熱電廠備用電源自投裝置應用淺談

杭州富麗達熱電有限公司 陳建軍

富麗達熱電一期系統廠用電6kV分三段，I、II段受電于#1發電機，III段受電于#2發電機；廠用電0.4kV分三段，由相應的#1～#3廠用變供電，分別受電于6kV I、II、III段，#0廠變受電于6kV I段，作為#1、#2、#3廠變的備用。6kV廠用電源采用暗備用方式、400V廠用電采用明備用方式，當工作分支因故跳閘時備用分支可自動投切。該功能通過南自電氣的WBT-10N數字式備用電源自投裝置來實現，本公司使用該裝置時外部遙控啟動等功能沒有投入使用，僅使用了開關偷跳、母線電源失壓等事故切換功能。

廠用電系統中使用6臺該裝置組成一個電源備自投保護屏。其中3臺WBT-10N備自投裝置選擇進線備自投方式，定值區2，組成6kV I段由6kVIII段備用、6kV II段由6kV III段備用、6kV III段由6kV I段備用、400V系統備自投裝置選擇變壓器備自投方式，定值區4。但實際這6臺裝置的充放電方式是相同的，即備投壓板需投入、2#自投方式控制字投入、工作母線有壓及2#線有壓（電壓均需大于電源有壓定值）工作開關合位備投開關分位，滿足上述條件，備自投裝置過15秒面板“未充電”燈熄滅；當備投壓板退出、有閉鎖備投開入、備投動作、備投開關在合位，以上任一條件滿足備自投放電，面板“未充電”燈亮。

6kV廠用電系統備投相對獨立，400V系統#1、#2、#3廠變其中任一臺備投動作后其余兩臺“未充電”燈亮、備投功能失效，因其備用電源0#變的高壓側開關變位合閘位置。需注意的是，設計院設計的圖紙其各開關的合閘位置取得是常開觸點、但廠家要求實際接入的為常閉觸點，一方面是原先輔助觸點多為繼電器擴展或微動開關、可靠性較差，開關在分閘位置時輔助觸點閉合比在合閘位置時更易確保對備投裝置有信號輸入，減少誤動作；另一方面可作為備用開關已接入系統的一種監視。

1 SID-8BT多微機備用電源快速切換裝置實際應用

在二期擴建時，深圳國立智能電力科技有限公司生產的SID-8BT多微機備用電源快速切換裝置被我公司采用。該裝置可實現工作分支及備用分支斷路器的正常切換、非正常切換和事故切換，具有高速分、合閘控制執行電路，可實現在廠用母線失電后2毫秒內斷路器即可接受分合閘控制命令；自動識別同期點的同期性質，識別后分別按差頻同期或同頻同期規則實現正常切換操作，當被控斷路器識別為差頻同期時，裝置可對發電機實施自動調頻和自動調壓控制。這些特點完全符合發電廠各電源間需同期合環的要求。

多微機快切裝置的廠用分支控制對象是兩個或三個斷路器，控制目的對正常切換而言可歸結為兩個，其一是使廠用母線的電源由工作變提供，其二是使廠用母線的電源由備變提供，換句話說就是一次遙控操作可達到工作電源切換至備用電源供電或備用電源恢復至工作電源供電。

此外，在廠用母線電壓出現較大下降，或誤跳工作分支也可通過“非正常切換”功能來投入備用電源。最為強大的功能“事故切換”，面對廠用機械電動機群在失去電源后進入異步發電機發電狀態出現的反饋電壓與備用電源的互聯操作，其不同于正常同期操作，而是電壓及頻率都為正常的備用電源與電壓及頻率在不斷下降甚至突變的電動機機群的殘壓（反饋電壓）互聯的操作。因此需不斷采集計算備用分支兩側電壓差及頻率變化，用捕捉電動機耐受電壓的準則投入備用電源，這比用捕捉同期的準則合理的多，可實現不切除任何廠用負荷就能恢復廠用電目的。

公司擴建后6kV廠用段由原先的三段增加為六段，通過改接一次接線，將6kV I、V、VI段II、III、IV段分別組合成備用電源切換方式，但SID-8BT多微機備用電源快速切換裝置“非正常切換”、“事故切換”均是將工作電源備投至備用電源供電，因而需六套該設備才能實現電源備自投功能。此設備功能強大但是其單臺體積較大，裝在高壓開關柜門上時造成門下垂、不能關閉，建議獨立組屏安裝使用。

