張莉珠

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000）

站用交流電源系統(tǒng)由站用變壓器電源、站用變壓器、380 V低壓配電屏、保護(hù)測控、交流供電網(wǎng)絡(luò)組成[1]，是保證變電站內(nèi)所有設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，其為直流系統(tǒng)、UPS不間斷電源系統(tǒng)、冷卻器系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)照明、生活辦公用電等設(shè)備設(shè)施提供可靠工作電源，其中直流系統(tǒng)為一次設(shè)備提供可靠操作電源、為保護(hù)及自動(dòng)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)等二次設(shè)備提供可靠工作電源。如果站用交流電源系統(tǒng)失壓，不僅會(huì)對變電站內(nèi)各種設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成極大影響，還可能導(dǎo)致越級跳閘、大面積停電等嚴(yán)重后果[2]。

近年來電力系統(tǒng)500 kV變電站站用交流電源全停事件屢見不鮮，究其原因，主要是由于開關(guān)配置選型不當(dāng)、負(fù)荷分配不合理、保護(hù)級差配合失配、380 V備自投策略設(shè)置不合理等。為此，根據(jù)南網(wǎng)反措要求，500 kV東坡變電站（以下簡稱東坡站）站用交流系統(tǒng)進(jìn)行了針對性的改造。

1 站用交流電源系統(tǒng)改造前概況

1.1 站用交流電源系統(tǒng)配置

東坡站站用交流電源系統(tǒng)屬典型500 kV變電站的站用交流電源系統(tǒng)。

東坡站分別從#3、#4主變變低引接一臺35 kV站用變壓器，可實(shí)現(xiàn)互為備用，從站外可靠電源引接1回10 kV站用變壓器作為專用備用變壓器。此外，配置一臺可快速自啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。三臺站用變壓器采用有載調(diào)壓的干式變壓器，容量均為1000 kVA。站用交流電源系統(tǒng)額定電壓為380/220 V，采用三相四線制。500 kV東坡變電站站站用交流系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 500 kV東坡變電站站用交流系統(tǒng)原理圖

東坡變電站在中央配電室配置12面低壓配電屏，其接線方式為單母線分段接線方式，共有3路交流380 V進(jìn)線。其中，I路備用電源取自外部10 kV電源的10 kV#0站用變，II路工作電源取自本站35 kV#1、#2站用變，工作電源設(shè)置有ATS自動(dòng)切換裝置。整套交流系統(tǒng)設(shè)置有進(jìn)線屏4面，饋線屏8面，630 A出線2回，400A出線8回，250 A出線4回，160 A出線16回，100A出線62回。此外，由于主控樓與中央配電室距離較遠(yuǎn)，在主控樓交流配電室另設(shè)置4面專用配電屏，為單母線分段接線方式，母線之間不設(shè)自動(dòng)投入裝置，由中央配電室的2回630 A饋線分別供電。柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急電源設(shè)有出線2回，分別接于中央配電室380 V 1M母線、主控樓交流配電室380 V IIM母線，必要時(shí)通過母聯(lián)開關(guān)3QF將系統(tǒng)并列。

1.2 站用交流電源系統(tǒng)運(yùn)行方式

東坡變電站交流電源系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為：#1站用變供中央配電室380 V 1M母線，同時(shí)經(jīng)該母線上饋線空開給主控樓交流配電室的380 V IM母線供電；#2站用變供中央配電室380 V 2M母線，同時(shí)經(jīng)該母線饋線空開給主控樓交流配電室的380 V IIM母線供電；#0站用變供中央配電室380 V 0M I段母線和380 V 0MⅡ段母線空充運(yùn)行。380 V 1M母線、380 V 0MI段母線自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)#1ATS 400甲開關(guān)工作在“自動(dòng)Ⅱ路”工作模式；380 V 2M母線、380 V 0MⅡ段母線自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)#2ATS 400乙開關(guān)工作在“自動(dòng)Ⅱ路”工作模式。主控樓交流配電室的380 V IM母線和380 V II母線分列運(yùn)行。

