1、大機組6kV廠用電BZT存在的問題及其對策1廠用電自投裝置的現狀 隨著發電機單機容量的增大，6 kV廠用電設備的電動機容量逐漸增大，發電廠對6 kV廠用電源的可靠性和穩定性要求也越來越高。為提高電源的可靠性，國內大型機組的6 kV廠用電的接線方式一般為分段結構，所有機爐動力設備分別接在A段（甲）、B段（乙）上運行。為了保證電源的可靠性，2段都裝設了備用電源自動投入裝置（BZT）。機組運行中，當工作電源故障、母線電壓消失或降低，控制指令允許BZT動作，備用電源自動投入，保證6 kV廠用電電源連續供電。而傳統的BZT切換裝置采用的是延時切換和串聯切換，因為沒有檢測相位回路，這種切換方式的成功率低、

2、沖擊電流大，造成6k V廠用電電源中斷的事故頻頻發生。傳統的BZT回路元器件多、故障率高，給大型發電機組的安全運行帶來威脅。因此，解決6 kV廠用電電源的切換問題已經直接關系到系統的安全穩定運行。2傳統廠用電BZT概況21構成及其功能目前大型發電機組6 kV廠用電電源普遍采用傳統的BZT裝置，主要由電壓繼電器、中間繼電器、開關位置觸點、二次線搭接而成。裝置主要有以下功能：a當6 kV母線電壓的殘壓低于電壓繼電器的定值，備用電源正常時，延時跳開工作電源開關，再合入備用開關。b上一級開關跳閘后聯跳本側開關，再合入備用開關。c為了防止工作開關偷跳或誤拉工作開關后，備用開關自動投入。d有保證只發一次合

3、閘脈沖的閉鎖回路。22廠用電切換中存在的問題221切換時間長由于采用低電壓（殘壓）啟動，低電壓的時間整定要求躲過相鄰系統故障或高壓電動機內部故障的切除時間tt1t，t1為相鄰電源故障恢復或本段內高壓電動機內部故障保護動作時間，一般為051 s，t為階梯配合時間差，一般為0508 s，所以BZT的動作時間一般為115 s。222沖擊電流大備用電源切換時間長，對電動機運行極其不利。由于電動機電源電壓直線降低，轉速下降，備用電源再投入時，電動機自啟動時間延長，嚴重超過額定電流，電動機容易發熱，同時自動投入時造成沖擊電流增大，給啟備變留下潛在隱患。223自投成功率低只要自投控制開關在投入位置，工作電源

4、開關跳閘或電源消失后，BZT裝置動作，將自動投入備用電源。因在投入備用電源前，母線上的電動機容量各不相同，它們要進行能量交換，一部分電動機以感應發電機方式運行，另一部分電動機以電動機方式運行，因此殘壓的大小和頻率隨時間變化而變化。特別是大型機組的廠用電動機儲存的電磁能和機械能相當可觀，并且殘壓的衰減速度十分緩慢。有資料可查，在最大運行方式時，工作電源斷開，其殘壓經過06 s才能衰減到25Ue左右。根據理論分析，如果在0305 s時間內合入備用電源開關，殘壓與備用電源的相位接近180°。相位不一致時，在備用電源合閘過程中沖擊電流很大，若過電流投入后，加速保護，定值躲不過，就會動作而加速

5、跳閘，造成自投不成功。相位相同或接近相同時，合入備用電源后沖擊電流小，過流后加速不動作，自投成功。如果將備用電源的過流保護定值增大，會降低過流保護的靈敏度，當發生故障時造成保護拒動。224擴大廠用電事故范圍據有關資料統計分析，廠用電母線故障多數為永久性，因為發電廠的6 kV廠用電系統采用小電流接地方式，一旦母線發生單相接地故障，中性點電位偏移，非故障相對地電壓升高到線電壓值，母線絕緣薄弱部分容易造成絕緣擊穿，進而發展為相間故障。當6 kV廠用電母線故障時，過電流保護動作斷開工作電源開關，故障切除。工作電源開關跳閘后，BZT裝置動作，備用電源開關自動投入。備用電源開關的合入，使原來的故障范圍擴大

6、（河北南網電廠曾多次發生故障擴大事例），設備損壞極為慘重。225對鍋爐燃燒的影響因為6 kV廠用電備用電源切換時間長，鍋爐輔機設備的電動機轉速明顯下降，如果磨煤機和排粉機轉速下降到一定轉速，其風粉比就不能維持鍋爐的正常燃燒。若BZT自投成功，廠用電恢復供電，由于風壓發生變化，未燃燒的煤粉吹進爐膛，易造成嚴重的鍋爐爆炸事故。為了防止這類事件的發生，當6 kV母線電壓低I值（73Ue）經05 s啟動制粉系統連鎖，低II值（47Ue）跳送風機，啟動鍋爐大連鎖，鍋爐滅火。23BZT自投二次回路存在的問題傳統的BZT裝置一般都是由電磁型繼電器組成。常見的二次回路如圖1所示。231低電壓繼電器不可靠一般電

7、壓繼電器都是采用電磁型繼電器，整定值25Ue，在正常運行中繼電器帶100 V電壓，其動接點振動容易脫落或卡澀，當工作母線電壓真正降低時，繼電器接點不閉合。為了解決此問題，多數電廠已經更換為靜態電壓繼電器，隨之而來的新問題又暴露出來，靜態繼電器的輔助電源不可靠或出口小，中間的接點不容易檢查。如果出現問題造成自投失敗，廠用電源中斷。2326 kV母線電壓互感器間隔二次回路不可靠在低電壓自投回路中串聯6 kV母線電壓互感器的高壓側刀閘（固定方式）輔助接點或手車互感器的機械接點。此接點若不通，當母線電壓降低時自投回路不能啟動，BZT拒動。233BSJ繼電器延時不穩定BZT裝置中的BSJ繼電器的作用是保