2 備用電源自投裝置的升級改造

2.1 對多微機備用電源快速切換裝置升級改造

隨著本公司煙氣超凈排放、鍋爐參數升級、發電機機組的改造升壓站由原先35kV系統改建為110kV系統與國家電網并列運行等，運行可靠性要求更加提高，6kV廠用電系統也進行優化改造，采用深圳國立智能電力科技有限公司生產的SID-40A無擾動備用電源替換續控裝置替代該公司SID-8BT型號設備，原有采樣接線點均可改接至新裝置內，裝置體積大幅度縮減，但其事故切換是可雙向切換、做到互為備用。6kV廠用電一次接線改成I段與IV段、II段III段、V段VI段三組備用電源暗備用自投方式。備自投裝置只需3臺，系統簡化。

2.2 SID-8BT多微機備用電源快速切換裝置應用

對退役下來的SID-8BT多微機備用電源快速切換裝置，將其中3臺獨立組屏用來作為#1、#2、#3廠變的備用電源自投切換。改造前使用南自電氣的WBT-10N數字式備用電源自投裝置和南京南瑞繼保電氣有限公司的PCS-9651備用電源自投裝置的6臺廠變中的任意一臺切換為#0備變供電，另外5臺廠變備自投裝置均放電，備投功能失效。改造后，現在#4～#6廠變中的一臺若備投至#0備變供電，#1～#3廠變還能事故情況下備投切至0#備變供電，但也可通過操作SID-8BT備投裝置的閉鎖壓板將備投功能退出。

改造后最大的好處是0#備變可以同時接帶最多作為4臺廠變的備用電源。不足的是雖然0#備變容量在廠變中是最大的，平時正常運行時各廠變段所帶的負荷也不是很高，無異常的情況下切換至0#備變單獨供電也能夠滿足供電要求，但分析這些年運行中實際遇到的情況，如低壓廠變跳閘、工作分支跳閘、母線失壓等，其中很大一部分是廠用低壓段母線出現短路故障引起的，備投即使動作但0#廠變也可能因繼電保護裝置保護動作而跳閘，造成事故擴大。

2.3 備用電源切換裝置升級改造中調試流程及注意項

各電源間裝設備用電源切換裝置目的是為確保熱電廠中各臺鍋爐、汽輪發電機組可靠運行。新建的熱電廠可在配電系統建造鍋爐、汽機等主機設備未投運前進行調試，調試時即使出現廠用電中斷也不會造成各設備損壞、人員傷害等事故。但對已投入運行生產的熱電廠各電源間裝設的備用電源切換裝置進行更換新裝置時就存在一定風險，通過合理的操作、調試可將風險降為最小。備用電源切換裝置與微機繼電保護裝置一樣，由各種電子元器件組裝而成，存在一定的使用年限，元器件老化產生故障后需進行修理或更換。本公司20年中，發變組、輸配電系統中各微機繼電保護裝置時間一長就出現故障頻發，對其已進行過兩次更換，平均使用壽命不超10年。

這些年來微機備用電源快速切換裝置運行中沒發生過裝置故障，產品質量較微機繼電保護裝置好，就如廠家介紹的為工業品或軍品級，但還需考慮使用年限問題。各繼電保護裝置生產廠家都有各自的產品，并在不斷更新換代，原先在用的型號一些年后就可能淘汰不生產了。想找原先使用的設備型號替換故障設備基本沒有可能。好的一面是，各種新微機備用電源快速切換裝置其外部信號采集、控制輸出接線等方式各個廠家基本相同，可很方便的進行不同廠家的設備進行更新替換接線。

近期本公司采用深圳國立智能電力科技有限公司生產的SID-40A具有雙向無擾動備用電源替換續控裝置，不在原裝置安裝處進行更換升級，而是獨立組屏換并換控制室安裝。這樣原裝置所有控制線均需隔離拆除，新系統需敷設各開關的位置信號線、電流信號線、開關分合閘控制線及各段電源的電壓信號線和測控裝置連接線等。一、二次接線都需進行改造工作量較大且較復雜。改造開始時首先退出原有備用電源快速切換裝置運行，將其裝置電源切除。然后敷設一、二次電纜線，拆除6kV I段與V段、III段與IV段備用分支之間的高壓電纜，并將6kV I段與IV段備用分支之間的高壓電纜按新的接線方式要求進行改接好，投運時進行電氣預防性試驗合格，且須進行一次同期核相，確認接線正確無誤。各段母線都恢復有備用電源方式，但其投入需人為手動操控，一次系統改造完成。