1.3 站用交流電源系統(tǒng)ATS自投策略

當(dāng)任一臺工作站用變壓器（#1或#2站用變）失壓時(shí)，ATS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（400甲或400乙）經(jīng)短延時(shí)快速切換至I路，轉(zhuǎn)由#0站用變壓器繼續(xù)供電，其供電路徑為10 kV外部電源→#0站用變→380 V 0M I段母線（380 V 0MⅡ段）→400甲開關(guān)I路（400乙開關(guān)I路）→380 V 1M母線（380 V 2M母線）→負(fù)荷。

當(dāng)工作站用變壓器（#1或#2站用變）電壓恢復(fù)，手動(dòng)復(fù)歸ATS控制器后，ATS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（400甲或400乙）經(jīng)長延時(shí)切換至II路，恢復(fù)正常供電方式。

正常供電方式下，當(dāng)專用備用變壓器（#0站用變）失壓，ATS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)不動(dòng)作。

2 站用交流電源系統(tǒng)改造原則

2.1 改造總體概況

為滿足公司變電站380 V站用交流開關(guān)優(yōu)化配置專項(xiàng)整改措施的配置要求，結(jié)合東坡站實(shí)際，采用原屏改造方式，對交流進(jìn)線屏、交流饋線屏、二次跳閘回路等進(jìn)行改造。同時(shí)借助此次改造，將原來不滿足防火分隔要求的動(dòng)力電纜、控制電纜與通信電纜同溝敷設(shè)問題通過加裝防火槽盒或防火隔板的方法予以解決。

2.2 開關(guān)重新選配

將不具備四段保護(hù)功能的380 V進(jìn)線開關(guān)及額定電流400 A及以上饋線開關(guān)全部更換為具備四段保護(hù)功能的空開，同時(shí)加裝中性線電流互感器（下文簡稱零序TA）與其配合使用，以滿足上級主變變低與站用變保護(hù)、站用變保護(hù)與380 V進(jìn)線開關(guān)、380 V進(jìn)線開關(guān)與主饋線開關(guān)、主饋線開關(guān)與分饋線開關(guān)保護(hù)之間的級差配合，從而降低站用交流電源系統(tǒng)380 V母線失壓的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 負(fù)荷重新分配

采用“主饋線開關(guān)+分饋線開關(guān)”模式，額定電流400 A及以上饋線開關(guān)直接接至380 V母線上，每段380 V母線設(shè)置3～4個(gè)主饋線開關(guān)，額定電流400 A以下饋線開關(guān)按以下原則接入主饋線開關(guān)：將檢修、照明、試驗(yàn)等非直接影響設(shè)備運(yùn)行的輔助電源歸類單獨(dú)接在同一個(gè)主饋線開關(guān)；將影響設(shè)備運(yùn)行的輔助電源（如斷路器機(jī)構(gòu)箱、刀閘機(jī)構(gòu)箱、端子箱、主變風(fēng)冷控制箱、有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱等電源）分類拆解，基于分散布置、同時(shí)停電概率最小原則，平均分配至其他主饋線開關(guān)[3]。為實(shí)現(xiàn)上述“主饋線開關(guān)+分饋線開關(guān)”模式，本次改造在每個(gè)饋線屏加裝分支饋線銅排，經(jīng)主饋線開關(guān)連接至380 V主母線，分饋線開關(guān)（額定電流400 A以下）分別連接至分支饋線銅排上，并對不滿足遷改條件的饋線電纜進(jìn)行更換。

2.4 二次回路改造

東坡站380 V ATS原已接入的ATS閉鎖回路，本次改造不涉及ATS閉鎖回路的改造。#0、#1、#2站用變原已具備站用變低壓側(cè)開關(guān)遙控跳閘功能，因此本次改造新增了4回電纜用于站用變低壓側(cè)開關(guān)保護(hù)跳閘回路。此外，由于#0站用變保護(hù)原先僅有一組跳閘接點(diǎn)引至端子排，因此本次改造需增加一組跳閘接點(diǎn)引至端子排，以實(shí)現(xiàn)跳#0站用變低壓側(cè)兩個(gè)開關(guān)的功能。

