微網(wǎng)運行廠用電切換方式分析及改進(jìn)措施

蘆玉柱

（酒泉鋼鐵集團(tuán)能源中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

微網(wǎng)運行廠用電切換方式分析及改進(jìn)措施

蘆玉柱

（酒泉鋼鐵集團(tuán)能源中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

通過對某電廠在微網(wǎng)運行情況下廠用電切換過程中暴露出來的問題進(jìn)行總結(jié)，機組跳閘后廠用電切換方式和邏輯動作過程的分析，進(jìn)一步制定微網(wǎng)運行時廠用電切換改進(jìn)措施。

廠用電；快切裝置；措施

前言

廠用電快速切換裝置是發(fā)電廠廠用電氣系統(tǒng)的一個重要設(shè)備，對發(fā)電廠乃至整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重大影響。對于采用微網(wǎng)運行的發(fā)電機組，在機組啟停、事故跳閘期間，工作電源跳閘后母線與備用電源的壓差、頻差、相角差偏差較大的情況下，對廠用電切換邏輯和方式進(jìn)行改進(jìn)，確保廠用電切換能實現(xiàn)可靠迅速穩(wěn)定運行，進(jìn)一步降低切換過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)機跳閘的事故風(fēng)險。

1 事件案列分析

2015年4月3日某電廠微網(wǎng)運行期間，機組跳閘，發(fā)變組保護(hù)裝置啟動，快切裝置啟動時母線電壓與備用電壓相角差偏大，快速切換條件不滿足，6 kV母線段快切裝置實現(xiàn)同期捕捉切換。

表1 案例1事故數(shù)據(jù)

2015年6月3日某電廠微網(wǎng)運行期間，機組再次發(fā)生跳閘事件，快切裝置啟動時母線電壓與備用電壓相角差較小，6 kV運行母線段A、B段快切裝置快速切換條件滿足，實現(xiàn)了快速切換。

表2 案例2事故數(shù)據(jù)

2015年10月9日某電廠微網(wǎng)運行期間，線路側(cè)保護(hù)動作，由于線路保護(hù)動作后未啟動發(fā)變組保護(hù)，滅磁開關(guān)未跳閘，廠用電未進(jìn)行事故快速切換，運行人員緊急進(jìn)行手動切換，第四次快切裝置啟動切換成功。

（1）第一次10月9日，動作時間01:29:37，遠(yuǎn)方手動，快速失敗。異常信息：并聯(lián)條件，啟動時刻23 ms，頻差 0.68 Hz，相差 68.9deg。

（2）第二次7月8日，動作時間01:31:24，遠(yuǎn)方手動，快速失敗。異常信息：并聯(lián)條件，啟動時刻66 ms，頻差 0.08 Hz，相差 110.3deg。

（3）第三次7月8日，動作時間01:31:56，遠(yuǎn)方手動，快速失敗。異常信息：并聯(lián)條件，啟動時刻707 ms，頻差0.05 Hz，相差 79.5deg。

（4）第四次7月8日，動作時間01:33:10，遠(yuǎn)方手動，快速切換成功。啟動方式：遠(yuǎn)方手動，切換方式：并聯(lián)自動，實現(xiàn)方式：快速，動作信息：合備用，跳工作，異常信息：無。

2 快切裝置邏輯說明

2.1 廠用電切換方式

廠用電按切換速度分類:快速切換、同期捕捉切換、殘壓切換。

（1）快速切換：快速切換是機組跳閘等事故情況下最可靠的切換方式，切換時間一般小于0.2 s，切換速度較快，廠用電母線電壓不會下降過多，不會造成部分轉(zhuǎn)機因為母線低電壓保護(hù)動作跳閘。

（2）同期捕捉切換：同期捕捉是事故情況下快速切換方式未實現(xiàn)的情況下，選擇進(jìn)行的切換方式。廠用電實現(xiàn)同期捕捉時，廠用母線電壓衰減到70%左右，電動機轉(zhuǎn)速下降不是很快，當(dāng)事故情況下切換成功后，高壓轉(zhuǎn)機自啟動減小了對廠用母線的沖擊電流，不會造成設(shè)備跳閘。同期捕捉切換的最大允許頻差為6.0 Hz。

圖1 某廠廠用電系統(tǒng)接線圖

（3）殘壓切換：殘壓切換是當(dāng)快速切換和同捕不能滿足時，廠用母線電壓衰減到40%額定電壓后實現(xiàn)的切換方式。殘壓切換時母線電壓降的過多，切換時間也較長，導(dǎo)致部分設(shè)備低電壓跳閘。所以，殘壓切換對機組事故情況下時造成的沖擊影響較大，此時操作不當(dāng)?shù)脑?，很有可能造成主要轉(zhuǎn)機跳閘。

3 微網(wǎng)情況下快切裝置分析

通過對某電廠三起機組異常跳閘時，廠用電快切裝置工作過程和數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

