一臺半斷路器主接線的運行實踐

1、一臺半斷路器主接線的運行實踐孫鐘順（渭河發(fā)電有限公司，陜西咸陽712085）摘要: 大型發(fā)電廠和重要的變電站都普遍采用一臺半斷路器的主接線，盡管人們對這種接線方式所具有的高度可靠性和操作的簡便性已成共識，但是在運行中隨時可能遇到的斷路器故障、元件跳閘和母線停運等變異工況時，潛在的連切元件等威脅安全運行的一些復雜問題就可能顯現(xiàn)出來。通過分析和總結發(fā)生過的事例，充分地認識并梳理這些問題，對靈活地運用一臺半斷路器接線特點，合理安排運行方式，有效地防范和正確處理事故是很必要的。關鍵詞：主接線運行一臺半斷路器0引言發(fā)電廠和變電站的電氣主接線是連接電廠與電網(wǎng)，電網(wǎng)與用戶的重要樞紐，也是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定

2、運行的重要環(huán)節(jié)。在常見的幾種電氣主接線形式中，由于一臺半斷路器接線（見圖1）具有高度的可靠性、方式的靈活性和操作的簡便性在電力系統(tǒng)中已經(jīng)占據(jù)了重要位置，目前包括三峽在內的大型電站和一些重要的變電站都普遍采用一臺半斷路器的電氣主接線。一臺半斷路器接線在斷路器全運行的標準方式下，抵御事故的能力是很強的。但是在實際運行中會遇到接入元件的跳閘、母線停運、斷路器拒動和故障檢修等問題，這些問題的復雜性和一臺半斷路器接線潛在的連切元件等變化性的問題有時就顯現(xiàn)出來，如果經(jīng)驗不足，沒有把超前的認識體現(xiàn)在嚴謹?shù)牟僮鞒绦蚝图氈碌氖鹿史婪吨芯涂赡茈y以有效地避免事故發(fā)生，甚至造成設備損壞。尤其是發(fā)電廠的升壓站，由于其自

3、身的特點出現(xiàn)故障的幾率要大于變電站。一臺半斷路器接線的發(fā)電廠曾因斷路器的故障造成主設備嚴重損壞并對電力系統(tǒng)造成影響的事故不止一次發(fā)生。因此有必要結合實際對一臺半斷路器接線進行全面地分析和梳理，以便更有效地發(fā)揮這種主接線的優(yōu)越性，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。圖1 一臺半斷路器典型接線1一臺半斷路器接線的母線是限制事故的屏障一臺半斷路器接線中的母線與雙母線接線中的母線相比，有很大的不同。其一，它沒有顯著的匯集和分配電能的功能，只是連通各串的斷路器形成多環(huán)的供電通道；其二，一臺半斷路器接線中的兩條母線相互獨立，互不影響，沒有雙母接線的固定與非固定聯(lián)接方式之分，減少了一次和二次之間方式對應的復雜性；其

4、三，運行中一臺半斷路器接線的母線可隨時快捷停運，甚至兩條母線均停也能保證發(fā)變組和線路的運行，基本上不存在全站失電的可能。雙母接線的母線停運要經(jīng)過煩瑣的接入元件的轉移操作，母線跳閘就失去了“半壁江山”，兩條母線均停就意味著全站失電。一臺半斷路器接線的母線停運不影響接入元件正常運行的這一特點，使母線在運行中常常起到限制事故擴大的屏障作用。在發(fā)電機并網(wǎng)、線路充電以及實現(xiàn)線路重合閘等有風險的操作時，首先操作母線側斷路器，如果遇到短路故障且斷路器拒分時，就可以利用失靈啟動母差保護限制事故擴大。另外在發(fā)電機解列操作時，如果發(fā)生母線側斷路器拒動，也可以利用停運母線的方法對故障斷路器進行快速隔離。某電廠曾幾次

5、在發(fā)電機停機解列時遇到出口斷路器因內部拉桿斷等問題一相拒分，失靈保護不完善未啟動的事故，由于對這種事故有防范準備并執(zhí)行了操作時先斷開中間斷路器，確證三相電流回零后再斷開母線側斷路器的程序規(guī)定，對遇到的中間斷路器一相拒分時，從容地進行了處理，而對母線側斷路器一相拒分時，則迅速停運母線進行隔離。事后經(jīng)抽發(fā)電機轉子進行檢查未發(fā)現(xiàn)設備有明顯損壞跡象。因此對一臺半斷路器接線注意把握背靠母線進行一些有風險的操作是必要的。在一臺半斷路器接線的實際運行中，母線自身發(fā)生故障的幾率極小，母差保護的可靠性也很高，母線因此而停運的情況很少發(fā)生。但是母線需要定期進行一些維護和清掃的工作。一臺半斷路器接線的一條母線停運后

6、，實際上成為放射狀的鏈式，突出的問題是當靠運行母線一側的接入元件跳閘時會造成連切的后果，使事故擴大。就在這種一條母線停運的情況下，甚至鍋爐制粉系統(tǒng)的原因就誘發(fā)過這樣的事例，在機組跳閘的同時連切了接在同串中的一條直饋線路造成一定影響。因此，在母線停運檢修前，即要考慮天氣情況，也要考慮當時運行機組的設備健康情況，要盡量避免在運行機組的保護回路進行工作，防止保護的誤動。2一臺半斷路器接線的母線側斷路器停運需防范的問題一臺半斷路器接線中任一臺靠母線側斷路器的停運，都會產(chǎn)生安全隱患，主要是同串中另一側的接入元件跳閘時會造成連切的問題。那么停運的斷路器是發(fā)變組側的還是線路側的，需防范的問題有所不同。當發(fā)變

