溧陽(yáng)抽水蓄能電站廠用電運(yùn)行方式淺析

何 濤，季海波，楊璐華，王 鵬

(江蘇國(guó)信溧陽(yáng)抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽(yáng)213334)

0 引 言

溧陽(yáng)抽水蓄能電站地下廠房?jī)?nèi)安裝了6臺(tái)單機(jī)容量為250 MW的混流可逆式水泵水輪電動(dòng)發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 500 MW，電站以2回500 kV線路接入500 kV天目湖變電站。廠用電系統(tǒng)對(duì)抽水蓄能電站安全運(yùn)行至關(guān)重要，溧陽(yáng)電站采用合理的接線方式和控制措施，提高了廠用電系統(tǒng)的可靠性，確保了電站設(shè)備的安全運(yùn)行。

1 廠用電系統(tǒng)介紹

1.1 廠用電電源

廠用電工作電源采用兩級(jí)降壓供電方式，即500 kV主變低壓側(cè)15.75 kV經(jīng)15.75/10.5 kV廠變降壓至10.5 kV，再經(jīng)10.5/0.4 kV廠用配電變壓器降壓至400 V，供電給全廠負(fù)荷。備用電源取自110 kV施工變10 kV營(yíng)地I線，另在開(kāi)關(guān)站設(shè)有10.5 kV柴油發(fā)電機(jī)作為保安電源，接入10.5 kV Ⅳ段備用母線。當(dāng)全廠廠用電電源全部消失時(shí)，可通過(guò)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組向10.5 kV Ⅳ段備用母線供電，以提供全廠的保安電源和機(jī)組黑啟動(dòng)電源。

1.2 廠用電接線方式

10.5 kV廠用母線接線方式(如圖1所示)采用單母線分段接線，共設(shè)4段母線，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母線為工作母線，Ⅳ段母線為備用母線。正常情況下，各母線分段運(yùn)行，并互為備用。

圖1 廠用電10.5 kV母線示意

1.3 廠用電系統(tǒng)的備自投裝置

10.5 kV母線安裝5臺(tái)由南瑞開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的PCS-9651D型備自投裝置，可實(shí)現(xiàn)各電壓等級(jí)、不同主接線方式的備用電源自投邏輯。自投方式有4種，工作母線之間的備自投裝置和工作母線與備用母線間的廠用電系統(tǒng)備自投裝置之間的優(yōu)先級(jí)通過(guò)延時(shí)來(lái)整定。

2 廠用電運(yùn)行方式分析

2.1 備自投裝置的運(yùn)行方式

10.5 kV備自投裝置共設(shè)置4種切換方式。方式一，Ⅰ段母線失壓后跳Ⅰ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)，在熱備用方式下直接合母聯(lián)開(kāi)關(guān)，冷備用方式下在合母聯(lián)開(kāi)關(guān)前還需合Ⅱ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)Ⅰ段母線失壓后由Ⅱ段母線帶Ⅰ段母線邏輯。方式二，Ⅱ段母線失壓后跳Ⅱ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)，熱備用方式下直接合母聯(lián)開(kāi)關(guān)，冷備用方式下則在合母聯(lián)開(kāi)關(guān)前還需合Ⅰ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)Ⅱ段母線失壓后由Ⅰ段母線帶Ⅱ段母線邏輯。方式三，為自恢復(fù)邏輯，在Ⅱ段母線帶Ⅰ段母線時(shí)，若Ⅰ段母線進(jìn)線恢復(fù)有壓，實(shí)現(xiàn)跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)合Ⅰ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)Ⅰ段母線自恢復(fù)邏輯。方式四，為自恢復(fù)邏輯，在Ⅰ段母線帶Ⅱ段母線時(shí)，若Ⅱ段母線進(jìn)線恢復(fù)有壓，實(shí)現(xiàn)跳母聯(lián)開(kāi)關(guān)，合Ⅱ段母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)Ⅱ段母線自恢復(fù)邏輯。