2.5 保護(hù)配合及選擇性實(shí)現(xiàn)

改造后站用變高壓側(cè)開關(guān)投入兩段式過流保護(hù)，其電流速斷保護(hù)與上級主變低壓側(cè)限時(shí)電流速斷保護(hù)反配，以確保35 kV母線故障快速切除；站用變過流保護(hù)按可靠躲過電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)電流，并對380 V母線故障有不小于1.5的靈敏系數(shù)整定，可取4～6倍站用變高壓側(cè)額定電流。380 V進(jìn)線開關(guān)投入兩段式過流保護(hù)，其短延時(shí)段與站用變過流段保護(hù)配合整定，長延時(shí)段可按1.2倍站用變低壓側(cè)額定電流整定。380 V主饋線開關(guān)（直接接于母線的額定電流400 A及以上的饋線開關(guān)）長延時(shí)段的反時(shí)限特性與380 V進(jìn)線開關(guān)對應(yīng)反時(shí)限段（或定時(shí)限段）配合整定。

改造后站用變低壓側(cè)零序保護(hù)和380 V進(jìn)線開關(guān)保護(hù)動(dòng)作閉鎖ATS自投。當(dāng)站用變低壓側(cè)零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)，其故障點(diǎn)可能是站用變內(nèi)部，也可能是站用變外部。站用變內(nèi)部故障，不應(yīng)閉鎖ATS自投；站用變外部故障，380 V工作母線故障應(yīng)閉鎖ATS自投。由于東坡站的站用變低壓側(cè)出線套管至380 V進(jìn)線開關(guān)之間采用封閉母線形式，故障幾率很小，為了確保不出現(xiàn)ATS誤投于故障母線而導(dǎo)致全站交流失壓現(xiàn)象，本次改造采用了站用變低壓側(cè)零序保護(hù)和380 V進(jìn)線開關(guān)保護(hù)同時(shí)閉鎖ATS自投的保守模式。其中，站用變變低零序保護(hù)動(dòng)作由獨(dú)立保護(hù)接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)閉鎖；380 V進(jìn)線開關(guān)利用其電子脫扣器輸出的脫扣動(dòng)作接點(diǎn)經(jīng)中間繼電器重動(dòng)后實(shí)現(xiàn)閉鎖并發(fā)信，且ATS控制器具備記憶功能，即便保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)和脫扣動(dòng)作接點(diǎn)返回，ATS也不會(huì)動(dòng)作合于故障母線。東坡站交流電源系統(tǒng)改造前后保護(hù)配置對比圖如圖2所示。

圖2 東坡變電站交流電源系統(tǒng)改造前后保護(hù)配置對比圖

3 站用交流電源系統(tǒng)改造風(fēng)險(xiǎn)分析

站用交流電源系統(tǒng)改造工期長，工序復(fù)雜，不同改造階段存在的風(fēng)險(xiǎn)各有差異。掌握不同階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)及管控措施，有助于運(yùn)行人員在許可工作、現(xiàn)場管控、驗(yàn)收等方面把握關(guān)鍵點(diǎn)，防止事故事件的發(fā)生。

3.1 前期不停電改造階段

前期準(zhǔn)備施工包括敷設(shè)改造電纜到位、新增聯(lián)跳站用變低壓側(cè)開關(guān)二次電纜敷設(shè)到位、電纜防火改造等。該階段為不停電作業(yè)，施工范圍大，涉及中央配電室、繼保室、電纜層室以及全站大范圍電纜溝，存在踩踏電纜、誤傷、誤碰運(yùn)行回路、大力拉扯運(yùn)行中電纜造成設(shè)備故障跳閘、人身觸電的風(fēng)險(xiǎn)，以及防小動(dòng)物設(shè)施封堵不及時(shí)導(dǎo)致小動(dòng)物進(jìn)入造成設(shè)備故障跳閘等風(fēng)險(xiǎn)。此次改造，運(yùn)行人員通過開展防小動(dòng)物及電纜隱患排查、旁站監(jiān)督等手段，確保做到了“一開挖，立敷設(shè)，敷設(shè)畢，即封堵”。過程中發(fā)現(xiàn)了中央配電室9P至消防水泵房電源箱的電纜受損情況，及時(shí)上報(bào)并完成更換。電纜受損情況如圖3所示。

