抽水蓄能電站廠用電備自投系統(tǒng)邏輯分析

馮建彪

（黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江 牡丹江 157000）

0 引言

某抽水蓄能電站樞紐主要包括上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開關(guān)站等工程項(xiàng)目。通常，地下廠房安裝4 臺(tái)單機(jī)容量為300 MW 的電壓等級(jí)18 kV 的可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，站內(nèi)升壓變通過兩回500 kV 4 分裂架空導(dǎo)線接入500 kV 變電站。10 kV 廠用電系統(tǒng)一般包括地下廠房10 kV 三段母線供電系統(tǒng)和地上開關(guān)站10 kV 兩段母線供電系統(tǒng)，其供電可靠性對抽水蓄能電站的廠用電穩(wěn)定運(yùn)行非常關(guān)鍵[1]。采取合理的廠用電備自投系統(tǒng)，不僅可以提供廠內(nèi)負(fù)荷供電的可靠性，而且可以保證4 臺(tái)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

1 地下廠房備自投系統(tǒng)

1.1 地下廠房廠用電接線方式

地下廠房10 kV 設(shè)置三段母線，I 段母線和Ⅱ段母線分別接引至1號(hào)高廠變和2號(hào)高廠變低壓側(cè)，Ⅲ段母線一路進(jìn)線引接至施工變電站，另一路進(jìn)線引接至10 kV 柴油發(fā)電機(jī)出口母線。地下廠房三段母線互相由母聯(lián)連接，呈現(xiàn)手拉手的環(huán)狀互為備用連接方式。

1.2 地下廠房電備自投系統(tǒng)邏輯分析

正常運(yùn)行時(shí)，10 kV 三段母線分列運(yùn)行，全廠負(fù)荷分配在三段母線上。此時(shí)，三段母線的進(jìn)線開關(guān)處于合閘位置；Ⅰ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)，Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)和Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)、Ⅲ段柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線開關(guān)均在分閘位置。當(dāng)三段母線中其中一段母線需要檢修時(shí)，在中控室廠用電控制畫面操作對應(yīng)的母線備自投按閉鎖投入按鈕，與此母線直接聯(lián)系的母聯(lián)將處于閉鎖狀態(tài)，剩余的兩段母線的母聯(lián)備自投功能仍正常，當(dāng)此母線檢修完成，可在中控室廠用電控制畫面操作對應(yīng)的母線備自投按閉鎖復(fù)歸按鈕，三段母聯(lián)備自投功能恢復(fù)正常。當(dāng)母線發(fā)生短路或接地故障時(shí)，相應(yīng)的進(jìn)線開關(guān)或母聯(lián)開關(guān)保護(hù)跳閘閉鎖備自投。

（1）當(dāng)Ⅰ段工作母線失去電源或電壓降低，備自投有兩種工作方式。

1）Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)跳開或跳閘，備投裝置自動(dòng)合Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅱ段帶Ⅰ段母線運(yùn)行（優(yōu)先）；

2）Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)跳開或跳閘，當(dāng)Ⅱ段母線不符合備自投條件時(shí)，備投裝置自動(dòng)合Ⅰ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅲ段帶I 段母線運(yùn)行。

（2）當(dāng)Ⅱ段工作母線失去電源或電壓降低，備自投有兩種工作方式。

1）Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)跳開或跳閘，備投裝置自動(dòng)合Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅰ段帶Ⅱ段供電運(yùn)行（優(yōu)先）；

2）Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)跳開或跳閘，當(dāng)Ⅰ段母線不符合備自投條件時(shí)，備投裝置自動(dòng)合Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅲ段帶Ⅱ段供電運(yùn)行。

（3）當(dāng)Ⅲ段工作母線失去電源或電壓降低，備自投有兩種工作方式。

1）Ⅲ段母線進(jìn)線開關(guān)跳開或跳閘，備投裝置自動(dòng)合Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅰ段帶Ⅲ段供電運(yùn)行（優(yōu)先）；

2）Ⅲ段母線進(jìn)線開關(guān)跳開或跳閘，當(dāng)Ⅰ段母線不符合備自投條件時(shí)，備投裝置自動(dòng)合Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅱ段帶Ⅲ段供電運(yùn)行。

（4）當(dāng)Ⅰ段、Ⅱ段母線同時(shí)失去電源或電壓降低時(shí)。

Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)、Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)分閘，備投裝置合I、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)和Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅲ段帶I 段、Ⅱ段供電運(yùn)行。

