向 偉

（酒鋼集團宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關 735100）

引言

高爐煤氣余壓發(fā)電裝置是利用高爐冶煉生產過程中產生的高爐爐頂煤氣所具有的壓力能及熱能，通過煤氣管道送至電站透平機做功而發(fā)電的設備，也稱為TRT 發(fā)電站［1］。確保發(fā)電站所屬主輔設備安全穩(wěn)定運行才能實現機組的平穩(wěn)運行，而實現輔助設備安全穩(wěn)定運行的首要前提是保證發(fā)電站電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，電源聯鎖系統(tǒng)的可靠性對電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定有著重要的保障作用。

1 電源系統(tǒng)的配置

高爐煤氣余壓發(fā)電站（3#TRT發(fā)電站）低壓電源系統(tǒng)設計為單母分段運行方式，電源聯鎖采用低電壓繼電器方式。如圖1 所示，其中Ⅰ段母線電源QA1 由站內變壓器提供，Ⅱ段母線電源QA2 由煤壓站提供，正常運行期間由兩路電源分別接帶380 VⅠ、Ⅱ段，當其中一路電源檢修或故障時切換至分段開關QA3 運行，由另外的一路電源接帶兩個母線段。

圖1 380 V電源系統(tǒng)一次簡圖

2 低電壓繼電器聯鎖原理

某廠3#TRT 發(fā)電站380 V 母線段電源系統(tǒng)聯鎖方式為低電壓繼電器聯鎖方式，即為電壓繼電器1 kV、2 kV、3 kV電壓繼電器分別?、穸文妇€電壓的線電壓，如圖2所示。

圖2 QA1控制聯鎖二次回路圖

電壓繼電器4 kV、5 kV、6 kV 分別取Ⅱ段母線電壓的線電壓，如圖3所示；分段開關原理回路圖如圖4所示。

圖3 QA2控制聯鎖二次回路圖

圖4 QA3控制聯鎖二次回路圖

低電壓繼電器聯鎖方式具有結構簡單、價格便宜、聯鎖可靠性中等的優(yōu)勢，在早期發(fā)電站廠用電系統(tǒng)中普遍使用，但在實際運行過程中發(fā)生不少事故逐漸暴露出繼電器聯鎖方式存在的問題。

主要存在以下幾方面的缺點：（1）因繼電器輔助觸點為銅質金屬片，存在易氧化現象，觸點氧化后導致接觸不良可能造成聯鎖回路不導通而失去聯鎖功能，存在聯鎖安全可靠偏低的因素。（2）維護工作量大，因繼電器需每年定期對輔助觸點進行維護處理或更換，但實際機組運行期間因運行方式不滿足定期檢查維護條件，導致聯鎖可靠性得不到有效保障。（3）抗干擾性不強，因繼電器輔助觸點為銅金屬薄片抗抖動性較差，存在因外界因素造成任意一個電壓繼電器觸點抖動而誤跳閘風險。（4）繼電器聯鎖方式有且僅有聯鎖功能，因無必要的保護功能所以存在一定安全隱患，如需實現保護功能需另外配置保護裝置等相關元件。

如圖2所示，當Ⅰ段電源（QA1）失電且SE1投退切換把手切至投入位置時，1 kV～3 kV 電壓繼電器任意一個繼電器線圈失電，其對應常閉觸點失電閉合，1KT 時間繼電器得電經延時后常開觸點閉合，QA1 跳閘回路啟動，QA1 開關跳閘，同時在QA1 跳閘后QA1 常閉觸點閉合啟動分段開關QA3 合閘，Ⅱ段電源QA2 經分段開關QA3 同時接帶Ⅰ、Ⅱ段母線段。同理，如圖3 所示，Ⅱ段電源QA2 失電動作與QA1 動作原理相同。其中根據運行和檢修時電源系統(tǒng)運行方式可將投退切換把手SE1選擇投入或退出位置。因分段開關未配置電流繼電器元件，此種聯鎖方式不具備過流等保護功能，故存在電源開關下側至母線段之間故障無法自動消除時，分段開關QA3聯動合閘于故障點導致事故擴大的隱患。

