瀑布沟水电站厂用电系统分析

刘 鹤，刘芬香

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304)

瀑布沟水电站厂用电系统分析

刘 鹤，刘芬香

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304)

文章瀑布沟水电站共装设6台600MW的混流式水轮发电机组，在系统中担负调峰、调频及事故备用功能，枯水期担负峰腰荷，丰水期主要担负基荷和部分腰荷，是四川电力系统中的骨干电站之一。介绍了瀑布沟水电站厂用电系统的接线特点和运行方式，结合厂用电系统实际运行情况分析了厂用电系统在异常情况下的供电可靠性和存在的安全隐患，并对安全隐患提出了改进的建议。

瀑布沟；厂用电；运行方式；可靠性

0 引 言

瀑布沟水电站共装设6台600MW的混流式水轮发电机组，在系统中担负调峰、调频及事故备用功能，枯水期担负峰腰荷，丰水期主要担负基荷和部分腰荷，是四川电力系统中的骨干电站之一。电站由地下主厂房、地面副厂房和大坝进水口及防汛设施3部分构成[1]。

鉴于瀑布沟水电站在四川电网的重要性，厂用电系统必须确保电站设备的可靠供电。电站6台机组均采用单元接线方式，即每台机出口均装有机组出口断路器和主变压器，主厂用电变压器由每台主变压器的低压侧接入，共6台20 kV厂用变压器向厂用系统供电，作为厂用系统的主用电源，并从瀑布沟施工变电站接入三路电源作为备用电源。此外设计柴油发电机组作为机组黑启动及防汛备用电源，保证电站厂用电系统较高的运行可靠性。

1 厂用电系统接线方式

瀑布沟水电站厂用电系统分为10 kV、6 kV及400 V3个电压等级，10 kV、6 kV系统为中性点不接地的小电流接地系统，400 V厂用电系统为中性点直接接地的大电流接地系统[2]。厂用电系统分为地下厂房厂用电系统(见图1)和地面副厂房厂用电系统(见图2)。地下厂房厂用电系统主要为厂内机组、主变等主辅设备和地下厂房内公用设备的供电，地面副厂房厂用电系统主要为地面副厂房公用设备、GIS出线设备、库区防汛设施及机组工作闸门供电。

图一 地下厂房厂用电系统

图2 地面副厂房厂用电系统

1.1 厂用系统电源

10kV系统每段母线上均设计有3个电源点：1CB～6CB分别作为10 kVⅠ～Ⅵ 段母线的主用电源，并通过Ⅱ段和Ⅶ段、Ⅴ段和Ⅷ段之间的联络开关向地面副厂房厂用系统Ⅶ、Ⅷ段母线供电；通过相邻母线之间的联络开关、施工变电站备用电源和柴油发电机来作为各段母线备用电源，见表1。

表1 厂用系统母线电源分布表

从厂用电电源分布可以看出，厂内10 kVⅠ～Ⅷ每段母线均有两个备用电源，当10kV任意一段母线失去电源时，优先考虑组内两段母线联络运行的方式，当10kV厂用电不满足组内互为备用或停电，考虑组间联络运行或用外来电源供电。例如：10 kVⅠ段母线正常运行时由1CB通过Ⅰ段进线开关供电，当Ⅰ段进线开关跳闸后，若Ⅰ段相邻的Ⅱ段在标准运行方式(即单母运行方式)，则合上Ⅰ、Ⅱ段间联络开关由Ⅱ段母线作为第一备用电源供电，否则则有外来电源作为第二备用电源供电。各备用电源按照优先权的不同，在电气回路上设计闭锁回路，保证无论在何种工况下，只能有一路电源投入。

1.2 10kV系统

全站10kV系统共有8段母线，见图3。由6台主厂用变压器1CB～6CB通过进线开关分别送电至10kV第Ⅰ段至第Ⅵ段母线，作为10kV厂用系统的主用电源；从施工变电站引入的三路备用电源分别接至Ⅰ段、Ⅵ段及Ⅷ段母线，柴油发电机作为机组黑启动和防汛电源接至第Ⅶ段母线。10kV各段母线配电装置按照集中布置原则设计，分为3组，即10kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段，10kVⅣ、Ⅴ、Ⅵ段和10kV Ⅶ、Ⅷ段分别为一组。Ⅰ～Ⅲ段配电装置布置在地下厂房安装间下10kV配电室，Ⅳ～Ⅵ段配电装置布置在地下副厂房10kV配电室，Ⅲ段与Ⅳ段之间通过联络开关连接，Ⅶ、Ⅷ段配电装置布置在地面副厂房10kV配电室内。

图3 10kV厂用系统接线方式

1.3 6kV系统

瀑布沟水电站设计6 kV电压等级用于全站检修排水系统和渗漏排水系统供电。6 kV母线有2段(见图4)，分布由10 kVⅠ段和Ⅵ段供电，通过两台干式变压器降压至6 kV带两段6 kV母线运行。两段6kV母线之间设有联络开关，通过联络开关实现互为备用，保证检修、渗漏排水系统供电可靠性。

