摘要：針對烏石化電力系統(tǒng)安全自動裝置的重要性及存在的問題，提出改進措施，最大限度的發(fā)揮其作用。
關(guān)鍵詞：安全自動裝置 反向過功率解列裝置 低周減載裝置
1安全自動裝置的重要性
110kV米石Ⅰ、Ⅱ線是烏石化電力系統(tǒng)與烏魯木齊電網(wǎng)米泉變電所的雙回聯(lián)絡(luò)線，平時正常情況下僅一回線與烏電網(wǎng)并網(wǎng)運行，另一回線作為熱備用。考慮到我廠負荷性質(zhì)的重要性，且發(fā)電出力與內(nèi)部負荷基本平衡，在自備熱電廠一期工程110kV米石Ⅰ、Ⅱ線的設(shè)計中，按照我廠的要求設(shè)置了110kV反向過功率解列裝置。當(dāng)自備熱電廠反送系統(tǒng)功率超過一定值時，或者由于系統(tǒng)出現(xiàn)較嚴(yán)重的故障，而使我自備熱電廠頻率降低或電壓降低時，該裝置低頻解列與低電壓解列同時動作跳米石Ⅰ、Ⅱ線開關(guān)，以滿足不同事故情況下我廠與系統(tǒng)可靠解列，防止事故擴大，維持我電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
當(dāng)自備熱電廠某臺機組停運檢修,發(fā)電出力與內(nèi)部負荷不能平衡時,需從烏電網(wǎng)購電。此時，當(dāng)110kV米石Ⅰ、Ⅱ線發(fā)生故障開關(guān)跳閘與烏電網(wǎng)解列后，我電力系統(tǒng)頻率就會降低。頻率降低導(dǎo)致用電單位的機械生產(chǎn)率下降，產(chǎn)品質(zhì)量降低。更為嚴(yán)重的是給電廠的廠用機械及汽輪機的運行帶來危害。鍋爐給水量降低，造成機爐汽水系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。廠用電機械出力降低使汽輪機功率下降，將使頻率進一步降低，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定遭到破壞。同時，在頻率低于48.5~49.5Hz運行時，汽輪機葉片易裂紋。當(dāng)頻率低于45Hz時，個別級葉片可能產(chǎn)生斷裂。為防止此類事故發(fā)生，保證我廠電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，35kV系統(tǒng)采用了低周（也叫低頻）減載裝置。在系統(tǒng)功率缺額時，該裝置將自動斷開一部分次要負荷，恢復(fù)有功功率的平衡，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到一定值，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和重要負荷的正常工作。
110kV反向過功率解列裝置與35kV低周減載裝置統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)安全自動裝置。
2、存在的問題
2.1 米石一二線由于線路短，其距離保護和零序保護Ⅰ段幾乎沒有保護范圍，再加上接地過渡電阻的影響，高頻保護不能正常投入等問題，速動保護動作幾率很小。而米石一二線又屬于烏電網(wǎng)的終端線路，保護Ⅱ段配合時間長，不能迅速和系統(tǒng)解列。這就使得安全自動裝置發(fā)揮作用顯得尤其重要。
2.2 反向過功率解列裝置的問題
該裝置自1992年投運以來，經(jīng)歷了烏電網(wǎng)近百起事故的考驗，正確動作率只有30%，原因何在？經(jīng)過幾年的摸索，我們發(fā)現(xiàn)該裝置存在以下幾方面的問題。
2.2.1 FGJ功率測量裝置的原理與我廠的要求不符
從設(shè)備廠家提供的FGJ功率測量裝置原理圖的P。、△P形成電路圖一中我們不難看出，其功率變化量（功率突變量或事故前后輸送功率差值）△P=P。- P（其中P。為原始功率，是事故前的三相功率平均值。P為實時三項功率平均值）為一個突減量，即反映系統(tǒng)故障后甩負荷量的大小。另外，裝置只在輸送功率P大于某值出現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定問題時，經(jīng)3s延時躲過正常的系統(tǒng)波動，才投裝置于準(zhǔn)備狀態(tài)。該裝置判據(jù)適用于發(fā)電廠的主要輸電線路。當(dāng)線路故障后切除引起負荷減少或電源不足時，該裝置可進行控制電源或控制負荷。對于110kV米石聯(lián)絡(luò)線來說，當(dāng)我自備熱電廠3臺機組正常投運時，和烏電網(wǎng)交換功率基本持平。當(dāng)某一臺機組出現(xiàn)故障停運，特別是3號機停運，110kV米石聯(lián)絡(luò)線從烏電網(wǎng)大量購電，在烏電網(wǎng)米泉變側(cè)發(fā)生故障時，該控制裝置不能處于準(zhǔn)備狀態(tài)，也就不能及時動作和烏電網(wǎng)系統(tǒng)解列。
