對(duì)于大型的火力發(fā)電機(jī)組來說，廠用電系統(tǒng)的安全可靠性對(duì)整個(gè)電廠乃至系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的影響。廠用電的快速切換回路則是整個(gè)廠用電系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。廠用電快速切換的安全可靠性是減少高備變過載及停機(jī)停爐事故的重要保證。國內(nèi)的電廠因廠用電切換失敗或備變過載造成廠用電失去的事例也屢見不鮮。

玉環(huán)電廠廠用電系統(tǒng)概況

華能玉環(huán)電廠目前有四臺(tái)1000MW超超臨界發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電機(jī)與主變之間設(shè)有斷路器，主變低壓側(cè)接有二臺(tái)容量為68/34/34MVA的高壓廠用分裂變?yōu)?KV廠用電系統(tǒng)提供電源，每臺(tái)高廠變帶兩段6KV工作段母線。按單機(jī)容量達(dá)600MW及以上時(shí)，一般兩臺(tái)機(jī)組設(shè)一個(gè)高壓啟動(dòng)/備用電源設(shè)計(jì)要求。

在工程設(shè)計(jì)中，玉環(huán)電廠最初規(guī)劃四臺(tái)1000MW機(jī)組的啟動(dòng)/備用電源由兩臺(tái)較小容量的啟動(dòng)/備用變壓器組成，以滿足一臺(tái)高壓廠用啟動(dòng)/備用變壓器檢修時(shí)，另一臺(tái)啟動(dòng)/備用變壓器仍能滿足機(jī)組啟停的要求。但最終考慮發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器，在主變不停運(yùn)時(shí)可以將主變壓器作為降壓變壓器倒送廠用電，因而可以減少高壓廠用備用變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。

一方面使廠用電系統(tǒng)接線及布置簡單清晰，另一方面可以節(jié)省備用變壓器在熱備用方式下的空載電能損耗。其接線圖如圖1所示：

當(dāng)發(fā)電機(jī)裝設(shè)出口斷路器后，備用變壓器主要有兩種用途：一種是在高壓廠用變壓器檢修時(shí)作為其備用電源，或者在任一段高壓廠用母線工作進(jìn)線電源開關(guān)誤跳時(shí)為廠用母線提供備用電源，同時(shí)在主變壓器或高壓廠用工作變壓器內(nèi)部故障導(dǎo)致主變壓器高壓側(cè)開關(guān)跳開時(shí)作為停機(jī)電源。

綜合以上的原因，玉環(huán)電廠只設(shè)置一臺(tái)高備變，容量等同于一臺(tái)高廠變。但是在隨后的投產(chǎn)運(yùn)行中，因高廠變有8臺(tái)，所帶的廠用負(fù)荷較多，6kV工作段母線共有16段，而原先設(shè)計(jì)的快切回路，只要有工作段母線失壓或工作段開關(guān)跳閘及保護(hù)啟動(dòng)等情況，各段的備用進(jìn)線開關(guān)就會(huì)合上，改由高備變來帶各段的廠用負(fù)荷，從而極易造成高備變過負(fù)荷，危及高備變及機(jī)組廠用電的安全可靠運(yùn)行。

改動(dòng)之前的快切啟動(dòng)回路

玉環(huán)電廠四臺(tái)機(jī)組選用的是南京東大金智電氣自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的MFC2000-2微機(jī)廠用電快速切換裝置，一臺(tái)機(jī)組四段6KV母線(1A1、1A2、1B1、1B2)裝配四臺(tái)快切裝置，廠用電源的切換方式包括正常手動(dòng)切換、事故自動(dòng)切換及不正常情況自動(dòng)切換三種方式。

我們以#1機(jī)1A1段快切事故自動(dòng)切換啟動(dòng)回路為例（其他母線段只是保護(hù)啟動(dòng)信號(hào)及壓板名稱不同），快切啟動(dòng)回路如圖2所示：

在圖2中，K11為發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作跳主變高壓側(cè)出口中間的重動(dòng)繼電器接點(diǎn)，14GLP是啟動(dòng)快切的投切壓板。由圖我們可以看出，由于沒有相應(yīng)的閉鎖快切的措施，在一臺(tái)機(jī)組如＃1機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，高備變已帶上四段工作母線的停機(jī)負(fù)荷運(yùn)行。

其它機(jī)組只要有保護(hù)啟動(dòng)信號(hào)或者工作段進(jìn)線開關(guān)偷跳的情況發(fā)生，就會(huì)有四段以上的工作母線的負(fù)荷由高備變提供。特別是在四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，發(fā)生兩臺(tái)機(jī)組及以上的機(jī)組跳閘故障進(jìn)行事故切換時(shí)，將會(huì)使高備變帶上8段及以上的廠用事故負(fù)荷，尤其是廠用電切換時(shí)的沖擊電流，輕者會(huì)造成備變過負(fù)荷跳閘廠用電失電，重者會(huì)損壞高備變?cè)斐奢^大的經(jīng)濟(jì)損失。

