摘要：在大容量发电厂,厂用电连续可靠供电是保证发电机组安全运行的基本条件,6KV厂用工作电源与备用电源间的切换是实现厂用电可靠供电的重要手段。本文对南阳热电厂6kV快速切换装置的原理和快切装置误动的原因进行分析,并提出处理方法。
关键词：厂用电系统；快速切换装置；误动
0引言
大容量发电机组的特点之一就是采用机、炉、电单元集控方式，其厂用电系统安全可靠性对整个机组乃至电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响。火力发电厂在启动、停机、消缺、解列及工作电源故障等情况下，必须进行厂用电切换，厂用电切换则是整个厂用电系统的重要环节之一;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。
南阳热电厂6KV厂用电系统共装设了2套厂用电快速切换装置。#1、2机组厂用电系统采用南京东大金智电气自动化有限公司生产的MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置，由于发电厂厂用电事故切换的概率很小，存在的问题不易暴露，同时系统结构、运行方式和故障性质都会影响厂用电切换。6KVI段快切装置在2016年11月22日和2017年4月26日，因相同原因共发生2次“误动”。通过对厂用电快切装置误动（拒动）情况进行分析，有助于深入了解厂用电切换的过程和原理，寻求解决厂用电切换存在的问题的途径和方法，更好地发挥先进的厂用电切换装置的作用。以下结合所应用的厂用电切换装置的结构及功能、原理，对误动情况进行分析。
1 6KV厂用电切换方式
厂用电源切换的方式可按开关动作顺序分，也可按起动原因分，还可按切换速度进行分类。
1.1按开关动作顺序分类(动作顺序以工作电源切向备用电源为例）：
1.1.1并联切换。先合上备用电源，两电源短时并联，再跳开工作电源。这种方式多用于正常切换，如启、停机；
1.1.2串联切换。先跳开工作电源，在确认工作开关跳开后，再合上备用电源。母线断电时间至少为备用开关合闸时间。此种方式多用于事故切换；
1.1.3同时切换。这种方式介于并联切换和串联切换之间。合备用命令在跳工作命令发出之后、工作开关跳开之前发出。母线断电时间大于0ms而小于备用开关合闸时间，可设置延时来调整。这种方式既可用于正常切换，也可用于事故切换。
1.2按起动原因分类：
1.2.1正常手动切换。由运行人员手动操作起动，快切装置按事先设定的手动切换方式（并联、同时）进行分合闸操作；
1.2.2事故自动切换。由保护接点起动。发变组、厂变和其它保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先设定的自动切换方式（串联、同时）进行分合闸操作；
1.2.3不正常情况自动切换。有两种不正常情况，一是母线失压。母线电压低于整定电压达整定延时后，装置自行起动，并按自动方式进行切换。二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。
1.3按切换速度分类:
1.3.1快速切换；
1.3.2短延时切换；
1.3.3同期捕捉切换；
1.3.4残压切换。
2 MFC2O00-2型快切装置
2.1装置构成：
MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置，主要由面板、内部插件和背板端子三部分组成。面板包括液晶显示屏、操作键、指示灯和RS232通信接口，可在便携机上进行实时监测、定值修改以及录波分析、储存打印等功能。
2.2特点及功能：
2.2.1主要特点
切换功能齐全；双CPU结构、高精度A/D模数转换；专用通信软件外接监测；大屏幕彩色液晶中文显示人机界面；切换启动分支保护装置后加速保护；事件追忆和故障录波；出口闭锁可投退；装置主要部件自检；GPS硬（脉冲）和软（通信）对时；大规模可编程逻辑器件；采用了先进的总线隔离技术，开关量输入和输出部分均采用光电隔离技术，抗干扰能力强，可靠性高。
