西安熱工研究院有限公司的研究人員張鋼、周亞群、談博、牛利濤、趙俊杰，在2021年第1期《電氣技術(shù)》上撰文指出，600MW級(jí)及以上的機(jī)組，當(dāng)裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷路器或負(fù)荷開關(guān)時(shí)，可不設(shè)高壓廠用備用變壓器，從另一臺(tái)機(jī)組的高壓廠用母線引接本機(jī)組的高壓停機(jī)電源，互為事故停機(jī)電源，而事故停機(jī)電源通常僅作為本機(jī)組停機(jī)檢修電源，無法實(shí)現(xiàn)與工作電源之間的快速切換。

這種接線方式對(duì)保安段切換系統(tǒng)提出了更高的要求。通過在保安段配置四電源切換系統(tǒng)，由快切裝置實(shí)現(xiàn)保安段電源之間切換，切換方式靈活，運(yùn)行安全可靠，具有一定的借鑒參考意義。

600MW級(jí)及以上的機(jī)組，當(dāng)裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷路器或負(fù)荷開關(guān)時(shí)，可從另一臺(tái)機(jī)組的高壓廠用工作變壓器低壓側(cè)廠用工作母線引接本機(jī)組的高壓停機(jī)電源，機(jī)組之間的高壓廠用母線設(shè)置聯(lián)絡(luò)，互為事故停機(jī)電源，此時(shí)可不設(shè)專用的高壓廠用備用變壓器。

采用該種接線方式時(shí)，若機(jī)組正常運(yùn)行過程中發(fā)生故障，為了防止高壓廠用電源切換導(dǎo)致另一臺(tái)機(jī)組高壓廠用工作變壓器同時(shí)帶載兩臺(tái)機(jī)組高、低壓廠用電源，影響另一臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行，在高壓廠用工作電源進(jìn)線和事故停機(jī)電源之間通常不配置快切裝置，事故停機(jī)電源僅作為停機(jī)檢修電源，不作為事故情況下備用切換電源。

該種接線方式在機(jī)組發(fā)生故障情況下，高壓廠用電源無法實(shí)現(xiàn)快速切換，此時(shí)為了能夠保證機(jī)組安全停機(jī)，對(duì)保安段切換系統(tǒng)提出了更高的要求，因此，研究該種接線方式下保安段切換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方式具有十分重要的意義。

1  主接線方式

以某廠2×660MW機(jī)組主接線為例，本期新建2臺(tái)660MW機(jī)組通過1回500kV線路接入系統(tǒng)，本期工程不設(shè)高壓廠用備用變壓器，按一個(gè)半斷路器接線形式，500kV配電裝置設(shè)置2個(gè)完整串，其中#1主變進(jìn)線和#1出線組成1個(gè)完整串，#2主變進(jìn)線和#2出線組成1個(gè)完整串，為提高系統(tǒng)的可靠性，將同名元件接入不同側(cè)母線。

發(fā)電機(jī)經(jīng)主變接入500kV配電裝置，發(fā)電機(jī)出口加裝出口斷路器，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1臺(tái)高壓廠用工作有載調(diào)壓分裂變壓器和兩段10kV工作母線段，兩臺(tái)機(jī)組的10kV互相聯(lián)絡(luò)，作為事故停機(jī)的電源。電廠高壓廠用電源系統(tǒng)采用10kV級(jí)電壓等級(jí)。主接線圖如圖1所示。

圖1  主接線圖

該種接線方式未配置高壓廠用備用變壓器，通過兩臺(tái)機(jī)組10kV互為聯(lián)絡(luò)，作為事故停機(jī)電源，滿足《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》及《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》要求。

2  保安段切換系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1  保安段切換系統(tǒng)的提出

常規(guī)機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)，通常在高壓廠用母線配置快切裝置，實(shí)現(xiàn)工作電源進(jìn)線開關(guān)和備用電源進(jìn)線開關(guān)之間的切換，當(dāng)高壓廠用母線工作電源失電時(shí)，由快切裝置將高壓廠用電源切換至備用電源，保證廠用系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，切換方式靈活。

200MW級(jí)及以上的機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流保安電源[1]，保安段接有保證機(jī)組安全停機(jī)的重要負(fù)荷。保安段切換通常由備自投裝置或ASICO開關(guān)實(shí)現(xiàn)，保安段切換邏輯單一。

常規(guī)發(fā)電機(jī)組的保安段電源系統(tǒng)配置三路電源，其中前兩路為工作電源進(jìn)線，第三路為柴油發(fā)電機(jī)組，兩路工作電源進(jìn)線能實(shí)現(xiàn)雙向切換，當(dāng)兩路工作電源進(jìn)線均失電時(shí)，起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，為保安段提供電源。

該種方式后備電源單一，切換方式靈活性差，同時(shí)根據(jù)《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)采用快速自起動(dòng)的應(yīng)急性，失電后第一次自起動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間可取15～20s，柴油發(fā)電機(jī)組自起動(dòng)過程中，保安段母線處于失電狀態(tài)，失電時(shí)間長。

采用上述主接線方式時(shí)，由于無法實(shí)現(xiàn)高壓廠用電源快速切換，為了防止保安電源失電，保證機(jī)組安全停機(jī)，對(duì)保安段切換系統(tǒng)提出了更高的要求。

