火电厂厂用电切换新理念的分析应用.pdfVIP

火电厂厂用电切换新理念的分析及应用 王鑫；孙库；杨运霞 华能新疆阜康热电有限责任公司 ，新疆 阜康 831500 （ ） 华能新疆阜康热电有限责任公司 ，新疆 阜康 831500 摘 要：详细阐述了厂用电系统的各种切换模式及对切换的全过程进行了细致的 分析，通过比较突出新的快切理念的特点以及快切在厂用电系统切换中的必要 性，最后阐述了快切装置的功能特点。 关键词：厂用电；电源；快切；运行 0 引言 火力发电厂厂用电系统一般都具有两个电源：即厂用工作电源和备用（启动） 电源，其典型接线如图1所示。目前绝大多数大型机组火力发电厂都采用单元 接线，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。厂用电系统切换分为两类：即机 组启动、停机过程的正常切换和故障情况下的事故切换。 华能天池电厂1、2号机6kV厂用母线快速切换装置采用南京东大金智生产 的MFC2000-3A型微机厂用电快速切换装置，该装置采用2片INTEL80C196KC CPU，主CPU完成测量、逻辑和切换等主要功能，从CPU完成显示、通讯和打印 等辅助功能。1、2号机组6KV厂用分支各配置一套独立的快切装置，正常运行 方式手动切换为双向，既工作和备用是可以相互切换的；事故情况自动切换为单 向，既只能从工作切向备用。手动切换和自动切换动作于6KV工作电源开关和备 用电源开关。 图1 常见的厂用电系统简图 1 厂用母线残压特性： 对于大容量火力发电厂，尤其是300MW及以上的机组，厂用电高压电动机的 容量大且数量较多，当厂用电源中断时，由于高压电机及负载的机械惯性，电动 机将维持较长时间继续旋转，且将转变为异步发电机运行工况，因此厂用电母线 在一段时间内会维持一定的残压并缓慢衰减，频率也会随着转速降低而缓慢下 降。图2为典型的厂用母线电压衰减曲线。从图中可以看出，在厂用电源中断 瞬间，母线残压的衰减量还不大，但残压与备用电源电压的矢量角差已开始拉开， 如果备用电源投入的时机不当，将产生很大的冲击电流，直接作用于电动机，这 不但影响了电机的使用寿命，甚至可能导致切换失败造成厂用电中断，其后果是 十分严重的。因此，厂用电切换必须根据系统的残压衰减特性，选择合适的切换 时机。根据实际运行经验得出，为保证厂用电的成功切换且不产生大的冲击电流， 备用电源断路器最合适的合闸时刻是厂用母线残压与备用电源电压的相角差不 超过30°，即厂用电系统切换全过程在100ms以内。 图2 极坐标下的母线残压向量图 Vs 备用电源电压 Vd 厂用母线残压 DU 差拍电压 A-A’ 与B-B’为不同负荷情况下允许电源切换的边界 2 厂用电切换必须具备的外部条件： 为能成功地进行厂用电系统的切换，必须具备以下3个条件： 应具备源于同一系统的两个独立的供电电源：工作电源和备用电源。正常运 行情况下两个电源电压之间允许有一定的相角差，但一般不宜大于20°。 快速断路器。少油式断路器因其合分闸时间较长，不适合应用于厂用电系统 的切换，目前广泛使用的真空断路器，其合、分闸时间一般在40～80ms左右， 均适用于厂用电系统的切换。如ABB公司生产的VD4型真空断路器，其合闸时 间约70ms，分闸总时间约60ms。 发电机组和厂用工作电源应配备快速动作保护继电器，目前广泛使用的微机 保护继电器均可使用。 厂用电系统常见的切换模式和启动方式 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