小灣水電廠備自投裝置在4路電源3段母線上的應(yīng)用

鄭智燊，紀(jì)正堂（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠，云南　大理 675702）

小灣水電廠備自投裝置在4路電源3段母線上的應(yīng)用

鄭智燊，紀(jì)正堂
（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠，云南大理 675702）

小灣水電廠廠用電接線方式復(fù)雜，典型的兩段母線備自投方式不能完全滿足各種接線方式下的供電可靠性要求，針對(duì)備自投控制邏輯要滿足5種供電方式快速切換的要求，小灣水電廠設(shè)計(jì)的多段母線備自投方式能夠滿足4路電源3段母線接線方式下備用電源的可靠性、靈活性、安全性、智能化、自動(dòng)化要求，提高了供電可靠性，保證了電能質(zhì)量，減輕了電氣倒閘操作勞動(dòng)強(qiáng)度。

備自投裝置；廠用電；控制邏輯；小灣水電站

發(fā)電廠廠用電中斷，將會(huì)造成機(jī)組被迫停運(yùn)，甚至可能造成整個(gè)發(fā)電廠停電，后果十分嚴(yán)重。因此發(fā)電廠設(shè)置有備用電源自動(dòng)投入裝置（BZT），簡稱備自投裝置，它是保證廠用電可靠供電的重要設(shè)備。正確、靈活運(yùn)用備用電源自投裝置，可以提高發(fā)電廠廠用電供電可靠性，保證設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

1　小灣水電站廠用電接線情況

小灣水電站裝設(shè)6臺(tái)單機(jī)容量為700 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，其10 kV廠用電共10段。10 kV 1～6段分布在地下廠房各機(jī)組段，采用單機(jī)單母線分段連接方式，形成1個(gè)大組（1～3段為一組，4～6段為一組）。10 kV 7～10段分布在右岸壩肩，其中7、8段為外來備用電源或柴油發(fā)電機(jī)電源接入點(diǎn)，正常情況下由地區(qū)變電站供電，分段空載運(yùn)行；9、10段為壩區(qū)電源，正常情況下由地下廠房1、4段分別供電。廠用電接線如圖1所示。

10 kV廠用電1～6段共有5種供電方式：①運(yùn)行機(jī)組供電，指機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)組自發(fā)電通過高廠變供至該機(jī)組對(duì)應(yīng)10 kV段；②系統(tǒng)供電，指機(jī)組處于停運(yùn)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)主變?nèi)栽谶\(yùn)行時(shí)，由500 kV系統(tǒng)經(jīng)主變和高廠變倒送電，供電至對(duì)應(yīng)10 kV段；③相鄰段供電，指本段母線進(jìn)線斷路器斷開時(shí)，本段10 kV廠用電與相鄰段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，由相鄰段供電；④外來備用電源供電，指在機(jī)組、500 kV系統(tǒng)和相鄰段均無電的情況下，由10 kV 7、8段外來備用電源供電至地下廠房10 kV 1～6段；⑤柴油發(fā)電機(jī)供電，指柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急備用電源，在全廠失電且外來電源停電情況下使用，經(jīng)10 kV 7、8段供電至地下廠房10 kV 1～6段。

圖1　廠用電接線示意

針對(duì)母線段數(shù)較多且存在外來備用電源的廠用電接線方式，使用傳統(tǒng)的兩段母線備自投方式不能滿足供電可靠性要求。備自投控制邏輯要滿足上述5種供電方式快速切換的要求，為此需設(shè)計(jì)一種多段母線備自投的方式。

2　4路電源3段母線備自投控制方式設(shè)計(jì)思路

小灣水電廠廠用電4路電源3段母線備自投控制方式設(shè)計(jì)思路：

（1）對(duì)于有外來備用電源的發(fā)電廠，當(dāng)廠內(nèi)電源故障，需要用外來備用電源為廠用電設(shè)備供電時(shí)，外來備用電源應(yīng)能快速供電至廠用電各段母線上，為此廠用電母線應(yīng)以外來備用電源為中心分布。對(duì)存在多路外來電源的電廠，宜根據(jù)外來備用電源的數(shù)量對(duì)廠用電母線進(jìn)行分組，每組廠用電母線均以相對(duì)應(yīng)的外來備用電源為中心分布。根據(jù)上述原則，小灣水電站地下廠房共有6段母線及兩路外來備用電源，故分成兩組（本文以1～3段這一組為例進(jìn)行論述）。每個(gè)分組中的每段母線都有各自的進(jìn)線電源（由運(yùn)行機(jī)組供電或系統(tǒng)供電），每個(gè)分組中含有3路進(jìn)線電源和1路外來備用電源，因此稱其為4路電源3段母線。每個(gè)組都是相對(duì)獨(dú)立的，因此每組配置一個(gè)備自投裝置，實(shí)現(xiàn)本組4路電源3段母線相互備用。

