灘坑水電站廠變高壓開(kāi)關(guān)加裝FUR柜的改造分析

浙江浙能水電管理有限公司 浙江青田 323907

摘要：在發(fā)生短路故障時(shí)，熔絲能迅速熔斷，開(kāi)斷短路電流，保護(hù)電氣設(shè)備的安全。本文針對(duì)灘坑水電站廠變高壓開(kāi)關(guān)開(kāi)斷能力不足，在廠變發(fā)生短路故障時(shí)易導(dǎo)致事故擴(kuò)大的現(xiàn)狀，分析了防止電氣短路事故擴(kuò)大化的方案，提出利用熔絲的這種功能，在廠變高壓開(kāi)關(guān)高壓側(cè)加裝熔絲，并在保護(hù)監(jiān)控方面進(jìn)行相應(yīng)改造。

關(guān)鍵詞：廠變；高壓開(kāi)關(guān)；熔絲；短路電流；改造

Abstract：in the short circuit fault occurs，can quickly fuse fuse，Breaking short circuit current，to protect the safety of electrical equipment.Use this kind of function to fuse，put forward to prevent short circuit accident of electrical expansion plan，Analysis of the necessity of transformer high voltage side voltage switch with fuse in the factory，The reconstruction scheme of adding the fuse，Analysis on the protection and monitoring of changes before and after the transformation，and add to the stable operation of the equipment of great significance.

Keywords：installing fuse；necessity；change analysis

引言

廠用變壓器是水電廠中的重要設(shè)備，承擔(dān)著全廠的廠用電負(fù)荷。在正常運(yùn)行時(shí)，廠用變壓器一般與主變壓器直接或間接相連，一旦廠用變壓器發(fā)生內(nèi)部短路故障時(shí)，將產(chǎn)生比額定電流大得多的短路電流，如果不能采取有效的保護(hù)措施將事故設(shè)備隔離，那么事故將直接向主變壓器傳遞。因此，廠用變壓器能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，不僅對(duì)廠用電負(fù)荷有較大影響，也可能直接影響到主變壓器乃至全廠電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

本文以灘坑水電站為例，對(duì)廠變高壓開(kāi)關(guān)加裝FUR柜的改造進(jìn)行了分析。灘坑水電站裝有三臺(tái)單機(jī)200MW常規(guī)水電機(jī)組，采用一機(jī)一變單元接線形式，發(fā)電機(jī)出口電壓13.8KV，經(jīng)封閉母線接至主變壓器低壓側(cè)，然后升壓至220KV。每臺(tái)機(jī)組自帶一臺(tái)廠用變壓器，廠用變壓器高壓側(cè)經(jīng)廠變高壓開(kāi)關(guān)直接與主變低壓側(cè)封閉母線連接。

1設(shè)備概況

灘坑水電站3臺(tái)廠變選用的是天威保變生產(chǎn)的干式變壓器，型號(hào)為3x（DG10-630/13.8），額定容量是1890kVA，變壓比是13.8kV/10kV，廠變高壓開(kāi)關(guān)采用的是廈門(mén)ABB生產(chǎn)的型號(hào)為VD4 4012-25M的真空斷路器，額定電流為1250A，額定短路開(kāi)斷電流為25KA。在變壓器中，最常見(jiàn)的故障就是內(nèi)部的繞組對(duì)地短路、匝間短路、層間短路、以及外部端子引線單相短路和相間短路，這些故障都將產(chǎn)生很大的短路電流。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算分析，當(dāng)廠用變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，最大可能的短路電流達(dá)到104.61KA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)廠變高壓開(kāi)關(guān)的短路開(kāi)斷能力。因此，廠變高壓開(kāi)關(guān)的額定短路開(kāi)斷電流過(guò)小，不足以安全開(kāi)斷短路電流，只能作為負(fù)荷開(kāi)關(guān)使用，不能作為保護(hù)跳閘出口的開(kāi)關(guān)，因此，廠用變壓器沒(méi)有速斷保護(hù)，一旦廠用變壓器發(fā)生短路故障，會(huì)直接導(dǎo)致主變壓器后備保護(hù)啟動(dòng)，主變開(kāi)關(guān)跳閘，導(dǎo)致相應(yīng)的主變壓器和發(fā)電機(jī)異常停機(jī)，引起事故擴(kuò)大。

2改造方案對(duì)比

為限制廠用變壓器事故影響范圍，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，我們對(duì)兩種改造方案進(jìn)行了分析：一、選用額定短路開(kāi)斷電流更大的真空斷路器。因?yàn)闉┛铀娬镜亩搪冯娏髯畲罂蛇_(dá)104.61KA，國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較廣泛的13.8kV或35kV真空斷路器很難達(dá)到這個(gè)要求，如果選用其他類(lèi)型的斷路器，無(wú)疑將使整個(gè)改造工程量變大，改造成本較大，因需要在設(shè)備停電時(shí)對(duì)原有開(kāi)關(guān)柜基礎(chǔ)進(jìn)行改動(dòng)，所以工期較長(zhǎng)。二、增設(shè)可作為速斷保護(hù)的設(shè)備，即加裝熔絲，作為速斷保護(hù)設(shè)備。加裝一個(gè)熔絲柜只需要在廠變高壓開(kāi)關(guān)旁邊加裝一個(gè)FUR柜，用銅排將FUR柜與現(xiàn)有設(shè)備連接起來(lái)即可，對(duì)設(shè)備的改動(dòng)不大，改造成本較低，在不停電的情況下可以做好前期準(zhǔn)備工作，工期也較短。綜合比對(duì)兩種方案，加裝熔絲的優(yōu)勢(shì)明顯。

