00 MW发电机组厂用电系统问题探讨

1 概 述

嘉兴发电厂一期工程2×300 MW国产引进型机组，采用单元制布置。每台机组厂用系统设有两段6 kV厂用母线，两台机组共设有两台启动备用变压器。6 kV厂用电系统采用中阻接地方式。厂用电系统接线及保护配置图见图1。备用电源自动切换采用同时串联切换方式，利用二次回路接线实现（无专用成套装置）。厂用系统各馈线保护采用ZGB－15型集成电路保护装置。下面对厂用系统的保护配置、厂用电源快切、厂用馈线保护进行分析与讨论。




2 分析与讨论

2．1厂用电保护配置
由图1可知，高压厂变低压侧配有两段式过流保护，时限为t1（1．5 S）和t2（2．0 S），分别动作于6kV（t1）开关，发电机全停（t2）。其时限整定参考电网后备保护的上下级时限级差递整的原则。当厂用母线发生短路故障时，过流保护的时限相对较长，故时有发生厂用变压器损害事故。
由于采用上下级时限级差配合的整定原则不能保证变压器本身的安全（如在厂用母线故障即变压器出口故障时），此时保护配合无实际意义，应主要考虑变压器的安全，即考虑变压器的动稳及热稳性能（实际突发短路时的动稳要求可能更高）。

结合本厂实际情况，笔者认为在低压侧装设限时速断相对于其他方案更为合适，因为其简单可行，在现场易于实现。其电流整定值按躲过母线自启动电流整定，同时要保证6 kV母线发生各种故障下具有一定的灵敏度。时间考虑负荷侧速断及断路器固有时间（本厂6 kV断路器分闸时间均小于100 mS），取0．2～0．3 S（采用高精度时间继电器）。这样对变压器来说基本上能满足要求。对于备用进线电源也参照此进行。
对于保护与备用电源自投之间配合问题，首先要考虑6 kV母线故障切除后避免由于自投动作而造成6 kV故障母线再次受到冲击，使备变等设备损坏。故目前大多厂用保护出口的同时都要去闭锁备用自投。笔者认为应该在避免出现自投故障母线的前提下，兼顾厂用电源可靠供电。以本厂为例，如工作进线过流第一时限出口动作，6 kV开关先于0．5S动作，这样如存在开关后（如图1中d1点）故障，跳闸后故障隔离，第二时限不会动作出口（本厂启动自投为发变组全停出口，自投也不会启动）。其次，本厂自投回路允许在启动后0．5 S合闸，而当母线故障失电引起机组全停时已超过0．5 S（此时应该由热力系统引起逆功率保护动作全停，时间大于1 S）。对于在开关之前（如图1中d2点）故障，就根本不存在此问题，相反却可能闭锁自投。

2．2备用电源自投

6kV厂用自投均采用同时串联快速切换方式，其回路简见图2。自机组投产以来，曾出现过2次原　　因不明的快切失败，现对可能存在问题进行分析。

　　（1）同期闭锁继电器K25。K25同期继电器型号为DT－1电磁型继电器，是专用的检测相角及压差综合相量差的同步继电器；这种电磁型继电器长期带电存在接点有轻微抖动以及机构转动可能卡涩脱出等问题。
（2）中间保持继电器。由于发变组保护接点为瞬动接点而不能保证成功切换，以后增设中间继电器ZJ，但此继电器在回路中位置仍不合理（见图2），因为对发变组保护接点进行自保持而言，应该是直至切换成功以后ZJ才返回。如果切换过程中K25轻微抖动则自保持就无法实现。
（3）6 kV母线负荷状况。当工作电源失去以后，由于电动机气隙磁场及电动机转动惯量存在，使母线产生残压，因而向外接负荷输送功率，但其幅值及相角（频率）随时间而衰减，据有关资料介绍一般5个周波（100 mS）后角差可达40°，而衰减的快慢与初始的储能有关，即工作电源失去以前的负荷状况有关。很有可能在负荷较小时，使母线残压及相角变化很大，造成K25同期继电器动作闭锁，从而
导致自投失败。
　 （4）断路器合闸速度。由于中间环节问题影响断路器合闸速度，合闸时间过长使得母线残压衰减变大，也会造成自投的失败。当然断路器辅助接点切换性能也影响着自投的成功。
综合以上问题，笔者认为在加强检修与维护的同时还应考虑：
（1）对于大型发电机组厂用快速切换利用二次回路接线来实现过于简单（只能实现一次快切），而且回路中存在诸多不可靠因素（如电磁继电器问题等）。建议采用成套快切保护装置，并且在必要的情况下实现慢切与捕捉同期切换。以提高厂用电切换的可靠性。
　 （2）对于每台机组的厂用电切换而言，应做一次实际切换试验，根据切换试验时实测的数据进行分析与计算（如实际切换时间及厂用负荷与残压的关系等）。只有在此基础上才能保证可靠切换。
2．3 6 kV厂用馈线保护
6kV厂用馈线保护为集成电路型ZGB－15保护装置，自投运以来，主要存在以下问题。
（1）保护装置抗干扰性能较差
　　这个问题在现场比较突出，其一表现在装置的整体抗干扰性能差，比如该装置原使用在高阻接地系统（接地电流为毫安级），而本厂为中阻接地系统，实际上为了满足整定只将接地保护的变换器更换，而集成电路的高增益没有改变，故装置极易受干扰而误动，事后检查却无异常。其二装置信号回路采用可控硅触发，经常误发信号，严重干扰运行人员的正确判断。
（2）保护装置无法满足电机运行要求
电动机运行特性比较复杂，存在起动过流、堵转过流、过负荷等运行工况及短路、缺相等故障；而保护装置仅有简单反时限过流，其特性已很难满足上述各者之间的要求。同时，厂家承认反时限特性误差较大（特性不好）。其后果将造成某一工况下，保护装置误动作。
鉴于以上原因，应广泛收集资料，调查兄弟单位及制造厂的情况，选择性能完善、运行可靠的微机保护装置，并在条件成熟的情况下予以更换。在未更换以前只能进一步加强检修与调试质量以提高装置的性能。
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