楊丹

（大唐鄧州生物質能熱電有限責任公司，河南 鄧州 474150）

6KV廠用電切換失敗原因分析及對策

楊丹

（大唐鄧州生物質能熱電有限責任公司，河南 鄧州 474150）

本文介紹了某電廠廠用電在倒閘切換時出現(xiàn)切換失敗，造成6KV母線失壓。廠用電切換失敗，造成全廠失電現(xiàn)象，嚴重影響機組安全運行，分析出產(chǎn)生的原因，提出了相應的改造處理方法，從而避免了廠用電切換失敗造成的全廠失電問題。

廠用電；全失；改造；方法

某電廠兩臺機組，出線電壓等級為35KV，廠用電電壓等級為6KV，接線方式均為單母分段方式，沒有高廠變。兩臺機組正常運行時，廠用電采用單母分段運行方式，每臺機組各帶本機組廠用電；一臺機組檢修時，廠用電采用單母不分段運行方式，由檢修機組的主變通過倒送電方式帶機組廠用電。兩條進線開關和母聯(lián)開關之間的正常倒閘，采用先合后分的方式；事故情況下，采用備自投裝置進行切換。機組投運后，廠用電切換一直正常。2014年4月份，在一次廠用電切換時進線開關跳閘，廠用電全部失去。本文通過對此運行方式及備自投保護存在的問題進行了詳細分析，通過認真分析、研究其中的原因，并提出解決問題的處理方法，從而避免了發(fā)生此類事件的發(fā)生。

2 廠用電切換失敗的原因分析

2.1 廠用電切換失敗事件

2014年4月某日，該電廠運行人員進行廠用電切換倒閘操作，當時運行方式如下：

#2發(fā)電機正常運行，#1機組在檢修期間，1號發(fā)電機出口開關、刀閘在斷開位置，35KV母線單母分段運行，母聯(lián)開關開關在分位。6KV母線單母不分段運行，6123開關在合位。廠用電由#1主變倒送電供給，6111開關在合位，6211開關在分位。廠用電系統(tǒng)如圖1所示。

事件經(jīng)過：運行人員按操作票進行廠用電的切換。將廠用電由原來1號主變倒送電切換為由2號機廠用線供電。經(jīng)地調允許后合上35KV母線聯(lián)絡開關。20:23:16合上6KVⅡ段進線6211開關，在檢查6211開關帶上負荷后，20:23:21斷開6KVⅠ段進線6111開關，在斷開6111開關的同時，6211開關過流保護動作跳閘，導致廠用電全失。20: 23:27立即手動合上6211開關，廠用電恢復，最后斷開生350開關。

2.2 導致此次廠用電切換失敗的原因分析

倒廠用電前，6111開關帶所有6KV廠用負荷，通過1號主變的電流方向是由高壓側流向低壓側；合上6211開關之后、斷開6111開關之前，即合環(huán)時6211開關除了要帶6KV所有廠用負荷外，還要帶通過1號主變送往35KV系統(tǒng)的負荷,流過1號主變的電流方向變?yōu)橛傻蛪簜攘飨蚋邏簜?此負荷電流與6KV廠用負荷電流之和大于6211開關過流保護整定值，使6211開關過流保護動作，經(jīng)延時（5s）出口跳閘。

此次進行廠用電切換操作時，運行人員合上6211開關后，立刻手動斷開6111開關，在斷開6111開關的同時，6211開關過流保護動作跳閘，造成6KV母線失壓。6211開關過流保護延時5秒跳閘，由于合環(huán)時間超過了5秒，所以保護得以出口動作，使開關跳閘?？梢?，單靠運行人員手動操作來控制合環(huán)時間，存在很大的偶然性，是不可靠的。

圖1 廠用電系統(tǒng)

3 進行技術改造的必要性

3.1 該電廠接線方式為6KV單母分段，6KV廠用電的運行方式一般是6KV母聯(lián)6123開關合位，6111開關合位或6211開關合位，6KV母線由一條廠用線供電，另一條廠用線開關熱備用狀態(tài)。在切換廠用電時，先合上熱備用的廠用線開關，再斷開工作的廠用線開關，如果此時廠用電是通過主變反送電，短時的合環(huán)將可能使回路電流突然增大，大于廠用線進線開關過流保護定值，使保護動作跳閘，造成6KV母線失壓，嚴重影響機組穩(wěn)定運行。

