分布式冷熱電聯(lián)供能源中心廠用電備自投邏輯設(shè)計(jì)

杜許峰，諸瞧伊

(1.上海電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200025；2. 上海電力公司浦東供電公司，上海 201206)

分布式冷熱電聯(lián)供能源中心廠用電備自投邏輯設(shè)計(jì)

杜許峰1，諸瞧伊2

(1.上海電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200025；2. 上海電力公司浦東供電公司，上海 201206)

針對常用備自投邏輯無法滿足分布式冷熱電聯(lián)供能源中心廠用電運(yùn)行要求的現(xiàn)狀，通過對雙分段支接備用廠用電接線的保護(hù)及自動(dòng)裝置配置方式、運(yùn)行方式分析，給出了一種分布式冷熱電聯(lián)供能源中心廠用電備自投邏輯設(shè)計(jì)。

分布式冷熱電聯(lián)供；能源中心；備自投；廠用電；擴(kuò)大內(nèi)橋接線；內(nèi)橋接線；雙分段接線

分布式冷熱電聯(lián)供能源中心是一種成熟的能源綜合利用技術(shù)，具有梯級(jí)利用、一次能源利用效率高、環(huán)境友好、能源供應(yīng)安全可靠等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。分布式冷熱電聯(lián)供能源中心通常按照以熱(冷)電聯(lián)供、并網(wǎng)上網(wǎng)的原則建設(shè)，由小型燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組、煙氣熱水溴化鋰機(jī)組、燃?xì)鉄崴仩t、離心式冷水機(jī)組等設(shè)備組成，具有廠用電率高、不需要第三路電源或事故保安電源、電氣設(shè)備布置空間有限的特點(diǎn)。雙分段開關(guān)母聯(lián)支接備用廠用電接線具有接線可靠性及投資經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)[1]，經(jīng)過近幾年在分布式冷熱電聯(lián)供能源中心的推廣應(yīng)用，表現(xiàn)出良好的可靠性，經(jīng)濟(jì)性，靈活性。

為了提高發(fā)電的可靠性和連續(xù)性，要求備自投裝置對分布式冷熱電聯(lián)供能源中心各種運(yùn)行方式下的線路失電、設(shè)備故障等各種故障情況進(jìn)行判斷，以盡可能保障連續(xù)性供電，減小停電損失。但是，常規(guī)的備自投邏輯(橋(分段)型接線備自投邏輯[2]和擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投邏輯[3]等)已經(jīng)無法滿足分布式冷熱電聯(lián)供能源中心接線方式的實(shí)際運(yùn)行需要，本文通過對雙分段開關(guān)母聯(lián)支接備用廠用電接線方式的保護(hù)及自動(dòng)裝置配置、運(yùn)行方式分析，給出了一種適用此接線方式的廠用電備自投邏輯設(shè)計(jì)。

1 主接線配置及運(yùn)行方式分析

1.1 一次接線簡介

分布式冷熱電聯(lián)供能源中心一般采用雙分段開關(guān)母聯(lián)支接備用廠用電接線，一次接線如圖1所示。

工作廠用變壓器分別引自電廠高壓I、II段母線。廠用備用變電源由兩臺(tái)10 kV分段開關(guān)柜間聯(lián)絡(luò)母線支接，廠用備用變低壓側(cè)跨接在兩段低壓母線上。廠用備用變、兩臺(tái)分段開關(guān)柜間的聯(lián)絡(luò)母線均使用硬導(dǎo)體。兩臺(tái)廠用工作變及備用廠用變的容量均按低壓負(fù)荷一半加預(yù)量計(jì)算。

