1.前言
在燃气发电厂中，9F级单轴布置的联合循环机组，都是用了静态变频启动装置（SFC-Static Frequency-Converter）。在启动过程中将同步发电机作为同步电动机使用，将燃气轮机组转速由静止状态加速到自持转速以上，从而保证机组快速稳定的启动。因此，机组静态变频启动装置启动时隔离开关的控制回路都有取自主变低压侧发电机出口开关GCB及出线隔离开关的辅助回路，通过取其断路器、隔离开关及地刀的辅助接点回路发信至燃机控制器参与静态变频启动装置启动时隔离开关的操作。以下将以马来西亚凯德隆400MW级联合循环燃气电站项目的#1机组正常启动后#1静态变频启动装置IKG隔离开关无法操作的事故引申讨论其对GCB本体开关及出线隔离开关的辅助回路的问题及优化。
2.事故案例的经过及原因
马来西亚凯德隆400MW级联合循环燃气电站项目燃机机组静态启动装置如图1所示，连接至发电机出口开关GCB侧的启动隔离开关为IKG。事故经过：当地时间2022年7月1日，#1机组燃机准备正常启动，当静态变频启动装置启动后将合闸发电机出口开关GCB侧的启动隔离开关IKG，此时GE运行人员发现IKG隔离开关无法合闸，于是停止启动通知我方调试人员进行检查，在现场发电机出口开关GCB就地控制柜处将远方就地切换把手打至就地位置，操作IKG隔离开关，发现IKG隔离开关能正常操作，远方位置操作则不行，经检查燃机控制器无IKG隔离开关分闸位置反馈，隔离开关位置反馈接点取自就地隔离开关位置扩展继电器，再送至燃机控制器参与IKG隔离开关的远方操作。IKG隔离开关远方操作逻辑图如图2所示。
图1马来西亚凯德隆燃气电站项目静态变频启动装置一次接线图
图2 静态变频启动装置IKG隔离开关远方操作逻辑图
事故原因：为何IKG隔离开关无法正常远方合闸，经检查发现，静态变频启动装置启动后燃机控制器进行IKG隔离开关远方操作合闸，IKG隔离开关远方操作逻辑合闸回路逻辑之一需取自IKG隔离开关的分闸位置反馈。经检查发现此分闸位置反馈设计取自IKG隔离开关的扩展继电器辅助接点回路，而此隔离开关的扩展继电器接点没能接通，所以造成IKG隔离开关无法参与远方逻辑操作合闸。以上问题由于回路中使用到了隔离开关的扩展继电器的辅助接点，而扩展继电器拒动或烧坏会使其接点不动作，就会发生上述事故，而本次事故最终原因为现场此扩展继电器发热烧坏，所以其所有接点均不接通。就造成IKG隔离开关无法正常远方合闸的情况。图3所示为IKG隔离开关位置反馈扩展继电器图。
图3 IKG隔离开关位置反馈扩展继电器图
3.问题处理及优化
本次事故中诱因是扩展继电器发热烧坏造成扩展继电器无法正常动作，但主要问题源头是隔离开关回路上使用了扩展继电器，而扩展继电器又接入发信和远方逻辑控制回路中，所以此扩展继电器运行情况直接关系到机组的启动运行。静态变频启动装置IKG隔离开关所接入的重要回路都不应该使用扩展继电器的接点。现考虑到如下两方面不稳定因素：①机组正常运行时此扩展继电器将长时间得电动作，如继电器质量问题使得继电器线圈烧坏或其接点长期运行老化，都会使接点不通；②GCB本体开关隔离开关地刀位置反馈原先设计至燃机控制器采用了扩展继电器K17、K23、K33、K43、K53的辅助接点，但因GE燃机模块直流系统电压正负级对地因直流系统接地保护有波动，现场配置开关及刀闸位置继电器带电后发热厉害，K23继电器已坏过更换过一次，使其接点可能会造成不通现象。以上两方面不稳定因素出现任一种都会造成机组静态变频启动装置无法远方操作IKG隔离开关，对机组运行带来极大的安全隐患。
问题处理及优化：