（2）備自投控制邏輯要滿足前面提到的5種供電方式快速切換的要求。供電方式①和②由機(jī)組運(yùn)行方式控制，機(jī)組發(fā)電時(shí)由機(jī)組供電，機(jī)組停運(yùn)時(shí)由系統(tǒng)供電，無需備自投裝置干預(yù)。當(dāng)本段母線進(jìn)線斷路器斷開時(shí)，供電方式①和供電方式②都將失效，這時(shí)就需要備自投裝置切換到供電方式③，由相鄰段供電運(yùn)行。當(dāng)廠內(nèi)電源全部消失，供電方式①、②和③全部失效時(shí)，這時(shí)就需要備自投裝置切換到供電方式④或供電方式⑤，由外來備用電源供電或柴油發(fā)電機(jī)供電。

（3）每一電源均能供電至全部廠用電設(shè)備。1～3段這一組共4路電源，備自投裝置應(yīng)使任一電源能對(duì)1～3段母線實(shí)行自動(dòng)投入。

（4）應(yīng)能識(shí)別不同運(yùn)行方式。1～3段母線可以有4種不同運(yùn)行方式，分別為：1、2、3段分段運(yùn)行；1、2段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，3段單獨(dú)分段運(yùn)行；2、3段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，1段單獨(dú)分段運(yùn)行；1、2、3段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。備自投裝置應(yīng)能識(shí)別不同的運(yùn)行方式，并制定不同的控制策略。

（5）應(yīng)保證工作電源和設(shè)備斷開后，才投入備用電源。備自投裝置應(yīng)保證只動(dòng)作一次。備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間以使負(fù)荷停電時(shí)間盡可能短為原則。

（6）若電力系統(tǒng)內(nèi)部故障使工作電源和備用電源同時(shí)消失時(shí)，備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作。

（7）當(dāng)一個(gè)備用電源作為幾個(gè)工作電源的備用時(shí)，如備用電源已代替一個(gè)工作電源后，另一個(gè)工作電源又?jǐn)嚅_，備自投裝置應(yīng)動(dòng)作。

3　4路電源3段母線備自投裝置控制邏輯

3.14路電源3段母線備自投裝置控制邏輯

為滿足失電時(shí)快速、靈活切換供電方式，備自投裝置設(shè)置5種控制邏輯：邏輯1為1段失電時(shí)，2段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)向1段供電；邏輯2為2段失電時(shí)，1段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)向2段供電；邏輯3為2段失電時(shí)，3段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)向2段供電；邏輯4為3段失電時(shí)，2段通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)向3段供電；邏輯5為2段失電時(shí)，外來備用電源通過備用進(jìn)線開關(guān)向2段供電。邏輯2和邏輯3采集聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置，以識(shí)別不同運(yùn)行方式，采取不同的控制策略。邏輯1至邏輯5均檢測失電母線相應(yīng)進(jìn)線斷路器斷開后，才動(dòng)作將備用電源投入。

邏輯1至邏輯5的具體控制策略如下：

（1）邏輯1動(dòng)作過程為1段無電壓且其進(jìn)線開關(guān)無電流，2段有電壓則起動(dòng)，經(jīng)“邏輯1跳閘延時(shí)”跳1段進(jìn)線開關(guān)；確認(rèn)1段進(jìn)線開關(guān)跳開，且1段無電壓，經(jīng)“分段1合閘延時(shí)”合1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

（2）邏輯2動(dòng)作過程為1段有電壓，2段無電壓且其進(jìn)線開關(guān)無電流，（若2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還加判3段無電壓且其進(jìn)線開關(guān)無電流）則起動(dòng)，經(jīng)“邏輯2跳閘延時(shí)”跳2段進(jìn)線開關(guān)（若2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還跳3段進(jìn)線開關(guān)）。確認(rèn)2段進(jìn)線開關(guān)跳開后（若2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還加判3段進(jìn)線跳開），且2段無電壓（若2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還加判3段無壓），經(jīng)“分段1合閘延時(shí)”合1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