2.2.2切换功能
2.2.2.1正常切换为手动起动、双向切换，分并联和同时两种方式，其中并联方式又分自动和半自动两种方式。
2.2.2.2事故切换即保护起动，为单向切换，分串联、同时两种方式。
2.2.2.3不正常情况切换由装置检测到不正常情况后自动起动，单向，分厂用母线失电和工作电源开关误跳两种方式。
以上除并联方式外，均具有快速、同期捕捉、残压等三条切换通路。
2.3装置切换原理：
MFC2000-2型装置具有快速切换、同期捕捉切换、残压切换功能。
2.3.1同期捕捉切换方式采用恒定越前时间和恒定越前相位两种方式。
2.3.2优先检同期，进行快速切换，不满足快速切换条件时，自动转入同期捕捉切换和残压切换。
2.3.3正常切换功能
正常切换由手动起动，在控制台或装置面板上均可进行。正常切换是双向的，可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。
2.3.3.1正常并联切换
并联自动：手动起动，在快速切换条件满足时，先合备用（工作）开关，经一定延时后跳开工作（备用）开关。若不满足，立即闭锁，等待复归。
并联半自动：手动起动，在快速切换条件满足时，合上备用（工作）开关，而跳开工作（备用）开关的操作由人工完成。若快切条件不满足，立即闭锁，等待复归。
并联切换只有在快切条件满足时才能实现。
2.3.3.2正常同时切换
手动起动，先发跳工作（备用）开关命令，在切换条件满足时，发合备（工作）开关命令。若要保证先分后合，可在合闸命令前加用户设定延时。
图1：南阳热电厂6KVI段原则性接线图
正常同时切换可有三种实现方式，快速、同期捕捉、残压，快切不成功时自动转入同期捕捉和残压。
2.3.3.3残压切换：当残压衰减到20%～40%额定电压后实现切换。
3存在问题及原因分析
图2：闭锁结构图
3.1MFC2000-2型装置的误动情况及分析
3.1.16KVI段快切装置误动(厂61A开关合闸状态下，备61A开关合闸)并发出“装置闭锁”信号。
根据MFC2000-2型快切装置新增功能“误跳起动”的原理可知，当工作电源断路器由于本身原因或运行误操作而跳开时，断路器辅助接点状态切换，经装置判断“误跳”后启动三条切换通路合上备用电源断路器。经查，厂61A开关位置继电器(装置外置)线圈开路，造成厂61A开关正常运行时，其位置转换接点不能正确闭合，使快切装置判断厂61A开关偷跳，继而装置启动误跳切换，合上备61A开关。从整个过程看，装置的此次动作属于误动；而仅就装置本身而言，则属于正确动作。通过事件追忆、录波功能查询以及比较DAS中的历史记录，其动作情况与检查分析结果相符。
3.2原因分析和排查：
根据快切装置切换原理可知,只有在收到外部切换指令(保护及手动)后装置才会启动并完成切换。经查，切换时并无外部切换指令，在此情况下的误动原因有两种可能:一是控制逻辑部件老化后电位异常而误发切换命令；二是运行人员定期试验过程中试验逻辑部件中K6接点状态错误而误出口；针对上述情况我厂技术人员对6KVI段快切装置进行详细排查。
3.2.1绝缘检查
分别对快切装置直流正对地、直流负对地、合闸接点绝缘电阻、分闸接点绝缘电阻进行测量，绝缘电阻均在20兆欧左右，合格。
3.2.2交流测量回路检查
分别对厂用母线电压、工作电源电压、备用电源电压幅值、频差、相角进行测量，实测值均在理论值范围内，合格。
3.2.3同步判据检查
3.2.3.1Jlt；jmax（相角判据）
该相角指母线电压和备用馈线电压之间的相角差，构成同步判据的角度差限值，可以根据超前或滞后的母线电压进行调整，厂家的默认设定值是jmax=20°
3.2.3.2Dflt；DfMax（频差判据）
