提高發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)可靠性的措施分析

彭 峻

（浙江浙能水電管理有限公司，杭州 310009）

灘坑水電站是甌江流域水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)規(guī)劃中的重要骨干電站，主要擔(dān)負(fù)浙江省電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相及事故備用。灘坑水電站裝有3臺(tái)200 MW水輪發(fā)電機(jī)組及1臺(tái)4000 kW的生態(tài)供水機(jī)組，生態(tài)供水機(jī)組的主要作用是滿(mǎn)足下游河道取水和生態(tài)用水要求，兼顧發(fā)電，并作為灘坑水電站黑啟動(dòng)、廠用電電源和備用電源。

1 廠用電系統(tǒng)概況和運(yùn)行方式

灘坑水電站的廠用電系統(tǒng)負(fù)責(zé)為全廠各類(lèi)廠用交流負(fù)荷及交流操作提供電源，是保證全廠安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少的重要組成部分。

灘坑水電站廠用電系統(tǒng)采用機(jī)組自用電、全廠公用及廠壩區(qū)用電分開(kāi)供電方式。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1臺(tái)專(zhuān)用的機(jī)組自用電變壓器，以保證機(jī)組自用電負(fù)荷的可靠供電；全廠公用及廠壩區(qū)用電根據(jù)負(fù)荷分布情況分區(qū)供電。

由于廠用電和廠壩區(qū)用電負(fù)荷大，且廠壩區(qū)樞紐范圍較大，灘坑水電站廠用電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用了3路電源和二級(jí)電壓供電方式。3路電源中1路引自主變壓器低壓側(cè)，全廠機(jī)組停運(yùn)時(shí)可通過(guò)主變壓器從系統(tǒng)倒送廠用電。另外2路為外來(lái)10.5kV電源和生態(tài)供水機(jī)組供電。從每臺(tái)機(jī)端引接一組高壓廠用變壓器，降壓至10.5kV，10.5kV高壓廠用母線(xiàn)分3段，提高了廠用電供電可靠性。廠用電和廠壩區(qū)用電分區(qū)0.4kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。廠用電系統(tǒng)接線(xiàn)如圖1所示。

灘坑水電站廠用電系統(tǒng)主要有以下幾種運(yùn)行方式：

（1）正常運(yùn)行方式：10.5kV廠用母線(xiàn)分段運(yùn)行，即1號(hào)、2號(hào)廠用變壓器分別帶廠用10.5kVⅠ段、Ⅱ段母線(xiàn)，3號(hào)廠用變壓器帶10.5kVⅢ段、Ⅳ段母線(xiàn)；10.5kVⅠ-Ⅱ母聯(lián)開(kāi)關(guān)、10.5kVⅡ-Ⅲ母聯(lián)開(kāi)關(guān)在分位，10.5kVⅠ-Ⅱ母聯(lián)開(kāi)關(guān)備自投裝置和10.5kVⅡ-Ⅲ母聯(lián)開(kāi)關(guān)備自投裝置均投入（廠用10.5kVⅡ段母線(xiàn)間隔的10.5kV外來(lái)電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)在冷備用狀態(tài)）。

圖1 廠用電系統(tǒng)接線(xiàn)

（2）任一臺(tái)廠用變壓器故障或檢修時(shí)，檢修廠用變壓器所供10.5kV廠用母線(xiàn)與相鄰母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，另一段10.5kV母線(xiàn)分段運(yùn)行。

（3）由外來(lái)電源帶廠用電10.5kVⅠ，Ⅱ段母線(xiàn)或Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。

（4）生態(tài)供水機(jī)組（4號(hào)機(jī)）供電：4號(hào)機(jī)接入廠用10.5kVⅣ段母線(xiàn)運(yùn)行，作為電廠的黑啟動(dòng)電源。由4號(hào)機(jī)帶廠用電10.5kVⅡ，Ⅲ，Ⅳ段母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行。

2 影響廠用電系統(tǒng)可靠性的因素

根據(jù)灘坑水電站廠用電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，各路電源和廠用母線(xiàn)的穩(wěn)定可靠對(duì)廠用電系統(tǒng)可靠性的影響分析如下：

（1）灘坑水電站線(xiàn)路多架設(shè)在山林間，且為強(qiáng)雷區(qū)，3路電源中的系統(tǒng)電源和外來(lái)電源受雷擊影響較大，是廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定供電的不利因素之一。