（3）邏輯3動(dòng)作過程為2段無電壓且其進(jìn)線開關(guān)無電流（若1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還加判1段無電壓且其進(jìn)線開關(guān)無電流），3段有電壓，則起動(dòng)，經(jīng)“邏輯3跳閘延時(shí)”跳2段進(jìn)線開關(guān)（若1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還跳1段進(jìn)線開關(guān)）。確認(rèn)2段進(jìn)線開關(guān)跳開后（若1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還加判1段進(jìn)線開關(guān)跳開），且2段無電壓（若1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位還加判1段無電壓），經(jīng)“分段2合閘延時(shí)”合2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

（4）邏輯4動(dòng)作過程為3段無電壓且其進(jìn)線開關(guān)無電流，2段有電壓則起動(dòng)，經(jīng)“邏輯4跳閘延時(shí)”跳3段進(jìn)線開關(guān)。確認(rèn)3段進(jìn)線開關(guān)跳開后，且3段無電壓，經(jīng)“分段2合閘延時(shí)”合2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

（5）邏輯5動(dòng)作過程為1、2、3段均無電壓，1、2、3段進(jìn)線開關(guān)均無電流，外來備用電源有電壓則起動(dòng)，經(jīng)“邏輯5跳閘延時(shí)”跳1、2、3段進(jìn)線開關(guān)。確認(rèn)1、2、3段進(jìn)線開關(guān)跳開后，且1、2、3段無電壓，經(jīng)“外部開關(guān)合閘延時(shí)”合外來備用電源進(jìn)線開關(guān)。

2段位于中心位置，2段失電時(shí)1、3段、外來備用電源均可向其提供備用，需要設(shè)定向2段提供備用電源的優(yōu)先級(jí)順序。為此備自投裝置設(shè)置“內(nèi)部優(yōu)先/外部優(yōu)先”切換把手。切換把手在不同位置，5種控制邏輯動(dòng)作順序有所不同，“分段1合閘延時(shí)”、“分段2合閘延時(shí)”、“外部開關(guān)合閘延時(shí)”整定值也不相同。當(dāng)切換把手在內(nèi)部優(yōu)先位置時(shí)，如果2段失電，首先由1段提供備用電源，合閘不成功則由3段提供備用電源，若再次合閘不成功，則由外來備用電源提供備用電源。當(dāng)切換把手在外部優(yōu)先位置時(shí)。如果2段失電，首先由外來備用電源提供備用電源，合閘不成功則由1段提供備用電源，若再次合閘不成功，由3段提供備用電源。

3.2備自投裝置充放電邏輯

為保證備自投裝置只動(dòng)作一次，并保證工作電源和備用電源同時(shí)消失時(shí)備自投裝置不動(dòng)作，備自投裝置設(shè)置充放電邏輯。充電條件滿足延時(shí)10 s充電燈點(diǎn)亮。

3.2.1充電邏輯

邏輯1、2充電條件為：1、2段均有電壓，且1段進(jìn)線開關(guān)在合位，同時(shí)1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在分位；邏輯3、4充電條件為：2、3段均有電壓，且3段進(jìn)線開關(guān)在合位，同時(shí)2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在分位；邏輯5充電條件為：2段母線和外來備用電源有電壓，且1段進(jìn)線開關(guān)、2段進(jìn)線開關(guān)、3段進(jìn)線開關(guān)至少有一個(gè)在合位，同時(shí)外來備用電源進(jìn)線開關(guān)在分位。

3.2.2放電邏輯

邏輯1放電條件為：①1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位；②2段不滿足有壓條件，延時(shí)15 s；③外部開入“閉鎖分段1自投”或“自投總閉鎖”閉鎖信號(hào)；④1段進(jìn)線開關(guān)的TWJ異常；⑤1段進(jìn)線開關(guān)拒跳，1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)拒合；⑥整定控制字或軟壓板不允許邏輯1投入。上述任一條件滿足，邏輯1放電。

