蒲石河抽水蓄能電站廠用電系統(tǒng)接線方式的優(yōu)化調(diào)整

蔣春鋼，何萬成

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118216）

蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧寬甸縣境內(nèi)，下水庫建在鴨綠江支流蒲石河上。設(shè)計總裝機容量為1 200 MW，安裝4臺300 MW單級、立軸、混流可逆式水泵水輪機組。首臺機組于2012年1月投入商業(yè)運行，建成之后是東北電網(wǎng)擔任調(diào)頻調(diào)峰和事故備用的重要電源點。

1 廠用電系統(tǒng)接線特點

蒲石河抽水蓄能電站廠用電系統(tǒng)接線示意圖如圖1所示。

1.1 10 kV系統(tǒng)接線方式

廠內(nèi)10 kV母線分3段，接成分段環(huán)形接線，從發(fā)變組單元引接的2個電源分別接入Ⅰ、Ⅱ段母線，兩段母線承擔全廠的廠用電負荷。外來的一路電源 (小山施工變電站)則接入Ⅲ段母線，為電站提供備用電源。同時柴油發(fā)電機也接入Ⅲ段母線，為全廠失電提供事故備用電源。3段母線兩兩之間均裝設(shè)有聯(lián)絡(luò)斷路器并配置備自投裝置。

圖1 廠用電系統(tǒng)接線示意

1.2 400 V系統(tǒng)接線方式

廠內(nèi)400 V系統(tǒng)分為公用電系統(tǒng)、自用電系統(tǒng)、照明用電系統(tǒng)和廠房外用電系統(tǒng)。

公用電系統(tǒng)設(shè)4臺公用變壓器，4臺變壓器單獨運行，各自帶1段母線運行，4段母線為兩兩聯(lián)絡(luò)環(huán)形接線；自用電系統(tǒng)設(shè)4臺自用變壓器，4臺變壓器單獨運行，各自帶1段母線運行，每段母線分別為2臺機組提供主、備用電源，4段母線為兩兩聯(lián)絡(luò)環(huán)形接線；照明系統(tǒng)及上庫壩、下庫壩等廠房外電源系統(tǒng)2段母線電源分別取自廠內(nèi)10 kVⅠ段和Ⅱ段，2段母線間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

公用電400 V系統(tǒng)、自用電400 V系統(tǒng)均配置備自投裝置。

2 廠用電系統(tǒng)運行方式

2.1 10 kV系統(tǒng)運行方式

在正常運行工況下，廠內(nèi)3段10 kV母線分段運行，由10 kVⅠ、Ⅱ段帶全部廠用電負荷，且互為工作備用；10 kVⅢ段處于充電運行狀態(tài)，做廠用電的明備用電源，失電不啟動備自投。

2.2 400 V系統(tǒng)運行方式

自用電400 VⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段正常為分段運行，互為暗備用，當其中一臺自用變壓器檢修或故障退出時，備自投動作使聯(lián)絡(luò)斷路器自動投入，從而保障自用電4段母線上機組負荷的正常工作。每臺機旁動力盤分別取自兩段自用電母線作為自己主、備用電源。例如1號機旁動力盤主用電源取自自用電Ⅰ段母線，備用電源取自自用電Ⅲ段母線，主、備用電源使用雙電源自動切換裝置進行自動切換。自用電400 VⅠ、Ⅱ段優(yōu)先互為備用，Ⅲ、Ⅳ段優(yōu)先互為備用；Ⅱ、Ⅲ段二級備用，Ⅰ、Ⅳ段二級備用。最多只能兩段聯(lián)絡(luò)運行。

公用電系統(tǒng)運行方式同自用電系統(tǒng)。公用電400 VⅠ、Ⅳ段優(yōu)先互為備用，Ⅱ、Ⅲ段優(yōu)先互為備用；Ⅰ、Ⅱ段二級備用，Ⅲ、Ⅳ段二級備用。最多只能兩段聯(lián)絡(luò)運行。

照明用電系統(tǒng)、廠房外用電系統(tǒng)正常均為分段運行，當其中1段失去電源后，備自投動作使聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動投入。

3 廠用電系統(tǒng)接線的優(yōu)化調(diào)整

3.1 機組機旁動力盤接線方式優(yōu)化調(diào)整

3.1.1 機組機旁動力盤接線分析

4臺機組機旁動力盤各有一主用、一備用電源，分別取自400 V自用電2段母線。主、備用電源使用雙電源自動切換裝置進行自動切換。但是原機旁動力盤主備用電源接線方式不是十分可靠，原機旁動力盤主備用電源引接見表1。

