11 kV配電系統(tǒng)運行方式設(shè)計優(yōu)化改造探討

陳建春

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350000）

1 11 kV配電系統(tǒng)簡述

擴建電站設(shè)置有2臺5 000 kVA、電壓為15.75/11 kV的高壓廠用變壓器；其中1號高壓廠用變連接在1號機組GCB與7號主變壓器之間的主母線上，2號高壓廠用變連接在2號機組GCB與8號主變壓器之間的主母線上；11 kV配電系統(tǒng)設(shè)有2段母線和一把聯(lián)絡(luò)開關(guān)。11 kV配電母線的進線電源，分別引自2臺高壓廠用變壓器的11 kV側(cè)，其中1號高壓廠用變接入11 kV配電柜M01，2號高壓廠用變接入11 kV配電柜M11。每段11 kV母線分別與原電廠11 kV配電系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，各引入一回電源作為擴建電站11 kV配電柜的備用電源，其中1號備用電源接入高壓開關(guān)柜M04；2號備用電源接入高壓開關(guān)柜M14。兩段母線之間設(shè)有一面母聯(lián)開關(guān)柜M09。M01、M11進線柜和Ⅰ、Ⅱ母線均設(shè)有三相電壓互感器各一組，備用電源進線柜M04、M14柜分別設(shè)有單相電壓互感器各1只（安裝于B相），分別用于檢測進線及母線電壓。11kV配電系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)備自投功能（見圖1）。

圖1 11 kV配電系統(tǒng)簡圖

2 11 kV設(shè)計運行方式

11 kV配電系統(tǒng)正常運行方式如下：

（1）2臺高壓廠用變分別帶兩段母線運行，即M01-CB及M11-CB處于合位，M04-CB、M14-CB及M09-CB處于分位。

（2）在正常運行狀態(tài)時，當(dāng)Ⅰ段母線失電，Ⅱ段母線有壓時，則分M01-CB進線開關(guān)，合M09-CB聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩段母線聯(lián)絡(luò)后由2號高壓廠用變提供電源帶負(fù)荷運行。

（3）在正常運行狀態(tài)時，當(dāng)Ⅱ段母線失電，Ⅰ段母線有壓時，則分M11-CB進線開關(guān)，合M09-CB聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩段母線聯(lián)絡(luò)后由1號高壓廠用變提供電源帶負(fù)荷運行。

（4）在正常運行狀態(tài)時，當(dāng)Ⅰ、Ⅱ段母線均失電，2臺高壓廠用變進線電源均無壓時，此時判斷兩條備用電源進線均有壓（M04優(yōu)先）或只有M04備用進線有壓，則分M01-CB和M11-CB進線開關(guān)，合M04-CB進線開關(guān)和M09聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩段母線聯(lián)絡(luò)后由M04備用電源提供電源；或者，當(dāng)Ⅰ、Ⅱ段母線均失電，兩條高廠變進線電源均無壓時，此時判斷只有M14進線有壓，則分開M01-CB和M11-CB進線開關(guān)，合M14-CB進線開關(guān)和M09聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩段母線聯(lián)絡(luò)后由M14備用電源提供電源。

3 優(yōu)化改造要求

11 kV配電柜設(shè)備投運后，業(yè)主方提出要求，將兩路備用電源進線柜進行改造，M04進線柜與M14進線柜不僅要保留原備用電源進線功能，還要具備向外送電的饋線功能；因此要求優(yōu)化現(xiàn)有5臺進線開關(guān)（M01-CB；M04-CB；M09-CB；M11-CB；M14-CB）的合閘閉鎖條件[1]。

4 合閘閉鎖回路優(yōu)化方案

在原設(shè)計中，1號、2號高壓廠用變是11 kV配電系統(tǒng)最高一級電源，僅允許向其他方面送電，而不允許外部電源向高壓廠用變倒送電；現(xiàn)在兩路備用電源進線既作為備用電源進線，又作為送電饋線，因此原設(shè)計輔助接點閉鎖合閘回路完全不能滿足要求，需要變更原設(shè)計的開關(guān)合閘閉鎖回路，必須依據(jù)電壓繼電器的有壓、無壓作為判據(jù)，并結(jié)合開關(guān)的輔助接點完成現(xiàn)地合閘閉鎖功能。需要注意的是，兩段母線（PT1、PT2）的低電壓判據(jù)應(yīng)該是三相兩原件判定即Uab+Ubc。具體涉及的優(yōu)化方案如表1所示。

表1 兩方案對比

5 開關(guān)備自投優(yōu)化

M01-CB、M04-CB、M09-CB、M11-CB、M14-CB五把開關(guān)的備自投優(yōu)化。由于M04和M14既作為進線柜，又作為饋線柜，原設(shè)計中M04-CB、M14-CB的備自投邏輯將無法滿足要求必須刪除，邏輯修改為單母分段運行方式下的分段備自投；M04-CB、M14-CB優(yōu)化后為手動（現(xiàn)地或遠(yuǎn)方）合閘。具體涉及的優(yōu)化方案如下所述。

（1）在M09柜處拆除與M04柜、M14柜有關(guān)備自投的開入信號及開出信號，這樣做的話備自投的程序需要重新編寫。如果想要保留程序不變的話，也可以只是拆除下表中帶有“◆”和“●”標(biāo)志的項，但是必須將帶有“●”標(biāo)志項開入信號短接，其實就是讓M04-CB、M14-CB永不滿足備投條件（見表2）。