（1）4月3日（表1）機組跳閘后，發(fā)變組出口開關(guān)跳閘后汽輪機轉(zhuǎn)速突升，發(fā)電機頻率升至51.3 Hz左右，廠用電快切裝置啟動，切換方式為串聯(lián)切換模式，切換時相角差偏大＞30°，快速切換未實現(xiàn)，轉(zhuǎn)為同捕捕捉切換成功。

（2）6月3日（表2）機組跳閘后，發(fā)變組保護(hù)動作跳閘，鍋爐MFT，發(fā)變組開關(guān)均跳閘，啟動快切，跳工作開關(guān)合備用開關(guān)。廠用電切換為保護(hù)（串聯(lián)）切換模式，切換時頻差小于2.5 Hz，相角差較小，快速切換成功。

（3）10月9日線路側(cè)保護(hù)動作，由于線路保護(hù)動作后未啟動發(fā)變組保護(hù)，快切裝置未啟動，廠用電未進(jìn)行事故快速切換，運行人員緊急進(jìn)行手動切換時，母線電壓與備用電壓相角差偏大，導(dǎo)致多次切換未成功。

通過以上事件分析可得，機組微網(wǎng)運行期間，6 kV工作、備用電源頻率不同，相角差不確定。一旦發(fā)生機組跳閘事故時，快切裝置切換時滿足快速切換條件為30%左右，大部分廠用電切換能實現(xiàn)同期捕捉。所以微網(wǎng)運行時應(yīng)一方面考慮如何使電源可靠實現(xiàn)同期捕捉切換，另一方面增加主變高壓側(cè)斷路器跳閘聯(lián)跳機組的邏輯功能。

4 微網(wǎng)運行時改進(jìn)措施

4.1 對廠用電快切裝置保護(hù)定值進(jìn)行修改

對機組微網(wǎng)運行期間廠用電快切裝置定值進(jìn)行修改，滿足機組跳閘時，廠用電能第一時間實現(xiàn)快速切換，否則轉(zhuǎn)入同期切換，確保同期捕捉切換成功，這樣對機組廠用電不會造成較大影響。

修改后的廠用電切換定值如下：

（1）正常并聯(lián)切換：頻差 0.5 Hz，相差 20°，時間0.5 s。

（2）快速切換：頻差2.5 Hz，相差30°。

（3）同捕切換：頻差5 Hz，同捕越前時間：70 ms。

（4）殘壓切換電壓幅值：25%。

4.2 增加主變高壓側(cè)斷路器跳閘聯(lián)跳機組邏輯

機組微網(wǎng)運行跳閘時，通過發(fā)變組保護(hù)裝置啟動實現(xiàn)廠用電的快速切換，降低廠用電故障發(fā)生的可能性。將主變高壓側(cè)斷路器直跳回路接入發(fā)變組保護(hù)柜，通過保護(hù)柜去啟動快切裝置進(jìn)行廠用電的事故情況下的快速切換。

4.3 對快切裝置操作及維護(hù)進(jìn)行規(guī)定

（1）系統(tǒng)正常運行方式下，當(dāng)機組啟動（或停機）期間負(fù)荷達(dá)80～100 MW時，進(jìn)行廠用電源切換操作一般不使用快切裝置進(jìn)行切換，應(yīng)采用手動并列切換的方式進(jìn)行操作，但此時快切裝置應(yīng)可靠地投入運行。

（2）在機組微網(wǎng)運行當(dāng)中，規(guī)定快切裝置方式選擇開關(guān)應(yīng)切至“串聯(lián)”位置，使機組在事故情況下用串聯(lián)的方式進(jìn)行廠用電的切換。

（3）若工作、備用電源不在同一系統(tǒng)時（如330 kV、110 kV電源系統(tǒng)），機組廠用電源的切換必須采用“串聯(lián)切換”的方式，嚴(yán)禁采用手動并列的切換方式。

（4）快切裝置在正常運行當(dāng)中應(yīng)經(jīng)常對其面板參數(shù)及裝置電源進(jìn)行檢查，保證其運行在正常狀態(tài)下，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有任何不正常情況時，應(yīng)立即聯(lián)系檢修維護(hù)人員處理。

[1]高春如.大型發(fā)電機組繼電保護(hù)整定計算與運行技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

Analysis of Power Switchover Mode in Plant Auxiliary Power Microgrid and Im provement Measures

LU Yuzhu
（The Energy Center of Jiuquan Iron and Steel Group,Jiayuguan,Gansu 735100,China）

The problems emerging during the power switchover process of microgrid operation in a power plant are summarized,the power switching mode and logic action process after plant tripping are analyzed and measures to improve power switching mode for plant auxiliary power of microgrid operation are drawn up.

plant auxiliary power,fast switchover device,measure

TM774

B

1006-6764(2018)01-0010-02

2017－09－08

蘆玉柱（1982－），男，2004年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)大學(xué)機電一體化專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事電氣專業(yè)技術(shù)管理工作，