发电厂厂用电切换异常的分析和解决

郑德国

浙江大唐国际江山新城热电责任有限公司 浙江江山 324100

1 发电厂厂用电概述

发电厂厂用电系统的安全性、可靠性对整个机组、电厂,以及整个电力系统的安全性、可靠性有相当重要的影响。在机组启停、消缺、工作电源故障等情况下,可以通过快切装置进行厂用电切换,保证机组动力设备正常运转,因此厂用电正常切换是保证厂用电系统安全的重要环节之一。厂用电切换一般通过快切装置实现,当厂用电工作电源因故失去电压时,快切装置主动将备用电源投入供电,以保证厂用电系统正常。厂用电切换方式分为正常切换和事故切换。正常切换由手动启动进行双向切换,在分布式控制系统或快切装置面板上均可进行,根据远方、就地控制信号进行控制。事故切换由保护启动进行单向切换,厂用电切换只能由工作电源切换至备用电源,完成事故情况下的厂用电切换。

2 现场运行方式

江山热电公司安装有两套某公司生产6FA型燃气—蒸汽联合循环机组,主系统采用220 kV电压等级双母线接线方式,安装有两台140 MVA三绕组主变、一台10 MVA高压备变、两台10 MVA高厂变。每套机组设置一段厂用6 kV工作母线。正常运行时,厂用电母线由高厂变接带,01号高备变作为两台机组厂用6 kV段工作母线的备用电源。厂用电接线方式如图1所示。为保证厂用电快切装置的安全可靠性,需要对厂用电进行定期切换试验工作,确保厂用电6 kV工作母线工作、备用电源双向切换正常。江山热电公司厂用电定期切换方式为并联自动切换方式,即通过机组分布式控制系统启动快切装置并联自动切换,经过同期鉴定合格后,备用或工作电源开关合闸,工作或备用电源开关分闸,从而保证机组厂用电电源正常切换。

3 厂用电切换异常原因查找

2022年6月17日,江山热电公司现场人员进行2号机组6 kV段电源由工作电源切换至备用电源试验时,在2号机组分布式控制系统画面启动并联自动切换指令后,发现2号机组6 kV段工作电源开关630未分闸,备用电源开关640未合闸,快切装置闭锁报警,厂用电切换失败。针对厂用电切换失败异常事件,现场人员从厂用电切换前的条件、快切装置、开关本体、控制回路等方面查找切换失败原因,具体检查情况如下。

图1 厂用电接线方式

3.1 快切条件

对2号机组厂用电切换试验时的相关数据进行检查,在进行机组厂用电切换时,2号机组6 kV段工作进线电源电压为6.29 kV,备用进线电源电压为6.30 kV,厂用电电源切换时的工作及备用电源电压满足切换要求。同时2号机厂用电工作及备用电源高压侧均来自该公司220 kV系统,其电源的频率和相角差满足快切装置切换时的同期鉴定要求。对2号机组6 kV段工作电源进线开关630和备用进线电源开关640控制方式进行检查,2号机组6 kV段工作备用电源开关均在工作位,各电源开关内的动力及控制电源空气开关均已合上,其开关的控制方式已切至远方,开关综保装置无报警信号。对2号机组分布式控制系统画面中机组厂用电快切操作界面进行检查,快切操作界面切换方式选择正确,操作界面中的快切功能正常投入,无报警,2号机组分布式控制系统中快切界面满足厂用电切换要求。通过对上述运行参数和设备检查,厂用电切换试验时,2号机组6 kV段工作及备用进线电源电压、开关控制方式及切换操作界面均满足厂用电切换要求。

3.2 快切装置

6 kV厂用电源切换装置为某公司MFC2000-5型微机厂用电快速切换装置,根据装置定值单对快切装置定值进行核对。经核对,快切装置定值均按定值单设置,同时检查快切装置出口压板均按要求投入。对快切装置各接线端子进行检查,未发现接线端子松动、断线现象,可正常接收分布式控制系统发出的切换指令。对快切装置动作情况进行检查,进入快切装置的试验传动界面,模拟开出量,使用万用表测量出口通断情况。经过模拟开出量试验,快切装置均能正确发出动作信号。通过对快切装置进行上述项目检查,排除快切装置拒动和误动的情况。