若10 kVⅠ段失電，且自用電400 V備自投故障，致使自用電400 VⅠ、Ⅲ段同時失電。由于1、3號機旁動力盤主、備用電源分別取自自用電400 VⅠ、Ⅲ段，因此1、3號機旁動力盤全部失電，若未能及時處理，必將造成1、3號機組事故停機。

表1 原機旁動力盤主備用電源引接

3.1.2 機組機旁動力盤接線改進方法

將1號機旁動力盤備用電源取自自用電400 VⅢ段改為自用電400 VⅡ段。其他機組也做相應(yīng)改動，改進后的機旁動力盤主備用電源引接見表2。

表2 改進后的機旁動力盤主備用電源引接

優(yōu)化后，若10 kVⅠ段失電，則同時自用電400 V備自投故障，致使自用電400 VⅠ、Ⅲ段同時失電。此時1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置可切換到自用電400 VⅡ段供電，3號機旁動力盤雙電源自動切換裝置可切換到自用電400 VⅣ段供電，避免了1、3號機組事故停機。

設(shè)計單位原先沒有考慮將1號機旁動力盤備用電源取自自用電400 VⅡ段，是由于自用電400 VⅠ段、Ⅱ段在備自投動作后聯(lián)絡(luò)運行，會造成1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置的主、備用電源為同一電源。

1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置選用ABB公司生產(chǎn)的DPT/SE（CB級）1600型，用于控制和自動切換兩路帶有機械和電氣聯(lián)鎖的低壓斷路器。在自動模式下由內(nèi)部微處理器可實現(xiàn)從接收到電壓存在與否的輸入信號至輸出對斷路器開合的執(zhí)行命令的時間延遲。通過4個延時按鈕調(diào)節(jié)可設(shè)定所需斷路器的開合延時時間，雙電源互投裝置接線見圖2。

即使1號機旁動力盤雙電源自動切換裝置的主用和備用電源為同一電源，仍可以正常運行。因為：①根據(jù)GB/T 14048.11—2002《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》，未規(guī)定自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）不能用于常用電源和備用電源為同一電源情況。②DPT/SE（CB級）1600型雙電源自動切換裝置有完善的機械和電氣聯(lián)鎖，并可以設(shè)定2個斷路器之間的分合延時，避免同時合閘。 因此，通過改變機組機旁動力盤接線，可提高特殊情況下機組運行的可靠性。

圖2 雙電源互投裝置接線

3.2 自用電400 V母線優(yōu)化設(shè)計

3.2.1 自用電400 V接線分析

4臺自用變壓器各帶自用電400 VⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，每段供1臺機組機旁動力盤主用電源，供另1臺機組備用電源。4段母線為兩兩聯(lián)絡(luò)環(huán)形接線。相鄰母線之間設(shè)有備自投裝置。

由于4臺自用變壓器高壓側(cè)分別接于10 kVⅠ、Ⅱ段，而10 kVⅠ、Ⅱ段有備自投裝置，供電可靠，因此自用電400 V系統(tǒng)可不設(shè)4段母線。

3.2.2 自用電400 V系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

取消自用電400 V 4段母線，每臺自用變直接供1臺機組機旁動力盤主用電源，供另1臺機組備用電源，改進后的自用電400 V接線見圖3。

自用電400 V系統(tǒng)接線改進前后對比見表3，由表3可以看出，改進后接線方式可節(jié)省投資38.8萬元。同時還減少了檢修維護工作量。在運行可靠性上可以滿足蒲石河電站機組穩(wěn)定運行需要。

4 結(jié)語

蒲石河抽水蓄能電站廠用電系統(tǒng)的接線方式，具備接線靈活、運行可靠的特點。但是其自用電、公用電400 V系統(tǒng)分別設(shè)置4段母線，增加了設(shè)備維護工作量，特別是在非正常方式下運行，需注意備自投能否正確動作。在蒲石河電站目前廠用電系統(tǒng)已經(jīng)安裝調(diào)試完畢情況下，機組機旁動力盤接線方式優(yōu)化調(diào)整設(shè)備變動不大，可優(yōu)先考慮。自用電400 V母線優(yōu)化設(shè)計對于新建抽水蓄能電站可提供參考。

圖3 改進后的自用電400 V接線示意

表3 自用電400 V系統(tǒng)接線改進前后對比