发电厂10kV厂用电系统三分段备自投设计.pdf
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1、64第 46 卷 第 08 期2023 年 08 月Vol.46No.08Aug.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation0 引言发电厂厂用电系统是保障电力系统电源正常运行的重要设备,系统对其可靠性要求极高,其备自投装置是厂用电系统安全运行的保证。厂用电备自投模型多为标准典型接线形式,备自投功能采取独立配置方式,集成于装置中,用来应对厂用电系统失电恢复,实现自动倒闸操作等。本论文结合某发电厂的 10 kV 厂用电保护系统自主可控改造过程,分析了厂用电系统备自投逻辑的设计和优化方式。1 厂用电系统配置情况
2、及运行方式1.1 厂用电系统结构及备自投动作模式某发电厂 10 kV 厂用电系统由于投产初期运行方式较为薄弱,为保证可靠性,10 kV 厂用电一次系统设计为三分段接线形式,同时引入厂内、厂外电源作为备用电源。图 1 为厂用电备自投一次接线图,以 M 为例,1B 为母线的主供电源,2B 为厂内备用电源,进线 2 为厂外备用电源。以 M 为例,2B 为母线的主供电源,1B,3B 为厂内备用电源,进线 2、3为厂外备用电源。可总结为五电源三分段接线形式。在丰水期模式下,若 M 主供电源消失,优先投 3DL;在枯水期模式下,若 M 主供电源消失,优先投 2DL;在 2DL 带 M 的情况下,若 M 无
3、故障失压,则投 3DL;在 3DL 带 M 的情况下,若 M无故障失压,则投 2DL。图 1 备自投一次接线图1.2 原厂用电备自投模式存在问题分析原厂用电系统使用ABB公司的REF-542装置,可灵活编程,非专用备自投装置,备自投逻辑分布于备自投相关的 7 个开关保护设备中,其配合存在一定的时序与逻辑问题,存在拒动的风险。主要问题有如下几点:(1)可靠性降低:采用灵活逻辑,不固定动作行收稿日期:2022-12-29作者简介:罗金嵩(1992-),男,工程师,从事电力系统继电保护工作。发电厂 1 0 k V厂用电系统三分段备自投设计罗金嵩,武丽丽,吴礼贵,李 琛(中国长江电力股份有限公司,湖北
4、 宜昌 443000)摘 要:某发电厂 10 kV 厂用电系统为三分段接线形式,厂高变作为厂用电各段母线的主供电源,同时,为了提升检修期间厂用电运行方式可靠性,引入厂外电源作为备用电源。在电厂发电机加装发电机出口断路器后,厂用电运行方式得到极大优化,原有厂用电备自投逻辑显得过于复杂,可靠性不足。本文基于某发电厂 10 kV 厂用电系统配置,对三分段厂用电备自投系统设计进行了探索研究。文中首先介绍了发电厂 10 kV 厂用电系统的运行方式,并对旧备自投逻辑缺陷进行了深入分析,对厂用电备自投的逻辑设计进行优化探索,极大提升了厂用电系统运行的可靠性,确保了发电机组的安全稳定运行。关键词:厂用电备自投
5、;三分段母线;动作逻辑;自主可控中图分类号:TV734.2文献标识码:B文章编号:1672-5387(2023)08-0064-05D O I:10.13599/ki.11-5130.2023.08.01865第 08 期罗金嵩,等:发电厂 10 kV 厂用电系统三分段备自投设计为,逻辑较为复杂,采样点多,导致动作可靠性降低,曾出现备自投动作非同期合闸。(2)时序配合难度大:分布式逻辑构成,一处供电点的 7 个参与备自投装置均包含备自投程序,且互相不能替换,分布式的程序设计模式导致各装置的时间配合容易出现问题,导致动作失败。(3)厂用电运行方式优化后程序不匹配:某发电厂由于加装 GCB 后,厂
