天生橋二級水電站400V廠用電接線優化研究

馬加順 周明露

（1.南方電網調峰調頻發電有限公司工程建設管理分公司2.南方電網調峰調頻發電有限公司西部檢修試驗分公司）

0 引言

電站400V廠用電系統于1992年底投入運行，投產后出現諸多問題，并于2000年底由鎮江某公司進行了改造，改造至今已超過20年時間，目前，供電可靠性、設備監控、運維檢修等方面均無法滿足電站運行要求，急需再次改造。

1 電站400V廠用電接線現狀及問題

1.1 廠用電接線現狀

電站廠用電400V系統共分4組母線，分別為機組自用電、技術供水用電、公用母線及照明母線。其中，機組自用電設3段母線，分別由3臺500kVA變壓器供電，為單母線分段接線；技術供水用電設4段母線，分別由3臺1000kVA變壓器和1臺1600kVA變壓器供電，為4段單母線接線；公用電設3段母線，分別由3臺1000kVA變壓器供電，為單母線分段接線。照明用電設2段母線，分別由2臺630kVA有載調壓變壓器供電，為單母線分段接線。

1.2 運行方式

正常情況下，機組自用電中間母線（Ⅱ段）處于明備用狀態，不帶任何負荷，分段開關開斷，在兩側母線失電時，則分段開關由備用電源自動投入方式替代失電母線。

對于技術供水泵用電，由于技術供水泵系統設計［1-2］是按3臺水泵供2臺機成為1組供水單元，而這3臺水泵又分別由3段不同的母線供電，且每1臺均可通過自動輪換成為工作狀態或備用狀態，故技術供水4段母線并無明確的備用母線。正常運行方式是4段分別獨立供電，在某段母線或電源檢修時可手動切換其他母線段水泵供水，技術供水母線間無聯絡開關。

對于公用電，中間母線接有檢修負荷及制冷負荷，正常運行時3段母線均投入運行，且母聯開關開斷。

照明用電部分只有兩段母線，運行方式比較簡單，即分段運行，母聯開關設備用電源自動投入裝置，平時斷開。

1.3 存在的問題

（1）由于400V系統一級負荷盤柜所帶負荷較多，機組自用電一級負荷盤柜只有在6臺機均停機及對應10kV廠變停電的情況下才能進行維護工作；公用電負荷較復雜，三段母線都有關鍵負荷，對其停電風險較大，難以對整段一級負荷母線盤柜進行停電維護。故目前的廠用接線難以滿足日常維護檢修要求，會導致部分開關柜超期未修，存在較大安全隱患。

（2）經評估復核電站6臺機最大自用電同時負荷為1段母線和3段母線，合計為942A，所需變壓器容量應不小于653kVA；但目前自用變壓器容量為500kVA。當機組自用電1段或3段母線停電檢修時，全廠6臺機組的自用電將全部接于3段或1段母線上，此時對應的機組自用變容量不滿足需求，故目前電站無法停電檢修機組自用電1段和3段母線。

（3）電站設計于上個世紀八十年代，受制于當時的設計理念和電網需求，廠用電接線未考慮接入黑啟動裝置，已不滿足現行規程規范要求。

考慮到這三類村鎮銀行P值隨監管強度的變動而發生改變的作用路徑是不同的，Ⅰ類村鎮銀行貸款的P值在θ=0時的初始值以及P值隨θ增加而下降的速率較其他兩類村鎮銀行更低。Ⅱ類村鎮銀行P值的變動同理，即分別代表 i(i=1，2，3)類村鎮銀行貸款業務的平均違約概率隨監管強度變動而改變的路徑(如圖1)。