表2 開關(guān)開入信號及開出信號

（2）Ⅰ（Ⅱ）母線電壓判據(jù)的修改：原設(shè)計母線低電壓（PT1、PT2）只取了兩相低電壓電壓作為判據(jù)，需更改為判別三相低電壓。具體修改如下：將DY1：15與DY1：16短接；信號線由DY1：13/15引出更改為由DY1：13/18引出，將原判別Uab電壓改為判別Uab+Ubc電壓。

（3）當(dāng)在遠(yuǎn)方操作開關(guān)（合/分）時，若備自投恰好是投入狀態(tài)，則遠(yuǎn)方操作有可能不成功，甚至可能發(fā)生非同期事故。因此在遠(yuǎn)方操作開關(guān)（合/分）時，需同時給備自投裝置引入一個“閉鎖備自投”的開入信號；操作完畢需要投入備自投時，可以遠(yuǎn)方發(fā)“復(fù)位備自投”的命令復(fù)歸。這樣公用LCU需要增加2只開出繼電器，1只是與5臺斷路器合/分操作同步開出的“閉鎖備自投”，1只是單點開出的“復(fù)位備自投”，“閉鎖備自投”繼電器動作時要求能夠閉鎖“復(fù)位備自投”繼電器（見表3）。

表3 繼電器端子定義

6 備自投優(yōu)化后的運行方式及備投邏輯

優(yōu)化后M04-CB、M14-CB完全為手動（現(xiàn)地或遠(yuǎn)方）合閘。11kV正常為單母分段運行方式，即M01-CB、M11-CB各帶一段母線，兩條進線互為暗備用，采用M09-CB分段開關(guān)備自投,并具有備投自恢復(fù)功能[2]。

（1）備自投充電條件：（略）；

（2）Ⅰ母失壓自投：當(dāng)Ⅰ母無壓無流且Ⅱ母有壓時，經(jīng)延時T1后跳開M01-CB，確認(rèn)M01-CB跳開后經(jīng)整定延時T2合閘M09-CB；

（3）Ⅱ母失壓自投：當(dāng)Ⅱ母無壓無流且Ⅰ母有壓時，經(jīng)延時T1后跳開M11-CB，確認(rèn)M11-CB跳開后經(jīng)整定延時T2合閘M09-CB；

（4）自恢復(fù)功能：當(dāng)分段自投動作成功后，檢測跳開的進線已恢復(fù)供電，則啟動自恢復(fù)功能重新跳開分段開關(guān)，合上原進線開關(guān)，恢復(fù)為兩段母線獨立運行的模式。

7 計算機監(jiān)控系統(tǒng)方面

（1）優(yōu)化后M01-CB、M04-CB、M09-CB、M11-CB、M14-CB五把開關(guān)的遠(yuǎn)方操作合/分改造。在公用LCU的遠(yuǎn)方操作必需相應(yīng)的將此五把開關(guān)的遠(yuǎn)方合閘互鎖條件與現(xiàn)地互鎖保持一致，當(dāng)然LCU開入點也要作相應(yīng)的增加。

（2）同時給備自投裝置增加“閉鎖備自投”和“復(fù)位備自投” 兩個開出信號。需要增加2只開出繼電器，“閉鎖備自投”與5臺斷路器合閘、分閘開出繼電器同步開出，“復(fù)位備自投”是單點開出。“閉鎖備自投”繼電器動作時要求能夠閉鎖“復(fù)位備自投”繼電器的開出，建議使用硬接線閉鎖。

（3）報警信號的變更。優(yōu)化后報警信號要做相應(yīng)的變更，以滿足優(yōu)化后的實際情況。

8 繼電保護系統(tǒng)方面

M01、M09、M113個柜的性質(zhì)沒有任何變化，所以它們的繼電保護定值保持原整定不變。由于優(yōu)化后M04和M14既作為進線柜，又作為饋線柜，現(xiàn)有的繼電保護定值是否滿足要求需要重新分析。

（1）作為進線時，現(xiàn)有的整定值可以不用更改，因為這與原設(shè)計是一致的。

（2）作為饋線時有兩種情況：

1）一種是高負(fù)荷情況?，F(xiàn)有的整定值就是針對M04-CB、M14-CB所能承受最大故障電流而設(shè)定的，顯然負(fù)荷不能高于M04、M14斷路器的現(xiàn)有保護定值，所以在高負(fù)荷下現(xiàn)有保護定值只需保持原整定值不變即可；

2）一種是低負(fù)荷情況。若負(fù)荷小于M04、M14斷路器的現(xiàn)有的保護定值，由于用電設(shè)備的保護應(yīng)該是優(yōu)先于靠近設(shè)備的繼電保護，作為饋線柜的保護只是后備保護，故而現(xiàn)有保護定值仍舊不用更改。

9 結(jié)語

11 kV配電柜正常運行設(shè)備的優(yōu)化改造，尤其是多回路進線電源作為備用電源，必須全面考慮優(yōu)化方案對配電系統(tǒng)可能造成不同期合閘的危險性，必須在確保安全，方案可靠后進行改造，改造后對擴建電站及原電站的11 kV電源起到互為備用，保證11 kV配電系統(tǒng)更加可靠運行，改造運行四年來，設(shè)備運行良好無異常情況的發(fā)生，優(yōu)化方案得到業(yè)主及工程師的肯定，供各位技術(shù)人員借鑒參考。