增設(shè)的快切啟動(dòng)/閉鎖回路簡析

針對(duì)上述快切啟動(dòng)回路存在的問題，為了防止超過4段6kV工作母線負(fù)荷切至高備變，導(dǎo)致高備變過負(fù)荷。玉環(huán)電廠對(duì)回路進(jìn)行了改進(jìn)與完善。在四臺(tái)機(jī)的發(fā)變組C30非電量保護(hù)G屏上設(shè)計(jì)了快切啟動(dòng)互為閉鎖回路，在原先的每臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)快切回路并接一路經(jīng)閉鎖的啟動(dòng)回路。最多只允許同時(shí)有4段6kV工作母線切至高備變接帶。

以1號(hào)機(jī)組為例，發(fā)變組C30非電量保護(hù)G屏上加裝了4只啟動(dòng)/閉鎖1A1、1A2、1B1、1B2段快切繼電器，解除其余3臺(tái)機(jī)組相應(yīng)工作段進(jìn)線開關(guān)的閉鎖壓板12塊，閉鎖本機(jī)組的四段母線快切壓板4塊。各段母線以1A1段為例（其它3段母線與1A1段回路相似，只是命名編號(hào)改變。），改進(jìn)后的回路具體分析如下：

1）1A1段啟動(dòng)回路

在保留原先的快切啟動(dòng)方式1的基礎(chǔ)上，并接一路經(jīng)1A1快切啟動(dòng)/閉鎖繼電器20GJ常開接點(diǎn)的快切啟動(dòng)方式2回路，回路改進(jìn)如圖3所示：圖3中，經(jīng)14GLP壓板控制的為快切啟動(dòng)方式1,有啟動(dòng)快切信號(hào)發(fā)出時(shí)，直接出口啟動(dòng)該段的快切裝置。經(jīng)15GLP壓板控制的為為快切啟動(dòng)方式2，只有在啟動(dòng)快切信號(hào)發(fā)出及常開接點(diǎn)20GJ閉合后，才能出口啟動(dòng)快切裝置。

通過對(duì)兩種快切啟動(dòng)方式的操作及配合，使快切啟動(dòng)回路更加靈活方便。確保了在廠用電切換時(shí)，高備變不會(huì)過載的前體下，仍然可以通過切換方式的改變，保證帶較重要的廠用公用負(fù)荷的工作段母線具有備用電源。

玉環(huán)電廠的高備變過負(fù)荷能力考慮在繞組溫度不超過140℃時(shí)，過電流20%持續(xù)時(shí)間480分鐘，過電流60%持續(xù)時(shí)間45分鐘，過電流200%持續(xù)時(shí)間10分鐘，同時(shí)驗(yàn)證高備變一分支在已帶一段6kV母線負(fù)荷的情況下，另一段6kV母線又快切至高備變同一分支負(fù)荷自啟動(dòng)時(shí)6Kv母線電壓的殘壓狀況，高備變最多能同時(shí)帶8段母線運(yùn)行。

2）1A1段快切閉鎖及解除閉鎖回路

在快切啟動(dòng)方式2投入時(shí)，為切實(shí)保證四臺(tái)機(jī)組中任一臺(tái)有任一段6KV工作母線段切至高備變接帶后，其他三臺(tái)機(jī)組的同名6KV工作母線就不能再進(jìn)行切換，以防止高備變過負(fù)荷。同時(shí)考慮到備用進(jìn)線開關(guān)檢修或冷備用狀態(tài)，滿足兩臺(tái)以上的機(jī)組停機(jī)廠用電負(fù)荷由備用電源接帶的運(yùn)行方式需求。加設(shè)了快切閉鎖及解除閉鎖回路，回路圖如圖4：

圖4中， 4A1、3A1、2A1三個(gè)常閉接點(diǎn)分別是4號(hào)機(jī)、3號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)6KV工作母線4A1、3A1、2A1段備用進(jìn)線開關(guān)的位置反饋接點(diǎn)（其它機(jī)組中分別為除本身機(jī)組外的三個(gè)同名備用進(jìn)線段位置接點(diǎn)，例如2號(hào)機(jī)則為4A1、3A1、1A1）。

正常運(yùn)行狀況下，三個(gè)常閉接點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，20GJ繼電器長期勵(lì)磁，常開接點(diǎn)20GJ閉合，快切啟動(dòng)方式2出口回路接通（見圖3），一有快切啟動(dòng)信號(hào)，廠用電即進(jìn)行切換。當(dāng)某個(gè)備用進(jìn)線開關(guān)如4A1合上后，其常閉接點(diǎn)打開，20GJ繼電器即失磁。

