楊 奇

(京能集團(tuán)山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046021)

0 引言

隨著國家電網(wǎng)公司“六統(tǒng)一”的貫徹執(zhí)行，線路保護(hù)、元器件保護(hù)在功能配置、回路設(shè)計、端子排布置等技術(shù)在設(shè)計要求上得到了有效規(guī)范。相比較之下，10 kV，6 kV和380 V等中低壓開關(guān)柜在現(xiàn)場使用中仍存在諸多缺陷，主要包括：柜內(nèi)二次回路在端子排上的接線不統(tǒng)一；端子排的安裝位置不統(tǒng)一；電源回路在二次插頭中的分配區(qū)域不統(tǒng)一；柜內(nèi)回路與其他設(shè)備回路的配合不統(tǒng)一。這些缺陷不利于設(shè)備的可靠運(yùn)行，也不利于繼電保護(hù)人員對設(shè)備的維護(hù)和檢修工作。

通過現(xiàn)場實(shí)例，詳細(xì)分析了上述缺陷產(chǎn)生的原因和現(xiàn)象，并提出了設(shè)計優(yōu)化方案，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

1 端子排的接線分析

1.1 端子排接線不統(tǒng)一的原因分析

(1) 部分開關(guān)柜交流電壓回路使用普通接線端子而非試驗(yàn)端子，導(dǎo)致校驗(yàn)開關(guān)柜綜合保護(hù)裝置時，不能通過斷開試驗(yàn)端子短接片斷開回路，而需要將接線甩開，不利于設(shè)備的檢修工作。

(2) 部分開關(guān)柜合閘回路未預(yù)留備用端子，在節(jié)能改造中出現(xiàn)弊端。如在某6 kV電機(jī)電源變頻器改造中，在合閘回路中接入變頻器合閘允許信號時，因未預(yù)留備用端子，需對整個端子排進(jìn)行移位，增加改造工作的難度。

(3) 部分開關(guān)柜事故按鈕、遠(yuǎn)方分閘指令接在同一端子上，導(dǎo)致開關(guān)跳閘時無法分析分閘原因，不利于隱患的排查和治理。

(4) 部分開關(guān)柜工作位/試驗(yàn)位未預(yù)留備用接點(diǎn)，給后期檢修維護(hù)增加困難。如在某廠用6 kV開關(guān)柜“五防”改造中，因無足夠的位置接點(diǎn)，現(xiàn)場需重新引出接點(diǎn)至端子排，增加了改造的工作量。

1.2 端子排接線設(shè)計優(yōu)化

針對上述問題，現(xiàn)對采樣回路、操作回路、信號回路提出以下優(yōu)化建議。

1.2.1 1D交流采樣電流、電壓段

1D交流采樣電流、電壓段宜按照交流采樣電流、電壓設(shè)置，交流電流、電壓回路應(yīng)采用試驗(yàn)端子。每組電壓、電流互感器的二次側(cè)宜在開關(guān)柜端子排處按照星形或三角形等方式連接，并做好一點(diǎn)接地。

1.2.2 2D操作回路段

2D操作回路段宜按照正電源、經(jīng)遠(yuǎn)方/就地切換的正電源、合閘回路、跳閘回路、負(fù)電源設(shè)置?？紤]開關(guān)合閘回路需與其他設(shè)備回路相配合(如變頻運(yùn)行時，需串聯(lián)變頻器合閘允許信號)，在合閘回路段預(yù)留1—2個空端子，方便接入其他信號。若開關(guān)有多個分閘指令，如電動機(jī)開關(guān)DCS遠(yuǎn)方分閘、事故按鈕分閘，應(yīng)將分閘指令分別接入端子，再接入綜保裝置。

1.2.3 3D信號回路段

3D信號回路段宜按照綜保裝置動作/告警信號、遠(yuǎn)方/就地信號、接地刀閘位置信號、開關(guān)分閘/合閘位置信號、工作/試驗(yàn)位置信號設(shè)置?；芈方泳€較多時，應(yīng)采用中間絕緣的雙層端子，減少柜內(nèi)空間的占用。其中，合閘/分閘位置、工作/試驗(yàn)位置、接地刀閘位置等信號，除接入綜保裝置、就地狀態(tài)指示、遠(yuǎn)方狀態(tài)指示外，還應(yīng)預(yù)留1—2組備用信號，以便在“五防”操作等系統(tǒng)需要上述信號時，可由廠用電監(jiān)控后臺轉(zhuǎn)發(fā)。

