热电厂备用电源自投装置应用浅谈

杭州富丽达热电有限公司 陈建军

富丽达热电一期系统厂用电6kV分三段，I、II段受电于#1发电机，III段受电于#2发电机；厂用电0.4kV分三段，由相应的#1～#3厂用变供电，分别受电于6kV I、II、III段，#0厂变受电于6kV I段，作为#1、#2、#3厂变的备用。6kV厂用电源采用暗备用方式、400V厂用电采用明备用方式，当工作分支因故跳闸时备用分支可自动投切。该功能通过南自电气的WBT-10N数字式备用电源自投装置来实现，本公司使用该装置时外部遥控启动等功能没有投入使用，仅使用了开关偷跳、母线电源失压等事故切换功能。

厂用电系统中使用6台该装置组成一个电源备自投保护屏。其中3台WBT-10N备自投装置选择进线备自投方式，定值区2，组成6kV I段由6kVIII段备用、6kV II段由6kV III段备用、6kV III段由6kV I段备用、400V系统备自投装置选择变压器备自投方式，定值区4。但实际这6台装置的充放电方式是相同的，即备投压板需投入、2#自投方式控制字投入、工作母线有压及2#线有压（电压均需大于电源有压定值）工作开关合位备投开关分位，满足上述条件，备自投装置过15秒面板“未充电”灯熄灭；当备投压板退出、有闭锁备投开入、备投动作、备投开关在合位，以上任一条件满足备自投放电，面板“未充电”灯亮。

6kV厂用电系统备投相对独立，400V系统#1、#2、#3厂变其中任一台备投动作后其余两台“未充电”灯亮、备投功能失效，因其备用电源0#变的高压侧开关变位合闸位置。需注意的是，设计院设计的图纸其各开关的合闸位置取得是常开触点、但厂家要求实际接入的为常闭触点，一方面是原先辅助触点多为继电器扩展或微动开关、可靠性较差，开关在分闸位置时辅助触点闭合比在合闸位置时更易确保对备投装置有信号输入，减少误动作；另一方面可作为备用开关已接入系统的一种监视。

1 SID-8BT多微机备用电源快速切换装置实际应用

在二期扩建时，深圳国立智能电力科技有限公司生产的SID-8BT多微机备用电源快速切换装置被我公司采用。该装置可实现工作分支及备用分支断路器的正常切换、非正常切换和事故切换，具有高速分、合闸控制执行电路，可实现在厂用母线失电后2毫秒内断路器即可接受分合闸控制命令；自动识别同期点的同期性质，识别后分别按差频同期或同频同期规则实现正常切换操作，当被控断路器识别为差频同期时，装置可对发电机实施自动调频和自动调压控制。这些特点完全符合发电厂各电源间需同期合环的要求。

多微机快切装置的厂用分支控制对象是两个或三个断路器，控制目的对正常切换而言可归结为两个，其一是使厂用母线的电源由工作变提供，其二是使厂用母线的电源由备变提供，换句话说就是一次遥控操作可达到工作电源切换至备用电源供电或备用电源恢复至工作电源供电。

此外，在厂用母线电压出现较大下降，或误跳工作分支也可通过“非正常切换”功能来投入备用电源。最为强大的功能“事故切换”，面对厂用机械电动机群在失去电源后进入异步发电机发电状态出现的反馈电压与备用电源的互联操作，其不同于正常同期操作，而是电压及频率都为正常的备用电源与电压及频率在不断下降甚至突变的电动机机群的残压（反馈电压）互联的操作。因此需不断采集计算备用分支两侧电压差及频率变化，用捕捉电动机耐受电压的准则投入备用电源，这比用捕捉同期的准则合理的多，可实现不切除任何厂用负荷就能恢复厂用电目的。

公司扩建后6kV厂用段由原先的三段增加为六段，通过改接一次接线，将6kV I、V、VI段II、III、IV段分别组合成备用电源切换方式，但SID-8BT多微机备用电源快速切换装置“非正常切换”、“事故切换”均是将工作电源备投至备用电源供电，因而需六套该设备才能实现电源备自投功能。此设备功能强大但是其单台体积较大，装在高压开关柜门上时造成门下垂、不能关闭，建议独立组屏安装使用。

