熱電聯(lián)產(chǎn)50MW發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)消弧線圈運(yùn)行方式淺析

張曉明

摘要：熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組隨供區(qū)企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷、開停車影響，廠用電負(fù)荷隨供汽負(fù)荷變化而一般在200～4000kW不等變化，如調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，啟停脫硫循環(huán)泵等;對(duì)于園區(qū)企業(yè)多、熱負(fù)荷重的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組而言，更有甚者會(huì)影響備用鍋爐的運(yùn)行方式，即啟動(dòng)或停運(yùn)1臺(tái)鍋爐以滿足熱負(fù)荷需求，由此而來會(huì)造成廠用電負(fù)荷發(fā)生更為巨大的變化，廠用電負(fù)荷則會(huì)在5000kW～10000kW左右改變，這將對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈多檔固定運(yùn)行的機(jī)組構(gòu)成了運(yùn)行安全威脅，本文通過對(duì)廠用饋線接地保護(hù)與消弧線圈運(yùn)行方式進(jìn)行研究分析，確定了配合方式，以提升保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確性，提高機(jī)組安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：接地電流，消弧線圈，過補(bǔ)償

引言

公司熱島一期工程1*CCN50MW-8.83/4.2/1.3機(jī)組，鍋爐UG-440/9.81*2雙分離器CFB爐型，鍋爐運(yùn)行方式為一用一備， FGD采用傳統(tǒng)爐外濕法脫硫。熱負(fù)荷企業(yè)共8家，供熱負(fù)荷80～160t/h之間，廠用電負(fù)荷運(yùn)行于8MW～12MW區(qū)間，負(fù)荷變化較大。發(fā)電機(jī)采用了多檔位消弧線圈接地，廠用電饋線保護(hù)均啟用了零序電流保護(hù)。該機(jī)組在2020上半年發(fā)生一起發(fā)電機(jī)定子保護(hù)誤動(dòng)作事故，經(jīng)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，饋線零序電流保護(hù)的設(shè)置與消弧線圈的運(yùn)行方式不匹配，引起了此次誤動(dòng)，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，必須采取有效措施，適時(shí)調(diào)控消弧線圈運(yùn)行檔位，有效控制消弧線圈補(bǔ)償量。

1案例分析

1.1 系統(tǒng)參數(shù)

通過核算廠用電系統(tǒng)最小運(yùn)行方式與最大運(yùn)行方式下的接地電流為： 5A與12A;發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)消弧線圈為9檔，補(bǔ)償量為42kVA～75kVA，電流范圍6.9A～12.5A，檔位為手動(dòng)調(diào)整，固定在9檔12.5A最大補(bǔ)償容量檔位;發(fā)電機(jī)基波零序過壓（定子接地）保護(hù)I段9.8V，0.5S發(fā)信，II段9.1V時(shí)限1為2S告警，時(shí)限2為100S跳閘;10kV廠用饋線零序電流3I0=10A，時(shí)限0.3S動(dòng)作于跳閘。

1.2 概況與分析

某日，廠用分支一臺(tái)高壓電機(jī)因定子繞組絕緣缺陷引起該電機(jī)內(nèi)部閃絡(luò)故障，造成10kV廠用段以及發(fā)電機(jī)出口段零序電壓升高，約40V，而系統(tǒng)零序電流因受消弧線圈過補(bǔ)償影響，造成饋線中3I0僅有4.5A，且為感性電流而非容性，使得該故障高壓電機(jī)零序電流保護(hù)拒動(dòng)，時(shí)間持續(xù)到100S后由發(fā)電機(jī)基波零序過壓動(dòng)作跳閘，機(jī)組甩負(fù)荷。

2反事故措施

2.1 問題查找

1、消弧線圈無法在線調(diào)整控制，造成嚴(yán)重過補(bǔ)償是導(dǎo)致零序保護(hù)拒動(dòng)的主要因素;

2、零序電流、發(fā)電機(jī)定子保護(hù)配置不合理，導(dǎo)致接地故障失去選擇性;

3、未配置接地選線裝置，無法判定故障線路，無法快速切除故障，不利于系統(tǒng)安全;