1.2.4 4D交流電源回路段

加熱照明回路、與其他設(shè)備回路有聯(lián)系的交流信號，宜采用紅色端子加以警示。

1.2.5 其他

通信回路為避免干擾，宜不經(jīng)端子直接連接至綜保裝置。端子排接線優(yōu)化示意如圖1所示。

圖1 端子排接線優(yōu)化示意

2 端子排的結(jié)構(gòu)分析

2.1 端子排安裝位置不合理

部分開關(guān)柜在端子排布置及回路接線設(shè)計上沒有充分考慮后期維護(hù)檢修工作的需要，將二次回路端子排布置在繼電器后，或端子排安裝在380 V母線下方，如圖2所示，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)異常時無法對二次回路進(jìn)行在線檢查，且有可能造成人身觸電傷害。

2.2 端子排結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

二次回路端子排的安裝布置應(yīng)充分考慮與一次設(shè)備的物理隔離，應(yīng)避開繼電器、接觸器等元器件，保證設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)異常時能對所有回路進(jìn)行測量檢查。

圖2 開關(guān)柜端子排安裝布置不合理

3 二次插頭接線分析

3.1 二次插頭接線分配區(qū)域不合理

3.1.1 二次插頭內(nèi)正負(fù)極短路造成插頭燒損

中低壓開關(guān)柜操作頻繁，二次插頭插拔次數(shù)較多，內(nèi)部插針易出現(xiàn)傾斜。正負(fù)極電源的插針相鄰，在插拔過程中可能造成短路。如某10 kV開關(guān)柜送電過程中，由于110 V直流控制電源帶電且?guī)ж?fù)電的插針傾斜，與相鄰帶正電的插針短路，造成二次插頭燒損；需更換整個二次插頭，并重新配線。

3.1.2 航空插頭內(nèi)交直流回路短路導(dǎo)致機(jī)組跳閘

部分開關(guān)柜航空插頭內(nèi)交直流回路的插針相鄰，插拔過程中可能造成交直流回路短路。如某廠3號機(jī)組檢修后啟動，機(jī)組并網(wǎng)負(fù)荷升至225 MW，主變啟動通風(fēng)，繞組溫度控制器輸出(2組接點(diǎn)：一組為發(fā)信號至發(fā)變組保護(hù)B柜的直流回路，另一組為啟動冷卻風(fēng)機(jī)的交流回路)的航空插頭內(nèi)交直流回路插針絕緣不良發(fā)生短路，造成交流電源串入直流回路，使操作箱誤動跳發(fā)變組斷路器。

3.2 開關(guān)柜二次插頭接線設(shè)計優(yōu)化

相關(guān)規(guī)程對端子排布置有明確規(guī)定，隨著國家電網(wǎng)公司“六統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，輸電線路和元器件保護(hù)等也對交直流回路設(shè)計提出了明確要求。相較之下，中低壓開關(guān)柜和就地控制箱設(shè)計缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)用中也存在很多缺陷，近年來屢有事故發(fā)生，且直流正負(fù)極短路、交直流短路等交流串入直流的事故也多發(fā)生在中低壓開關(guān)柜和就地控制箱中。

生產(chǎn)現(xiàn)場可推拉式的中低壓開關(guān)柜都設(shè)計有二次插頭，當(dāng)相鄰的插針分別為直流正、負(fù)極回路或交、直流回路時，極易發(fā)生電源互相串入導(dǎo)致設(shè)備異常動作。參照端子排布置原則，二次插頭的回路應(yīng)按照電源、功能分區(qū)布置。具體要求如下：

(1) 對所有接入二次插頭的回路進(jìn)行標(biāo)注，按照正電源、負(fù)電源、分合閘回路分區(qū)布置；

(2) 二次回路接入插頭時，應(yīng)特別注意帶正電與帶負(fù)電的插針不應(yīng)相鄰；帶正電源的插針不應(yīng)與合閘或跳閘回路的插針相鄰；

(3) 盡可能避免交流回路通過二次插頭進(jìn)入開關(guān)內(nèi)部；若無法避免，在二次插頭中預(yù)留特定區(qū)域用于交流回路接入，并與直流回路插針保持距離。