3 微機備用電源自投裝置工作原理

該裝置是一種電源保護裝置，采用高性能單片機，包括CPU 模塊、繼電器模塊、交流電源模塊、人機對話模塊等組成。具有抗干擾性強、穩(wěn)定可靠、維護量小、使用方便、使用周期長等特點［2］。主要有以下幾方面的優(yōu)點：（1）因為是微機集成電路類型，其CPU、繼電器、信號控制單元、模擬量采集單元等均為集成化電路板模塊，集成電路模塊回路受外界干擾影響很小，很好的保證其運行安全可靠性很高。（2）使用維護方便且維護量小、使用周期長。（3）抗干擾、抗抖動能力強，因各元件均為集成一體化，如繼電器模塊元件密封良好可有效保障觸點抗氧化能力。（4）因配置有二段式過流保護、零序過流保護及合閘后加速過流保護等功能，確保分段開關合閘時及運行期間保護功能齊全，提高了電源系統(tǒng)的運行可靠性。

其中WDZ-5276 型備自投裝置為技術成熟、性能可靠的一款常用產品。其備用電源自投動作邏輯分為方式1 和2、方式3 和4 兩種模式可供選擇。方式1 和2 對應進線1 和進線2 互為備用的兩種動作方式；方式3 和4 對應通過分段開關實現Ⅰ母和Ⅱ母互為暗備用的兩種動作方式［3］。裝置引入兩段母線電壓用于有壓和無壓判別；裝置引入進線1、進線2 和分段開關的位置接點用于系統(tǒng)運行方式判別；裝置引入進線開關各一相電流用于防止PT斷線導致裝置誤動作。另外裝置配置二段式帶低電壓閉鎖功能的過流保護、一段自產零序過流保護、合閘后加速過流保護等功能，確保實際運行中備用電源自投裝置動作安全可靠，避免發(fā)生誤動或故障擴大的風險。

4 實施電源聯鎖優(yōu)化改造

根據3#TRT 380 V 電源系統(tǒng)運行方式選用備自投裝置運行方式3和4，即為通過分段開關實現Ⅰ母和Ⅱ母互為暗備用的動作方式。

如圖5-6 所示，將Ⅰ母三相電壓、Ⅱ母三相電壓、進線QA1 和QA2 單相電壓分別引入備自投裝置電壓采集單元；將進線QA1、進線QA2 單相電流、分段開關QA3 三相電流分別引入備自投裝置電流采集單元。

圖5 備自投裝置電壓二次回路圖

圖6 備自投裝置電流二次回路圖

進線QA1 和QA2 二次回路接線根據圖7、分段開關QA3 二次回路接線根據圖8 接引，將各開關控制回路、信號回路及聯鎖回路分別接引完畢。裝置功能整定并錄入保護定值進行靜態(tài)、動態(tài)試驗確認各項功能合格。

圖7 工作電源二次回路圖

圖8 分段開關二次回路圖

微機備自投裝置投運完成充電后，進線QA1、進線QA2 運行，分段開關QA3 投自動聯鎖位置，當進線QA1 故障或其他原因斷開時，備自投裝置檢測Ⅰ母無壓無流，Ⅱ母有壓，備自投裝置檢同期后自投啟動，分段開關QA3 自動投運，QA2 動作原理與QA1 相同。如故障點在電源開關下側至母線段之間時，備自投啟動合分段開關后。后加速檢測并啟動跳開分段開關，杜絕故障再次擴大。

5 結束語

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，微機裝置技術已十分成熟且價格逐漸便宜，低電壓繼電器聯鎖方式已趨于淘汰，新項目普遍選用微機備用電源自投裝置，也能更加提高電源系統(tǒng)的運行可靠性。某廠余壓發(fā)電站380 V 電源系統(tǒng)配置與3#TRT 發(fā)電站相同，2017 年因Ⅰ段工作電源母線側刀閘發(fā)生故障，低電壓繼電器聯鎖回路啟動合分段開關，但因刀閘故障一直存在導致380 V 電源系統(tǒng)全停，造成機組跳閘的事件，該事件暴露出低電壓繼電器聯鎖方式僅有聯鎖功能存在的安全隱患無法避免，導致事故擴大造成機組非停。該站所事故后將聯鎖方式改造為微機備自投裝置聯鎖方式后一直運行平穩(wěn)，未發(fā)生電源聯鎖故障類型的問題。

廠用電源系統(tǒng)及聯鎖回路的安全穩(wěn)定性是電廠運行穩(wěn)定的基本保障。微機備用電源自投裝置已經成為廠用電源聯鎖可靠性的必要配置，在實際運用中運行可靠性高且維護量小，使用簡單方便，對電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重要的意義。