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        瀑布溝水電站廠用電系統(tǒng)分析

        2014-09-05 05:36:31劉芬香
        黑龍江水利科技 2014年12期
        關(guān)鍵詞:廠用廠用電瀑布

        劉 鶴,劉芬香

        (國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠,四川 漢源 625304)

        瀑布溝水電站廠用電系統(tǒng)分析

        劉 鶴,劉芬香

        (國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠,四川 漢源 625304)

        文章瀑布溝水電站共裝設(shè)6臺600MW的混流式水輪發(fā)電機組,在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻及事故備用功能,枯水期擔(dān)負(fù)峰腰荷,豐水期主要擔(dān)負(fù)基荷和部分腰荷,是四川電力系統(tǒng)中的骨干電站之一。介紹了瀑布溝水電站廠用電系統(tǒng)的接線特點和運行方式,結(jié)合廠用電系統(tǒng)實際運行情況分析了廠用電系統(tǒng)在異常情況下的供電可靠性和存在的安全隱患,并對安全隱患提出了改進(jìn)的建議。

        瀑布溝;廠用電;運行方式;可靠性

        0 引 言

        瀑布溝水電站共裝設(shè)6臺600MW的混流式水輪發(fā)電機組,在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻及事故備用功能,枯水期擔(dān)負(fù)峰腰荷,豐水期主要擔(dān)負(fù)基荷和部分腰荷,是四川電力系統(tǒng)中的骨干電站之一。電站由地下主廠房、地面副廠房和大壩進(jìn)水口及防汛設(shè)施3部分構(gòu)成[1]。

        鑒于瀑布溝水電站在四川電網(wǎng)的重要性,廠用電系統(tǒng)必須確保電站設(shè)備的可靠供電。電站6臺機組均采用單元接線方式,即每臺機出口均裝有機組出口斷路器和主變壓器,主廠用電變壓器由每臺主變壓器的低壓側(cè)接入,共6臺20 kV廠用變壓器向廠用系統(tǒng)供電,作為廠用系統(tǒng)的主用電源,并從瀑布溝施工變電站接入三路電源作為備用電源。此外設(shè)計柴油發(fā)電機組作為機組黑啟動及防汛備用電源,保證電站廠用電系統(tǒng)較高的運行可靠性。

        1 廠用電系統(tǒng)接線方式

        瀑布溝水電站廠用電系統(tǒng)分為10 kV、6 kV及400 V3個電壓等級,10 kV、6 kV系統(tǒng)為中性點不接地的小電流接地系統(tǒng),400 V廠用電系統(tǒng)為中性點直接接地的大電流接地系統(tǒng)[2]。廠用電系統(tǒng)分為地下廠房廠用電系統(tǒng)(見圖1)和地面副廠房廠用電系統(tǒng)(見圖2)。地下廠房廠用電系統(tǒng)主要為廠內(nèi)機組、主變等主輔設(shè)備和地下廠房內(nèi)公用設(shè)備的供電,地面副廠房廠用電系統(tǒng)主要為地面副廠房公用設(shè)備、GIS出線設(shè)備、庫區(qū)防汛設(shè)施及機組工作閘門供電。

        圖一 地下廠房廠用電系統(tǒng)

        圖2 地面副廠房廠用電系統(tǒng)

        1.1 廠用系統(tǒng)電源

        10kV系統(tǒng)每段母線上均設(shè)計有3個電源點:1CB~6CB分別作為10 kVⅠ~Ⅵ 段母線的主用電源,并通過Ⅱ段和Ⅶ段、Ⅴ段和Ⅷ段之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)向地面副廠房廠用系統(tǒng)Ⅶ、Ⅷ段母線供電;通過相鄰母線之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)、施工變電站備用電源和柴油發(fā)電機來作為各段母線備用電源,見表1。

        表1 廠用系統(tǒng)母線電源分布表

        從廠用電電源分布可以看出,廠內(nèi)10 kVⅠ~Ⅷ每段母線均有兩個備用電源,當(dāng)10kV任意一段母線失去電源時,優(yōu)先考慮組內(nèi)兩段母線聯(lián)絡(luò)運行的方式,當(dāng)10kV廠用電不滿足組內(nèi)互為備用或停電,考慮組間聯(lián)絡(luò)運行或用外來電源供電。例如:10 kVⅠ段母線正常運行時由1CB通過Ⅰ段進(jìn)線開關(guān)供電,當(dāng)Ⅰ段進(jìn)線開關(guān)跳閘后,若Ⅰ段相鄰的Ⅱ段在標(biāo)準(zhǔn)運行方式(即單母運行方式),則合上Ⅰ、Ⅱ段間聯(lián)絡(luò)開關(guān)由Ⅱ段母線作為第一備用電源供電,否則則有外來電源作為第二備用電源供電。各備用電源按照優(yōu)先權(quán)的不同,在電氣回路上設(shè)計閉鎖回路,保證無論在何種工況下,只能有一路電源投入。