母线电压和备用馈线电压的频率差，典型的设置值是DfMax=1HZ，当频差超过设定值，不允许进行快速切换。就切换过程来说，频差反映了用电设备（如电机）启动特性和承受电气和暂态冲击的能力。
3.2.3.3Ustndbygt；Umin1（备用电压正常判据）
备用馈线电压的最低值Umin被整定为正常电压Unormal的80％Un，只有在备用馈线的电压正常，MFC2000-2才可以进行快速切换。
3.2.3.4Ubusbargt；Umin2（母线电压判据）
母线电压监视来判断快切是否可以正常进行，它和相角和频差一样也被视为快切的一个条件，Umin2的限值厂内被设置为70%Un如果母线电压低于设定值，切换时候将会产生暂态效应，母线和备用电压的差值将超过限值，快速切换操作将不能被进行。
通过对以上判据检查，发现相角、频差、电压等判据均正常，未出现不符合项。
3.2.4控制逻辑部件检查
分别对MFC2000-2型快切装置工作电源与备用电源断路器控制逻辑部件进行排查，发现同期装置内断路器位置接点隔离转换中间继电器存在不同程度老化现象，确认因同期装置设备老化引起电位异常而引起快切装置误动作，误发切换命令和断路器合闸命令。
图3 断路器控制（试验逻辑）回路图
4解决方法
通过对以上两次误动情况的分析，确认为:同期装置内工作电源断路器、备用电源断路器位置接点隔离转换中间继电器特性不可靠，以致装置投运后短期内接连误动。
通过询问南京东大金智电气自动化有限公司和电力试验院，发现同期装置同期捕捉切换目前已经不参与切换，如果快速切换满足则自动切换，条件不满足时自动转入残压切换，所以将6KVI段快切装置同期装置退出运行，观察数月后误动现象未再发生；同时针对此类情况将6KVII段快切装置同期装置退出运行，防止出现类似误动现象。
5结语
MFC2O00-2微机型快切装置自投运后都经历了多次的正常及事故切换，“保护闭锁”及“去耦合”等功能在故障情况下也都经历了正确性验证，避免了事故的扩大，充分显示出快切装置设置的必要性和重要性，实践证明其原理是先进的。通过对以上两种快切装置在使用中出现的误动(或拒动)情况的分析，须注意以下两点:
5.1继电器等分立元件或开关辅助接点的可靠性问题
启动快切装置动作或闭锁快切装置出口的继电器及开关辅助接点不可靠是造成误动(或拒动)的直接原因。应考虑对启动及试验回路进行改进。如:启动回路用接点可采用"三取二"方式，选用性能可靠的隔离转换位置继电器；由于微机型装置具有较完善的自检能力，可考虑取消正常运行中的定期试验方式，但可保留试验回路及出口压板投退方式，作为装置调试时使用。
5.2故障录波功能尚须进一步完善
由于6KVI、II段快切装置均具备“事件追忆”及“录波”功能，故对及时判断分析设备运行状况(特别是事故情况下)较为有利。但MFC2O00-2型快切装置的录波功能还不够完善，如:对频差、相差、母线电压、分支电流幅值等的采样点间隔时间较长(10毫秒)，切换录波时间较短（2秒)且不可调；录波结果不够直观(表格形式)等。在不影响装置正确动作的情况下，如能尽量缩短采样间隔时间及增加切换录波时间(或设置为可调量)，并以曲线形式打印及保存录波报告，可使录波功能更为完善。
参考文献
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作者简介
谭金宝，男，工程师，南阳热电有限公司发电运行部值长。
秦晓丽，女，高级工程师，南阳热电有限公司电气技术专家
李俊峰，男，工程师，南阳热电有限公司发电运行部副主任。
陈凯，男，工程师，南阳热电有限公司设备维护部电气班长。
论文作者:谭金宝,秦晓丽,李俊峰,陈凯
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/23
标签：装置论文; 母线论文; 电压论文; 电源论文; 方式论文; 接点论文; 工作论文; 《电力设备》2019年第10期论文;