TRT发电站母线段电源联锁优化

向 伟

（酒钢集团宏晟电热公司，甘肃嘉峪关 735100）

引言

高炉煤气余压发电装置是利用高炉冶炼生产过程中产生的高炉炉顶煤气所具有的压力能及热能，通过煤气管道送至电站透平机做功而发电的设备，也称为TRT 发电站［1］。确保发电站所属主辅设备安全稳定运行才能实现机组的平稳运行，而实现辅助设备安全稳定运行的首要前提是保证发电站电源系统的安全稳定运行，电源联锁系统的可靠性对电源系统的安全稳定有着重要的保障作用。

1 电源系统的配置

高炉煤气余压发电站（3#TRT发电站）低压电源系统设计为单母分段运行方式，电源联锁采用低电压继电器方式。如图1 所示，其中Ⅰ段母线电源QA1 由站内变压器提供，Ⅱ段母线电源QA2 由煤压站提供，正常运行期间由两路电源分别接带380 VⅠ、Ⅱ段，当其中一路电源检修或故障时切换至分段开关QA3 运行，由另外的一路电源接带两个母线段。

图1 380 V电源系统一次简图

2 低电压继电器联锁原理

某厂3#TRT 发电站380 V 母线段电源系统联锁方式为低电压继电器联锁方式，即为电压继电器1 kV、2 kV、3 kV电压继电器分别取Ⅰ段母线电压的线电压，如图2所示。

图2 QA1控制联锁二次回路图

电压继电器4 kV、5 kV、6 kV 分别取Ⅱ段母线电压的线电压，如图3所示；分段开关原理回路图如图4所示。

图3 QA2控制联锁二次回路图

图4 QA3控制联锁二次回路图

低电压继电器联锁方式具有结构简单、价格便宜、联锁可靠性中等的优势，在早期发电站厂用电系统中普遍使用，但在实际运行过程中发生不少事故逐渐暴露出继电器联锁方式存在的问题。

主要存在以下几方面的缺点：（1）因继电器辅助触点为铜质金属片，存在易氧化现象，触点氧化后导致接触不良可能造成联锁回路不导通而失去联锁功能，存在联锁安全可靠偏低的因素。（2）维护工作量大，因继电器需每年定期对辅助触点进行维护处理或更换，但实际机组运行期间因运行方式不满足定期检查维护条件，导致联锁可靠性得不到有效保障。（3）抗干扰性不强，因继电器辅助触点为铜金属薄片抗抖动性较差，存在因外界因素造成任意一个电压继电器触点抖动而误跳闸风险。（4）继电器联锁方式有且仅有联锁功能，因无必要的保护功能所以存在一定安全隐患，如需实现保护功能需另外配置保护装置等相关元件。

如图2所示，当Ⅰ段电源（QA1）失电且SE1投退切换把手切至投入位置时，1 kV～3 kV 电压继电器任意一个继电器线圈失电，其对应常闭触点失电闭合，1KT 时间继电器得电经延时后常开触点闭合，QA1 跳闸回路启动，QA1 开关跳闸，同时在QA1 跳闸后QA1 常闭触点闭合启动分段开关QA3 合闸，Ⅱ段电源QA2 经分段开关QA3 同时接带Ⅰ、Ⅱ段母线段。同理，如图3 所示，Ⅱ段电源QA2 失电动作与QA1 动作原理相同。其中根据运行和检修时电源系统运行方式可将投退切换把手SE1选择投入或退出位置。因分段开关未配置电流继电器元件，此种联锁方式不具备过流等保护功能，故存在电源开关下侧至母线段之间故障无法自动消除时，分段开关QA3联动合闸于故障点导致事故扩大的隐患。