在正常情況下，備自投裝置投入熱備用功能。1號(hào)備自投裝置(用于Ⅰ、Ⅱ段母線備自投)正常運(yùn)行時(shí)，4種切換方式均投入；2號(hào)備自投裝置(用于Ⅱ、Ⅲ段母線備自投)正常運(yùn)行時(shí)，切換方式二、四投入，方式一、三退出；3號(hào)備自投裝置(用于Ⅰ、Ⅳ段母線備自投)、4號(hào)備自投裝置(用于Ⅱ、Ⅳ段母線備自投)、5號(hào)備自投裝置(用于Ⅲ、Ⅳ段母線備自投)正常運(yùn)行時(shí)，切換方式一、三投入，方式二、四退出。

2.2 廠用電工作母線的正常運(yùn)行方式

正常情況下，1號(hào)廠變帶Ⅰ段母線，2號(hào)廠變帶Ⅱ段母線，3號(hào)廠變帶Ⅲ段母線運(yùn)行，Ⅳ段母線由110 kV變電站電源開(kāi)關(guān)供電運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)備用。各級(jí)廠用電母線均為分段運(yùn)行，相應(yīng)備自投裝置投入正常運(yùn)行，各開(kāi)關(guān)控制方式均在“遠(yuǎn)方”，保證重要廠用負(fù)荷雙回路供電。

Ⅰ段母線的第一備用電源為Ⅱ段母線，第二備用電源為Ⅳ段母線；Ⅱ段母線的第一備用電源為Ⅰ段母線，第二備用電源為Ⅳ段母線；Ⅲ段母線的第一備用電源為Ⅱ段母線，第二備用電源為Ⅳ段母線；Ⅱ段母線作為Ⅰ段母線和Ⅲ段母線的第一備用電源，同時(shí)只能帶其中一段母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。工作母線由備用母線供電時(shí)，各工作母線間的備自投不投。

柴油發(fā)電機(jī)正常處于備用狀態(tài)，控制方式遠(yuǎn)方自動(dòng)，柴油機(jī)出口開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、出口隔離閘刀合上，地下廠房10.5 kV開(kāi)關(guān)室的柴油機(jī)電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)處于冷備用狀態(tài)。

2.3 工作母線一段失電情況下的運(yùn)行方式

Ⅰ段母線失電時(shí)，Ⅰ、Ⅱ段母線備自投裝置動(dòng)作跳開(kāi)1號(hào)廠變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，合上Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)，切換過(guò)程中若非保護(hù)動(dòng)作閉鎖等原因產(chǎn)生的母聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘失敗，則再經(jīng)延時(shí)合Ⅰ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；若1號(hào)廠變后備保護(hù)動(dòng)作跳閘或母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘則閉鎖Ⅰ、Ⅱ段母線備自投裝置和Ⅰ、Ⅳ段母線備自投裝置。此時(shí)應(yīng)切除相應(yīng)的備自投裝置，查明故障原因后手動(dòng)恢復(fù)廠用Ⅰ段母線運(yùn)行。

Ⅱ段母線失電時(shí)，Ⅰ、Ⅱ段母線備自投裝置動(dòng)作跳開(kāi)2號(hào)廠變低壓側(cè)開(kāi)關(guān) ，合上Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)，切換過(guò)程中若非保護(hù)動(dòng)作閉鎖等原因產(chǎn)生的母聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘失敗，則再經(jīng)延時(shí)合Ⅱ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；若2號(hào)廠變后備保護(hù)動(dòng)作跳閘或母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘則閉鎖Ⅰ、Ⅱ段母線備自投裝置和Ⅱ、Ⅳ段母線備自投裝置。此時(shí)應(yīng)切除相應(yīng)的備自投裝置，查明故障原因后手動(dòng)恢復(fù)廠用Ⅱ段母線運(yùn)行。

Ⅲ段母線失電時(shí)，Ⅱ、Ⅲ段母線備自投裝置動(dòng)作跳開(kāi)3號(hào)廠變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，合上Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)，切換過(guò)程中若非保護(hù)動(dòng)作閉鎖等原因產(chǎn)生的母聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘失敗，則再經(jīng)延時(shí)合Ⅲ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；若3號(hào)廠變后備保護(hù)動(dòng)作跳閘或母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘則閉鎖Ⅱ、Ⅲ段母線備自投裝置和Ⅲ、Ⅳ段母線備自投裝置。此時(shí)應(yīng)切除相應(yīng)的備自投裝置，查明故障原因后手動(dòng)恢復(fù)Ⅲ段母線運(yùn)行。