6、用电运行方式得到极大优化,现采取主变倒挂运行方式,即使在枯水期机组停运,主变仍旧可以带厂用电母线运行,原备自投逻辑中枯水期与丰水期的模式设计已经过时。(4)保护与备自投共用装置存在安全风险:主进线保护与备自投共用装置,主进线保护装置检修时会影响备自投系统,增加了系统运行的风险。2 新备自投功能设计在设计新备自投逻辑时,以可靠性为导向,尽量简化程序。采用南网 220 kV 系统备自投模式。2.1 新备自投功能改进(1)动作逻辑固化,程序不可修改。不同接线方式的站域设计不同逻辑的备自投,逻辑固化减少了人为误整定的概率。(2)集中式的动作逻辑模式,备自投装置为逻辑判断控制单元,其余保护装置为执行单元
7、,简化了回路接线。(3)加装 GCB 后,绝大部分时候母线以主供电源供电,取消枯水期、丰水期方式,仅保留一种动作模式,根据开关及手车的位置,以及电压模拟量,以查表方式执行备自投动作逻辑;设置专用备自投装置,根据逻辑设计与维护的难易程,每条母线配置一台备自投装置,增加了可靠性,维护更为方便。2.2 新备自投功能要求(1)高厂变作为母线主供电源,当母线因发电机停机、开关正常操作分闸或低电压跳闸时,将投入备一电源;若其备自投条件不满足,则投入备二电源。(2)备自投设置全自动、半自动、退出 3 个运行模式。全自动模式下对备自投与自恢复逻辑起控制作用,半自动模式下仅对备自投逻辑起控制作用,退出模式则闭锁
8、备自投;备自投逻辑不受全自动、半自动运行方式限制。(3)自恢复仅考虑由备一或备二电源向主供电源恢复的过程。(4)正常情况备自投只能动作一次,增加控制字,用于实现一备失败后投二备。(5)在全自动模式下,每操作一次全自动模式,自恢复逻辑仅只能动作一次。(6)任意一个备自投方式动作失败后,所有备自投方式均应立刻放电。(7)备自投动作结束或异常自动消失后,无需手动复归,即可重新进入充电逻辑。3 备自投动作逻辑备自投逻辑考虑大部分情况下,3 段母线分列运行,各自由厂内厂高变带;在母线段厂变上端主变检修或停运时,该母线优先由厂内相邻母线带,即厂内一带二;其次由厂外母线带,即厂外带厂内运行;最罕见的方式即为
9、厂外电源带厂内 2 段母线运行,即厂外一带二。其余运行方式不予考虑。若一备电源不满足条件,则备投优先顺序顺延至二备;若一备动作失败,可以选择投二备,也可以选择直接结束流程;若二备电源不满足要求,则无论一备动作是否成功,均结束流程。备自投程序动作顺序核心原则总结如下,无论何种运行方式,均遵从:动作后,厂内一带二优先厂外带一段;厂外一带二优先厂内一带三的总体原则。3.1 M备自投逻辑M 与 M 由于在结构上为镜像对称,故其逻辑完全相同,只是程序中对于开关的编号定义不同。下面以M 备自投为例说明M/M 的 5 种备自投逻辑以及 2 种自恢复逻辑,开关编号如图 2 所示。图 2 M 厂用电备自投方式一
10、初始运行状态(1)正常运行时,三段母线分段运行,分别由主供电源供电。当 M 主供电源发生故障时,有 M-M 母联及厂外电源 2 路备用电源,此时若 M 与 M 分列运行,则一备为母联 3DL,二备为厂外电源 2DL;若 M 与 M 联络运行,则一备为厂外电源 2DL,二备为母联 3DL。上述情况下,二备66第 46 卷水 电 站 机 电 技 术动作成功后会出现一带三,应及时进行方式倒换。以 M 备自投逻辑方式一为例,其合与跳 3DL断路器逻辑框图如图 3 图 5 所示。图 3 合 3DL 开关逻辑图 4 跳 3DL 开关逻辑图 5 M 厂用电备自投方式二初始运行状态(2)当 M 由主供电源供电
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