（2）4號(hào)機(jī)是廠用電系統(tǒng)的第三路電源，其黑啟動(dòng)的成功率直接影響廠用電系統(tǒng)的可靠供電。

（3）3臺(tái)廠用變壓器及廠用10.5kV母線(xiàn)的運(yùn)行方式和設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行也會(huì)直接影響廠用電系統(tǒng)的供電可靠性。

（4）廠用電系統(tǒng)中備自投及0.4kV系統(tǒng)的低壓開(kāi)關(guān)自投功能的可靠實(shí)現(xiàn)對(duì)廠用電系統(tǒng)的可靠供電有著一定程度的影響。

3 提高廠用電系統(tǒng)可靠性的措施

根據(jù)灘坑水電站廠用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理安排廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，加強(qiáng)廠用電系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng)，重視人員培訓(xùn)，提高機(jī)組黑啟動(dòng)的成功率等，對(duì)有效保障廠用電系統(tǒng)的可靠性具有積極作用。

（1）保證220kV母線(xiàn)正常運(yùn)行，合理安排設(shè)備運(yùn)行方式，盡量保證廠用電系統(tǒng)有2個(gè)以上的電源互為備用。在220kV系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，盡量保證廠用電系統(tǒng)以正常運(yùn)行方式投入，1—3號(hào)廠用變壓器帶廠用10.5kV各母線(xiàn)分段運(yùn)行。廠用電系統(tǒng)設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)合理安排運(yùn)行方式，盡量保證廠用電系統(tǒng)的多電源和分段運(yùn)行結(jié)構(gòu)。

（2）加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，確保廠用電系統(tǒng)10.5kV備自投及0.4kV系統(tǒng)的低壓開(kāi)關(guān)自投功能可靠實(shí)現(xiàn)，確保0.4kV系統(tǒng)的低壓開(kāi)關(guān)自投動(dòng)作時(shí)間和10.5kV備自投動(dòng)作時(shí)間的配合。自投失敗時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)。

（3）加強(qiáng)人員培訓(xùn)，確保在廠用電系統(tǒng)出現(xiàn)短時(shí)停電時(shí)，值班人員能迅速根據(jù)實(shí)際運(yùn)行方式和設(shè)備狀況，對(duì)廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，縮短恢復(fù)廠用電需要的等待時(shí)間。

（4）認(rèn)真編寫(xiě)廠用電系統(tǒng)的倒閘操作票，結(jié)合不同運(yùn)行方式，優(yōu)化操作步驟，制定合理的操作路線(xiàn)，縮短重要負(fù)荷的停電時(shí)間。

4 黑啟動(dòng)的注意事項(xiàng)

為確保機(jī)組黑啟動(dòng)的啟動(dòng)成功率，應(yīng)注意做好以下幾方面的工作：

（1）調(diào)速系統(tǒng)：正常情況下，油壓裝置的油壓可以保證機(jī)組進(jìn)行一次正常自啟動(dòng)，但需要注意壓油槽的油氣比例，壓油槽油位不能低于操作最低油位，必要時(shí)手動(dòng)充氣維持正常操作油壓；在手動(dòng)開(kāi)機(jī)過(guò)程中，應(yīng)防止機(jī)組過(guò)速。

（2）勵(lì)磁系統(tǒng)：在黑啟動(dòng)時(shí)由于沒(méi)有廠用交流電源，勵(lì)磁風(fēng)機(jī)將不能運(yùn)行，受功率柜溫度限制，勵(lì)磁系統(tǒng)可能無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，運(yùn)行人員應(yīng)監(jiān)視功率柜溫升情況；如果黑啟動(dòng)的機(jī)組需向系統(tǒng)充電，則需要考慮線(xiàn)路末端過(guò)電壓?jiǎn)栴}，故黑啟動(dòng)機(jī)組帶長(zhǎng)線(xiàn)路起勵(lì)時(shí)應(yīng)采用慢速零起升壓的方式。

（3）輔助設(shè)備：因交流電源消失，機(jī)組頂蓋排水系統(tǒng)和排水泵無(wú)法正常工作，在機(jī)組開(kāi)啟時(shí)的短時(shí)間內(nèi)頂蓋可能滿(mǎn)水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水導(dǎo)油槽進(jìn)水，不利于黑啟動(dòng)操作。因此，機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)監(jiān)視頂蓋漏水情況并盡量縮短停電時(shí)間；機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)電動(dòng)閥因交流電源消失也無(wú)法自動(dòng)開(kāi)啟，開(kāi)機(jī)前應(yīng)手動(dòng)打開(kāi)技術(shù)供水旁通閥，檢查技術(shù)供水系統(tǒng)水壓正常后方能開(kāi)機(jī)。