圖3 電纜受損情況示意圖

3.2 輪流停電改造階段

改造期間，380 V母線不可能同時(shí)停電配合，需采用輪停的方式開展。東坡站交流電源系統(tǒng)改造停電施工分為3個(gè)階段：#1站用變、380 V 1M母線、380 V 0M I段母線同停階段；#2站用變、380 V 2M母線、380 V 0M II段母線同停階段；#0站用變、380 V 0M I段母線、380 V 0M II段母線同停階段。

輪停改造階段除了存在上述不停電改造階段的風(fēng)險(xiǎn)外，還存在誤碰交直流電源、設(shè)備損壞、拆接線錯(cuò)誤等風(fēng)險(xiǎn)。由于本階段工作地點(diǎn)集中在低壓配電屏，作業(yè)空間狹小，設(shè)備密集，且380 V交流系統(tǒng)設(shè)備走向不像高壓設(shè)備直觀，因此確保所有來電側(cè)斷開并隔離、識別工作地點(diǎn)附近的保留帶電部位是保證施工安全的關(guān)鍵。

3.2.1 來電側(cè)識別及隔離

為了確保供電可靠性，500 kV變電站一般對高壓場地內(nèi)的動(dòng)力電源采取環(huán)網(wǎng)供電方式。對于交流環(huán)網(wǎng)供電回路，禁止將兩段不同源交流回路并列，為了避免誤并列，東坡站將環(huán)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置在中央配電室的饋線屏并張貼本空開常合（常斷）、對側(cè)空開常斷（常合）標(biāo)簽。當(dāng)饋線屏對應(yīng)母線全停后，運(yùn)行人員必須注意到涉及環(huán)網(wǎng)斷開點(diǎn)的饋線空開下端仍帶電，進(jìn)行屏內(nèi)電纜更換、空開加裝等改造工作前必須將可能來電的各側(cè)電源從前一級空開處斷開。

以#1站用變、380 V 1M母線、380 V 0M I段母線同停階段為例，如圖4 220 kV設(shè)備動(dòng)力環(huán)網(wǎng)圖（部分）所示：環(huán)網(wǎng)回路一環(huán)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置在中央配電室3P 305空開（常斷）和9P 906空開（常合），環(huán)網(wǎng)回路二環(huán)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置在中央配電室3P 303空開（常合）和9P 904空開（常斷）。380 V 1M母線停電操作時(shí)，303空開斷開，904空開合上。停電操作后，305、303空開下端仍帶電，為有效隔離帶電部位，確保施工人員人身安全，需分別從前一級空開處斷開，即斷開#2變中就地匯控柜8AD1第一段總交流電源I空開、220 kV#2分段就地匯控柜8AD1第一段總交流電源I空開。

圖4 500 kV東坡站變電站220 kV設(shè)備動(dòng)力環(huán)圖（部分）

此外，還有一種非典型環(huán)網(wǎng)情況。如圖1東坡變電站站站用交流系統(tǒng)原理圖所示，該停電階段，主控樓配電系統(tǒng)并列運(yùn)行，母聯(lián)3QF合上，由380 V 2M母線的1108空開供電，此時(shí)給主控樓380 V I母供電的210空開斷開后其下端仍帶電，需斷開主控樓交流配電室的1QF空開以切斷各側(cè)電源。