2.4 工作母線兩段失電情況下的運(yùn)行方式

Ⅰ、Ⅱ段母線同時(shí)失電時(shí)，Ⅰ、Ⅳ段備自投裝置經(jīng)延時(shí)合Ⅰ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；Ⅱ、Ⅳ段備自投裝置經(jīng)延時(shí)合Ⅱ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；Ⅱ、Ⅲ段母線備自投裝置閉鎖；若相應(yīng)廠變后備保護(hù)動(dòng)作跳閘或母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘則閉鎖Ⅰ、Ⅳ段母線備自投裝置或Ⅱ、Ⅳ段母線備自投裝置。此時(shí)應(yīng)切除相應(yīng)的備自投裝置，查明故障原因后手動(dòng)恢復(fù)Ⅰ、Ⅱ段母線運(yùn)行。

Ⅱ、Ⅲ段母線同時(shí)失電時(shí)，Ⅰ、Ⅱ段母線備自投裝置動(dòng)作合Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；Ⅲ、Ⅳ段備自投裝置經(jīng)延時(shí)合Ⅲ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；Ⅱ、Ⅲ段母線備自投裝置閉鎖；若相應(yīng)廠變后備保護(hù)動(dòng)作跳閘或母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘則閉鎖與本母線相關(guān)的所有備自投裝置。此時(shí)應(yīng)切除相應(yīng)的備自投裝置，查明故障原因后手動(dòng)恢復(fù)Ⅱ、Ⅲ段母線運(yùn)行。

Ⅰ、Ⅲ段母線同時(shí)失電時(shí)，Ⅰ、Ⅱ段母線備自投裝置動(dòng)作合Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；Ⅲ、Ⅳ段備自投裝置經(jīng)延時(shí)合Ⅲ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)；若相應(yīng)廠變后備保護(hù)動(dòng)作跳閘或母聯(lián)開(kāi)關(guān)保護(hù)跳閘則閉鎖與本母線相關(guān)的所有備自投裝置。此時(shí)應(yīng)切除相應(yīng)的備自投裝置，查明故障原因后手動(dòng)恢復(fù)Ⅰ、Ⅲ段母線運(yùn)行。

2.5 工作母線全部失電情況下的運(yùn)行方式

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段母線同時(shí)失電時(shí)，Ⅰ、Ⅳ段母線備自投裝置經(jīng)延時(shí)合Ⅰ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)，Ⅱ、Ⅳ段備自投裝置經(jīng)延時(shí)合Ⅱ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)，Ⅲ、Ⅳ段備自投裝置經(jīng)延時(shí)合Ⅲ、Ⅳ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)，即廠用電全部由備用電源帶。

2.6 廠用電全廠失電情況下的運(yùn)行方式

10.5 kV廠用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段母線全部失電時(shí)，應(yīng)停用各段備自投裝置，立即啟動(dòng)10.5 kV柴油發(fā)電機(jī)向Ⅳ段母線供電，保證廠用緊急負(fù)荷(照明、消防、滲漏排水泵等)及機(jī)組黑啟動(dòng)所需的交流電源。

3 結(jié) 語(yǔ)

大多數(shù)抽水蓄能電廠的廠房都分為地上和地下等幾個(gè)部分，供電區(qū)域相對(duì)分散，這也對(duì)保證廠內(nèi)供電可靠性增加了難度，而廠用電的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，直接影響了電站機(jī)組設(shè)備運(yùn)行的可靠性，所以通常在建設(shè)初期各電廠都會(huì)對(duì)廠用電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式進(jìn)行反復(fù)討論驗(yàn)證，最終落實(shí)到設(shè)計(jì)施工方案中以保證廠用電系統(tǒng)投運(yùn)后的穩(wěn)定、可靠及易維護(hù)性。溧陽(yáng)電站的廠用電運(yùn)行方式預(yù)先總體考慮了建設(shè)期施工電源的可靠配置，保證了施工期間地下洞室群內(nèi)的排水、照明及施工用電，并在投產(chǎn)后將施工電源納入廠用電系統(tǒng)作為電站的備用電源。投產(chǎn)后的10.5 kV母線的運(yùn)行方式充分考慮了各種失電及故障情況，結(jié)合備自投裝置的應(yīng)用，很大程度上保障了廠用電的供電可靠性及故障后快速恢復(fù)供電的能力。