2.2 采取措施

1、解決消弧線圈在線調(diào)整，從設(shè)備改造方面而言，技術(shù)成熟，行業(yè)內(nèi)運(yùn)行較多，本文不作分析介紹;但需要解決難度較大的準(zhǔn)確控制問題，首先要計(jì)算出各種負(fù)荷情況下系統(tǒng)容性電流幅值：廠用電95%負(fù)荷為泵、風(fēng)機(jī)為主，均為交聯(lián)聚乙電纜ZRC-YJV22-8.7/15kV型，通過不斷的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與計(jì)算，廠用電10kV系統(tǒng)可以通過如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算實(shí)時(shí)電容電流：（該公式由電纜線路同機(jī)組、高壓電機(jī)、廠用各分支變壓器等設(shè)備電容的容升效應(yīng)近似等效而來）

Ic=√（P/5）×√3×k+√（S/3）×（L/10）^1.1

其中：P為發(fā)電機(jī)直聯(lián)系統(tǒng)總的廠用電實(shí)際有功，單位MW，

K為風(fēng)機(jī)和水泵同時(shí)啟動(dòng)系數(shù)，鍋爐60%負(fù)荷以下取0.8，以上取0.9;

S為發(fā)電機(jī)視在功率，單位MVA;L為全廠10kV電纜總長度，單位KM。

從多次運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，該公式適于125MW及以下機(jī)組，計(jì)算結(jié)果與真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)相差5～9%，可以將該數(shù)據(jù)公式寫入ECS或DCS進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，供運(yùn)行人員調(diào)控。當(dāng)然，若母線PT配置自動(dòng)判斷相別的自動(dòng)消諧裝置，可以實(shí)測系統(tǒng)電容電流，但風(fēng)險(xiǎn)較大，不推薦。

數(shù)據(jù)確定后，即可與改造后消弧線圈的電動(dòng)調(diào)檔功能配合，過補(bǔ)率按1.05～1.1%運(yùn)行。

2、根據(jù)《GB14285》4.2中規(guī)定，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)其動(dòng)作電流按躲過不平衡電流和外部單相接地時(shí)發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電容電流整定，接地保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，但當(dāng)消弧線圈退出運(yùn)行或由于其他原因使殘余電流大于接地電流允許值，應(yīng)切換為動(dòng)作于停機(jī)。保護(hù)控制字應(yīng)隨消弧線圈運(yùn)行方式變化而及時(shí)切換調(diào)整。另外，可在中性點(diǎn)增設(shè)PT，在消弧線圈低壓端增加一組CT，共同引入發(fā)電機(jī)后備保護(hù)裝置，有利于準(zhǔn)確斷別故障在發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)區(qū)外故障。

《GB14285》4.4以及4.13中規(guī)定，鑒于過補(bǔ)償運(yùn)行方式，饋線單相接地保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)，而對(duì)電動(dòng)機(jī)回路而言，可根據(jù)過補(bǔ)償計(jì)算結(jié)果，按最小運(yùn)行方式電容電流作為參考幅值，并動(dòng)作于跳閘，若按最大方式整定計(jì)算，則會(huì)因過補(bǔ)償而拒動(dòng)，故宜動(dòng)作于發(fā)信。

3、在上述兩項(xiàng)措施都完善的前提下，新增配置一套接地選線裝置，能大大提高接地判相、選線效率，便于運(yùn)行人員快速切除故障線路或設(shè)備。全自動(dòng)接地選線裝置必須與各級(jí)保護(hù)裝置整定計(jì)算相配合，特別是發(fā)電機(jī)保護(hù)中帶有方向元件的電量保護(hù)，避免在選相計(jì)算判斷、合/分接地刀滅弧過程中，改變故障暫態(tài)過程，機(jī)端電壓異常，造成發(fā)電機(jī)保護(hù)誤動(dòng)作或故障點(diǎn)事故擴(kuò)大。

4結(jié)束語

125MW及以下小機(jī)組中，消弧線圈運(yùn)行方式未得到足夠重視，作為經(jīng)營者應(yīng)積極探索，排除安全穩(wěn)定運(yùn)行因素影響。該系統(tǒng)經(jīng)過消弧線圈運(yùn)行方式調(diào)整、定值修正、對(duì)控制部分技術(shù)改造后，基本克服了廠用系統(tǒng)發(fā)生接地短路存在的問題，小型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組可借鑒。

5參考文獻(xiàn)

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