图4 6kV厂用系统接线

1.4 400V系统

400 V系统主要包括机组自用电、公用电、照明电、机组进水口、泄洪洞、泄洪道、坝体泵房、水厂及尼日河首部配电系统等负荷。各400 V系统均有两段母线，每段母线均通过干式变由10 kV不同段母线供电，两段母线之间设有联络开关，互为备用，保证供电可靠性。

2 厂用电系统运行方式

2.1 10kV系统运行方式

在正常运行工况下，主厂用变压器1CB～6CB分别带10kVⅠ～Ⅵ段，各段分段运行，备用电源自动投入装置退出运行，母联开关在分闸位置。10kVⅡ段带Ⅶ段运行，Ⅴ段带Ⅷ段运行，Ⅶ段与Ⅷ段分段运行，母联开关在分闸位置，备用电源自动投入装置退出运行。施工变电站备用电源线路充电，处于备用状态。

2.2 6kV系统运行方式

6kV系统Ⅰ段和Ⅱ段分段运行，两段互为备用，母联开关在分闸位置，备自投装置投入运行。当一段母线失电时，备自投装置若检测到另外一段母线电压正常，则首先动作断开失电母线进线开关，再合上母联开关，实现备用电源投入供电。

2.3 400V系统运行方式

各400V系统正常情况下均为分段运行，两段互为备用，母联开关在分闸位置，备自投装置投入运行，当其中一段失去电源后，备自投装置动作合上母联开关。

3 厂用电系统在异常情况下的可靠性分析

瀑布沟水电站厂用电电源分别由主厂用变压器取自电站送出系统(送至四川电网东坡变电站)和电站施工变电站，两者属于不同地区电网，单个变电站电源消失不影响电站厂用系统电源的供应，提高了电站厂用系统的供电可靠性。

正常情况下，取自施工变电站的备用电源线路充电备用，施工变电站事故只会使电站厂用电失去备用电源，对厂用电系统正常供电不构成影响。

若东坡变电站事故或瀑布沟至东坡变四条送出线路均故障跳闸时，则有可能造成厂用电失去主用电源，此时需要运行人员分别投入10kVⅠ段、Ⅵ段、Ⅷ段的施工变外来电源供电，厂用电可较快的恢复，仍具有较高的可靠性。2011年1月5日，受冰雪天气影响，500kV布坡Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四回线路相继跳闸，开关站全站失压，厂用系统主电源失电，运行人员及时投入施工变电站外来电源，并启动柴油发电机备用，保证各设备供电，使机组快速恢复正常运行。

启动柴油发电机，通过黑启动机组恢复厂用电。

在发生厂用电主用电源和施工变备用电源同时中断时，可以利用启动柴油发电机倒送电至地下厂房厂用电系统，向黑启动机组的自用电系统供电，保证黑启动机组具备开机能力，并接带厂用电。瀑布沟水电站已成功进行机组黑启动试验，由柴油发电机通过10 kVⅦ段倒送电至10 kVⅡ段，为黑启动机组(2号机组)自用电系统供电，2号机组黑启动开机成功，并在与电网系统中断的孤网方式下运行稳定，进而逐步恢复了厂用电系统。

4 厂用电系统安全隐患分析

1)施工变电站T接区域负荷多，影响备用电源供电可靠性。施工变电站接有区域负荷，线路中时常有接地故障发生。施工变开关柜原接区域负荷通过电缆连接架空线，在开关柜内未设计避雷器和一次消谐电阻，不能有效防止施工变电站外来电源过电压造成电站电气设备损坏，特别是自动控制装置、监控及通讯系统等设备损坏。因此，在加强施工变电站的日常维护和巡视外，需要及时更换施工变电站相应开关柜并加装避雷器和一次消谐电阻，并彻底清查所有低压交流电源装置是否配备过电压防护，并核实保护是否满足技术要求。

2)作为黑启动电源的柴油发电机容量不足。瀑布沟水电站机组的技术供水采用尾水取水方式，需通过增压泵加压至需要压力，增压泵电机功率较大，此外还有调速器油压装置和圆筒阀油压装置油泵等设备，机组辅助设备负荷较重。现有柴油发电机额定容量为1 000 kW，不能同时供给技术供水增压泵电机和油泵电机的启动和运行，为机组成功黑启动埋下较大的隐患。需要重新核算机组辅助设备负荷，增加柴油发电机容量或优化机组黑启动流程，避免同时启动两台大功率电机。

5 结 语

瀑布沟水电站厂用电系统的接线方式具有运行方式灵活、备用电源可靠、分布相对集中的特点：电站厂用电系统母线段数较多，每段母线之间均有联络开关连接，并在电气回路上进行了闭锁，能够有效避免误操作造成不同电源的并列，确保厂用电系统在各种工况下的安全运行。厂用系统每段母线均有多个电源点，各个电源之间相互备用，提高了供电的可靠性。

[1]程黎，陈昌斌，蔡彬.构皮滩水电站厂用电系统设计及其特点[J].人民长江，2009,40(02)：55-56.

[2]陈辛，邱朝阳，廖圣.大型水电站厂用电系统浅析[J].云南电力技术，2012,40(04)：84-85.

1007-7596(2014)12-0076-03

2014-10-13

刘鹤(1986- )，男，河南郑州人，助理工程师；刘芬香(1986- )，女，湖南祁阳人，助理工程师。

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