電站原機組自用電和公用電接線方案如圖1、圖2所示。

圖1 電站原機組自用電接線圖

圖2 電站原公用電接線圖

2 廠用電接線優化方案研究

2.1 廠用電接線優化方案

（1）機組自用電接線優化方案

電站原400V機組自用電接線共設3段母線，并分別由3臺機組自用變提供電源。正常運行方式下3段母線獨立運行。第Ⅰ段母線帶1號～6號發電機機旁動力盤的1段母線運行，第Ⅲ段母線帶1號～6號發電機機旁動力盤的另1段母線運行，第Ⅱ段母線實際處于明備用狀態，不帶任何負荷，僅在第Ⅰ段母線或第Ⅲ段母線失電時，由第Ⅱ段母線帶第Ⅰ段母線或第Ⅲ段母線運行。該方案在第Ⅰ段母線或第3段母線停電檢修時，全廠6臺機組的自用電將全部接于第Ⅲ段母線或第Ⅰ段母線上，若此段母線再出現故障，將會造成全廠停機風險；且6臺機組的自用電的負荷由Ⅰ段母線提供，機組自用變容量不滿足需求。

針對上述問題，將機組自用電一級負荷配電柜采用3段單母分段接線，每段母線均帶4回機旁盤配電回路。正常運行時，3段單母線分段運行（母聯斷開），當其中一段母線的進線電源失電時，相應母聯合上，由1臺變壓器帶2段母線運行。該方案的機組自用電接線詳見如圖3所示。

圖3 優化后機組自用電接線圖

該方案每段母線均帶4回機旁盤配電回路。當任一段母線停電檢修時，可保證2臺機組機旁盤雙電源供電，4臺機組機旁盤單電源供電；任兩段母線停電檢修時，可保證4臺機組機旁盤單電源供電，從而避免全廠停機風險，安全可靠性較高，徹底解決了原接線方案中機組自用電盤檢修不便的問題。

此外，該方案機組自用變最大負荷出現在一臺自用變帶2段母線的情況，2段母線總負荷約為435 kVA，500kVA機組自用變壓器能滿足該要求。

（2）公用電接線優化方案

電站原公用電接線為3臺公用變壓器帶3段母線的單母線分段接線，3段母線間可互為備用，供電可靠性和靈活性較高；3臺公用變容量均為1000kVA，但3段母線所接負荷分配不合理，第Ⅰ段和第Ⅲ段母線分配的負荷明顯高于第Ⅱ段母線；若檢修第Ⅰ段母線時，將會造成第Ⅲ段母線的公用變過載，同理檢修第Ⅲ段母線時將造成第Ⅰ段母線的公用變過載，故電站難以對上述母線盤柜進行停電維護。

針對上述問題，優化公用電負荷的接線，盡量使公用電負荷均勻分配在三段母線上，三段母線間設置母聯，正常運行時，3段單母線分段運行（母聯斷開），當其中一段母線的進線電源失電時，相應母聯合上，由1臺變壓器帶2段母線運行，且公用變不會過載。母線檢修時可分段進行，徹底解決公用電盤柜檢修維護問題。

2.2 電站黑啟動能力復核

根據電站目前實際運行情況及在電網中的作用，計劃結合本次廠用電系統改造，增加柴油發電機組作為電站黑啟動電源，使電站具備B類黑啟動能力。

根據GB／T 38334-2019《水電站黑啟動技術規范》的相關要求，并結合電站實際負荷情況，電站B類黑啟動交流負荷為：蝶閥油壓裝置油泵、頂蓋潛水泵、壓力鋼管取水電動減壓閥（在黑啟動時，可打開該閥門，從該減壓閥取水作為機組的技術供水）、勵磁裝置交流電源、勵磁風機電源等。

上述交流負荷共計約140kW （其中最大負荷為蝶閥油壓裝置油泵，95kW），且均從機組自用電配電盤引接電源，故本次廠用電改造，擬在機組自用電一級負荷盤第Ⅱ段母線中增加柴油發電機的進線開關，柴油發電機組連接至該段母線后作為電站的黑啟動電源?？紤]電動機啟動壓降等因素，經復核，柴油發電機的容量應不小于315kW。

3 結束語

電站400V廠用電系統于2000年底進行了改造，改造至今已超過20年時間，供電可靠性、設備監控、運維檢修等方面已無法滿足電站運行要求。針對電站廠用電接線所存在的問題，通過機組自用電接線方式的優化和公用電負荷分配的優化，徹底解決了電站400V廠用電系統難以停到檢修的問題；并根據現行規程規范要求，廠用電接線中增設了黑啟動電源，使電站具備B類黑啟動能力。