        1.2 10kV系統(tǒng)

        全站10kV系統(tǒng)共有8段母線,見圖3。由6臺主廠用變壓器1CB~6CB通過進(jìn)線開關(guān)分別送電至10kV第Ⅰ段至第Ⅵ段母線,作為10kV廠用系統(tǒng)的主用電源;從施工變電站引入的三路備用電源分別接至Ⅰ段、Ⅵ段及Ⅷ段母線,柴油發(fā)電機作為機組黑啟動和防汛電源接至第Ⅶ段母線。10kV各段母線配電裝置按照集中布置原則設(shè)計,分為3組,即10kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段,10kVⅣ、Ⅴ、Ⅵ段和10kV Ⅶ、Ⅷ段分別為一組。Ⅰ~Ⅲ段配電裝置布置在地下廠房安裝間下10kV配電室,Ⅳ~Ⅵ段配電裝置布置在地下副廠房10kV配電室,Ⅲ段與Ⅳ段之間通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接,Ⅶ、Ⅷ段配電裝置布置在地面副廠房10kV配電室內(nèi)。

        圖3 10kV廠用系統(tǒng)接線方式

        1.3 6kV系統(tǒng)

        瀑布溝水電站設(shè)計6 kV電壓等級用于全站檢修排水系統(tǒng)和滲漏排水系統(tǒng)供電。6 kV母線有2段(見圖4),分布由10 kVⅠ段和Ⅵ段供電,通過兩臺干式變壓器降壓至6 kV帶兩段6 kV母線運行。兩段6kV母線之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān),通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)實現(xiàn)互為備用,保證檢修、滲漏排水系統(tǒng)供電可靠性。

        圖4 6kV廠用系統(tǒng)接線

        1.4 400V系統(tǒng)

        400 V系統(tǒng)主要包括機組自用電、公用電、照明電、機組進(jìn)水口、泄洪洞、泄洪道、壩體泵房、水廠及尼日河首部配電系統(tǒng)等負(fù)荷。各400 V系統(tǒng)均有兩段母線,每段母線均通過干式變由10 kV不同段母線供電,兩段母線之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān),互為備用,保證供電可靠性。

        2 廠用電系統(tǒng)運行方式

        2.1 10kV系統(tǒng)運行方式

        在正常運行工況下,主廠用變壓器1CB~6CB分別帶10kVⅠ~Ⅵ段,各段分段運行,備用電源自動投入裝置退出運行,母聯(lián)開關(guān)在分閘位置。10kVⅡ段帶Ⅶ段運行,Ⅴ段帶Ⅷ段運行,Ⅶ段與Ⅷ段分段運行,母聯(lián)開關(guān)在分閘位置,備用電源自動投入裝置退出運行。施工變電站備用電源線路充電,處于備用狀態(tài)。

        2.2 6kV系統(tǒng)運行方式

        6kV系統(tǒng)Ⅰ段和Ⅱ段分段運行,兩段互為備用,母聯(lián)開關(guān)在分閘位置,備自投裝置投入運行。當(dāng)一段母線失電時,備自投裝置若檢測到另外一段母線電壓正常,則首先動作斷開失電母線進(jìn)線開關(guān),再合上母聯(lián)開關(guān),實現(xiàn)備用電源投入供電。

        2.3 400V系統(tǒng)運行方式

        各400V系統(tǒng)正常情況下均為分段運行,兩段互為備用,母聯(lián)開關(guān)在分閘位置,備自投裝置投入運行,當(dāng)其中一段失去電源后,備自投裝置動作合上母聯(lián)開關(guān)。

        3 廠用電系統(tǒng)在異常情況下的可靠性分析

        瀑布溝水電站廠用電電源分別由主廠用變壓器取自電站送出系統(tǒng)(送至四川電網(wǎng)東坡變電站)和電站施工變電站,兩者屬于不同地區(qū)電網(wǎng),單個變電站電源消失不影響電站廠用系統(tǒng)電源的供應(yīng),提高了電站廠用系統(tǒng)的供電可靠性。