可通過觀察空開指示燈初步判斷饋線空開是否仍帶電，但由于指示燈故障概率較高，不可以此作為可靠判據(jù)，需要求工作人員用萬用表測量空開上下兩端確實(shí)無壓后方可開展工作。對于工作要求斷開的空開，應(yīng)設(shè)置“禁止合閘，有人工作”標(biāo)示，防止誤合，尤其是上述不在工作地點(diǎn)范圍但作為電源斷開點(diǎn)的空開。

3.2.2 工作地點(diǎn)附近帶電部位識別及隔離

采用輪停方式改造，母線不能全部同時(shí)停電，加之低壓配電屏內(nèi)設(shè)備密集、穿越等情況，工作地點(diǎn)附近不可避免存在帶電運(yùn)行部位。識別出作業(yè)過程可能誤碰的帶電部位，并采取相應(yīng)控制措施如對裸露帶電母線加絕緣擋板隔離、對運(yùn)行中設(shè)備貼封條提醒、異地動(dòng)火作業(yè)等，是保證人身安全及設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

以#0站用變、380 V 0M I段母線、380 V 0M II段母線同停階段為例，該階段需完成380 V 0M I段進(jìn)線405開關(guān)和380 V 0M II段進(jìn)線406開關(guān)的更換及零序TA、#0站用變低壓側(cè)開關(guān)保護(hù)跳閘回路新增，其工作地點(diǎn)涉及7P進(jìn)線屏及8P進(jìn)線屏。7P（8P）進(jìn)線屏中不存在母線穿越情況。如圖5所示，7P進(jìn)線屏內(nèi)左側(cè)與6P饋線屏有連通部位且未設(shè)置安全隔板，而加裝零序TA的位置與該孔洞距離較近，容易誤碰孔洞內(nèi)的380 V 1M母線，若母線絕緣外包破損，將可能導(dǎo)致人身觸電或設(shè)備跳閘，因此需在此處裝設(shè)絕緣隔板。如圖6所示，8P進(jìn)線屏和9P饋線屏的連通部位，原已具備安全隔板，但由于該隔板仍有小孔，為確保安全，可采用貼封條的形式。

圖5 7P進(jìn)線屏與6P饋線屏的連通部位示意圖

圖6 8P進(jìn)線屏與9P饋線屏的連通部位示意圖

3.3 驗(yàn)收階段

本次改造涉及負(fù)荷重新分配、新增保護(hù)功能、更換開關(guān)、新增零序TA、饋線銅排、分支零線銅排等，設(shè)備、元件及回路均發(fā)生變化，把握驗(yàn)收要點(diǎn)是確保站用交流系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。運(yùn)行人員驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)把握以下幾個(gè)要點(diǎn)。

3.3.1 資料、材料驗(yàn)收

其一，檢查改造涉及的所有設(shè)備元件相關(guān)出廠資料、技術(shù)說明書、調(diào)試報(bào)告及安裝記錄正確齊全。

其二，基于竣工圖紙滯后移交，短期內(nèi)站內(nèi)運(yùn)維依賴于臨時(shí)竣工圖紙的實(shí)際，需確保臨時(shí)竣工圖紙正確齊全，實(shí)際施工與設(shè)計(jì)圖變動(dòng)之處已備注修改。

其三，檢查專用工具及備品備件齊全，如操作把手、鑰匙等，確保滿足日常操作、維護(hù)需要。

3.3.2 外觀驗(yàn)收

其一，檢查設(shè)備元件外觀完好。檢查新增更換開關(guān)、零序TA、銅排等設(shè)備元件安裝牢固、接觸良好，其接線應(yīng)整齊、緊固可靠，無積塵、受潮及放電痕跡；檢查各電纜無破損，電纜進(jìn)出口封堵完好；檢查各備用元件、線纜用絕緣材料封包完整，無裸露接頭。