3.2 備自投裝置的使用效果并不理想。原因是從失電到失壓進而無壓（65V），備自投完成動作的過程持續(xù)時間長達1-2秒，甚至更長，此時電動機已經(jīng)被分批切除。即使是延遲時間較長的高壓重要電動機沒被切除，由于母線已經(jīng)無壓，轉速已經(jīng)嚴重下降，直接影響生產(chǎn)過程的連續(xù)性。而且此時恢復供電將造成較大的電動機自起動電流，對供電網(wǎng)絡產(chǎn)生沖擊。而對400V系統(tǒng)而言，低電壓將造成接觸器脫扣，變頻器停止工作?？傊畟渥酝秾嶋H上并沒有真正起到保障供電連續(xù)性的作用。

3.3 在起動條件上，備自投裝置僅僅采用失壓起動，并沒有考慮把有關的保護動作、失電作為起動條件以縮短起動時間；在合閘（合備用電源）條件上，采用延時（0.5S）和無壓（65V）判據(jù)，沒有采用在廠用電切換中已經(jīng)獲得巨大成功的母線電壓、頻率、相位實時跟蹤技術，實現(xiàn)“快速切換”。

3.4 在6KV廠用電系統(tǒng)運行方式倒換時，運行人員只能手動操作切換廠用電，備自投裝置單一的失壓啟動方式不能保證6KV母線在切換過程中不出現(xiàn)失壓的風險。

4 避免廠用電切換失敗，提高備用電源自動投入可靠性的解決方案

《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》GB14285規(guī)定“自動投入裝置在條件可能時，宜采用帶有檢定同步的快速切換方式，并采用帶有母線殘壓閉鎖的慢速切換方式及長延時切換方式作為后備；條件不允許時，可僅采用帶有母線殘壓閉鎖的慢速切換方式及長延時切換方式?！备鶕?jù)該廠的運行方式，增加快切裝置將大大提高6KV廠用電源的可靠性。

4.1快切裝置的啟動方式

快切裝置提供手動起動、保護起動、斷路器變位起動(即斷路器誤跳起動)、無流起動、頻壓異常起動、逆功率起動和欠壓起動（傳統(tǒng)的備自投功能）方式。

手動起動：快切裝置接受到“手動起動”的指令后，可以進行手動切換，用于系統(tǒng)恢復或正常不停電倒閘操作。

保護起動：將線路、線路變壓器組等電源側保護設備的快速主保護接點引入到快切裝置中，系統(tǒng)正常運行時，一旦檢測到電源側主保護動作信號，快切裝置立即起動，動作于斷開故障電源線路斷路器，投入備用電源。

斷路器變位起動：當系統(tǒng)正常運行時，若原本處于合位的進線斷路器跳開,包括非進線保護動作引起的跳閘、手動操作斷路器或遙控斷路器引起的跳閘（將斷路器的手跳和遙跳接點接入快切裝置的“閉鎖切換”開關量輸入口），并且進線無流，則起動快切裝置。

欠壓起動：當檢測到母線三相電壓均低于欠壓起動整定值且進線無流，經(jīng)整定延時裝置起動切換功能。

4.2 快切裝置的切換方式

裝置在起動后，會按照一定的順序操作工作電源斷路器和備用電源斷路器。自動切換方式包括串聯(lián)切換方式和同時切換方式。手動切換方式包括：并聯(lián)切換方式、串聯(lián)切換方式和同時切換方式。

各種切換方式說明如下：

并聯(lián)切換方式——裝置起動后，若并聯(lián)條件滿足，裝置先合上母聯(lián)斷路器，此時進線1、進線2兩個電源短時并列，經(jīng)整定延時（并聯(lián)跳閘延時）后裝置再跳開規(guī)定的進線斷路器；

串聯(lián)切換方式——裝置起動后，先跳開相應的進線斷路器，在確認進線跳開后，再根據(jù)合閘條件發(fā)出合母聯(lián)斷路器命令；

同時切換方式——裝置起動后，先發(fā)出跳相應進線斷路器的指令，不確認進線斷路器是否已經(jīng)跳閘，然后經(jīng)整定的同時切換合閘延時，再根據(jù)合閘條件發(fā)出合母聯(lián)斷路器的命令。

事故自動切換方式一般選擇串聯(lián)切換方式，當上級線路、電源出現(xiàn)事故異常情況時，快切裝置發(fā)出跳開工作斷路器指令，并在檢測到工作斷路器確已跳開后，才允許合備用斷路器。