        正常情況下,取自施工變電站的備用電源線路充電備用,施工變電站事故只會使電站廠用電失去備用電源,對廠用電系統(tǒng)正常供電不構(gòu)成影響。

        若東坡變電站事故或瀑布溝至東坡變四條送出線路均故障跳閘時,則有可能造成廠用電失去主用電源,此時需要運行人員分別投入10kVⅠ段、Ⅵ段、Ⅷ段的施工變外來電源供電,廠用電可較快的恢復(fù),仍具有較高的可靠性。2011年1月5日,受冰雪天氣影響,500kV布坡Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四回線路相繼跳閘,開關(guān)站全站失壓,廠用系統(tǒng)主電源失電,運行人員及時投入施工變電站外來電源,并啟動柴油發(fā)電機備用,保證各設(shè)備供電,使機組快速恢復(fù)正常運行。

        啟動柴油發(fā)電機,通過黑啟動機組恢復(fù)廠用電。

        在發(fā)生廠用電主用電源和施工變備用電源同時中斷時,可以利用啟動柴油發(fā)電機倒送電至地下廠房廠用電系統(tǒng),向黑啟動機組的自用電系統(tǒng)供電,保證黑啟動機組具備開機能力,并接帶廠用電。瀑布溝水電站已成功進(jìn)行機組黑啟動試驗,由柴油發(fā)電機通過10 kVⅦ段倒送電至10 kVⅡ段,為黑啟動機組(2號機組)自用電系統(tǒng)供電,2號機組黑啟動開機成功,并在與電網(wǎng)系統(tǒng)中斷的孤網(wǎng)方式下運行穩(wěn)定,進(jìn)而逐步恢復(fù)了廠用電系統(tǒng)。

        4 廠用電系統(tǒng)安全隱患分析

        1)施工變電站T接區(qū)域負(fù)荷多,影響備用電源供電可靠性。施工變電站接有區(qū)域負(fù)荷,線路中時常有接地故障發(fā)生。施工變開關(guān)柜原接區(qū)域負(fù)荷通過電纜連接架空線,在開關(guān)柜內(nèi)未設(shè)計避雷器和一次消諧電阻,不能有效防止施工變電站外來電源過電壓造成電站電氣設(shè)備損壞,特別是自動控制裝置、監(jiān)控及通訊系統(tǒng)等設(shè)備損壞。因此,在加強施工變電站的日常維護(hù)和巡視外,需要及時更換施工變電站相應(yīng)開關(guān)柜并加裝避雷器和一次消諧電阻,并徹底清查所有低壓交流電源裝置是否配備過電壓防護(hù),并核實保護(hù)是否滿足技術(shù)要求。

        2)作為黑啟動電源的柴油發(fā)電機容量不足。瀑布溝水電站機組的技術(shù)供水采用尾水取水方式,需通過增壓泵加壓至需要壓力,增壓泵電機功率較大,此外還有調(diào)速器油壓裝置和圓筒閥油壓裝置油泵等設(shè)備,機組輔助設(shè)備負(fù)荷較重。現(xiàn)有柴油發(fā)電機額定容量為1 000 kW,不能同時供給技術(shù)供水增壓泵電機和油泵電機的啟動和運行,為機組成功黑啟動埋下較大的隱患。需要重新核算機組輔助設(shè)備負(fù)荷,增加柴油發(fā)電機容量或優(yōu)化機組黑啟動流程,避免同時啟動兩臺大功率電機。

        5 結(jié) 語

        瀑布溝水電站廠用電系統(tǒng)的接線方式具有運行方式靈活、備用電源可靠、分布相對集中的特點:電站廠用電系統(tǒng)母線段數(shù)較多,每段母線之間均有聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接,并在電氣回路上進(jìn)行了閉鎖,能夠有效避免誤操作造成不同電源的并列,確保廠用電系統(tǒng)在各種工況下的安全運行。廠用系統(tǒng)每段母線均有多個電源點,各個電源之間相互備用,提高了供電的可靠性。

        [1]程黎,陳昌斌,蔡彬.構(gòu)皮灘水電站廠用電系統(tǒng)設(shè)計及其特點[J].人民長江,2009,40(02):55-56.

        [2]陳辛,邱朝陽,廖圣.大型水電站廠用電系統(tǒng)淺析[J].云南電力技術(shù),2012,40(04):84-85.

        1007-7596(2014)12-0076-03

        2014-10-13

        劉鶴(1986- ),男,河南鄭州人,助理工程師;劉芬香(1986- ),女,湖南祁陽人,助理工程師。

        TV734

        B

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