（4）直流系統(tǒng)：黑啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)注意監(jiān)視直流系統(tǒng)蓄電池的電壓下降情況。直流系統(tǒng)是黑啟動(dòng)時(shí)的唯一電源，是電站監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)、操作、控制、勵(lì)磁、調(diào)速器、通信、事故照明等運(yùn)行的前提條件。如蓄電池電壓下降過(guò)快，必要時(shí)應(yīng)停用一部分直流負(fù)荷，關(guān)閉部分事故照明。

（5）主變壓器冷卻器系統(tǒng)：黑啟動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)灘坑水電站主接線(xiàn)方式，主變壓器必須投入運(yùn)行才能供廠用電。由于此時(shí)冷卻器電源消失，主變壓器在無(wú)冷卻器的情況下運(yùn)行，必須監(jiān)視主變壓器的上層油溫及線(xiàn)圈溫度，必要時(shí)可退出相應(yīng)的冷卻器失電保護(hù)。

5 廠用電系統(tǒng)停電時(shí)的應(yīng)急處置

5.1 220kV母線(xiàn)失壓

因系統(tǒng)發(fā)生事故致使廠用10.5kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母線(xiàn)電壓消失，但外來(lái)電源正常時(shí)，做好相關(guān)的隔離措施后，可通過(guò)外來(lái)電源聯(lián)絡(luò)10.5kV其中2段母線(xiàn)供電，廠用10.5kV另一段所供重要負(fù)荷在0.4kV系統(tǒng)倒換聯(lián)絡(luò)供電（因?yàn)檎＿\(yùn)行方式時(shí)廠用10.5kVⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段母線(xiàn)不能同時(shí)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行）。

5.2 20kV母線(xiàn)和10.5kV外來(lái)電源同時(shí)失電

系統(tǒng)發(fā)生大面積停電事故，灘坑水電站220kV母線(xiàn)與10.5kV外來(lái)電源同時(shí)失電時(shí)，則應(yīng)做好相關(guān)的隔離措施，通過(guò)黑啟動(dòng)生態(tài)供水機(jī)組來(lái)恢復(fù)廠用電，然后根據(jù)電網(wǎng)要求，啟動(dòng)1-3號(hào)機(jī)組恢復(fù)區(qū)域電網(wǎng)。

5.3 220kV系統(tǒng)黑啟動(dòng)

在電網(wǎng)恢復(fù)過(guò)程中，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)電網(wǎng)、電廠之間的電氣操作、機(jī)組啟動(dòng)、用電恢復(fù)，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定留有必要裕度。

灘坑水電站220kV系統(tǒng)黑啟動(dòng)采用“開(kāi)式”恢復(fù)策略，即：系統(tǒng)全停事故后，在直流電源消失前，需確認(rèn)設(shè)備是否正常。若設(shè)備正常，在電壓消失超過(guò)3 min后，按照黑啟動(dòng)實(shí)施方案，要求保留可能來(lái)電的電源開(kāi)關(guān)和1臺(tái)可恢復(fù)廠用電的主變壓器（3號(hào)主變壓器）220kV開(kāi)關(guān)，其它開(kāi)關(guān)全部拉開(kāi)。

在廠用電系統(tǒng)恢復(fù)后，按調(diào)度命令執(zhí)行系統(tǒng)黑啟動(dòng)操作?，F(xiàn)場(chǎng)人員確保廠用電設(shè)備與電網(wǎng)黑啟動(dòng)設(shè)備正確隔離，不得相互影響。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)灘坑水電站廠用電系統(tǒng)基本情況和運(yùn)行方式的分析，得出影響廠用電系統(tǒng)可靠性的重要因素，從廠用電系統(tǒng)接線(xiàn)、設(shè)備保障、人員操作等方面提出了提高廠用電可靠性的具體措施，針對(duì)廠用電不同電源消失的情況提出了相應(yīng)的應(yīng)急處置方案，可供相關(guān)人員參考。

[1]黃勛，王興圣.三峽左岸電站廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及改進(jìn)措施[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2007，30（6）∶9-11.