和厂家联系。对于调试过程中出现的疑问，工作负责人应在调试时，重点进行检查，防止误整定，不使用的功能屏蔽掉或置退出状态。

图1　手动切换工作进线切至备用进线录波图

表1　MFC2000-6快切装置部分相关参数及实测情况

4.2二次设备停电施工及传动

(1)停电后逐一间隔验电，确认控制电源、信号电源母线确实无电，如仍存在带电部位，需查明原因处理后，方可进行下一步工作; (2)拆除二次线前做好原始记录并验电，拆除时用绝缘胶布包裹，防止回路号丢失;(3)核实二次电缆用途，将不需使用的电缆彻底拆除，尚需使用的电缆用医用胶布标明电缆编号及起点、终点并用透明胶带防护;(4)敷设新电缆时用力均匀，避免刮伤电缆外绝缘皮，拐弯处余量适度，电缆排布规范，严禁任何人员踩踏电缆;新电缆标记应清楚永久。新电缆敷设工作全部结束后用防火堵料正式封堵盘柜孔洞、电缆沟防火墙;(5)所有电缆必须挂牌，电缆牌为白色塑料牌。标注电缆编号、电缆规格、起点及终点位置等内容;(6)盘柜接线按图施工，施工人员无权随意改动，发现实际与图纸不符之处立即汇报，确保图纸和实际接线保持一致;(7)按照二次线接线工艺标准执行，剥电缆头不得伤及线芯绝缘，焊接电缆屏蔽层接地线时不得烫伤电缆线芯绝缘，线头裸露部分无明显划痕、长度适度，软线必须使用专用接头或搪锡处理。每个端子原则上压一根导线，确需压接两根线时，两根导线线径应相同。不得同时压接三根及以上导线;(8) 在各保护间隔对CT进行极性测试及直阻测量，要求CT极性正确、直阻符合规范要求。(9) 传动前必须检查一次设备实际位置，传动时必须检查与运行设备相关的回路已经做好安全措施，并在安全措施票上做好执行记录，传动工作有明确的组织分工，传动项目和传动顺序按传动标准严格执行。每一项传动专责人做好记录。传动时所短接的接点，以及临时性的措施，需经第二个人确认。传动时保证通讯畅通，传动时出现异常立即停止传动工作，待查清原因后方可继续进行。(10)设备传动时提前联系运行、热工、机务人员，确认完全具备传动条件后方可进行，传动设备不应存在与运行设备相联系的情况，以免影响运行设备的安全。传动开关前必须征得运行人员认可，开关柜母线不带电，同时采取可靠措施后方可进行。(11) 严禁传动结束后再次变更二次线接线。当传动后确认需要变更二次接线时，二次回路变更后需重新进行相应回路的传动检查和试验。

5　厂用1BA段快切带负荷动态切换试验

机组检修后期试运阶段，1BA段母线具备带电条件，#1主变充电，1BA段带较大的负荷，高厂备变OBT10处于冷备用状态。

5.1试验前MFC2OOO-6快切装置相关参数设置(如表1)

5.2录波仪及接线情况如下

录波仪:博电公司MR1200便携式多通道波形记录仪。

实际录波通道设置:

电压量:U11:1BA段工作进线电压A602-B602;U12:1BA段备用进线电压A602’-B602’;U13:1BA段母线电压A613-B613。

开入量:D1:快切跳工作进线开关;D2:快切合2210开关;D3:快切合备用进线开关;D5:工作进线开关辅助接点;D6:备用进线开关辅助接点;D7:发变组保护启动快切开入量。

5.3录波情况介绍

5.3.1手动串联切换

在1BA段正常运行情况下手动由工作进线开关切换至备用进线开关，并进行录波。录波图如图1所示。

从图1中可以看出，手动串联切换中工作进线开关分后位置和备用进线开关合后位置之间相差70ms，这是手动串联方式下1BA段失电的粗略时间。

记录完毕后再用手动串联切换方式由备用进线开关切换至工作进线开关。

5.3.2备用电源热备用情况下事故切换

模拟备用电源在热备用情况下发变组保护动作1BA段切换，由于采用的手动切换和保护动作切换方式都选择为串联切换，在电压条件相同的情况下，实际切换动作时间几乎相同，不再附图说明。

记录完毕后再用手动串联切换方式由备用进线开关切换至工作进线开关。

5.3.3备用电源冷备用情况下事故切换

模拟备用电源在冷备用情况下发变组保护动作1BA段切换，并进行录波。从试验的录波图中可以看出，发变组保护动作后工作进线开关分后位置和备用进线开关合后位置之间相差220ms，实测母线电压降至89V(PT二次线电压)，装置切换属于快切范围。可以计算出，备用高压侧开关合闸时间为150ms(合后位置按备用进线电压建立时间为准)，备用进线开关合闸时间为60ms，本次高低压侧合闸间隔时间为90ms。具体波形不再附图说明。

由于实际切换效果良好，同时考虑高厂备变高、低压侧开关与ABB开关合闸时间的余量和风险，经商讨决定维持备用高低压合闸延时200ms的时间定值不做改变。