将此静态变频启动装置IKG隔离开关的扩展继电器，直接引接静态变频启动装置IKG隔离开关本体辅助接点上。原设计IKG隔离开关辅助接点合位取自XT07:25,26，分位XT07:25,27，如图4。现将接点改取自IKG隔离开关本体辅助接点合位XT07:9,10，分位XT07:21,22，如图5。
图4 静态变频启动装置IKG隔离开关回路中原设计至燃机控制器辅助接点
图5 静态变频启动装置IKG隔离开关回路中更改直接使用隔离开关本体接点
GCB本体开关隔离开关地刀同样存在此问题，也按此方案优化。因GCB本体开关隔离开关地刀的设计为中南电力设计院与美国通用公司GE一起负责，所以在现场与中南电力设计院与美国通用公司GE设计人员、调试人员一同讨论及更改此回路。将不使用扩展继电器的接点用于隔离开关远方合闸等回路中，直接使用隔离开关的本体辅助接点，有以下优点：
1）回路简单化，各回路不再经过扩展继电器，回路简化后，稳定性增强。
2）长期带电可靠运行，使用隔离开关本体接点长期得电也不易发生老化。
3）除去扩展继电器后，不再存在继电器质量问题而引起的断路器拒动的情况。
静态变频启动装置IKG隔离开关及GCB本体开关隔离开关地刀按此方案进行优化后，原始设计GCB本体开关隔离开关地刀位置反馈至燃机控制器所取接点都取自各自断路器及隔离开关刀闸辅助接点的扩展继电器。后设计GCB本体开关隔离开关地刀位置反馈至燃机控制器所取接点采用断路器及隔离开关地刀本体辅助接点。
经过上述的处理优化方案更改，也进行多次的模拟试验及回路检查调试后。马来西亚凯德隆燃气电站项目#1机组多次启动及长时带负荷运行至今，机组运行正常，没有发现因此问题造成机组静态变频启动装置IKG隔离开关及其他隔离开关无法操作等情况出现。此静态变频启动装置IKG隔离开关二次回路更改优化得到了更安全可靠的接线及控制回路，对日后机组长期运行及机组维修都打下良好的二次回路基础。
4.结束语
由于马来西亚凯德隆燃气电站项目设计合同不采用中国标准，所以中南电力设计院设计二次回路中参考马来西亚的设计标准，会有所欠缺，马来西亚电网也没有像我国相关的继电保护及二次回路的规程规范，更缺少类似的继电保护及二次回路的反事故措施等手段来确保回路可靠性，使得其二次回路方面相对比较薄弱。上述事故中，就此静态变频启动装置IKG隔离开关使用扩展继电器用以保护跳闸等重要回路的问题，建议做如下优化：
1）将IKG隔离开关等重要回路所使用隔离开关本体接点外，如果隔离开关本体有更多备用常开接点的情况下，最好将所有回路中所需用到隔离开关接点回路的都统一引接到隔离开关的本体接点上，回路中少一个环节就多一份安全稳定。
2）燃机GCB本体开关的重要二次回路上不单指会使用到隔离开关辅助接点，还会使用到断路器的辅助接点，所以都要直接引用断路器的本体辅助接点，不能使用扩展继电器接点。
由于使用隔离开关或断路器的辅助接点接入的回路较多，其辅助接点如数量有限，需在工程开展前对隔离开关及断路器的二次回路进一步详细检查所要的辅助接点数量，对设计院及生产厂家进行要求，使隔离开关及断路器接点数量能完全满足各回路的需求，避免再次使用扩展继电器。现在我们国外工程的增多，因不同国家的电网系统差异，其所设计的二次回路都不尽相同，所以在接触工程上需更加注意不同设计院的二次回路配合问题，完善及排查问题回路，杜绝类似的事故再次发生。
参考文献
[1]《电气工程电气设计手册（二次部分）》中国电力出版社
[2]《TJK-10-W-CBP--GP14-WD-001-En-D-Secondary wiring diagram for Gas Turbine generator and transformer》中南电力设计院有限公司
