向 偉

（酒鋼集團(tuán)宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

引言

高爐煤氣余壓發(fā)電裝置是利用高爐冶煉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高爐爐頂煤氣所具有的壓力能及熱能，通過(guò)煤氣管道送至電站透平機(jī)做功而發(fā)電的設(shè)備，也稱為TRT 發(fā)電站［1］。確保發(fā)電站所屬主輔設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行才能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，而實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的首要前提是保證發(fā)電站電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電源聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性對(duì)電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定有著重要的保障作用。

1 電源系統(tǒng)的配置

高爐煤氣余壓發(fā)電站（3#TRT發(fā)電站）低壓電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單母分段運(yùn)行方式，電源聯(lián)鎖采用低電壓繼電器方式。如圖1 所示，其中Ⅰ段母線電源QA1 由站內(nèi)變壓器提供，Ⅱ段母線電源QA2 由煤壓站提供，正常運(yùn)行期間由兩路電源分別接帶380 VⅠ、Ⅱ段，當(dāng)其中一路電源檢修或故障時(shí)切換至分段開關(guān)QA3 運(yùn)行，由另外的一路電源接帶兩個(gè)母線段。

圖1 380 V電源系統(tǒng)一次簡(jiǎn)圖

2 低電壓繼電器聯(lián)鎖原理

某廠3#TRT 發(fā)電站380 V 母線段電源系統(tǒng)聯(lián)鎖方式為低電壓繼電器聯(lián)鎖方式，即為電壓繼電器1 kV、2 kV、3 kV電壓繼電器分別取Ⅰ段母線電壓的線電壓，如圖2所示。

圖2 QA1控制聯(lián)鎖二次回路圖

電壓繼電器4 kV、5 kV、6 kV 分別?、蚨文妇€電壓的線電壓，如圖3所示；分段開關(guān)原理回路圖如圖4所示。

圖3 QA2控制聯(lián)鎖二次回路圖

圖4 QA3控制聯(lián)鎖二次回路圖

低電壓繼電器聯(lián)鎖方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、聯(lián)鎖可靠性中等的優(yōu)勢(shì)，在早期發(fā)電站廠用電系統(tǒng)中普遍使用，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生不少事故逐漸暴露出繼電器聯(lián)鎖方式存在的問(wèn)題。

主要存在以下幾方面的缺點(diǎn)：（1）因繼電器輔助觸點(diǎn)為銅質(zhì)金屬片，存在易氧化現(xiàn)象，觸點(diǎn)氧化后導(dǎo)致接觸不良可能造成聯(lián)鎖回路不導(dǎo)通而失去聯(lián)鎖功能，存在聯(lián)鎖安全可靠偏低的因素。（2）維護(hù)工作量大，因繼電器需每年定期對(duì)輔助觸點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)處理或更換，但實(shí)際機(jī)組運(yùn)行期間因運(yùn)行方式不滿足定期檢查維護(hù)條件，導(dǎo)致聯(lián)鎖可靠性得不到有效保障。（3）抗干擾性不強(qiáng)，因繼電器輔助觸點(diǎn)為銅金屬薄片抗抖動(dòng)性較差，存在因外界因素造成任意一個(gè)電壓繼電器觸點(diǎn)抖動(dòng)而誤跳閘風(fēng)險(xiǎn)。（4）繼電器聯(lián)鎖方式有且僅有聯(lián)鎖功能，因無(wú)必要的保護(hù)功能所以存在一定安全隱患，如需實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能需另外配置保護(hù)裝置等相關(guān)元件。

如圖2所示，當(dāng)Ⅰ段電源（QA1）失電且SE1投退切換把手切至投入位置時(shí)，1 kV～3 kV 電壓繼電器任意一個(gè)繼電器線圈失電，其對(duì)應(yīng)常閉觸點(diǎn)失電閉合，1KT 時(shí)間繼電器得電經(jīng)延時(shí)后常開觸點(diǎn)閉合，QA1 跳閘回路啟動(dòng)，QA1 開關(guān)跳閘，同時(shí)在QA1 跳閘后QA1 常閉觸點(diǎn)閉合啟動(dòng)分段開關(guān)QA3 合閘，Ⅱ段電源QA2 經(jīng)分段開關(guān)QA3 同時(shí)接帶Ⅰ、Ⅱ段母線段。同理，如圖3 所示，Ⅱ段電源QA2 失電動(dòng)作與QA1 動(dòng)作原理相同。其中根據(jù)運(yùn)行和檢修時(shí)電源系統(tǒng)運(yùn)行方式可將投退切換把手SE1選擇投入或退出位置。因分段開關(guān)未配置電流繼電器元件，此種聯(lián)鎖方式不具備過(guò)流等保護(hù)功能，故存在電源開關(guān)下側(cè)至母線段之間故障無(wú)法自動(dòng)消除時(shí)，分段開關(guān)QA3聯(lián)動(dòng)合閘于故障點(diǎn)導(dǎo)致事故擴(kuò)大的隱患。

3 微機(jī)備用電源自投裝置工作原理

該裝置是一種電源保護(hù)裝置，采用高性能單片機(jī)，包括CPU 模塊、繼電器模塊、交流電源模塊、人機(jī)對(duì)話模塊等組成。具有抗干擾性強(qiáng)、穩(wěn)定可靠、維護(hù)量小、使用方便、使用周期長(zhǎng)等特點(diǎn)［2］。主要有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）因?yàn)槭俏C(jī)集成電路類型，其CPU、繼電器、信號(hào)控制單元、模擬量采集單元等均為集成化電路板模塊，集成電路模塊回路受外界干擾影響很小，很好的保證其運(yùn)行安全可靠性很高。（2）使用維護(hù)方便且維護(hù)量小、使用周期長(zhǎng)。（3）抗干擾、抗抖動(dòng)能力強(qiáng)，因各元件均為集成一體化，如繼電器模塊元件密封良好可有效保障觸點(diǎn)抗氧化能力。（4）因配置有二段式過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)及合閘后加速過(guò)流保護(hù)等功能，確保分段開關(guān)合閘時(shí)及運(yùn)行期間保護(hù)功能齊全，提高了電源系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