（5）當(dāng)Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線都失電時(shí)。

所有進(jìn)線開關(guān)分閘，Ⅰ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)，Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)和Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)開關(guān)分閘，同時(shí)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，然后手動(dòng)合地下廠房10 kV Ⅲ母線柴油發(fā)電機(jī)側(cè)進(jìn)線開關(guān)，由柴油發(fā)電機(jī)組向地下廠房10 kV Ⅲ母線供電，保證廠內(nèi)保安負(fù)荷的運(yùn)行。

2 開關(guān)站備自投系統(tǒng)

2.1 開關(guān)站廠用電接線方式

開關(guān)站10 kV 設(shè)置兩段母線，互為備用。開關(guān)站Ⅰ段母線一路進(jìn)線引接至地下廠房Ⅰ段母線，另一路進(jìn)線引接至35 kV 施工變電站。開關(guān)站Ⅱ段母線一路進(jìn)線引接至地下廠房Ⅱ段母線，另一路進(jìn)線引接至10 kV 柴油發(fā)電機(jī)出口母線。

2.2 開關(guān)站備自投系統(tǒng)邏輯分析

開關(guān)站高壓開關(guān)柜10 kV 母線備自投裝置的運(yùn)行方式，正常運(yùn)行可以有兩種運(yùn)行方式。

第一種運(yùn)行方式為母聯(lián)備自投運(yùn)行。Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)、Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)合閘，其余開關(guān)均在分閘位置，Ⅰ段、Ⅱ段分段運(yùn)行，外來電源、柴油發(fā)電機(jī)組備用。

（1）當(dāng)Ⅰ段母線失去電源或電壓降低，Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)跳閘，合Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，由Ⅱ段帶Ⅰ段母線運(yùn)行；

（2）當(dāng)Ⅱ段失壓或低壓時(shí)，Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)分閘，Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)合閘，由I 段帶Ⅱ段供電運(yùn)行；

（3）當(dāng)Ⅰ段和Ⅱ段同時(shí)失壓或低壓時(shí)，Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)、Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)分閘，外來電源進(jìn)線開關(guān)合閘，Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)合閘，由10 kV 外來電源帶I 段和II 段供電運(yùn)行；

（4）當(dāng)Ⅰ段、Ⅱ段和外來電源全部同時(shí)失壓或低壓時(shí)，Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)、Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)、外來電源進(jìn)線開關(guān)分閘，柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線開關(guān)合閘，Ⅰ、Ⅱ母聯(lián)開關(guān)合閘，由柴油發(fā)電機(jī)組帶Ⅰ段和Ⅱ段運(yùn)行。

第二種運(yùn)行方式為進(jìn)線備自投運(yùn)行。Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)（或Ⅱ段母線進(jìn)線開關(guān)）合閘、Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)合閘，其余開關(guān)均在分閘位置，Ⅰ段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，外來電源、柴油發(fā)電機(jī)組備用。

（1）當(dāng)開關(guān)站Ⅰ段或Ⅱ段母線失去電源或電壓降低，開關(guān)樓Ⅰ段、Ⅱ段母線同時(shí)失電，延時(shí)跳開關(guān)樓Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)、開關(guān)樓Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，確認(rèn)已跳開斷路器，先后依次延時(shí)合開關(guān)樓Ⅰ段母線施工配電盤側(cè)進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)，由外來電源帶開關(guān)樓Ⅰ段、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行；

（2）當(dāng)開關(guān)站Ⅰ段或II 段母線失去電源或電壓降低，開關(guān)樓Ⅰ段、Ⅱ段母線同時(shí)失電，兩段母線無壓無流，開關(guān)站Ⅰ段母線施工配電盤側(cè)進(jìn)線開關(guān)無壓，延時(shí)跳開開關(guān)站Ⅰ段母線進(jìn)線開關(guān)和開關(guān)樓Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開關(guān)，并檢測到母線進(jìn)線無電壓，自動(dòng)啟柴油發(fā)電機(jī)，人工合開關(guān)站Ⅱ段母線柴發(fā)側(cè)進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)，由柴油發(fā)電機(jī)帶開關(guān)站配電盤Ⅰ段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。

3 結(jié)語

抽水蓄能電站的10 kV 廠用電系統(tǒng)的接線方式，不僅考慮了運(yùn)行方式的靈活性，也保證了供電的可靠性。地下廠房和開關(guān)站的廠用電互相獨(dú)立，充分實(shí)現(xiàn)了廠用電運(yùn)行方式的快速切換以及電氣故障情況下的備自投的可靠閉鎖。