微网运行厂用电切换方式分析及改进措施

芦玉柱

（酒泉钢铁集团能源中心，甘肃嘉峪关 735100）

微网运行厂用电切换方式分析及改进措施

芦玉柱

（酒泉钢铁集团能源中心，甘肃嘉峪关 735100）

通过对某电厂在微网运行情况下厂用电切换过程中暴露出来的问题进行总结，机组跳闸后厂用电切换方式和逻辑动作过程的分析，进一步制定微网运行时厂用电切换改进措施。

厂用电；快切装置；措施

前言

厂用电快速切换装置是发电厂厂用电气系统的一个重要设备，对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。对于采用微网运行的发电机组，在机组启停、事故跳闸期间，工作电源跳闸后母线与备用电源的压差、频差、相角差偏差较大的情况下，对厂用电切换逻辑和方式进行改进，确保厂用电切换能实现可靠迅速稳定运行，进一步降低切换过程中出现转机跳闸的事故风险。

1 事件案列分析

2015年4月3日某电厂微网运行期间，机组跳闸，发变组保护装置启动，快切装置启动时母线电压与备用电压相角差偏大，快速切换条件不满足，6 kV母线段快切装置实现同期捕捉切换。

表1 案例1事故数据

2015年6月3日某电厂微网运行期间，机组再次发生跳闸事件，快切装置启动时母线电压与备用电压相角差较小，6 kV运行母线段A、B段快切装置快速切换条件满足，实现了快速切换。

表2 案例2事故数据

2015年10月9日某电厂微网运行期间，线路侧保护动作，由于线路保护动作后未启动发变组保护，灭磁开关未跳闸，厂用电未进行事故快速切换，运行人员紧急进行手动切换，第四次快切装置启动切换成功。

（1）第一次10月9日，动作时间01:29:37，远方手动，快速失败。异常信息：并联条件，启动时刻23 ms，频差 0.68 Hz，相差 68.9deg。

（2）第二次7月8日，动作时间01:31:24，远方手动，快速失败。异常信息：并联条件，启动时刻66 ms，频差 0.08 Hz，相差 110.3deg。

（3）第三次7月8日，动作时间01:31:56，远方手动，快速失败。异常信息：并联条件，启动时刻707 ms，频差0.05 Hz，相差 79.5deg。

（4）第四次7月8日，动作时间01:33:10，远方手动，快速切换成功。启动方式：远方手动，切换方式：并联自动，实现方式：快速，动作信息：合备用，跳工作，异常信息：无。

2 快切装置逻辑说明

2.1 厂用电切换方式

厂用电按切换速度分类:快速切换、同期捕捉切换、残压切换。

（1）快速切换：快速切换是机组跳闸等事故情况下最可靠的切换方式，切换时间一般小于0.2 s，切换速度较快，厂用电母线电压不会下降过多，不会造成部分转机因为母线低电压保护动作跳闸。

（2）同期捕捉切换：同期捕捉是事故情况下快速切换方式未实现的情况下，选择进行的切换方式。厂用电实现同期捕捉时，厂用母线电压衰减到70%左右，电动机转速下降不是很快，当事故情况下切换成功后，高压转机自启动减小了对厂用母线的冲击电流，不会造成设备跳闸。同期捕捉切换的最大允许频差为6.0 Hz。

图1 某厂厂用电系统接线图

（3）残压切换：残压切换是当快速切换和同捕不能满足时，厂用母线电压衰减到40%额定电压后实现的切换方式。残压切换时母线电压降的过多，切换时间也较长，导致部分设备低电压跳闸。所以，残压切换对机组事故情况下时造成的冲击影响较大，此时操作不当的话，很有可能造成主要转机跳闸。

3 微网情况下快切装置分析

通过对某电厂三起机组异常跳闸时，厂用电快切装置工作过程和数据分析，得出以下结论：

（1）4月3日（表1）机组跳闸后，发变组出口开关跳闸后汽轮机转速突升，发电机频率升至51.3 Hz左右，厂用电快切装置启动，切换方式为串联切换模式，切换时相角差偏大＞30°，快速切换未实现，转为同捕捕捉切换成功。

（2）6月3日（表2）机组跳闸后，发变组保护动作跳闸，锅炉MFT，发变组开关均跳闸，启动快切，跳工作开关合备用开关。厂用电切换为保护（串联）切换模式，切换时频差小于2.5 Hz，相角差较小，快速切换成功。

（3）10月9日线路侧保护动作，由于线路保护动作后未启动发变组保护，快切装置未启动，厂用电未进行事故快速切换，运行人员紧急进行手动切换时，母线电压与备用电压相角差偏大，导致多次切换未成功。

通过以上事件分析可得，机组微网运行期间，6 kV工作、备用电源频率不同，相角差不确定。一旦发生机组跳闸事故时，快切装置切换时满足快速切换条件为30%左右，大部分厂用电切换能实现同期捕捉。所以微网运行时应一方面考虑如何使电源可靠实现同期捕捉切换，另一方面增加主变高压侧断路器跳闸联跳机组的逻辑功能。

4 微网运行时改进措施

4.1 对厂用电快切装置保护定值进行修改

对机组微网运行期间厂用电快切装置定值进行修改，满足机组跳闸时，厂用电能第一时间实现快速切换，否则转入同期切换，确保同期捕捉切换成功，这样对机组厂用电不会造成较大影响。

修改后的厂用电切换定值如下：

（1）正常并联切换：频差 0.5 Hz，相差 20°，时间0.5 s。

（2）快速切换：频差2.5 Hz，相差30°。

（3）同捕切换：频差5 Hz，同捕越前时间：70 ms。

（4）残压切换电压幅值：25%。

4.2 增加主变高压侧断路器跳闸联跳机组逻辑

机组微网运行跳闸时，通过发变组保护装置启动实现厂用电的快速切换，降低厂用电故障发生的可能性。将主变高压侧断路器直跳回路接入发变组保护柜，通过保护柜去启动快切装置进行厂用电的事故情况下的快速切换。

4.3 对快切装置操作及维护进行规定

（1）系统正常运行方式下，当机组启动（或停机）期间负荷达80～100 MW时，进行厂用电源切换操作一般不使用快切装置进行切换，应采用手动并列切换的方式进行操作，但此时快切装置应可靠地投入运行。

（2）在机组微网运行当中，规定快切装置方式选择开关应切至“串联”位置，使机组在事故情况下用串联的方式进行厂用电的切换。

（3）若工作、备用电源不在同一系统时（如330 kV、110 kV电源系统），机组厂用电源的切换必须采用“串联切换”的方式，严禁采用手动并列的切换方式。

（4）快切装置在正常运行当中应经常对其面板参数及装置电源进行检查，保证其运行在正常状态下，当发现有任何不正常情况时，应立即联系检修维护人员处理。

[1]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

Analysis of Power Switchover Mode in Plant Auxiliary Power Microgrid and Im provement Measures

LU Yuzhu
（The Energy Center of Jiuquan Iron and Steel Group,Jiayuguan,Gansu 735100,China）

The problems emerging during the power switchover process of microgrid operation in a power plant are summarized,the power switching mode and logic action process after plant tripping are analyzed and measures to improve power switching mode for plant auxiliary power of microgrid operation are drawn up.

plant auxiliary power,fast switchover device,measure

TM774

B

1006-6764(2018)01-0010-02

2017－09－08

芦玉柱（1982－），男，2004年毕业于兰州理工大学大学机电一体化专业，工程师，现从事电气专业技术管理工作，