對備用電源快速切換裝置屏進行檢測，接入裝置電源通電開機，本公司使用昂立電氣生產的AD331微機繼電保護測試儀對各備用電源快速切換裝置進行加注交流電壓、電流，確認各模擬量信號采集通道接線正確、采集數值正常。采用3只南京澳德思電氣有限公司生產的UEG/C-2H雙穩態中間繼電器代替備用電源快速切換裝置所控制的高壓開關?，F以6kVII段與III段備用電源切換裝置調試為例。3個雙穩態繼電器分別代替備用母聯斷路器6200開關（試驗時用DL表示）、#1進線斷路器6201開關(試驗時用1DL表示)、#2進線斷路器6301開關(試驗時用2DL表示)。制作試驗裝置時需6個LA39按鈕開關和3只雙穩態繼電器。

將3只雙穩態繼電器4腳、8腳共6個接線端子連接于220V直流控制電源-極處，SID-40A無擾動備用電源替換續控裝置JK3板為繼電器輸出板，將其JK3板的#1、#4、#7對應的引出接線端子接220V直流控制電源+極處，JK3板的#2與3#引出接線端子分別接雙穩態繼電器母聯斷路器6200開關1腳和5腳，在JK3板的#1、#2腳間引線處并接一個LA39按鈕常開觸點一組，模擬合閘用，在JK3板的#1、#3腳間并接另一個LA39按鈕常開觸點一組，模擬分閘用。JK3板的#4、#5、#6與#7、#8、#9兩組引出接線端子分別按第一個雙穩態繼電器接線方式接線，3臺斷路器控制部分接線完成，將3只雙穩態繼電器#2腳并接于220V直流控制電源+極處，3個#3腳分別接入JK3板的#2與3#引出接線端子分別接SID-40A無擾動備用電源替換續控裝置JK5控制輸入板的#1、#3、#5腳引線處，3個雙穩態繼電器分別代替備用母聯斷路器6200開關、#1進線斷路器6201開關、#2進線斷路器6301開關測試裝置接線完成。

按照設計圖紙接入與測控裝置的控制連接線，制作后臺控制及監控畫面等，此部分不做具體說明。完成這些準備工作后，隔離拆除原有備用電源快速切換裝置的接線。拆線前后均需核對該接線是否正確無誤。拆除電壓回路接線時，為防止在拆除接線時電壓回路因短路或開路引起低電壓保護動作將設備停運故障，需將其所在母線段的各用電設備的低電壓保護都退出運行。

在拆除原有備用電源快速切換裝置接于6kVII段6201開關與III段6301開關以及6200開關的電流回路及控制回路的相關接線時，將此3臺開關都投入運行，兩段母線并列運行。在拆高壓開關柜內電流回路接線時，還需要將接線端子短接防止電流回路開路。核對新敷設的電壓、電流控制電纜線后一端接入高壓開關柜，另一端接入分別接入SID-40A具有雙向無擾動備用電源替換續控裝置相應接線端子，電流回路短接線保留。拆除分合閘控制線時需防止直流接地等故障，拆除接線后新電纜線暫時不接入。

完成這些工作后，進入備用電源快速切換裝置調試狀態。操作相應LA39按鈕使得1DL合位、2DL合位、DL分位。此時為母聯開關分位兩段母線通過母聯開關形成互為備用。裝置上電后各電壓合格，且無進線故障，裝置開始充電、10秒后充電完成，系統開始進入故障監控狀態。非正常工況、事故切換試驗（切換方式選擇串聯、選擇雙向切換有效來舉例說明）確認1DL（2DL）開關偷跳、II(III)段母線失壓，如#1(#2)進線故障，III(II)段母線電壓合格，跳1DL(2DL)開關，合DL開關，通過控制1DL(2DL)開關模擬分閘LA39按鈕完成1DL(2DL)開關偷跳及進線故障狀態切換試驗，控制拉開柜內II(III)段母線電壓接入開關模擬母線失壓切換。

切換后的狀態為2DL合位、DL合位、1DL分位，若II、III段母線電壓正常且無進線故障、則裝置10秒后充電完成，系統進入對故障監控狀態，通過控制2DL開關模擬分閘LA39按鈕完成2DL開關偷跳及進線故障狀態切換試驗。切換后的狀態為1DL合位、DL合位、2DL分位，通過控制1DL開關模擬分閘LA39按鈕完成1DL開關偷跳及進線故障狀態切換試驗。通過各種控制邏輯的模擬試驗后，進行控制后臺進行手動正常切換試驗。全部完成后將3只雙穩態繼電器拆除，接入相對應高壓開關的分合閘控制線及開關位置信號反饋線，拆除電流回路短接線，確認各接線無誤，在3臺高壓開關同時投入運行的情況下可用先前臨時接的6個模擬操控LA39按鈕進行分合閘試驗，完畢后拆除這6個按鈕。整個系統可進行實際聯動調試，投入正常使用。