8、證只允許BZT裝置發合閘指令一次。當工作電源跳閘后，BSJ延時返回。延時的整定原則應大于備用開關的合閘時間，由于這種繼電器為中間繼電器，調整時間依靠短路環和磁鐵間隙來完成。在長期運行中，發現延時時間不穩定，造成自投失敗。馬頭發電總廠解決的辦法是增加自保持接點及當自投出口動作后，再采取將其線圈放電的措施，但是使二次回路更加復雜化。24切換方式存在的問題6 kV廠用電工作電源與備用電源之間的切換一般采用2種切換方式，即并聯切換和串聯切換。BZT自投的方式為串聯切換，即工作電源開關斷開后，再合入備用電源開關。正常開停機進行的廠用電操作為并聯切換。并聯切換的方式存在潛在的隱患，如果在切換的過程中，發生

9、相間故障，使故障電流比正常值增加2倍，因此在切換過程中盡量縮短并聯時間，降低故障危害程度。3微機型BZT裝置31優點隨著計算機技術的發展，解決以上問題使BZT裝置微機化，已經成為現實。目前生產的微機型廠用電BZT裝置是針對傳統BZT存在問題制造的新型裝置。它具有許多優點。311切換功能齊全a有正常切換、事故切換和不正常情況切換功能。b有快速切換、同期捕捉和殘壓切換功能，其中同期捕捉切換采用恒定超前時間和恒定超前相角2種方法。c有并聯、串聯和同時切換功能。312其它功能完備a過流保護動作閉鎖、出口閉鎖功能。b低壓減載功能。c自動投入后加速保護動作功能。d分支電壓、電流錄波功能。e后備電源失電、P

10、T斷線、開關位置異常監測等功能。32常用串聯切換的3種功能321快速切換快速切換是指母線斷電時間在100 ms以內，備用電源開關投入。在100 ms之內母線反饋電壓與備用電源間的相位差在備用電源開關合閘瞬間不會超過20°30°，在這種情況下，沖擊電流、自啟動電流、母線電壓的降落及電動機轉數的下降等因素對機爐運行的影響均不大。自投裝置總的判斷時間為68 ms，國產真空開關的跳閘時間約為30 ms，合閘時間約為60 ms，總時間約為100 ms，完全滿足快投的要求。如果在100 ms內合閘不成功，母線殘壓與備用電源間的相位差增大，大于合閘閉鎖角整定條件，將自動轉入同期捕捉切換。

11、322同期捕捉切換同期捕捉切換是實時跟蹤殘壓的頻差和角差變化，做到在反饋殘壓與備用電壓向量第一次重合時合入備用開關。同期捕捉切換的時間與反饋殘壓的衰減有直接關系，衰減越快同期捕捉切換越快。反之，越慢。實際200 MW機組同期捕捉切換時間錄波顯示約為550 ms，這時殘壓衰減到6570，電動機轉數不至于下降很大，且備用電源合閘時沖擊最小。同期捕捉切換在實際應用中有2種方法：一種是“恒定越前相角”，根據正常廠用電負荷下同期捕捉階段相角變化的速度和合閘回路的總時間，計算并整定出合閘導前角，裝置實時跟蹤頻差和相差，當相差達到整定值，且頻差不超過整定點范圍時，發出合閘命令；當頻差超過范圍時，放棄合閘，自

12、動轉入殘壓切換。這種切換方法的優點是較為可靠，現場設置采用此原理；另一種是“恒定越前時間”原理，即完全根據實時的頻差、相差，依據一定的變化規律模型，當該時間接近合閘回路時間時，發出合閘命令。從理論上講，這種方法計算精確，不受負荷變化影響，但是同期合閘成功率低，現場一般不采用。323殘壓切換快速切換、同期捕捉切換失敗后，當反饋殘壓衰減到2040額定電壓后實現的切換，稱為殘壓切換。這種切換雖然能保證電動機的安全，但是由于停電時間過長，電動機自啟動成功與否、自啟動時間等都將受到限制。324微機型BZT裝置的應用效果2000年馬頭發電總廠將微機型廠用電BZT裝置應用于1臺國產200 MW機組，效果顯著

13、。2000年之前BZT自投成功率僅為667，2000年之后，經過3次非正常停機考驗，BZT自投成功率為100。從動作6次錄波中看出，4次快速切換，2次同期捕捉切換，收到了良好的效果。4應用中應注意的問題和需要改進的措施41電源備用方式的改變按照正常備用方式，2DL跳閘后自動投入3DL，在投入3DL時檢測1PT、2PT相位，2PT正常備用方式不帶電。按照檢測相位的原理，在投入前2PT必須帶電才能滿足相位檢測條件，實際1DL開關處于熱備用狀態，因此不滿足條件。為了滿足相位條件，在現場改為檢測1PT與3PT之間的相位，并考慮備變高低壓側的相位差，見圖2。42并聯切換方式的閉鎖完善裝置中的并聯切換方式，有待于完善。因為此切換方式邏輯判斷只檢測開關位置，沒有考慮檢測電流條件。由圖2可以看出，在由工作電源向備用電源操作切換過程中，如果沒有檢測備用電源是否有電流的條件，不管1DL是否在合位，檢測到3DL合位后，2DL自動斷開，這樣會造成6 kV廠用電失電，后果不堪設想。但是，如果考慮電流閉鎖條件，根據系統接線圖可知，只能檢測3DL回路是否有電流。對于圖2系統，如果1DL沒有在合位，當3DL合入后，相當于對啟備變反充電，回路也有電流，因此在設置電流門檻上，