2 备用电源自投装置的升级改造

2.1 对多微机备用电源快速切换装置升级改造

随着本公司烟气超净排放、锅炉参数升级、发电机机组的改造升压站由原先35kV系统改建为110kV系统与国家电网并列运行等，运行可靠性要求更加提高，6kV厂用电系统也进行优化改造，采用深圳国立智能电力科技有限公司生产的SID-40A无扰动备用电源替换续控装置替代该公司SID-8BT型号设备，原有采样接线点均可改接至新装置内，装置体积大幅度缩减，但其事故切换是可双向切换、做到互为备用。6kV厂用电一次接线改成I段与IV段、II段III段、V段VI段三组备用电源暗备用自投方式。备自投装置只需3台，系统简化。

2.2 SID-8BT多微机备用电源快速切换装置应用

对退役下来的SID-8BT多微机备用电源快速切换装置，将其中3台独立组屏用来作为#1、#2、#3厂变的备用电源自投切换。改造前使用南自电气的WBT-10N数字式备用电源自投装置和南京南瑞继保电气有限公司的PCS-9651备用电源自投装置的6台厂变中的任意一台切换为#0备变供电，另外5台厂变备自投装置均放电，备投功能失效。改造后，现在#4～#6厂变中的一台若备投至#0备变供电，#1～#3厂变还能事故情况下备投切至0#备变供电，但也可通过操作SID-8BT备投装置的闭锁压板将备投功能退出。

改造后最大的好处是0#备变可以同时接带最多作为4台厂变的备用电源。不足的是虽然0#备变容量在厂变中是最大的，平时正常运行时各厂变段所带的负荷也不是很高，无异常的情况下切换至0#备变单独供电也能够满足供电要求，但分析这些年运行中实际遇到的情况，如低压厂变跳闸、工作分支跳闸、母线失压等，其中很大一部分是厂用低压段母线出现短路故障引起的，备投即使动作但0#厂变也可能因继电保护装置保护动作而跳闸，造成事故扩大。

2.3 备用电源切换装置升级改造中调试流程及注意项

各电源间装设备用电源切换装置目的是为确保热电厂中各台锅炉、汽轮发电机组可靠运行。新建的热电厂可在配电系统建造锅炉、汽机等主机设备未投运前进行调试，调试时即使出现厂用电中断也不会造成各设备损坏、人员伤害等事故。但对已投入运行生产的热电厂各电源间装设的备用电源切换装置进行更换新装置时就存在一定风险，通过合理的操作、调试可将风险降为最小。备用电源切换装置与微机继电保护装置一样，由各种电子元器件组装而成，存在一定的使用年限，元器件老化产生故障后需进行修理或更换。本公司20年中，发变组、输配电系统中各微机继电保护装置时间一长就出现故障频发，对其已进行过两次更换，平均使用寿命不超10年。

这些年来微机备用电源快速切换装置运行中没发生过装置故障，产品质量较微机继电保护装置好，就如厂家介绍的为工业品或军品级，但还需考虑使用年限问题。各继电保护装置生产厂家都有各自的产品，并在不断更新换代，原先在用的型号一些年后就可能淘汰不生产了。想找原先使用的设备型号替换故障设备基本没有可能。好的一面是，各种新微机备用电源快速切换装置其外部信号采集、控制输出接线等方式各个厂家基本相同，可很方便的进行不同厂家的设备进行更新替换接线。

近期本公司采用深圳国立智能电力科技有限公司生产的SID-40A具有双向无扰动备用电源替换续控装置，不在原装置安装处进行更换升级，而是独立组屏换并换控制室安装。这样原装置所有控制线均需隔离拆除，新系统需敷设各开关的位置信号线、电流信号线、开关分合闸控制线及各段电源的电压信号线和测控装置连接线等。一、二次接线都需进行改造工作量较大且较复杂。改造开始时首先退出原有备用电源快速切换装置运行，将其装置电源切除。然后敷设一、二次电缆线，拆除6kV I段与V段、III段与IV段备用分支之间的高压电缆，并将6kV I段与IV段备用分支之间的高压电缆按新的接线方式要求进行改接好，投运时进行电气预防性试验合格，且须进行一次同期核相，确认接线正确无误。各段母线都恢复有备用电源方式，但其投入需人为手动操控，一次系统改造完成。