邏輯2放電條件為：①1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位；②1段不滿足有壓條件，延時(shí)15S；③外部開入“閉鎖分段1自投”或“自投總閉鎖”閉鎖信號(hào)；④2段進(jìn)線開關(guān)的TWJ異常；⑤2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位時(shí)，3段進(jìn)線開關(guān)的TWJ異常；⑥2段進(jìn)線開關(guān)拒跳，1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)拒合；⑦2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位時(shí)，3段進(jìn)線開關(guān)拒跳；⑧整定控制字或軟壓板不允許邏輯2投入。上述任一條件滿足，邏輯2放電。

邏輯3放電條件為：①2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位；②3段不滿足有壓條件，延時(shí)15 s；③外部開入“閉鎖分段1自投”或“自投總閉鎖”閉鎖信號(hào)；④2段進(jìn)線開關(guān)的TWJ異常；⑤1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位時(shí)，1段進(jìn)線開關(guān)的TWJ異常；⑥2段進(jìn)線開關(guān)拒跳，2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)拒合；⑦1、2段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位時(shí)，1段進(jìn)線開關(guān)拒跳；⑧整定控制字或軟壓板不允許邏輯3投入。上述任一條件滿

足，邏輯3放電。

邏輯4放電條件為：①2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在合位；②2段不滿足有壓條件，延時(shí)15 s；③外部開入“閉鎖分段1自投”或“自投總閉鎖”閉鎖信號(hào)；④3段進(jìn)線開關(guān)的TWJ異常；⑤3段進(jìn)線開關(guān)拒跳，2、3段聯(lián)絡(luò)開關(guān)拒合；⑥整定控制字或軟壓板不允許邏輯4投入。上述任一條件滿足，邏輯4放電。

邏輯5放電條件為：①備用電源進(jìn)線開關(guān)在合位；②備用電源不滿足有電壓條件，延時(shí)15 s；③外部開入“閉鎖分段1自投”或“自投總閉鎖”閉鎖信號(hào)；④1段、2段或3段進(jìn)線開關(guān)的TWJ異常；⑤1、2段或3段進(jìn)線開關(guān)拒跳；⑥整定控制字或軟壓板不允許邏輯5投入。上述任一條件滿足，邏輯5放電。

4　結(jié)語

電力系統(tǒng)中備用電源自投的正確、可靠動(dòng)作，不僅要遵守備用電源自投保護(hù)整定原則，還需靈活結(jié)合一次系統(tǒng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)切合實(shí)際的備自投邏輯。本文介紹的備自投控制邏輯，能夠滿足4路電源3段母線接線方式下備用電源的可靠性、靈活性、安全性、智能化、自動(dòng)化要求，提高了供電可靠性，保證了電能質(zhì)量，減輕了電氣倒閘操作勞動(dòng)強(qiáng)度，可為其他電站工程備自投系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考。

［1］阮愛民，李民，湯大海.保護(hù)閉鎖備自投的運(yùn)用［J］.江蘇電機(jī)工程，2003，22（4）：41-42.

［2］RCS—9000系列C型保護(hù)測控裝置技術(shù)和使用說明書-備用電源自投部分［R］.南京：南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司，2010.

［3］DL/T 526—2002靜態(tài)備用電源自動(dòng)投入裝置技術(shù)條件［S］.

［4］劉麗芳，殷麗.水電站10 kV母線段備自投設(shè)計(jì)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2008，28（2）：116-118.

（責(zé)任編輯高瑜）

Application of Automatic Switching Devices on Auxiliary Bus with Three Segments and Four Power Sources in Xiaowan Hydropower Plant

ZHENG Zhishen，JI Zhengtang
（Huaneng Hydro Lancang Xiaowan Hydropower Plant，Dali 675702，Yunnan，China）

The wiring of auxiliary power system in Xiaowan Hydropower Plant is complex，so the automatic switching mode of a typical two buses cannot fully meet the reliability requirements of power supply under various wiring mode.For meeting the requirements of fast switching between five power-supply modes for the automatic switching logic，the design of automatic switching mode of Xiaowan Hydropower Plant can meet the requirements on reliability，flexibility，security，intelligence and automation for the three-segment and four power-sources bus.The automatic switching mode improves power supply reliability，ensures power quality and reduces labor intensity of switching operation.

automatic switching device；auxiliary power；control logic；Xiaowan Hydropower Station

TM762（274）

A

0559-9342（2015）10-0051-03

2015-07-22

鄭智燊（1984—），男，福建閩侯人，工程師，從事水電廠繼電保護(hù)及自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作.