3.3 开关本体

对2号机组6 kV段工作电源开关进行检查,将工作电源开关630拉至试验位进行分合闸试验,开关分合闸动作正常,无机械故障。同时测量开关分合闸时间与设备铭牌参数一致,均满足快切装置对开关的切换时间要求。对6 kV工作电源开关辅助节点进行测量,结果正常,排除开关本体问题。

3.4 控制回路

对2号机6 kV段工作电源开关和备用电源开关的控制回路进行检查。检查备用电源开关640控制回路正常。在对工作电源开关630控制回路进行测量时,发现630合闸回路不通,进一步检查发现工作电源开关630的远方就地切换开关的一个端子接线紧固螺丝脱落,造成开关控制回路不通。现场更换远方就地切换开关,重新紧固接线后,重新进行2号机6 kV段进行厂用电切换,厂用电切换正常。

4 原因分析

工作电源开关630控制回路接线如图2所示。由图2可知,经分布式控制系统操作合闸回路为220 VDC(+)、S302远方接点3、分布式控制合闸、MC、220 VDC(-),经快切装置合闸回路为220 VDC(+)、S302远方接点3、快切装置合闸、MC、220 VDC(-),经分布式控制系统操作分闸回路为220 VDC(+)、S302远方接点3、分布式控制分闸、MO1、220 VDC(-),经快切装置分闸回路为220 VDC(+)、S302远方接点3、快切装置分闸、MO1、220 VDC(-)。通过对开关的分合闸回路分析,如果开关远方就地切换把手S302远方接点3断开,无法形成分合闸闭合回路,开关无法接收分布式控制系统或快切装置发出分合闸指令,开关不动作。造成开关S302远方接点3断开主要原因有:① 开关自身和相邻开关合分闸时产生振动,造成位置接点接触不良或脱落;② 切换开关自身质量问题,造成切换开关位置接点脱落。在进行2号机组厂用电切换时,工作电源开关630已切至远方控制方式,而实际开关远方控制接点断开。通过对开关远方就地控制信号传输方式进行分析,发现工作电源开关630远方就地控制方式上传至分布式控制系统的信号采用单点输送方式,即开关切换把手离开就地控制方式,等同于已切至远方控制方式,因此分布式控制系统未出现开关未切至远方控制报警。

图2 工作电源开关630控制回路接线

5 分析结论

通过上述分析,证明机组6 kV段工作备用电源开关的远方就地切换开关S302的可靠运行,对机组厂用电切换具有重大影响。当6 kV段工作备用电源开关的远方就地位置切换开关S302切至远方位置时,即使S302远方位置接点为断开状态,分布式控制系统仍然认为工作备用电源开关满足远方操作条件,而不会出现报警,不闭锁快切装置。由于这一缺陷无法监视,容易造成厂用电可以正常切换的假象,而当机组需要进行厂用电切换需求时,快切装置却无法进行厂用电切换,容易造成厂用电失电事故,甚至扩大事故范围。为防止这一异常的发生,需要对开关的远方位置回路状态进行监控,确保开关的分合闸回路良好,满足快切装置的切换的要求。通过对开关回路分析,采取增加人工定期测量和回路改造的方法,以避免6 kV段工作备用电源开关因远方就地切换开关位置接点接触不良或断线,而无法进行厂用电切换的情况。

6 改造方案

6.1 人员定期测量

运行人员使用万用表定期对6 kV段工作/备用电源开关远方就地切换开关S302两端进行电压测量,确保切换开关S302远方位置接点通畅,满足开关后续分合闸的要求,保证厂用电切换正常。这一方法可以监视开关分合闸回路通畅,但是采取定期测量无法实时监控开关的状态,因此这一方法可以作为监视开关状态的辅助方法。

6.2 增加指示灯回路

为实时监控6 kV段工作备用电源开关远方就地切换开关位置接点状态,在远方就地切换开关位置回路中新增白色指示灯、电阻的串联回路,当远方就地切换开关切至远方位置时,新增白色指示灯亮,证明远方位置接点通畅,满足厂用电切换要求。

7 结束语

笔者对发电厂厂用电功换异常进行分析,通过对6 kV段工作备用电源开关进行改造,当开关在工作备用状态时,开关的指示灯亮,证明开关回路正常,无需对开关回路使用万用表进行电压测试,简化了运行人员操作步骤,可以实现对开关合闸回路进行监控,避免了因开关接点接触不良而引起的开关拒动,有效保证了厂用电的安全生产。