3 微机备用电源自投装置工作原理

该装置是一种电源保护装置，采用高性能单片机，包括CPU 模块、继电器模块、交流电源模块、人机对话模块等组成。具有抗干扰性强、稳定可靠、维护量小、使用方便、使用周期长等特点［2］。主要有以下几方面的优点：（1）因为是微机集成电路类型，其CPU、继电器、信号控制单元、模拟量采集单元等均为集成化电路板模块，集成电路模块回路受外界干扰影响很小，很好的保证其运行安全可靠性很高。（2）使用维护方便且维护量小、使用周期长。（3）抗干扰、抗抖动能力强，因各元件均为集成一体化，如继电器模块元件密封良好可有效保障触点抗氧化能力。（4）因配置有二段式过流保护、零序过流保护及合闸后加速过流保护等功能，确保分段开关合闸时及运行期间保护功能齐全，提高了电源系统的运行可靠性。

其中WDZ-5276 型备自投装置为技术成熟、性能可靠的一款常用产品。其备用电源自投动作逻辑分为方式1 和2、方式3 和4 两种模式可供选择。方式1 和2 对应进线1 和进线2 互为备用的两种动作方式；方式3 和4 对应通过分段开关实现Ⅰ母和Ⅱ母互为暗备用的两种动作方式［3］。装置引入两段母线电压用于有压和无压判别；装置引入进线1、进线2 和分段开关的位置接点用于系统运行方式判别；装置引入进线开关各一相电流用于防止PT断线导致装置误动作。另外装置配置二段式带低电压闭锁功能的过流保护、一段自产零序过流保护、合闸后加速过流保护等功能，确保实际运行中备用电源自投装置动作安全可靠，避免发生误动或故障扩大的风险。

4 实施电源联锁优化改造

根据3#TRT 380 V 电源系统运行方式选用备自投装置运行方式3和4，即为通过分段开关实现Ⅰ母和Ⅱ母互为暗备用的动作方式。

如图5-6 所示，将Ⅰ母三相电压、Ⅱ母三相电压、进线QA1 和QA2 单相电压分别引入备自投装置电压采集单元；将进线QA1、进线QA2 单相电流、分段开关QA3 三相电流分别引入备自投装置电流采集单元。

图5 备自投装置电压二次回路图

图6 备自投装置电流二次回路图

进线QA1 和QA2 二次回路接线根据图7、分段开关QA3 二次回路接线根据图8 接引，将各开关控制回路、信号回路及联锁回路分别接引完毕。装置功能整定并录入保护定值进行静态、动态试验确认各项功能合格。

图7 工作电源二次回路图

图8 分段开关二次回路图

微机备自投装置投运完成充电后，进线QA1、进线QA2 运行，分段开关QA3 投自动联锁位置，当进线QA1 故障或其他原因断开时，备自投装置检测Ⅰ母无压无流，Ⅱ母有压，备自投装置检同期后自投启动，分段开关QA3 自动投运，QA2 动作原理与QA1 相同。如故障点在电源开关下侧至母线段之间时，备自投启动合分段开关后。后加速检测并启动跳开分段开关，杜绝故障再次扩大。

5 结束语

随着电力行业的发展，微机装置技术已十分成熟且价格逐渐便宜，低电压继电器联锁方式已趋于淘汰，新项目普遍选用微机备用电源自投装置，也能更加提高电源系统的运行可靠性。某厂余压发电站380 V 电源系统配置与3#TRT 发电站相同，2017 年因Ⅰ段工作电源母线侧刀闸发生故障，低电压继电器联锁回路启动合分段开关，但因刀闸故障一直存在导致380 V 电源系统全停，造成机组跳闸的事件，该事件暴露出低电压继电器联锁方式仅有联锁功能存在的安全隐患无法避免，导致事故扩大造成机组非停。该站所事故后将联锁方式改造为微机备自投装置联锁方式后一直运行平稳，未发生电源联锁故障类型的问题。

厂用电源系统及联锁回路的安全稳定性是电厂运行稳定的基本保障。微机备用电源自投装置已经成为厂用电源联锁可靠性的必要配置，在实际运用中运行可靠性高且维护量小，使用简单方便，对电源系统的安全稳定运行有着重要的意义。