发电厂厂用电快切方式的优化

汪 洋 项 林

淮沪煤电有限公司田集发电厂

0 引言

某电厂总装机容量为2 660 MW，共由4 台600 MW 级机组构成。每台机组高压厂用电为6 kV，共A、B 两段。以A 段为例，正常工作时由高厂变供电，启备变备用。4台机组共2台启备变，启备变 A 为 4 台机组 6 kV A 段母线供电，启备变 B 为B段母线供电。6 kV系统供电如图1所示。

图1 6 kV系统供电示意图

全厂发电机输出线路共两条，为电压等级500 kV 的线路一和线路二。500 kV 通过特高压站内1、2 号主变升压至1 000 kV 后至特高压母线，再通过特高压一线和二线长距离输送至华东地区，如图2 所示。启备变输入来自市电220 kV，通过两台40 MVA启备变后作为4台机组8个6 kV厂用电负载段的启动备用电源。

图2 某电厂出线示意图

1 问题

500 kV 线路、特高压主变、特高压线路每年都要轮停定期检修，即每年有不少于四次单线路运行时间。由于每次检修工期为3～5天，意味着送出线路为单线路的弱连接运行时间在16 天左右。单线运行期间，输电安全性非常弱，因当线路故障而跳闸时，由于出线全部失去将导致4台机组全部停机，6 kV 系统厂用电全部切换至起备变。而通过计算得出，4 台机组同时切换时起备变容量不足以带动4 台机组高压厂用电源自启动，故有厂用电源全部失去的重大风险。

由于单线路运行时，如果发生线路跳闸，全厂电量输出通道失去，此时发电机只有正向功率保护动作。按原设计，正向功率保护动作只跳发电机，如图3所示，厂用电不快速切换，只靠失压启动。而4 台机组厂用电同时切换至启备变，极有可能由于启备变启动容量不够造成厂用电切换集体失败的情况发生。

图3 原正向功率保护出口方式

2 解决方案

由于该电厂4 台机组是分两期建设，2 台启备变是和一期2 台600 MW 级机组同期建设的，彼时没有考虑扩建机组的容量配套，导致启备变自启动容量不足。针对此问题，最直接的方法是增加启备变数量或对现有启备变进行扩容。考虑到实际场地和电缆接线，增加启备变或扩容实施难度很大，且造价昂贵（会增加几千万费用），方案可行性很低。

综合考虑后，继保专业从厂用电切换方式着手来保证单线路运行弱连接方式下的安全运行。

为保证单线路运行时厂用电切换成功，将4 台机组正向功率保护出口重新进行了设计，改为停机、跳6 kV 工作电源进行开关并启动快切，及在主变/高厂变保护屏增加压板来实现投退，以便有选择性地让机组保留或退出快切功能。

3 现场实施

线路运行时，可以有选择性地通过压板投退保证2台机组厂用电快速切换至启备变。另外2台非预留机组，6 kV厂用电不进行切换，由柴发启动，保证机组正常停机。

改造后正向功率保护出口逻辑如图4所示。

图4 改造后正向功率保护出口逻辑

预留机组：投入压板，正向功率保护动作跳发电机、跳6 kV工作电源进行开关、启快切，厂用电快速切换至启备变，保证6 kV厂用电的供电。

非预留机组：退出压板，正向功率解列保护动作跳发电机出口开关，厂用电不进行快速切换，延时后，6 kV 系统电压降至失压切换定值，厂用电快切装置失压切换动作，慢速切换至启备变。

通过以上切换和投退管理，使机组按快速事故切换、失压切换来实现切换顺序和时间差。如果预留机组为2 台，非预留也为2 台，那么在快速切换阶段启备变只带2 台机组进行切换，失压切换阶段也只带2 台机组，实现了机组分时段进行厂用电的切换，有效降低了启备变自启动容量，保证了厂用电切换成功率和机组安全。

根据继电保护原理对现有正向功率保护出口方式进行修改：

1)将发电机正向解列保护出口方式设置成：停发电机（跳GCB、灭磁、关主汽门）、停厂变（跳6 kV侧开关、启快切）；在主变/高厂变保护屏增加“正向功率保护启动快切”压板以实现“停厂变、启快切”，具体为：发电机第一套保护屏正向解列保护动作输出一副接点，通过正向功率保护启动快切压板至第一套主变/高厂变保护柜，通过主变/高厂变保护实现停厂变；保护冗余设计。

2)单线路运行时，对机组在厂用电事故状态下，通过对投退快切装置出口压板实现厂用电快切方式的管理，保证全厂机组的安全。

3)弱方式下运行方式变更：在有一条出线检修或特高压站变压器检修时，运行人员根据机组运行情况，按操作规程投入相应的正向功率启动快切压板，并填写《继电保护及安全自动装置投、退申请票》，通知继电保护人员对相应的厂用电快切装置进行定值修改。

4 效果及思考

上述改造简单、方便、逻辑清晰，在不增加启备变的情况下，通过修改逻辑及相关二次回路即可实现机组安全切换，大大降低了投资和改造成本。由于预留机组的切换成功和6 kV 系统厂区段公用负荷电源的安全，确保了全厂公用系统、厂用电系统及厂用辅汽的安全，且预留机组FCB动作正常时可实现停机不停炉。

通过上述措施，大大降低了由于出线全部失去造成4 台机组停机的风险，此措施执行可行性非常强。

对同类型火电机组由于系统方式变化、扩建等原因造成启备变容量不足时，在不能扩大启备变容量或增加台数的情况下，可通过该方式保证机组的安全性，防止全厂性大面积事故的发生，同时节省了投资。

现在火电机组自动化程度越来越高，热控、电气二次设备的逻辑非常灵活，作为发电厂技术人员在做好维护工作的同时，还要与时俱进，通过新兴技术减少工作量及投资。