此方案設(shè)備投資成本較小，同時(shí)工作變和備用變上級(jí)電源相對獨(dú)立，可靈活改變接線形式，廠用電負(fù)荷可以保證可靠性。

圖1 電氣主接線圖

1.2 二次保護(hù)及自動(dòng)裝置配置方式

分布式冷熱電聯(lián)供能源中心采用雙分段開關(guān)母聯(lián)支接備用廠用電接線，二次保護(hù)設(shè)置[4]：主變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)、廠用變壓器保護(hù)、出線電動(dòng)機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)(可選)；自動(dòng)裝置設(shè)置[4]：備自投裝置、自動(dòng)同期裝置。本文按不配置母線保護(hù)分析，二次原理如圖2所示。

圖2 二次原理圖

1.3 運(yùn)行方式分析

分布式冷熱電聯(lián)供能源中心采用雙分段開關(guān)母聯(lián)支接備用廠用電接線時(shí)，主要有以下幾種運(yùn)行方式：

(1)進(jìn)線L1通過101開關(guān)、100 M開關(guān)帶高壓I、II段母線，進(jìn)線L2通過201開關(guān)帶高壓III段母線，100 K開關(guān)熱備用在斷開狀態(tài)，高壓I、III段母線分別通過各自的供電設(shè)備或線路供電，進(jìn)線L1和進(jìn)線L2互為備用電源(暗備用)。高壓II段母線通過I段母線供電。

(2)進(jìn)線L2通過201開關(guān)、100 K開關(guān)帶高壓II、III段母線，進(jìn)線L1通過101開關(guān)帶高壓I段母線，100 M開關(guān)熱備用在斷開狀態(tài)，高壓I、III段母線分別通過各自的供電設(shè)備或線路供電，進(jìn)線L1和進(jìn)線L2互為備用電源(暗備用)。高壓II段母線通過高壓III段母線供電。

(3)進(jìn)線L1通過101開關(guān)、100 M開關(guān)、100 K開關(guān)帶高壓I、II、III段母線，201開關(guān)熱備用在斷開狀態(tài)，高壓I、II、III段母線均通過各自的進(jìn)線L1供電。

(4)進(jìn)線L2通過201開關(guān)、100 M開關(guān)、100 K開關(guān)帶高壓I、II、III段母線，101開關(guān)熱備用在斷開狀態(tài)，高壓I、II、III段母線均通過各自的進(jìn)線L2供電。

(5)100B開關(guān)狀態(tài)分備用變壓器熱備用合狀態(tài)和冷備用分狀態(tài)。

2 備自投功能邏輯分析

顯然,采用雙分段開關(guān)母聯(lián)支接備用廠用電接線，各電氣設(shè)備均配置了獨(dú)立保護(hù)，其備自投邏輯需求類似于擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投邏輯。但由于配置了小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，并且電氣設(shè)備斷路器配置齊全，分布式冷熱電聯(lián)供能源中心備自投邏輯功能要求更高、更靈活。

2.1 母線備自投邏輯

正常運(yùn)行時(shí)，母線分別通過各自的供電設(shè)備或線路供電。當(dāng)線路發(fā)生故障或其他原因使得某一線路開關(guān)斷開，分段開關(guān)100 M(100 K)由備自投投入，從而實(shí)現(xiàn)互為備用。本文以運(yùn)行方式(1)為例分析進(jìn)線各自投的邏輯，運(yùn)行方式(2)可以通過相似的分析得出同樣的邏輯。本邏輯由高壓備自投裝置實(shí)現(xiàn)。

充電條件：(1)高壓I、III母均有壓，進(jìn)線L2線路有壓；(2)101開關(guān)、100 M開關(guān)、201開關(guān)在合位，100 K開關(guān)在分位；(3)無閉鎖量。

放電條件：101開關(guān)分位 or 201開關(guān)分位 or 100 M開關(guān)100B開關(guān)同時(shí)合位 or 高壓I母II母同時(shí)三相無壓。

啟動(dòng)條件：

(1) 高壓I母無壓，進(jìn)線L1無流，高壓III母有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳101開關(guān)，判101開關(guān)在分位，合上100 M開關(guān)。

(2) 1號(hào)發(fā)電機(jī)有流，進(jìn)線L1無流，高壓III母有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳101開關(guān)，判101開關(guān)在分位，經(jīng)自動(dòng)同期裝置合上100 M開關(guān)。