4 柜內(nèi)回路與其他設(shè)備回路配合分析

4.1 柜內(nèi)回路與其他設(shè)備回路配合問題

4.1.1 開關(guān)位置擴(kuò)展繼電器失電造成開關(guān)誤動

某廠1號機(jī)組進(jìn)行直流系統(tǒng)交流串入檢測改造，改造中將脫硫段直流分屏電源1切至電源2。切換時，脫硫保安MCC工作進(jìn)線開關(guān)處于合閘狀態(tài)，DCS發(fā)指令合備用進(jìn)線開關(guān)，發(fā)生脫硫保安MCC 2路電源開關(guān)同時合閘的異?，F(xiàn)象。

異常發(fā)生后，檢查開關(guān)柜二次回路、DCS合閘邏輯，發(fā)現(xiàn)DCS采用工作進(jìn)線開關(guān)輔助接點(diǎn)的擴(kuò)展繼電器常閉接點(diǎn)作為開關(guān)分閘反饋。在切換過程中，直流電源瞬時消失，擴(kuò)展繼電器失電，接點(diǎn)閉合，DCS判斷工作進(jìn)線開關(guān)分閘，發(fā)合備用進(jìn)線開關(guān)合閘指令，如圖3所示。

圖3 開關(guān)位置擴(kuò)展繼電器至外部回路

4.1.2 高壓電動機(jī)電加熱回路設(shè)計缺陷

高壓電動機(jī)均設(shè)計有電加熱裝置，控制回路取電源開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)，開關(guān)分閘后常閉接點(diǎn)閉合，控制回路導(dǎo)通。若該常閉接點(diǎn)取開關(guān)本體輔助接點(diǎn)，會導(dǎo)致交流電源經(jīng)過二次插頭進(jìn)入開關(guān)內(nèi)部，出現(xiàn)相鄰的二次插針分別為交、直流回路的情況，極易發(fā)生類似于參考文獻(xiàn)[1]中交流串入直流發(fā)生設(shè)備異常動作的情況。

4.2 柜內(nèi)回路與其他設(shè)備回路配合優(yōu)化設(shè)計

(1) 其他設(shè)備回路使用開關(guān)位置接點(diǎn)時，應(yīng)盡可能采用開關(guān)本體輔助接點(diǎn)，防止因采用4.1.1案例中的擴(kuò)展繼電器接點(diǎn)而發(fā)生繼電器失電。

(2) 外回路為交流回路，如4.1.2電機(jī)電加熱連鎖投入等回路時，為避免交流回路通過二次插頭進(jìn)入開關(guān)內(nèi)部，可按圖4設(shè)置擴(kuò)展繼電器。

圖4 電動機(jī)電加熱回路設(shè)計

(3) 對于必須接入開關(guān)本體位置接點(diǎn)的交流回路，除設(shè)置專用的交流接入二次插頭區(qū)域外，可考慮在外回路增加隔離變壓器。隔離變壓器二次側(cè)不接地，即使發(fā)生交流串入直流，也不會對直流系統(tǒng)產(chǎn)生影響。以電動機(jī)電加熱回路為例，增加隔離變壓器后如圖5所示。

圖5 交流回路經(jīng)隔離變壓器接入開關(guān)柜

5 結(jié)束語

從提高中低壓開關(guān)柜運(yùn)行可靠性和利于繼保人員維護(hù)檢修的目的出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)例，分析了中低壓開關(guān)柜在二次回路設(shè)計上存在的缺陷，提出了跳合閘回路、信號回路接線方式的優(yōu)化設(shè)計方案，對端子排安裝位置進(jìn)行了合理規(guī)劃，建議按照電源、功能分區(qū)布置二次插頭接線，并闡述了開關(guān)柜本體輔助接點(diǎn)、擴(kuò)展繼電器接點(diǎn)與外回路配合的注意事項(xiàng)，供同行討論參考。