厂用电开关故障导致厂用电切换失败的分析与改进

厂用电开关故障导致厂用电切换失败的分析与改进

张若飞 1 田野 2

国家能源集团 天津国电津能热电有限公司   天津市   300300

摘要：目前我国发电主要以火力发电厂提供电能为主，因此要想使得设备以及机组具备安全稳定运行的效果，需要保证发电厂厂用电电源处在稳定且正常切换的状态下，但在实际工作当中由于多方面的因素可能会导致厂用电正常切换失败的问题。本文将重点探究在厂用电开关故障发生后对正常切换所起到的影响，并以某个厂用电开关故障为例，探究其中快速切换装置在运行上所欠缺的部分，并结合此种装置的工作情况给出对应的改进办法，使得即便是在开关设备异常的状态下，也能够切实保证快切装置具备可靠性。

关键词：厂用电；切换；开关故障；分析；改进措施

引言：目前发电厂厂用电切换方式分为正常、事故和不正常切换三种，而其中正常切换使得切换装置可作用于装置面板、DCS系统或控制台上，操作人员根据就地控制信号或者远方控制信号可予以管控，此种切换具备双向性，即可从备用电源至工作电源，也可由工作电源至备用电源，一般情况下运用自动并联的模式即可手动启动完成正常切换工作。为避免常用电出现失电的问题，应当将常用电切换方式置于正常的模式，在整个过程中先使备用开关闭合，在延时作用下工作开关跳起。但在此延时的时间段内，若备用开关跳开，则工作开关不会自动跳起，以此工作效果满足，避免厂用电失电的问题发生。但在实际工作中，如若出现并联切换条件难以达到正常运行标准的状态，装置将闭锁发信。只有人工操作使其处于复归状态，才能够继续运行。而在实际作用中切换装置缺乏并联延时的设置条件，使得备用开关或工作开关合上后，另一类型的开关继续跳开，则会带来电源失去的不良影响。

1 厂用电切换的原理

1. 1. 正常切换

目前常用的厂用电快切装置主要可分为正常、不正常和事故切换三种方式，而其中正常切换是指能够使机组维持正常的运行状态，并保证常用电源切换的精准程度。在控制台上操作人员运用手动启动的方式，完成装置开关点按的工作，能够实现被用于工作电源的双向切换，因此正常切换中包含并联和串联切换两种类型^[1]。

1. 2. 事故切换

事故切换是因为常用工作电源出现故障，因此所带来的切换状态，只能是由工作电源至备用电源的单向模式，但此种切换情况也包括并联和串联两种类型。

1. 3. 不正常切换

此种切换状态下，同样是具备单向切换的特征，从工作电源至备用电源，母线非故障性低压造成此种切换模式的生成。在此种模式下，就母线三相电压加以研究，发现其可能会存在开关漏跳或设定时限超出原有标准的问题。

2. 本次故障事件分析

   1. 基本情况

图1所示即为本文中举例说明的厂用电系统接线示意图，其中表示备用进线开关由合位变为断位的是a，工作进线表示的为b^[2]。通过观察可以发现在此种接线条件下操作人员运用启备变转为本机高厂变的切换模式，生成操作结果报告，报告中明确显示操作回路处于正常状态且工作进线开关的前11段均属于状态正常的位置，能够保证切换操作得以稳定转变，而在用DCS系统手动运行与启动按钮后，运行人员发现，完成合工作机械开关的操作后，其跳到了备用进线开关上。工作进线的开关呈现出先闭合后迅速跳开的状态，使得备用开进线开关与工作机械开关同时跳开，此种情况下会带来常用电11段失电的问题，常用负荷出现停运的状态。由此可见，此事件为常用电源切换处于不正常状态而导致故障的问题。通过对此故障事件加以分析，发现本次事件刚开始处于正常切换的状态，由备用至工作的按钮逻辑判断快切装置，使其能够发出开关合闸的指令，从而使得工作进线开关闭合。快切装置在接收到合上的反馈信号后，能够使工作进线的开关合上，并伴随着备用电源进线开关跳闸指令的发出同时完成，在此次切换当中能够保证快切装置闭锁。此种类型的装置并不具备备用电源进线开关和工作电源开关短时间内并列判断的效果^[3]。