(3) 高壓III母無壓，進(jìn)線L2無流，高壓I母有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳201開關(guān)，判201開關(guān)在分位，合上100 M開關(guān)；若判201開關(guān)在合位，則跳100 K開關(guān)，判100 K開關(guān)在分位，合上100 M開關(guān)。

(4) 1號(hào)發(fā)電機(jī)有流，進(jìn)線L2無流，高壓I母有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳201開關(guān)，判201開關(guān)在分位，合上100 M開關(guān)；若判201開關(guān)在合位，則跳100 K開關(guān)，判100 K開關(guān)在分位，經(jīng)自動(dòng)同期裝置合上100 M開關(guān)。動(dòng)作邏輯如圖3所示。

圖3 母線備自投邏輯圖

在這種分段暗備用方式中，每個(gè)工作電源的容量應(yīng)根據(jù)總負(fù)荷來考慮，否則備投要考慮減去一部分負(fù)荷。

若配置母線保護(hù)，則當(dāng)II母線保護(hù)動(dòng)作，I母有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳201開關(guān)，判201開關(guān)在分位，合上100 M開關(guān)；若判201開關(guān)在合位，則跳100 K開關(guān)，判100 K開關(guān)在分位，合上100 M開關(guān)。本文不展開分析。

2.2 進(jìn)線備自投邏輯

正常運(yùn)行時(shí)，工作線路同時(shí)帶兩段母線運(yùn)行，另一條進(jìn)線處于明備用狀態(tài)。當(dāng)工作線路失電，其斷路器處于合位，在備用線路有壓、分段開關(guān)合位情況下，跳開工作線路，經(jīng)延時(shí)合備用線路。本文以運(yùn)行方式(3)為例分析進(jìn)線各自投的邏輯，運(yùn)行方式(4)可以通過相似的分析得出同樣的邏輯。本邏輯由高壓備自投裝置實(shí)現(xiàn)。

由運(yùn)行方式(3)，可以得出進(jìn)線各自投201開關(guān)的充電條件為：(1)高壓I、III母均有壓，進(jìn)線L1線路有壓；(2)101開關(guān)、100 M開關(guān)、100 K開關(guān)在合位，201開關(guān)在分位；(3)無閉鎖量。

放電條件：101開關(guān)分位 or 100 M開關(guān)分位 or 100B開關(guān)分位 or 201開關(guān)合位 or 進(jìn)線L1線路無壓。

起動(dòng)條件：

(1)高壓I母無壓，進(jìn)線L1無流，高壓III母無壓，進(jìn)線L2有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳101開關(guān)，判101開關(guān)在分位，合上201開關(guān)。

(2)發(fā)電機(jī)有流，進(jìn)線L1無流，進(jìn)線L1無壓，進(jìn)線L2有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳101開關(guān)，判101開關(guān)在分位，經(jīng)自動(dòng)同期裝置合上201開關(guān)。

(3)高壓III母無壓，進(jìn)線L2無流，高壓I母無壓，進(jìn)線L1有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳201開關(guān)，判201開關(guān)在分位，合上101開關(guān)。

(4)發(fā)電機(jī)有流，進(jìn)線L2無流，進(jìn)線L2無壓，進(jìn)線L1有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作跳201開關(guān)，判201開關(guān)在分位，經(jīng)自動(dòng)同期裝置合上101開關(guān)。動(dòng)作邏輯如圖4所示。

圖4 進(jìn)線備自投邏輯圖

2.3 備變進(jìn)線均衡邏輯

方式(1)中，當(dāng)備用變通過100 M開關(guān)接入I端母線時(shí)，若2號(hào)廠用變故障，低壓備自投裝置動(dòng)作，投入備用變壓器，但此時(shí)1號(hào)廠用變和備用變都由I端母線供電，造成負(fù)荷不均衡。本邏輯由低壓備自投裝置II實(shí)現(xiàn)。