4.3 快切裝置的實現(xiàn)方式

快切裝置提供的實現(xiàn)方式包括：快速切換、同期捕捉切換（以下簡稱“同捕”）、殘壓切換，裝置通過自身判斷選擇用哪種方式實現(xiàn)。各種實現(xiàn)方式如下：

快速切換——快速切換是最理想的一種合閘方式，既能保證電動機安全，又不使電動機轉速下降太多。在并聯(lián)切換方式下，實現(xiàn)快速切換條件為：母線和待并側電源壓差|du|<“并聯(lián)切換壓差”，且頻差|df|<“并聯(lián)切換頻差”，且相差|dq|<“并聯(lián)切換相差”。在串聯(lián)或同時切換方式下，實現(xiàn)快速切換的條件為：母線和待并側電源頻差|df|<“快速切換頻差”且相差|dq|<“快速切換相差”。快速切換是速度最快的合閘方式；

同期捕捉切換——當快速切換不成功時，同期捕捉切換是一種最佳的后備切換方式。同期捕捉切換的原理是實時跟蹤母線電壓和備用電壓的頻差和角差變化，以同相點作為合閘目標點；

殘壓切換——當母線電壓衰減到20%－40%實現(xiàn)的切換稱為殘壓切換。殘壓切換雖能保證電動機安全，但由于停電時間過長，電動機自起動成功與否、自起動時間等會受到較大限制。殘壓切換的實現(xiàn)條件為：母線電壓<“殘壓切換電壓幅值”。

4.4 快切裝置的配置方案

通過改造將原來的6KV備自投裝置改為快切裝置（圖2）。共配置1臺國電南自型號為MFC5103A的快切裝置，可以實現(xiàn)兩段母線分列運行，任一電源進線故障時，進線開關向母聯(lián)開關的切換；母聯(lián)在合位運行時，單進線供電，快切裝置也可實現(xiàn)雙進線之間的切換。本方案中，手動切換采用并聯(lián)切換方式；故障情況下切換采用串聯(lián)切換。

圖2 改造后的快切裝置

在2臺機組正常運行時，6KV廠用電采用單母分段運行方式。正常切換廠用電時，快切裝置可以實現(xiàn)6123和 6111,6123和6211之間來回切換；6111和6211任一開關無論是保護動作跳閘還是開關偷跳，都可以實現(xiàn)快速合上6123開關。

在任一機組檢修期間，6KV廠用電采用單母不分段運行方式。正常切換廠用電時，快切裝置可以實現(xiàn)6111和6211之間來回切換；工作進線開關無論是保護動作跳閘還是偷跳，備用進線開關快速合上。

在手動切換廠用電時，快速切換實現(xiàn)方式時間非常短，在300ms左右，相比較原來的由運行人員手動合、跳開關時間大大縮短，保證了切換廠用電的安全可靠；在故障時，相比較備自投裝置采用的失壓起動由了大大縮短，并且更加可靠、穩(wěn)定，合閘電壓沖擊幾乎沒有。同時，相比于備自投裝置，增加了保護動作啟動和閉鎖快切的功能，并在開關偷跳時也能可靠動作。2014年改造結束至今，該電廠廠用電系統(tǒng)一直運行穩(wěn)定，并且可靠的在幾次開關誤跳的情況下，保證了廠用電的穩(wěn)定運行。

5 結論

通過對該電廠6KV廠用電備自投裝置改造為快切裝置。消除了該電廠在廠用電切換時存在的巨大風險，提高了在出現(xiàn)故障、開關誤跳、保護動作等情況下廠用電的動作可靠性。保證了發(fā)電機經(jīng)濟安全運行。

［1］陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］許正亞.電力系統(tǒng)安全自動裝置［M］.北京：中國水利水電出版社，2005.

Analysis on Cause and Countermeasures of Power Failure in 6KV Plant

Yang Dan
(Datang Dengzhou Biomass Energy Thermoeletricity Co.,Ltd.Dengzhou Henan 474150)

This paper introduces the switching failure of a power plant when the power is switched on,which results in the loss of 6KV bus voltage.Auxiliary power switch failure,resulting in loss of power plant phenomenon,seriously affect the safe operation of the unit,analyze the causes,and put forward the corresponding improvement methods,so as to avoid the problems caused by the loss of power plant auxiliary power switch failure.

power plant;total loss;transformation;method

TM762

A

1003-5168（2016）12-0072-03

2016-11-29

楊丹（1987-），男，助理工程師，研究方向：繼電保護。