关于坑口热电厂厂用电故障处置措施的探讨

　　摘要探讨厂用备用电源的功能、作用、切换方式及影响因素 。电厂厂用电系统具有两个电源：即厂用工作电源和备用（启动）电源。正常运行时机组厂用电由单元机组供电，停机状态由备用电源供电，机组在启动和停机过程都必须带负荷进行厂用电切换。另外，当机组或厂用工作电源发生故障时，为了保证厂用电不中断及机组安全有序地停机，不扩大事故，必须尽快把厂用电电源从工作电源切换到备用电源。
　　关键字厂用电源切换，启动方式，功能特点
　　1.概述
　　山东华聚能源济二矿电厂是典型的煤矿坑口型电厂，设计为三炉三机，总装机容量3×12MW，所发电量大部分供给济宁二号煤矿，剩余电量则直接上网，供给大网所用。主要厂用设备为：引风机、送风机、给水泵、循环泵等，这些设备对所用电源由厂用工作电源向备用电源的转变过程要求非常严格，切换时间、切换电流冲击等数必须严格控制，但是在当前的生产情况下，原有的厂用电切换方式很难满足现有的需要，并且存在较大的隐患，必须对现有的切换方式进行改造。
　　2.厂用电故障的常见处置措施
　　1.电厂6kV厂用高压工作变压器从主变压器低压侧引接。正常运行方式为1#发电机接矿侧110kV#0母线.2#.3#发电机组分别单元制运行于110kV#1、#2母线,母联断路器断开热备用。机组分别自带厂用电运行。6kV一段供#1机组380V厂用工作段母线,6kV二段供#2机组380V厂用工作段母线，6kV三段供#3机组380V厂用工作段母线,一二段，二三段之间为备用电源,即380V厂用工作段母线工作电源跳闸后,备用电源自动投入,以保证过供电的连续性,但是存在以下几方面问题:存在以下几方面问题:
　　1)正常在380V厂用母线工作电源出现异常或检修需要进行电源切换时,由于备自投装置动作是先工作电源后合备用电源,要是采用自动切换,则会由于380V工作母线的短时失电使给粉机等重要辅机跳闸,而造成机组非正常停运的事故。因此,需要人工进行操作,涉及到两个电源的并联,需要合上110kV母联开关100满足并联条件后,再进行手动转换。操作繁琐,时间长,很不利于事故处理;
　　2)设备故障引起备自投动作时,由于备自投完成动作时间持续长,特别是带有变频器的重要负荷由于晃电时间较长而造成设备停运,引起机组跳闸,对企业造成重大损失。
　　2.380V厂用母线电源快速切换解决对策
　　由于备自投装置工作原理是利用工作电源跳闸后再合上备用电源,来实现电源的切换过程。根据电厂目前的情况,需要解决电源的并联、事故后电源快速切换两个问题。380V快切装置吸取了6kV快切装置的成功经验,实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位,快切装置相比原备投装置,具有同期检定,正常双向并联切换、事故快速切换等优点,不仅提高了设备的自动化水平,简化了操作,并能实现两路电源的“快速切换”。
　　电厂用电系统常见的切换模式和启动方式分三种：“并联切换”：按“先合后断”的原则，先合上备用电源，两电源短时并列，然后发跳闸指令，跳开工作电源，但是如果在切换过程中，机组或工作电源发生故障，由于电源的并列，将加剧故障，扩大事故范围，因此，并联切换禁止使用于事故切换，但是手动切换过程中仍可能存在上述风险。
　　“串联切换”：按“先断后合”的原则，先跳工作电源，确认工作开关跳开后，再发合闸指令，合上备用电源，串联切换切换时间长，一般都在150ms以上，因此切换对系统和设备造成的冲击较大，而且由于允许切换的条件之一是工作电源的成功分闸，其辅助接点的可靠性很可能是导致切换失败的因素之一。