在現(xiàn)有設(shè)備下，在廠變高壓開(kāi)關(guān)上端頭加裝高壓FUR柜，在廠用變壓器發(fā)生故障時(shí)限流熔絲熔斷，迅速切斷故障短路電流，確保能及時(shí)將事故影響限制在廠用變壓器范圍內(nèi)。

3具體改造實(shí)施

3.1主回路的改造

電氣主回路部分的改造是在廠變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)DL與主變低壓側(cè)封閉母線之間加裝FUR柜，由原來(lái)的直接電氣連接，改造為通過(guò)熔絲再連接。FUR柜內(nèi)設(shè)備包括廠變高壓側(cè)閘刀GN、廠變高壓限流熔斷器組合保護(hù)裝置FUR。如圖1中虛線框內(nèi)所示。FUR柜安裝在原廠變高壓開(kāi)關(guān)右側(cè)，尺寸大小與廠變高壓開(kāi)關(guān)一相相同。廠變高壓熔絲與廠變高壓閘刀操作機(jī)構(gòu)安裝在前部，方便今后日常檢查維護(hù)。FUR柜進(jìn)線母排與主變低壓側(cè)封閉母線連接，出線母排與廠變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)線端連接；在廠變高壓開(kāi)關(guān)柜B相、C相柜上開(kāi)孔，安裝穿墻套管，形成完整的電氣連接。另外，與熔絲并聯(lián)安裝一非線性電阻，限制操作過(guò)電壓。

圖 1 加裝熔絲后的一次簡(jiǎn)要圖

3.2保護(hù)部分改造

廠變高壓開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)加裝FUR柜的改造，在保護(hù)上也作相應(yīng)的改動(dòng)。廠變高壓開(kāi)關(guān)、廠變高壓閘刀和廠變高壓熔絲在保護(hù)裝置上進(jìn)行了以下改動(dòng)：廠變高壓熔絲熔斷時(shí)保護(hù)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，上位機(jī)應(yīng)發(fā)出廠變高壓熔絲熔斷信號(hào)，為防止缺相運(yùn)行應(yīng)跳開(kāi)廠變高壓開(kāi)關(guān)；廠變高壓閘刀只有在廠變高壓開(kāi)關(guān)分閘狀態(tài)下才可以進(jìn)行分合閘操作；廠變高壓開(kāi)關(guān)只能在廠變高壓閘刀合閘狀態(tài)下才能合閘；廠變高壓閘刀分閘時(shí)，上位機(jī)應(yīng)發(fā)廠變高壓閘刀分位信號(hào)；廠變高壓閘刀合閘時(shí)，上位機(jī)應(yīng)發(fā)廠變高壓閘刀合位信號(hào)。

3.3控系統(tǒng)部分改造

監(jiān)控系統(tǒng)增加1、2、3號(hào)廠變高壓閘刀合位信號(hào)、廠變高壓閘刀分位信號(hào)、廠變高壓熔絲熔斷信號(hào)，“系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視圖”、“系統(tǒng)主接線圖”畫(huà)面中分別增加1、2、3號(hào)機(jī)組廠變高壓閘刀信號(hào)。組態(tài)程序中1、2、3號(hào)廠變高壓開(kāi)關(guān)合閘條件中增加廠變高壓閘刀合閘位置，實(shí)現(xiàn)廠變高壓開(kāi)關(guān)只能在廠變高壓閘刀合閘狀態(tài)下才能合閘功能。

圖 2 廠變高壓開(kāi)關(guān)改造后 右為FUR柜

4.結(jié)語(yǔ)

灘坑水電站廠變高壓開(kāi)關(guān)通過(guò)加裝FUR柜，在廠用變壓器和主變壓器低壓側(cè)之間有了一道有效的防護(hù)措施，彌補(bǔ)了設(shè)計(jì)上的缺陷。在廠用變壓器短路故障時(shí)能迅速切斷兩者之間的聯(lián)系，防止廠用變壓器內(nèi)部短路事故的擴(kuò)大化，大大降低了全廠一次設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高了機(jī)組穩(wěn)定性，同時(shí)也提高了水電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

改造完成后，經(jīng)過(guò)一系列的驗(yàn)收、試驗(yàn)合格，即投入運(yùn)行。通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行觀察，設(shè)備各方面正常，本次改造取得了良好的預(yù)期效果。

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