6k V厂用快切装置双向切换改造

崔国岭

（平顶山瑞平煤电有限公司 德平热电厂，河南 汝州467500）

0 前言

大容量火电机组的特点之一是采用机、炉、电单元集控方式，其厂用电系统的安全可靠性对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节。发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少备用变过流或重要辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。

由于厂用母线上电动机的特性有较大差异，合成的母线残压特性曲线与分类的电动机相角、残压曲线的差异也较大，因此安全区域的划定严格来说需根据各类电动机参数、特性、所带负荷等因素通过计算确定。实际运行中，可根据典型机组的试验确定母线残压特性。试验表明，母线电压和频率衰减的时间、速度和达到最初反相的时间，主要取决于试验前该段母线的负载。负载越多，电压、频率、下降得越慢，达到首次反相和再次同相的时间越长。而相同负载容量下，负荷电流越大，则电压、频率下降得越快，达到最初反相和同相的时间越短。

快速切换的思想在快速开关问世以后才得以实现。快速开关的合闸时间一般小于100ms，有的甚至只有40-50ms左右，这为实现快速切换提供了必要条件。假定事故前工作电源与备用电源同相，并假定从事故发生到工作开关跳开瞬间，两电源仍同相，则若采用同时方式切换，且分合闸错开时间（断电时间）整定得很小（如10ms），则备用电源合上时相角差也很小，冲击电流和自起动电流均很小。若采用串联切换，则断电时间至少为合闸时间，假定为100ms，对30万机组，相角差约为20°－30°左右，备用电源合闸时的冲击电流也不很大，一般不会造成设备损坏或快切失败。

1 改造原因

6kV快切装置切换方式一般可分为三种：正常情况切换、不正常情况切换及事故切换，其中正常切换为手动方式可实现工作、备用电源的双向切换，在事故和不正常情况下只能用工作电源切向备用电源。

对于现在大多数电厂的发电机组采用单元制，6kV厂用取自电发电机出口经降压变压器作为该机组的高压厂用电，高备变作为厂用电的备用电源。对于一些孤网运行或者新机组运行的电厂，考虑到厂用电的稳定性在机组运行初期由电网经高备变带厂用电运行，在这样运行方式下，6kV厂用电没有备用电源，当高备变故障或不正常情况时厂用电不能维持6kV厂用电的正常供电，影响机组的安全运行。

为了解决这一问题，我们可以利用快切装置在出现上述情况是自动的切至发电机接带厂用电以保证厂用电的安全。所以需要在原有的快切装置回路的基础上进行改造，增加原有装置的反向切换回路，及厂用电快切装置此时具备上相切换功能。

2 改造方案及分析

方案一

对微机厂用快切装置软件进行升级，同时增加相应的外部回路以实现完全双向切换的要求。本方案只对装置本身进行改动，工程量小，但造价高，但是现在对改造软件技术不成熟，系统的稳定性不能保证，所以存在很大的安全隐患。

方案二

增加一套厂用快切装置及相应的二次回路，来实现备用电源于工作电源的切换。但本方案工程量大，成本高，改造后快切回路较复杂。

方案三

增加切换回路，通过增设中间继电器把输入微机厂用快切装置的工作分支与备用分支的模拟量、开关状态量、跳闸出口及合闸出口接点进行分类，6kV快切装置内部程序不修改，通过改变其外间接线，利用中间继电器改变快切装置输出及输入信号，改变工作电源、备用电源的角色来实现。

通过比较以上三个方案，其中方案三只用加装一个电源开关和5只继电器，其中前4只为控制继电器，最后一只为信号继电器。操作简单，投资少，具有远传功能，均能在DCS装置上操作，提高了设备的安全可靠性能。所以综合三个方案经济预算、系统稳定及安全可靠等方面因素，个人认为方案三为最佳方案。

下面就方案三的应用予以介绍：

3 方案实施

根据方案三，现需将6kV厂用电工作母线段快切进行改造（如图1），分两种运行方式，具体要求如下：

图1

1）第一种运行方式，64为工作开关，604为备用开关。正常情况下两者可以相互手动快速切换；事故情况下，64跳闸时，6kV快切装置启动，合上604开关。.

2）第二种运行方式，604工作开关，64为备用开关。正常情况下两者可以相互手动快速切换；事故情况下604跳闸时，6kV快切装置启动，合上64开关。.

3.1 思路及方法

3.1.1 思路

6kV快切装置内部程序不修改，通过改变其外间接线，改变64与604工作、备用的角色来实现。

3.1.2 实现方法

（1）通过转换开关将64、604的开关位置输入、跳合闸输出、二次电压进行转换。

（2）通过DCS输出一接点，通过中继进行64、604的开关位置输入、跳合闸输出、二次电压的转换。

现认为第二种方法比较方便可靠，故采用通过DCS来实现这种方法。

在6kV快切装置柜后加装了备用电源作为正常工作电源时的电源开关和5个继电器，其中KA1、KA2、KA3、KA4这4个为控制继电器，最后一个为信号继电器。

3.2 改造过程

图2 DCS输出部分

图3 接点输入切换部分

图4 二次电压切换部分

图5 输出切换部分

1）在DCS上在两个开关旁边做两个按钮，其功能是工作电源与备用电源的相互转换。

2）将64开关一常开点，604开关一常闭点通过电缆引至6kV快切装置屏上。

3）在6kV快切装置屏柜内装一卡轨，上面安装一2P，6A空开和4只AC220中间继电器。

3.3 操作方法

1）当64开关为工作电源，604开关为备用电源；操作方法：需先点击DCS“高压厂用”画面上的快切“出口允许”，让”出口允许”信号显示为“出口闭锁”后，并投入“发变组保护柜A、B、C柜”中的启动6kV工作段快切出口压板；再点击画面中的64开关旁边的按钮（图1），当显示为“红色”时，此时6kV快切装置认为64开关为工作电源开关，同时相对应的604开关旁边的按钮（图1）显示“绿色备用”；然后再点击画面中的快切装置“出口闭锁”，让”出口闭锁”信号显示为“出口允许”信号即可。

2）当604开关为工作电源，64开关为备用电源；操作方法：：先点击DCS“高压厂用”画面上的快切“出口允许”，让”出口允许”信号显示为“出口闭锁”后，并退出“发变组保护柜A、B、C柜”中的启动6kV工作段快切出口压板；再点击画面中的604开关旁边的按钮（图1），显示为“红色工作”，同时相对应的64开关显示“绿色备用”；然后再点击画面中的快切“出口闭锁”，让”出口闭锁”信号显示为“出口允许”信号即可。其他操作和当工作电源为正常电源时，操作方法和以前相同。

注意事项：

1）当6kV快切装置柜后加装的快切电源开关和5个继电器，任意一个出现问题或故障时，在DCS“高压厂用”画面中会出现“6kV工作段快切继电器故障报警红色字体并闪烁，同时报警光字牌也会发出声光报警。

2）在快切装置故障或退出运行时，均能在DCS上手动操作，“64开关和604开关”。

4 结束语

本次设计在平顶山市瑞平热电厂对6kV快切装置进行改造，经过试验完全达到了设计的要求，在长期运行过程中，在正常及事故情况下均能正确动作，提高了厂用电的可靠性，保证机组安全运行，所以本设计可以在新运行或某孤网运行的机组中予以应用。

［1］电气工程电力设计手册[S].

［2］国家电网公司十八项电网重大反事故措施[S].

［3］WBKQ—01B微机型厂用电快速切换装置说明书[S].