2.2.2 功率方向元件接線方式不妥
功率方向繼電器有各種不同的接線方式，其中以90°接線方式用的比較普遍。即加入繼電器的相電流與線電壓不同相，相差90°。而從圖2中我們可以看出，電壓取自Uca，電流取自C相，使裝置動作區(qū)發(fā)生了偏移了，且C相發(fā)生端部短路時，繼電器有死區(qū)。另外由于接入功率方向繼電器的電流是相電流，因此，也存在我廠從烏電網(wǎng)系統(tǒng)購電時，烏電網(wǎng)發(fā)生A相、B相接地，功率方向繼電器拒動。
2.2.3低電壓保護設(shè)計不全
從圖2中我們可以看出,電壓繼電器在A、B兩相各裝一只,接于A相的電壓繼電器動作于告警,只有接于C相的電壓繼電器在系統(tǒng)故障電壓低時延時動作于跳米石線開關(guān)。這種接線形式的最大缺點是烏電網(wǎng)發(fā)生AB兩相短路或A、B相發(fā)生單相接地這類不對稱故障時，裝置的低電壓解列拒動且?guī)У碗妷洪]鎖的過功率解列也拒動，而110kV系統(tǒng)的架空線故障絕大多數(shù)為單相接地或兩相接地短路故障。95年2月19日、96年3月2日及96年3月12日米泉變電所發(fā)生A相接地及AB相短路時，反向過功率解列屏未動作于解列，靠線路微機后備保護3秒或4秒后動作于跳線路開關(guān)，造成煉油廠、化纖廠部分裝置停車或熱電廠停機事故。
2.3 35kV低周減載屏的問題
35kV低周減載屏屬于典型設(shè)計。采用了由高精度的數(shù)字式周波繼電器、低電流閉鎖繼電器及出口中間繼電器組成的帶三個基本段系統(tǒng)裝置。高精度數(shù)字式周波繼電器本身帶有低壓閉鎖和時限閉鎖功能。低電壓閉鎖可以防止母線附近短路故障或輸入信號為零時出現(xiàn)保護的誤動作，在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，如果振蕩周期不是太長，也可以防止繼電器的不必要動作；另外在出現(xiàn)負荷反饋現(xiàn)象時，由于電壓衰減比較快，也可以防止保護誤動作。時限閉鎖是用時限來躲過電動機反饋的影響。由于高精度數(shù)字式周波繼電器具有上述優(yōu)點，因此用低電流閉鎖方式來防止負荷反饋引起保護的誤動作已無大的意義。實際上經(jīng)過對低周減載屏進行檢查，低電流閉鎖也確實沒有接線和引入電流回路?，F(xiàn)在的問題是，當(dāng)110kV系統(tǒng)短時出現(xiàn)故障或功率缺額引起頻率下降時，我廠米石線微機保護或反向過功率解列裝置還未動作于跳開線路開關(guān)時，35kV低周減載屏已先動作將一部分負荷切除，造成生產(chǎn)上不必要的損失。
3結(jié)論
我廠處于電力網(wǎng)的末端,線路后備保護動作時間設(shè)定較長,而反向過功率解列裝置和35kV低周減載屏由于存在上述問題，安全自動裝置不能保護電網(wǎng)的安全了，所以必須采取有效措施，使安全自動裝置起到保護和穩(wěn)定電力系統(tǒng)的雙重作用。
4.改進措施
為了維護我廠電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，本著烏電網(wǎng)近距離故障時，要求安全自動裝置快速可靠地動作于和烏電網(wǎng)解列，確保我廠主要生產(chǎn)裝置的安全生產(chǎn)，我們對安全自動裝置做了以下改造：
3.1在反向過功率屏的電壓回路B相加裝電壓繼電器,A相電壓繼電器去告警回路接點改接跳閘回路。低電壓定值整定為75%額定電壓，0秒動作于跳米石線開關(guān)。這樣可保證近距離電網(wǎng)發(fā)生各種短路故障而故障設(shè)備主保護拒動時，能夠快速和烏電網(wǎng)解列。
3.2加裝了三個功率方向繼電器。按90°方式接線，靈敏角-45°。這樣，在烏電網(wǎng)發(fā)生各種短路時，使解列屏動作的一個基本前提得到保障。
3.3對功率測量控制裝置進行改造。將P。、ΔP的形成電路輸入端進行調(diào)整，使ΔP變?yōu)橥辉隽?。短接裝置準(zhǔn)備時間的阻容電路,使裝置在系統(tǒng)故障時立即處于準(zhǔn)備狀態(tài),經(jīng)60毫秒開放判據(jù)回路。
3.4在35kV低周減載裝置內(nèi)，加裝米石一、二線開關(guān)跳閘閉鎖功能。只有米石一、二線開關(guān)都在斷開位置，我電力系統(tǒng)頻率低于動作值時，順序切負荷。
1999年12月7日凌晨2:47分，米石二線線路發(fā)生A相污閃，微機保護啟動判距為接地距離Ⅱ段、零序Ⅱ段，需要經(jīng)過1.9秒后才能跳閘，反向過功率裝置正確動作跳開關(guān)和烏電網(wǎng)解列，使我廠生產(chǎn)未遭受任何損失。我們相信，經(jīng)過改造完善,安全自動裝置在今后的運行中一定能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
（烏石化公司電力調(diào)度所）（中油股份有限公司）