对备用电源快速切换装置屏进行检测，接入装置电源通电开机，本公司使用昂立电气生产的AD331微机继电保护测试仪对各备用电源快速切换装置进行加注交流电压、电流，确认各模拟量信号采集通道接线正确、采集数值正常。采用3只南京澳德思电气有限公司生产的UEG/C-2H双稳态中间继电器代替备用电源快速切换装置所控制的高压开关。现以6kVII段与III段备用电源切换装置调试为例。3个双稳态继电器分别代替备用母联断路器6200开关（试验时用DL表示）、#1进线断路器6201开关(试验时用1DL表示)、#2进线断路器6301开关(试验时用2DL表示)。制作试验装置时需6个LA39按钮开关和3只双稳态继电器。

将3只双稳态继电器4脚、8脚共6个接线端子连接于220V直流控制电源-极处，SID-40A无扰动备用电源替换续控装置JK3板为继电器输出板，将其JK3板的#1、#4、#7对应的引出接线端子接220V直流控制电源+极处，JK3板的#2与3#引出接线端子分别接双稳态继电器母联断路器6200开关1脚和5脚，在JK3板的#1、#2脚间引线处并接一个LA39按钮常开触点一组，模拟合闸用，在JK3板的#1、#3脚间并接另一个LA39按钮常开触点一组，模拟分闸用。JK3板的#4、#5、#6与#7、#8、#9两组引出接线端子分别按第一个双稳态继电器接线方式接线，3台断路器控制部分接线完成，将3只双稳态继电器#2脚并接于220V直流控制电源+极处，3个#3脚分别接入JK3板的#2与3#引出接线端子分别接SID-40A无扰动备用电源替换续控装置JK5控制输入板的#1、#3、#5脚引线处，3个双稳态继电器分别代替备用母联断路器6200开关、#1进线断路器6201开关、#2进线断路器6301开关测试装置接线完成。

按照设计图纸接入与测控装置的控制连接线，制作后台控制及监控画面等，此部分不做具体说明。完成这些准备工作后，隔离拆除原有备用电源快速切换装置的接线。拆线前后均需核对该接线是否正确无误。拆除电压回路接线时，为防止在拆除接线时电压回路因短路或开路引起低电压保护动作将设备停运故障，需将其所在母线段的各用电设备的低电压保护都退出运行。

在拆除原有备用电源快速切换装置接于6kVII段6201开关与III段6301开关以及6200开关的电流回路及控制回路的相关接线时，将此3台开关都投入运行，两段母线并列运行。在拆高压开关柜内电流回路接线时，还需要将接线端子短接防止电流回路开路。核对新敷设的电压、电流控制电缆线后一端接入高压开关柜，另一端接入分别接入SID-40A具有双向无扰动备用电源替换续控装置相应接线端子，电流回路短接线保留。拆除分合闸控制线时需防止直流接地等故障，拆除接线后新电缆线暂时不接入。

完成这些工作后，进入备用电源快速切换装置调试状态。操作相应LA39按钮使得1DL合位、2DL合位、DL分位。此时为母联开关分位两段母线通过母联开关形成互为备用。装置上电后各电压合格，且无进线故障，装置开始充电、10秒后充电完成，系统开始进入故障监控状态。非正常工况、事故切换试验（切换方式选择串联、选择双向切换有效来举例说明）确认1DL（2DL）开关偷跳、II(III)段母线失压，如#1(#2)进线故障，III(II)段母线电压合格，跳1DL(2DL)开关，合DL开关，通过控制1DL(2DL)开关模拟分闸LA39按钮完成1DL(2DL)开关偷跳及进线故障状态切换试验，控制拉开柜内II(III)段母线电压接入开关模拟母线失压切换。

切换后的状态为2DL合位、DL合位、1DL分位，若II、III段母线电压正常且无进线故障、则装置10秒后充电完成，系统进入对故障监控状态，通过控制2DL开关模拟分闸LA39按钮完成2DL开关偷跳及进线故障状态切换试验。切换后的状态为1DL合位、DL合位、2DL分位，通过控制1DL开关模拟分闸LA39按钮完成1DL开关偷跳及进线故障状态切换试验。通过各种控制逻辑的模拟试验后，进行控制后台进行手动正常切换试验。全部完成后将3只双稳态继电器拆除，接入相对应高压开关的分合闸控制线及开关位置信号反馈线，拆除电流回路短接线，确认各接线无误，在3台高压开关同时投入运行的情况下可用先前临时接的6个模拟操控LA39按钮进行分合闸试验，完毕后拆除这6个按钮。整个系统可进行实际联动调试，投入正常使用。