6kV互联继电保护问题探讨

姜思敬，史衍珩

（华润电力徐州有限公司，江苏 徐州 221000）

1 概述

随着燃煤机组生产形势的日益严峻，深挖潜能，降本增效是各火电厂积极追求的目标。其中单元机组实现厂用系统互联作为一个投资较小，收效明显的方式，逐步推广起来。本文就目前已经投运的几种互联控制回路进行比选，就其优缺性进行初步探讨。

2 二次回路设计方案比选

在二次回路设计时，针对各厂的运行方式，人员配置，主要有两种方式：一是采用多套快切装置根据运行方式，进行控制方式调整。人工操作时，利用快切装置自动切换。二是采用二次回路合闸闭锁，主要依靠运行人员冷导母线，保障运行机组安全。这两种方式各有优缺点，就以图1某厂6kV一次配置图，浅析如下：

图1 某厂6kV一次配置图

（1）采用快切方式进行切换。这种方式的优点在于：回路可靠。由快切装置对需要切换的母线进行跟踪，一般采用失压切换或者串联切换的方式来防止6kV电源侧合环运行。由于可采用需要合环的两段母线的母线电压互感器，可以节省下新增或改造电源柜的进线PT手车。这对于空间不足的厂、站或者是利用备用间隔的厂站，是一个非常重要的优势。由于快切装置技术成熟，切换可靠，这种方式一直为各电厂、站的首选方案。此设计存在的弊端为快切装置需要增加多套。在运行方式的选取上过于复杂。在设计时，DCS系统需要配置相应的各类运行方式的切换逻辑。在实际操作中，运行人员需要根据不同机组的运行方式，进行不同快切装置的投退工作。一旦操作错误且逻辑设计不够完善，将会出现快切失去备用的情况。以此厂为例子，需要准备至少5#机单机运行、6#机单机运行、5#机、6#机双机运行、5#机、6#机双停四种快切的投退模式与逻辑。此种设计最大特点是无论如何操作错误，均可在回路实现非同期闭锁，一次设备具有很高的可靠性。但由于切换方式的多样性，依然未能从根本上解决人员误操作可能带来的隐患，从而可能导致正常运行方式下的切换失败。

（2）采用在6kV开关二次回路上增加闭锁回路，增加进线PT手车，在二次回路上完成合闸闭锁，从而完成避免电源侧合环运行的风险。这种方式依据各厂、站的不同情况，各有差异。主要分为采用同期继电器、电压继电器完成同期或失压闭锁。此种方式运行方式的选择相对于快切切换，更加明了，易于运行人员操作及监护。但是，由于二次回路需要增加各个开关的状态节点闭锁，尤其是增加负荷段母线电源进线及备用电源进线相关的闭锁逻辑，二次回路会比较复杂，甚至出现开关辅点不足的现象。合理设计闭锁回路，在操作流程的完善与回路闭锁的完善中找到平衡，从而达到安全可靠的效果。

回路闭锁方式还有一种简化模式，即仅采用无压切换，闭锁回路见图2。在投运时，先合负荷侧开关，检测负荷侧母线无压，再由电源侧互联开关判断无压，由低电压继电器实现其功能，完成失压切换。此种方式的二次回路最为简单，但是运行操作需要规范完善。由于仅仅实现无压切换，运行人员停送母线的工作量大，投运与恢复的时间长，对于运行人员不足的厂、站而言，也是个不小的负担。

现阶段，随着一次设备安全隔离锁、闭锁锁扣等一次闭锁越来越普及和完善，越来越多的厂、站采取了利用物理隔离锁来弥补回路闭锁的弊端。互联的二次回路由于对安全性的需求，如果全由二次回路来实现，将会相对复杂。各设备之间的接点闭锁较多，间接的，也就增加的回路出现隐患的可能。部分改造设备由于二次回路需求的接点较多，也存在改造困难的窘境。利用物理隔离锁，例如，在开关柜上增加操作隔离锁，需要其他相应设备的操作钥匙才能打开隔离闭锁，进行下一步操作。这种方式和二次回路配合使用，能简化部分回路，一方面，能提升了操作的可靠性，杜绝误操作的可能；另一方面，由于二次回路简化，在改造中减少了隐患，降低了改造过程中，对利旧设备的改造需求，极大提升了改造的可实施性。

图2 某厂开关闭锁回路图

3 继电保护设计其他需要注意的问题

厂用系统互连能极大地降低成本，应对日益严峻的生产形势，能极大地缓解生产压力。在电气设计时，一般需要核算电流及容量。在运行期间，运行电流一般较设计容量比，都有一定的裕度空间。随着节能改造的不断推进，例如，风机优化、引增合一等技术的推进，在机组整体负荷并不增加或者有所下降的情况下，最高工况下的故障电流可能有所增加。一般6kV厂用系统开关的开断容量比较固定。如案例中，开关开断电流为40kA。在核算时，开断电流的裕度将更直接影响。

随着厂用变压器负荷的增大，电机启动时的母线最大电流也随之增大。母线电压的最低值也会对应变化。厂用段母线PT低电压一段的定值，需要根据实际情况进行核实，必要时进行调整。互联后，运行方式发生改变。负荷段上电动机负荷的启动，务必要合理规划，必要时，应出台相应厂、站规程。根据已核算的最大允许电流和最大故障电流数值，规范负荷段电动机设备启停的最大容量与启停方式，从而避免因负荷段问题影响运行段母线，从而影响运行机组。