　　“快速切换”：按“同时断合”的原则，同时发出断路器的分、合闸指令，系统实际无流时间仅为断路器合、分闸时间之差，一般不超过15ms，所以快速切换可达到极短的切换时间，满足系统对冲击电流的要求，切换成功率高，安全性好。快速切换一般有两种启动方式：即手动启动和保护启动。机组开停机过程的厂用电切换采用手动启动方式，即由主控制室人为发出启动指令；事故情况下的切换采用保护启动方式，由机组或厂用工作电源的主保护发送启动命令。在某些特殊条件下，用电系统的切换也可由失压信号启动。
　　3.快切装置的功能特点以及切换存在的弊端
　　快切装置一般包括快速切换、首次同期点切换（也称同期捕捉切换）、残压切换和延时切换4项功能。；快速切换是当母线电源中断后，立刻同时发出断路器的分、合闸指令，跳开工作电源，同时合上备用电源。厂用电快速切换时，母线残压和备用电源电压之间的相位差拉开不超过30°，系统实际无流时间仅为断路器合、分闸时间之差，一般不超过15ms。快速切换可达到极短的切换时间，切换全过程不超过100ms，完全满足系统对冲击电流的要求，安全性好。首次同期点切换是当母线残压和备用电源电压相对旋转一周又回到同期点，这时角差为0，差压也较小，若在这一时刻合上备用电源，电气设备受到的冲击也较小，这种切换称为首次同期点切换。切换装置根据采集的电压可计算母线残压向量相对于备用电源电压向量旋转到第一个同期点的时间，并设定备用电源合闸的导前时间。残压切换是当母线残压衰减到低于设定值时合上备用电源。一般来讲，当母线残压低于40％的额定电压时进行切换，冲击电流已降到可接受的范围内，但需要注意的是，不同的系统容量和备用变压器容量都会影响冲击电流值。
　　厂用电在工作开关断开后，厂用负荷中占比最大的异步电动机将进入惰行状态，母线电压即多台异步电动机的反馈电压之相量和，残压的幅值和频率将衰减。母线的残压特性受负载的构成（磨煤机、凝结泵、射水泵、二次风机等辅机运行方式决定）、母线事故类型影响。所以原有母线不能适应母线负载变化和母线的事故类型的变化，存在备用电源和母线残压△U，△F，△Ф较大时投入备用电源的隐患。由于我厂对凝结泵进行了变频改造，给我厂的400V系统增加了变频负载，以及后来我厂在2009年上了一套脱硫系统，脱硫系统中含有多台大功率电动机，这增加了一次系统的母线负载，在厂用电故障切换过程中会出现变频器低电压闭锁故障，这两方面的因素都会增加厂用电切换装置安全可靠动作的困难。
　　4.厂用电切换装置的改造方案
　　1)快速切换，考虑到合阐开关时间，需要整定与之相关的合阐提前量，即△f，所以快速切换的整定量即为快速切换的依据：频差与相差。
　　2)同期切换，考虑到实际的合阐回路、开关合阐固有时间，同期切换需要整定频差和越前时间或频差和越前相角差。
　　3)残压切换，残压切换是厂用母线电压U=20%---30%Ue时才投入备用电源的，此时异步电动机的启动成功及自启动时间、自启动电流、备用母线电压都不理想。这种切换需要与厂用母线的低电压切负荷相配合才能保证电动泵、引风机等重要设备的运行。
　　上述三种切换通常是需要相互配合才能达到理想的切换效果。
　　5.结束语
　　随着近几年国家要求节能减排与生产环境达标，我厂新上的变频设备及引入脱硫系统使用较大的厂用电负荷，这些在原有的基础上又对厂用电切换装置提出了新的要求：高安全性、高速度性、高稳定性，必须改变原有的单一切换方式，针对我厂的锅炉所燃烧的燃料为煤泥、中煤与煤泥混烧，锅炉相关的辅机必须柔性运行，同样的，厂用电切换装置采取步进、混合的方式。相信这种厂用电切换会给电厂的理想、安全运行带来保障。
　　注：参考文献;
　　[1]《过程控制系统与装置》何离庆2003年重庆大学出版社

《关于坑口热电厂厂用电故障处置措施的探讨》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 关于坑口热电厂厂用电故障处置措施的探讨

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-15556