无专用高压备用变压器时厂用电源切换方式探讨

曹群佼，陈剑，徐秋蒙

(1.中国电力工程顾问集团中南电力设计院，武汉市430071;2.华润电力控股有限公司，广东省深圳市518001;3.华中科技大学电气与电子工程学院，武汉市430074)

0 引言

2012年3月1日开始实行的GB 50660—2011《大中型火力发电厂设计规范》［1］(简称“设计规范”)中第16.3.13节对高压厂用备用或者启动/备用变压器的台数配置作了规定:“600MW级及以上的机组，当装设发电机断路器或者负荷开关时，应符合下列规定:……2)当从另一台机组的高压厂用工作变压器低压侧厂用工作母线引接本机组的高压停机电源，互为事故停机电源时，则可不设专用的高压厂用备用变压器。”同时，在此条文说明中指出:“但这种接线降低了机组之间的独立性，高压事故停机电源投入仍有一定的风险，操作闭锁复杂，工程中应谨慎采用。”湘潭电厂二期工程采用此接线，但是二期工程厂用系统同时引接了一期工程专用备用电源［2］。

宜昌某电厂新建2台350MW燃煤供热机组，发电机出口设置断路器，无专用的高压厂用备用变压器，2台机组厂用6kV母线可以互为停机备用电源。

“设计规范”并未对厂用电源切换方式给出建议，且DLT 5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》［3］未更新。结合宜昌某电厂工程厂用电接线并借鉴文献［4-7］中对于快切的选择和应用的建议，本文对采用此接线方式的新建电厂厂用电源切换方式进行探讨。

1 宜昌某电厂厂用电接线

该电厂厂用电系统采用6kV和380/220 V 2级电压。每台机组设置1台容量为60/38－38 MVA分裂结构(有载调压)的高压厂用工作变压器和A、B段6kV工作母线段，为机组的厂用负荷提供电源。2台机组的6kV工作段母线A、B段互相关联，互为停机备用电源。不设置公用段，公用负荷分别接至2台机的6kV工作母线段。图1为该电厂6kV厂用电接线简图。

图1 6kV厂用电接线简图Fig.1 Connection diagram of 6kV auxiliary power

2 厂用电快切方案分析

2.1 厂用电快切装置功能

通常，发电厂高压厂用电源事故切换时间如不大于0.1 s，则称为快速切换［8-9］。每台厂用电快切装置能对1段厂用电母线的工作电源与停机备用电源实现快切，若快速切换失败，可自动转入同期捕捉和慢速切换。装置应具有同期检定和只动作1次的功能。

事故切换:装置能在工作电源故障的情况下，单方向从工作电源切换至停机备用电源。

不正常切换:是由母线非故障性低电压引起的切换，只能单方向由工作电源切换至停机备用电源。

2.2 宜昌某电厂厂用电快切情况

2.2.1 厂用电快切装置配置

该工程每台机组的2段6kV工作段各设置1台快切装置，2台快切装置组成1面屏。采用深圳市国立智能电力科技有限公司生产的SID-8BT-A型厂用电快速切换装置。

2.2.2 厂用电快切要求

因该工程高压厂用变压器容量不足以承担2台机组的正常厂用电负荷，故当1台机组高压厂用变压器事故时，另一台机组高压厂用变压器经快切仅能带高压厂用变压器事故机组6kV厂用停机保留负荷。

据此，设计院锅炉、汽机、供水、化水、输煤、除灰等专业及电厂相关生产管理及运行人员参与了关于停机保留负荷的讨论，最终确定了事故停机负荷。当事故停机起动厂用电快切时，快切装置需要先切除事故停机保留负荷以外的其余6kV负荷，再切换到另一台机组的厂用电系统。

2.2.3 负荷切除方案

2.2.3.1 用DCS实现负荷切除(方案一)

当事故停机启动厂用电快切时，按照工艺设备的控制系统的设置特点，快切装置分别通过4个出口将信息送至分散控制系统(distributed control systems，DCS):出口1送至主机DCS系统;出口2送至辅网DCS系统;出口3送至输煤DCS系统;出口4送至脱硫DCS系统。4个出口同时发出信息至各系统，系统收到信号后执行相应负荷跳闸。

方案一优点:

(1)节省大量二次控制电缆。

(2)事故停机负荷可根据机组多种运行方式在DCS中设置多套切除方案，运行更方便。

方案一缺点:

(1)DCS接收信号后发出指令周期为20 ms(保护装置出口时间)+500 ms(DCS扫描时间)=520 ms，断路器分段时间为50 ms，故装置出口时间为570 ms。快切装置如果按照600 ms延时整定切换厂用电会导致快切失败;如果按照100 ms延时整定切换厂用电，另一台厂用变压器会承受短时过负荷。

(2)每一次负荷调整均需要热工、电气、辅助系统等几个部门共同配合，增加了潜在的误操作几率。

2.2.3.2 用厂用电快切装置实现负荷切除(方案二)

当事故停机启动厂用电快切时，快切装置通过硬接线出口快速切除除事故停机保留负荷以外的其余6kV负荷后，再切换到另一台机组的厂用电系统。

每台快切装置出口分为2类。第1类:配置跳闸总压板，快切装置跳闸出口启动后直接切除对应负荷;第2类:每个跳闸出口单独配置压板，运行人员可以以设计院各相关专业及电厂相关生产管理部门共同参与，形成的“关于事故停机负荷的讨论”会议纪要为依据，编制事故处理规程，通过投退压板的方式，灵活决定停机负荷。

负荷分类的原则是第1类负荷选取为事故停机时可以立即切除的负荷;第2类负荷选取为可由运行人员根据需要自行调整的负荷。

方案二优点:

(1)保证了快切成功率，减少了快切对另一台机组的冲击。

(2)可由电气专业单独操作，减少了专业间的配合工作。

方案二缺点:

(1)电缆多，需增加1面快切辅助继电器屏。

(2)运行维护工作量增加。

(3)不能与热工专业停机逻辑配合。

2.2.3.3 方案选择

经与业主、运行人员充分沟通，减少对另一台机组的冲击是电厂方认为最重要的优点，故最终选择了方案二。

2.3 厂用电快切对保护的影响

2.3.1 设置专用备用电源按照规程规定，如果设置备用电源，出口方式为:

(1)高压厂用变压器复合电压过流(第一时限)，整定的出口方式为切换厂用电;

(2)高压厂用变压器复合电压过流(第二时限)，整定的出口方式为全停;

(3)高压厂用变压器油温高(高定值)，整定的出口方式为切换厂用电;

(4)高压厂用变压器绕组温度高(高定值)，整定的出口方式为切换厂用电;

(5)高压厂用变压器散热器故障，整定的出口方式为切换厂用电。

2.3.2 不设置专用备用电源

因GB/T 14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》［10］无针对不设置专用备用电源的出口方式建议，本工程根据运行人员多年的运行经验，将出口方式进行了如下修改:

(1)高压厂用变压器复合电压过流(第一时限)，整定的出口方式为全停;

(2)高压厂用变压器油温高(高定值)，整定的出口方式为发信号;

(3)高压厂用变压器绕组温度高(高定值)，整定的出口方式为发信号;

(4)高压厂用变压器散热器故障，整定的出口方式为发信号。

3 结语

因“设计规范”对高压厂用备用变压器的配置作了简化，而相关规程没有相应更新，故无专用备用变压器时厂用电源切换的实现方式值得作为一个新的专题进行讨论。本文结合工程实际，分析了无专用备用变压器时厂用电源切换的实现方式，得到以下结论:

(1)厂用电接线的变化对发变组保护的出口方式有很大的影响，宜昌某电厂工程的出口方式能给类似工程提供参考。

(2)宜昌某电厂工程厂用电源切换所采用的方案为将负荷分类后再由运行人员按照既定的原则灵活决定停机负荷。此方案具有保证快切成功率，减少快切对另一台机组的冲击，减少运行时各专业间的配合等优点，可供相同接线类型电厂借鉴。

［1］GB 50660—2011大中型火力发电厂设计规范［S］.

［2］伍定华，吴厚浓，廖利民，等.湘潭电厂二期2×600MW机组电气主接线的特点探讨［J］.电力建设，2007，28(28):36-38.

［3］DL/T 5153—2002火力发电厂厂用电设计技术规定［S］.

［4］符建.微机厂用电快切装置在现场运用中的问题及改进［J］.电力安全技术，2012(5):37-39.

［5］刘浩军.电源快速切换装置与备自投的比较［J］.电气应用，2012(22):51-54.

［6］崔立强.高压电源快切对继电保护影响的研究［D］.天津:天津理工大学，2012.

［7］陈迎保，兰小军.丰城发电厂机组厂用电快切不成功过程分析［J］.江西电力，2013(3):78-80.

［8］DL/T 5136—2012火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程［S］.

［9］水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册:电气二次部分［M］.北京:中国水利水电出版社，1989.

［10］GB/T 14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程［S］.