7、組出線靠母線一側的斷路器停運檢修時，要注意考慮接于同串中的線路跳閘連切發(fā)變組后帶來的幾個問題：（1） 這時實際上是發(fā)變組解列出口快速甩負荷至帶廠用電運行的FCB(Fast Cut Back)工況。由于轉速的飛升，勵磁調節(jié)裝置的慣性，有可能發(fā)生瞬間發(fā)電機過電壓。因此在斷路器檢修期間應考慮同串中的發(fā)電機無功不宜帶的太高；（2）發(fā)變組被連切后帶自身廠用電運行時已成孤立系統(tǒng)，要注意調正頻率和電壓的穩(wěn)定，需要進行廠用電切換操作時必須采用聯(lián)動切換法，此時嚴禁采用并列法切換廠用電。由于習慣性操作在這種情況下就發(fā)生過廠用電系統(tǒng)非同期并列的問題；（3）線路跳閘發(fā)變組被連切后，要先加運線路，發(fā)變組才能參照線路側電

8、壓用中間斷路器進行并網(wǎng)操作。如果線路和檢修中的斷路器一時都難以恢復而發(fā)變組又要并網(wǎng)時，就要拉開故障線路的出線刀閘，并停運故障線路側的母線，然后采用被切發(fā)變組向該母線充電或零起升壓，用其它串的斷路器進行并網(wǎng)操作。這種非常規(guī)的并機方法實際就遇到過，如果沒有事前的考慮很難及時順利地去應對。當輸出線路靠母線側斷路器停運檢修時需考慮：（1）注意將重合閘時間由母線側斷路器先重改投至中間斷路器先重；（2）與出線接在同串中的發(fā)變組跳閘連切該線路后，注意解決好發(fā)變組不并網(wǎng)或不拉開發(fā)變組出線刀閘，線路不能加運的問題。3一臺半斷路器接線的中間斷路器的問題曾有人總結一臺半斷路器接線的特點為“不怕誤跳，就怕不跳”。的確

9、故障情況下的斷路器拒動，有著擴大事故的危害。但是實際上母線側斷路器拒動時，可通過失靈啟動母差保護實現(xiàn)對故障的隔離，不影響發(fā)變組或線路的運行。斷路器拒動造成事故擴大的問題，主要表現(xiàn)在起聯(lián)絡作用的中間斷路器上，即任一接入元件發(fā)生故障時，中間斷路器的拒動就會造成切除同串中另一正常運行元件的后果。因此應該把防止中間斷路器拒動作為重點考慮，在遇到控制回路異常，操作氣壓低等可能閉鎖跳閘的問題時，提前斷開該中間斷路器，防止發(fā)生故障時該斷路器拒動造成事故擴大。中間斷路器的另一個特點是能將一臺半斷路器接線的所有接入元件及母線對稱地進行分隔。利用這一特點，在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，為保護裝置選擇故障區(qū)域，限制事故進

10、一步擴大提供了條件。例如：作為發(fā)變組和主系統(tǒng)后備保護的阻抗保護和主變高壓側零序保護，就可以把動作的第一時限作用于所有中間斷路器跳閘進行故障區(qū)域分隔，這與雙母接線中同樣的保護第一時限作用于母聯(lián)斷路器跳閘的效果是相同的。第二時限再切除故障，不至于造成全站失電的嚴重后果。4一臺半斷路器接線的串數(shù)及交叉接線問題一臺半斷路器接線的優(yōu)點在三串以上才能體現(xiàn)出來。兩串運行時，由于母線上沒有接入的元件，母線側的兩臺斷路器可等效地看成一臺。因此兩串運行實際上是四角形接線方式。在這種方式下，任一臺斷路器停運后的解環(huán)都會感到不安全。尤其是在汽輪機組沖動到并網(wǎng)的數(shù)小時暖機過程中，為滿足控制轉速的要求，必須斷開發(fā)變組出線

11、的兩臺斷路器的情況下，一旦非相鄰的接入元件跳閘就會造成全站瓦解。一臺半斷路器接線兩串運行的情況，一般在電廠機組沒有全部投產(chǎn)的過渡期間可能遇到。一臺半斷路器接線在接入元件時將發(fā)變組分開布置在各串中，并且線路和發(fā)變組的引接位置相互錯開，這樣有利于提高運行的可靠性，在遇到連切元件或主接線被分割等情況時，不至于發(fā)生連切同名元件的問題。對變電站還應注意同名線路不宜接在同一串的問題，這不僅是防止被連切，還曾發(fā)生過接在同一串中的兩條同名一、二回線路，由于靠母線側斷路器停運檢修，另一母線側斷路器“偷跳”時，當時盡管中間斷路器在運行狀態(tài)，但實際已造成兩條重載線路無法輸送負荷的事故。5利用一臺半斷路器接線實現(xiàn)方式切機發(fā)電廠在線路停運或檢修等情況下，有時會遇到運行的重載線路一旦跳閘，使負荷的輸送發(fā)生轉移，可能造成運行的其它出線或系統(tǒng)的某些設備過載損壞的問題。為了即保證電力系統(tǒng)和設備的安全又能滿足系統(tǒng)用電，電網(wǎng)調度可能被迫做出在運行線路跳閘的同時連切運行機組的方式安排。一臺半斷路器接線為滿足這種需要提供了條件。這種利用一次方式在線路跳閘的同時連切發(fā)變組的方案是通過停運斷路器來實現(xiàn)的，由于方案很多，安排停運哪些斷路器即能滿足線路跳閘時連切機組的安全要求，方式上又相對可靠一些，避免派生意外事故也是一個應該注意的問題。簡單穩(wěn)妥的方案是把與防跳線路接在同串中的發(fā)變組靠母線側的斷路器停運，可實