回路中常開接點(diǎn)20GJ打開，將啟動(dòng)快切啟動(dòng)方式2出口回路閉鎖；同時(shí)其常閉接點(diǎn)20GJ閉合，經(jīng)71GLP送至1A1（2A1、3A1）段快切裝置將其閉鎖。通過上述回路從而實(shí)現(xiàn)1A1-2A1-3A1-4A1四段間互為閉鎖，即任意一段切至高備變后閉鎖其他三段快切回路， 1A2-2A2-3A2-4A2四段、1B1-2B1-3B1-4B1四段、1B2-2B2-3B2-4B2四段間也是同樣。

61GLP、62GLP、63GLP為解除閉鎖壓板，通過投退“解除閉鎖壓板”可以控制該閉鎖回路的投入、退出。但當(dāng)某臺(tái)機(jī)停運(yùn)后主變或高廠變需檢修時(shí)，該機(jī)組廠用電倒至高備變供電，因停運(yùn)機(jī)組負(fù)荷很低，不影響其他運(yùn)行機(jī)組廠用電切換至高備變，此時(shí)通過投入“解除閉鎖壓板”將該機(jī)組6kV工作母線對(duì)其他機(jī)組快切回路的閉鎖解除，反之，如4A1、3A1、2A1段備用進(jìn)線開關(guān)均沒有合上，或者投入解除閉鎖壓板61GLP、62GLP、63GLP將其短接，20GJ繼電器即有電，常開接點(diǎn)20GJ閉合，經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)快切回路（15GLP）可以出口；同時(shí)常閉接點(diǎn)20GJ打開，閉鎖快切信號(hào)經(jīng)不會(huì)發(fā)出。

需要特別注意的是，當(dāng)某個(gè)備用進(jìn)線開關(guān)在非運(yùn)行（冷備用）狀態(tài)時(shí)，其開關(guān)位置接點(diǎn)反饋將沒有，造成解除閉鎖回路在此斷線，因此這時(shí)必需將其解除閉鎖壓板投上。

操作運(yùn)行方式及規(guī)定：

1． 當(dāng)某段母線投入14GLP壓板啟動(dòng)回路時(shí)，其相應(yīng)解除閉鎖和閉鎖出口壓板均不投入。當(dāng)投入15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)回路時(shí)，解除閉鎖和閉鎖出口壓板應(yīng)相應(yīng)投入。

2． 當(dāng)只有一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，將本機(jī)組四段母線全部投入14GLP壓板啟動(dòng)回路，其他機(jī)組投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)回路；當(dāng)超過一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，所有機(jī)組母線全部投15GLP壓板經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)回路。

3． 當(dāng)某臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)冷備用后，在其他機(jī)組非電量保護(hù)屏上將其四段母線的“解除閉鎖壓板”投入，本機(jī)組仍投經(jīng)閉鎖接點(diǎn)啟動(dòng)15GLP回路。比如#4機(jī)在冷備用狀態(tài)時(shí)，那么在其他運(yùn)行機(jī)組發(fā)變組非電量保護(hù)G屏中解除4A1、4A2、4B1、4B2段閉鎖壓板必須全部投上，而#4機(jī)發(fā)變組非電量保護(hù)G屏不需做改變；機(jī)組轉(zhuǎn)熱備用時(shí)將這些壓板退出。

4． 不論任何時(shí)候任何原因，當(dāng)某段母線備用進(jìn)線開關(guān)轉(zhuǎn)冷備用或檢修或位置反饋異常后，除退出本段母線快切裝置上壓板，還要在其他機(jī)組非電量保護(hù)屏上將 “解除該母線閉鎖壓板”投入。比如2A1段母線備用進(jìn)線開關(guān)因故轉(zhuǎn)冷備用狀態(tài)，除了要將2A1段快切裝置上壓板退出， 還要在#1、#3、#4機(jī)非電量保護(hù)G屏上將解除2A1段閉鎖壓板投上。在該段母線備用進(jìn)線開關(guān)轉(zhuǎn)熱備用后，恢復(fù)上述壓板。

結(jié)語

目前，國內(nèi)投產(chǎn)及在建的大型機(jī)組愈來愈多，高壓廠用電源容量及廠用電源切換問題也不斷的增多。在一次設(shè)備容量有限的前提下，通過對(duì)二次回路的改進(jìn)與完善，既提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益性，又保證了廠用電源的安全可靠性。雖然增加了運(yùn)行操作的繁瑣及回路的復(fù)雜，但是隨著電力系統(tǒng)DCS、ECS技術(shù)的日趨成熟與完善，快切的邏輯及閉鎖條件也就可以在其中輕易的得以實(shí)現(xiàn)。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“6kV廠用電快切二次回路改進(jìn)”，作者為謝勇、段周朝等。）