充電條件：高壓I母有壓，高壓III母有壓，低壓II段有壓，21開關(guān)有流。

放電條件：22開關(guān)合位 or 21開關(guān)分位 or I母II母同時(shí)三相無壓

啟動(dòng)條件：高壓I母有壓，高壓III母有壓，低壓II段無壓，22開關(guān)無流。當(dāng)備用變壓器處于熱備用狀態(tài)時(shí)，分100 M開關(guān)，分21開關(guān)，合100 K開關(guān)，延時(shí)合22開關(guān)；當(dāng)備用變壓器處于冷備用狀態(tài)時(shí)，分100 M開關(guān)，分21開關(guān)，合100 K開關(guān)，合100 B開關(guān)，延時(shí)合22開關(guān)。

2.4 其他功能

(1)過負(fù)荷聯(lián)切

為防止備用電源由于負(fù)荷較大引起過負(fù)荷，備自投裝置一般具有過負(fù)荷聯(lián)切功能[5]。

過負(fù)荷聯(lián)切功能有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一是在備用電源投入前先切除部分負(fù)荷，從而保證備用電源投入后不會(huì)發(fā)生過負(fù)荷。另一種方式是備用電源投入后，由備自投自動(dòng)檢測備用電源的負(fù)荷情況，當(dāng)檢測到過負(fù)荷后，可分兩輪切除部分負(fù)荷線路。

(2)合閘后加速保護(hù)

備自投裝置一般配置了獨(dú)立的合閘后加速保護(hù)，包括手合于故障加速跳、備投動(dòng)作合閘于故障加速跳[6]。

(3)與相關(guān)保護(hù)的配合

備自投應(yīng)與相關(guān)保護(hù)配合，當(dāng)相關(guān)保護(hù)動(dòng)作后，給備自投裝置一個(gè)外部閉鎖開入信號(hào)，對其進(jìn)行閉鎖。

3 結(jié)語

備自投的動(dòng)作邏輯必須與電氣主接線相適應(yīng)，備自投裝置還需與保護(hù)動(dòng)作時(shí)間配合，當(dāng)運(yùn)行方式改變時(shí)，注意備自投裝置是否需要相應(yīng)改變

等等。針對常用備自投邏輯無法滿足分布式冷熱電聯(lián)供能源中心廠用電運(yùn)行要求的現(xiàn)狀，本文通過對雙分段開關(guān)母聯(lián)支接備用廠用電接線的保護(hù)及自動(dòng)裝置配置方式、運(yùn)行方式分析，給出了一種分布式冷熱電聯(lián)供能源中心廠用電備自投邏輯設(shè)計(jì)。通過實(shí)踐積累備自投的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并對其不斷加以修正改進(jìn)，才能達(dá)到并保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的目的。本文對類似分布式工程的自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

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(本文編輯：嚴(yán) 加)

Optimizing Design of Auxiliary Power Supply in Distributed Cogeneration Energy Center

DU Xu-feng1, ZU Qiao-yi2

(1．Shanghai Electeic Power Design Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200025，China； 2．Pudong Power Supply Company, SMEPC，Shanghai 201206，China)

Considering that the conventional automatic input switching logic can not meet the requirements of auxiliary power operation in the distributed combined cooling heating and power (CCHP) centers, this paper analyzes the protection and automatic device configuration mode and operation mode of the double segmented wiring with spare auxiliary power, and presents the automatic logic design for the CCHP Energy Center．

distributed combined cooling heating and power (CCHP)；Energy Center；automatic switchover; auxiliary power；enlarging internal bridge wiring；internal bridge wiring；double segmented wiring

10.11973/dlyny201606027

杜許峰(1984)，男，工程師，碩士，從事變電站及發(fā)電廠電氣一次、電氣二次、熱工設(shè)計(jì)及分布式發(fā)電技術(shù)研究。

TM726.1

B

2095-1256(2016)06-0786-04

2016-10-18