其中WDZ-5276 型備自投裝置為技術(shù)成熟、性能可靠的一款常用產(chǎn)品。其備用電源自投動(dòng)作邏輯分為方式1 和2、方式3 和4 兩種模式可供選擇。方式1 和2 對(duì)應(yīng)進(jìn)線1 和進(jìn)線2 互為備用的兩種動(dòng)作方式；方式3 和4 對(duì)應(yīng)通過(guò)分段開關(guān)實(shí)現(xiàn)Ⅰ母和Ⅱ母互為暗備用的兩種動(dòng)作方式［3］。裝置引入兩段母線電壓用于有壓和無(wú)壓判別；裝置引入進(jìn)線1、進(jìn)線2 和分段開關(guān)的位置接點(diǎn)用于系統(tǒng)運(yùn)行方式判別；裝置引入進(jìn)線開關(guān)各一相電流用于防止PT斷線導(dǎo)致裝置誤動(dòng)作。另外裝置配置二段式帶低電壓閉鎖功能的過(guò)流保護(hù)、一段自產(chǎn)零序過(guò)流保護(hù)、合閘后加速過(guò)流保護(hù)等功能，確保實(shí)際運(yùn)行中備用電源自投裝置動(dòng)作安全可靠，避免發(fā)生誤動(dòng)或故障擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)。

4 實(shí)施電源聯(lián)鎖優(yōu)化改造

根據(jù)3#TRT 380 V 電源系統(tǒng)運(yùn)行方式選用備自投裝置運(yùn)行方式3和4，即為通過(guò)分段開關(guān)實(shí)現(xiàn)Ⅰ母和Ⅱ母互為暗備用的動(dòng)作方式。

如圖5-6 所示，將Ⅰ母三相電壓、Ⅱ母三相電壓、進(jìn)線QA1 和QA2 單相電壓分別引入備自投裝置電壓采集單元；將進(jìn)線QA1、進(jìn)線QA2 單相電流、分段開關(guān)QA3 三相電流分別引入備自投裝置電流采集單元。

圖5 備自投裝置電壓二次回路圖

圖6 備自投裝置電流二次回路圖

進(jìn)線QA1 和QA2 二次回路接線根據(jù)圖7、分段開關(guān)QA3 二次回路接線根據(jù)圖8 接引，將各開關(guān)控制回路、信號(hào)回路及聯(lián)鎖回路分別接引完畢。裝置功能整定并錄入保護(hù)定值進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)確認(rèn)各項(xiàng)功能合格。

圖7 工作電源二次回路圖

圖8 分段開關(guān)二次回路圖

微機(jī)備自投裝置投運(yùn)完成充電后，進(jìn)線QA1、進(jìn)線QA2 運(yùn)行，分段開關(guān)QA3 投自動(dòng)聯(lián)鎖位置，當(dāng)進(jìn)線QA1 故障或其他原因斷開時(shí)，備自投裝置檢測(cè)Ⅰ母無(wú)壓無(wú)流，Ⅱ母有壓，備自投裝置檢同期后自投啟動(dòng)，分段開關(guān)QA3 自動(dòng)投運(yùn)，QA2 動(dòng)作原理與QA1 相同。如故障點(diǎn)在電源開關(guān)下側(cè)至母線段之間時(shí)，備自投啟動(dòng)合分段開關(guān)后。后加速檢測(cè)并啟動(dòng)跳開分段開關(guān)，杜絕故障再次擴(kuò)大。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，微機(jī)裝置技術(shù)已十分成熟且價(jià)格逐漸便宜，低電壓繼電器聯(lián)鎖方式已趨于淘汰，新項(xiàng)目普遍選用微機(jī)備用電源自投裝置，也能更加提高電源系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。某廠余壓發(fā)電站380 V 電源系統(tǒng)配置與3#TRT 發(fā)電站相同，2017 年因Ⅰ段工作電源母線側(cè)刀閘發(fā)生故障，低電壓繼電器聯(lián)鎖回路啟動(dòng)合分段開關(guān)，但因刀閘故障一直存在導(dǎo)致380 V 電源系統(tǒng)全停，造成機(jī)組跳閘的事件，該事件暴露出低電壓繼電器聯(lián)鎖方式僅有聯(lián)鎖功能存在的安全隱患無(wú)法避免，導(dǎo)致事故擴(kuò)大造成機(jī)組非停。該站所事故后將聯(lián)鎖方式改造為微機(jī)備自投裝置聯(lián)鎖方式后一直運(yùn)行平穩(wěn)，未發(fā)生電源聯(lián)鎖故障類型的問(wèn)題。

廠用電源系統(tǒng)及聯(lián)鎖回路的安全穩(wěn)定性是電廠運(yùn)行穩(wěn)定的基本保障。微機(jī)備用電源自投裝置已經(jīng)成為廠用電源聯(lián)鎖可靠性的必要配置，在實(shí)際運(yùn)用中運(yùn)行可靠性高且維護(hù)量小，使用簡(jiǎn)單方便，對(duì)電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。