其二，檢查標(biāo)識清晰正確。標(biāo)識驗(yàn)收，其總原則為所有發(fā)生變化的設(shè)備、元件、回路、端子等均應(yīng)按相關(guān)規(guī)范標(biāo)識正確。應(yīng)特別注意：遷改、新增的電纜，其電纜兩端、饋線空開名稱均發(fā)生變動(dòng)，其標(biāo)識需相應(yīng)修改。新增饋線開關(guān)、銅排，各級重新接線后，其各級接線相別標(biāo)識應(yīng)正確無誤。新增零序TA、重接分饋線支路零線后，應(yīng)采用雙重編號對每個(gè)零序TA、每條支路零線進(jìn)行標(biāo)識，確保明確至對應(yīng)回路，方便日后運(yùn)維。

3.3.3 功能驗(yàn)收

其一，檢查設(shè)備元件接線正確。特別指出：各饋線開關(guān)、主饋線開關(guān)、饋線銅排、主母線各級間的連接應(yīng)相與相對應(yīng)，相序正確。中央配電室各屏內(nèi)的主零線銅排與新增的分支零線銅排不能短接，若短接，相當(dāng)于將新增的主饋線開關(guān)零序TA短接，發(fā)生接地故障時(shí)不能正確跳閘。接至各主饋線開關(guān)的分饋線支路零線應(yīng)接入對應(yīng)的分支饋線零排?？赏ㄟ^查看該主饋線開關(guān)連接的分饋線條數(shù)，再檢查對應(yīng)的分支饋線零排所接的零線條數(shù)，二者應(yīng)該相等，如1QF1主饋線開關(guān)接有5條饋線，則其分支饋線零排應(yīng)接有5條零線。各支路零線接入對應(yīng)零排時(shí)應(yīng)接入不同點(diǎn)，若幾個(gè)支路接至同一點(diǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致日后單支路工作需將接入同一點(diǎn)的回路同停的情況，擴(kuò)大停電范圍。如圖7所示，為主零線銅排、分支饋線零排、主饋線開關(guān)零序TA、分饋線支路零線實(shí)物圖。

圖7 為主零線銅排、分支饋線零排、主饋線開關(guān)零序TA、分饋線支路零線實(shí)物圖

其二，檢查各設(shè)備元件功能完好。與專業(yè)班組確認(rèn)設(shè)備元件、回路功能調(diào)試正常，滿足改造要求。對更換的進(jìn)線開關(guān)及開關(guān)小車、饋線開關(guān)進(jìn)行操作試驗(yàn)，其分合應(yīng)正常、無卡位現(xiàn)象，其分合位置指示應(yīng)與實(shí)際相對應(yīng)，具備遙控功能的開關(guān)，還需開展遙控操作試驗(yàn)及后臺相關(guān)指示驗(yàn)收。

其三，檢查設(shè)備帶電運(yùn)行情況。設(shè)備帶電后，檢查相關(guān)一二次設(shè)備運(yùn)行情況，各設(shè)備元件無異常，各表計(jì)讀數(shù)正確，各回路功能正常。對設(shè)備運(yùn)行后才具備驗(yàn)收條件的部分內(nèi)容如空開指示燈、相序核對等，應(yīng)做好相關(guān)驗(yàn)收確認(rèn)。

4 結(jié)束語

站用交流電源系統(tǒng)是變電站至關(guān)重要的部分，是變電站內(nèi)所有設(shè)備設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。綜合500 kV東坡變電站站用交流電源系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際和改造過程，應(yīng)選配功能合適的開關(guān)、合理分配負(fù)荷（主饋線開關(guān)+分饋線開關(guān)）、增加接地保護(hù)功能、滿足保護(hù)整定配合、選用保守的閉鎖ATS自投策略、做好電纜溝防火改造，可以大大降低站用交流電源系統(tǒng)全停的風(fēng)險(xiǎn)。改造實(shí)施中，根據(jù)不同階段的特點(diǎn)，掌握其關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)并采取管控措施，識別并隔離所有來電側(cè)及工作地點(diǎn)附近的保留帶電部位，把握資料、外觀、功能等方面的驗(yàn)收要點(diǎn)是保證人身安全和設(shè)備安全運(yùn)行的重中之重。