2.2  保安段切換系統(tǒng)的構(gòu)成

為了提高保安段切換系統(tǒng)的可靠性及靈活性，采用四電源切換系統(tǒng)，前兩路電源為工作電源進(jìn)線、第三路電源為廠外電源、第四路電源為柴油發(fā)電機(jī)，同時(shí)在保安段配置快切裝置，由快切裝置實(shí)現(xiàn)保安段四路電源之間切換，保安段前兩路電源之間可實(shí)現(xiàn)雙向切換，當(dāng)前兩路工作電源均失電時(shí)，快切裝置優(yōu)先選擇切換至廠外電源，縮短了保安段失電時(shí)間，只有廠外電源無法為保安段提供電源時(shí)，才會(huì)起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，由柴油發(fā)電機(jī)為保安段提供電源。

同時(shí)為了縮短保安段失電延時(shí)，在主變、高廠變保護(hù)裝置增加起動(dòng)保安段快切出口，當(dāng)主變或者高廠變發(fā)生故障時(shí)，快切裝置第一時(shí)間起動(dòng)保安段快切，進(jìn)一步縮短了保安段切換時(shí)間。

保安段系統(tǒng)圖如圖2所示。 

圖2  保安段系統(tǒng)圖 

2.3  保安段切換系統(tǒng)的邏輯

汽機(jī)PC1A段（鍋爐PC1A段）為保安段第一路電源，汽機(jī)PC1B段（鍋爐PC1B段）為保安段第二路電源，廠外電源為保安段第三路電源，柴油發(fā)電機(jī)為保安段第四路電源。

本例保安段切換邏輯由保安段配置的快切裝置實(shí)現(xiàn)，邏輯如下：

保安MCC正常情況下由汽機(jī)或鍋爐PC供電，廠外線路保安電源段供電至7ZKK開關(guān)上側(cè)。

正常情況下，開關(guān)ZKK、4ZKK、5ZKK、1ZKK（或2ZKK）均處于閉合狀態(tài)，3ZKK、7ZKK、2ZKK（或1ZKK）處于斷開狀態(tài)。

1）電源一與電源二之間切換邏輯

若保安MCC A（或B）電源故障，由快切裝置檢測(cè)1ZKK（或2ZKK）狀態(tài)及母線電壓，如在合位且母線電壓低則跳開MCC A（或B）電源進(jìn)線開關(guān)1ZKK（或2ZKK），合上MCC B（或A）電源進(jìn)線開關(guān)2ZKK（或1ZKK），保安MCC由B（或A）電源供電。

2）電源一、電源二均失電時(shí)切換邏輯

若保安MCC兩段電源均失去，由快切裝置檢測(cè)1ZKK、2ZKK狀態(tài)及母線電壓，如在合位且母線電壓低則跳開MCCA、MCCB電源進(jìn)線開關(guān)1ZKK、2ZKK，如本機(jī)組保安PC廠外進(jìn)線電源有電，則合本機(jī)組保安PC廠外電源進(jìn)線斷路器7ZKK及3ZKK，本保安MCC由廠外電源供電，如本機(jī)組保安PC廠外進(jìn)線電源無電，則發(fā)起動(dòng)本機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)指令并合3ZKK，柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)后由柴油發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)合6ZKK，本保安MCC由本機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)組供電。

3）保護(hù)起動(dòng)快切邏輯

保護(hù)起動(dòng)快切分為高廠變分支跳閘起動(dòng)快切和高廠變跳閘起動(dòng)快切，其中高廠變分支跳閘起動(dòng)快切實(shí)現(xiàn)保安段電源一與電源二之間切換，高廠變跳閘起動(dòng)快切實(shí)現(xiàn)將保安段電源切換至電源三或者電源四。

4）保安段電源恢復(fù)邏輯

當(dāng)機(jī)組廠用電源恢復(fù)后，DCS發(fā)出遠(yuǎn)方手動(dòng)切換命令，快切裝置同期合1ZKK（或2ZKK），跳開3ZKK及7ZKK，DCS停柴油發(fā)電機(jī)組。

2.4  保安段切換系統(tǒng)的運(yùn)行情況

保安段切換系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試，驗(yàn)證了其切換邏輯的準(zhǔn)確性及可靠性，從保安段首次送電至機(jī)組達(dá)標(biāo)投產(chǎn)以來，保安段切換均能正確動(dòng)作，滿足設(shè)計(jì)要求，切換方式靈活，運(yùn)行安全可靠。

3  結(jié)論

600MW級(jí)及以上的機(jī)組，當(dāng)裝設(shè)發(fā)電機(jī)斷路器或負(fù)荷開關(guān)時(shí)，可不配置高壓廠用備用變壓器，通過兩臺(tái)機(jī)組高壓廠用母線之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為事故停機(jī)電源。該種主接線方式，能夠節(jié)約建設(shè)成本，但是由于高壓廠用電源無法實(shí)現(xiàn)快速切換，對(duì)保安段切換系統(tǒng)就提出了更高的要求。

本例在保安段配置四路電源，通過快切裝置實(shí)現(xiàn)保安段各電源之間切換，切換方式靈活，運(yùn)行狀況良好，可以給類似項(xiàng)目提供參考。