图1 厂用电接线示意图

1. 2. 故障发生的缘由

通过对装置本身的故障加以分析，将事件予以录入，结合录波图形成高场变低压侧A分支三相电流、起备变低压侧A分支三相电流，常用6KVA段工作电源进线开关合位与断位、常用6KVA段备用电源进线开关合位与断位的切换录波图可以发现，在装置发出合闸指令后，进线开关接收到此反馈命令，完成了合闸工作，其动作时间为 ，并通过开关接触接点形成反馈的信息，从而能够快速退回到快切装置中，在此种反馈信号被接收的同一时刻，相应装置给出了备用进线开关跳开的指示命令，在经过约 后使得备用进线开关完成跳闸的作业，在固有跳闸时间的影响下切换装置已然对此次切换施加结束的命令。在合闸 后，工作进线开关在并没有接收到跳闸指令，使其自动开关跳开。说明在整个过程当中，快切装置并不具备逻辑判断以及给出对应合理操作行为的能力，使得出现常用电源失去的效果。结合切换装置的动作特征以及运行原理分析，厂用电切换录波图中的多个时间点发现在接点闭合

前的 状态下备用进线开关在短暂的闭合后，又于 后跳开说明工作进线开关出现了先闭合后跳开的情况^[4]。由此可见，在此种装置当中，工作机械开关与备用机械开关缺少时间逻辑，使得并列延时过程缺位，从而判断切换得以准确完成。通过对以上问题的分析可以看出在开关故障出现的过程中本切换装置并无法从根本上避免切换失败的问题产生，此种技术需要予以完善和改进，从而能够避免造成开关设备异常而导致用厂用电切换失败事件的发生。

1. 3. 故障改进措施

结合我国现行推出的电力工程设计手册中所给出的要求来看：通过手动切换的方式，能够实现备用与工作电源相互切换供电的效果，而当机组得以启动后，其供给源为备用电源，其停止作业的标志是并网能够稳定运行，说明发电机在正常工作的状态下工作电源才会合上，并且此时备用电源会带来短时并列的效果。通过联锁断开对应的断路器，使得备用电源不需要接入到实际的电路当中。就现阶段行业标准中推行的火力发电厂厂用电设计技术规定内容来看，在正常切换的状态下，需要运用手动并联切换的方式，通过相关人员检验电源运行状态后、确认其安全合上的情况下，手动断开切换的电源，从而一定程度上缩减时间，使得两个电源并列的耗时予以降低^[5]。在此情况下，相关人员应当运用手动关闭断路器的方式，联动被解列的相关电源。结合以上两个文件所阐释的相关要求来看，要保证正常切换以及手动并联切换的效果，需要设定开关短时并列的工作模式，从而更好地践行可靠性提升的要求，切实满足电力行业的相关标准。结合装置通用技术条件当中的内容能够发现，限定装置所提供的并列时间最大值为1s，而此并列时间受到外部定值整定以及装置逻辑固化的影响，在并联切换的环境下，若想要避免环流的出现，使得两电源处在长期并列的情况下，应当将时间管控在1s的范围内。结合此厂用电切换事件的分析结果来看，在此快切的正常工作下，可能无法保证故障出现的频次，因此需要增加5~10个周波的并联时间，作用于功能逻辑当中从而更好的避开开关运行且转换的时间，一定程度上可完善此切换装置的性能，使得功能得以稳定发挥，保证在手动切换的情况下能够提升可靠性并阻止出现因开关连续合上跳起而带来用厂用电失去的问题。

结束语

综上所述，在经过完善意见投入并试验后，发现切换装置已经能够满足正常工作的要求，但在实际运行过程中，部分人员认为可运用半自动并联切换的办法，但人为操作所带来的并联开关时间过长的问题，并不能够抑制环流所产生的不良危害。由此可见，需继续应用并联自动切换的办法，才能够准确作用于厂用电开关以及线路当中。

参考文献

[1]赵庆飞.煤矿井下真空馈电开关智能控制系统[J].山西焦煤科技,2020,4402:50-51.

[2]陆胜杰.KBZ型真空馈电开关漏电故障的深入研究[J].陕西煤炭,2020,39S2:16-20.

[3]王阳阳.煤矿低压馈电开关的漏电与改造探析[J].机械管理开发,2020,3508:161-162.

[4]晏保存.矿井低压馈电开关的改造[J].机械管理开发,2019,3406:128-129+236.

[5]刘建平.一起KBZ-400馈电开关故障分析及处理[J].机电工程技术,2019,4807:191-192.